我國草地貪夜蛾應急化學防控風險評估及對策

潘興魯 董豐收 芮昌輝

摘要 草地貪夜蛾Spodoptera frugiperda （J.E.Smith）是世界性重大農業遷飛害蟲，在我國已呈嚴重暴發態勢，對我國玉米等農作物生產安全構成嚴重威脅。農藥防治是草地貪夜蛾應急防控中最有效的手段之一，但是不合理的使用農藥會對環境安全和施藥人員帶來潛在的風險。本文結合我國田間化學農藥防治草地貪夜蛾的實踐和效果，評估了8種田間常用防治藥劑的環境風險及其對施藥人員的健康風險。推薦甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽、乙基多殺菌素、氯蟲苯甲酰胺、虱螨脲作為草地貪夜蛾應急防控的首推農藥，甘藍夜蛾核型多角體病毒作為首推生物藥劑，高效氯氟氰菊酯和乙酰甲胺磷須謹慎使用。本研究從農藥應用風險角度提出了具體的草地貪夜蛾合理用藥建議，以期為草地貪夜蛾的有效安全防控提供科學依據。

關鍵詞 草地貪夜蛾; 化學防治; 風險評估

中圖分類號： S 48， S 435.13

文獻標識碼： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2020163

Abstract Fall armyworm， Spodoptera frugiperda， is a serious agricultural migratory pests. At present， the population of the fall armyworm is growing at a high-speed， which posed a great threaten to corn production in China. Pesticide is one of the most effective treatments in the emergency prevention and control of this pest， but the improper use of pesticides may result in potential risk to environment and pesticide operators. In this study， combined with the practice and control efficacy of S.frugiperda in field， the health risk to applicators and environmental risk of eight common used pesticides were assessed. As a result， emamectin benzoate， spinetoram， chlorantraniliprole and lufenuron were recommended priority for the control of the fall armyworm， and Mamestra brassicae nuclear polyhedrosis virus was as the preferred biological pesticide. Lambda-cyhalothrin and acephate must be cautiously used. This study proposed the suggestions for rational use of pesticides from the respect of risk assessment， and which is expected to provide scientific basis for effective control of S.frugiperda in China.

Key words Spodoptera frugiperda; chemical control; risk assessment

草地貪夜蛾 Spodoptera frugiperda屬鱗翅目夜蛾科，是世界性重大農業遷飛害蟲[1-3]。草地貪夜蛾原產于美洲熱帶和亞熱帶地區，后遷入非洲和亞洲地區，其具有寄主范圍廣、繁殖能力強、遷飛擴散快、危害程度高、防控難度大等特點。2019年1月草地貪夜蛾由緬甸侵入我國云南地區，當年發生擴散至全國26個省/市/自治區[4]。鑒于化學農藥具有高效、速效、經濟方便、不受地域季節影響的特點，化學防治成為應急防控草地貪夜蛾暴發性發生為害的主要手段[5]。我國在尚無登記專用于防治草地貪夜蛾的藥劑和缺少相關化學防控經驗的情況下，2019年6月，農業農村部根據農藥管理條例的有關規定，在專家論證的基礎上緊急提出了應急用藥措施（農辦農[2019]13號），其中應急用藥清單主要包括甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽、茚蟲威、四氯蟲酰胺、氯蟲苯甲酰胺、高效氯氟氰菊酯、氟氯氰菊酯、甲氰菊酯、溴氰菊酯、乙酰甲胺磷、虱螨脲、蟲螨腈、甘藍夜蛾核型多角體病毒、蘇云金桿菌、金龜子綠僵菌、球孢白僵菌、短穩桿菌、草地貪夜蛾性誘劑等17種單劑及其相關的8種復配制劑。2020年2月，農業農村部依據專家評估將推薦用藥名單調整為：甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽、茚蟲威、四氯蟲酰胺、氯蟲苯甲酰胺、虱螨脲、蟲螨腈、乙基多殺菌素、氟苯蟲酰胺、甘藍夜蛾核型多角體病毒、蘇云金桿菌、金龜子綠僵菌、球孢白僵菌、短穩桿菌、草地貪夜蛾性誘劑等14種單劑以及相關的14種復配制劑。同時，國內專家結合藥劑室內活性篩選和主要發生區云南、廣西、廣東、海南等地開展的玉米田草地貪夜蛾田間藥效試驗的研究結果，明確了一批防治效果較好的藥劑。其中甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽、乙基多殺菌素、乙酰甲胺磷在所有研究結果中表現出較好的速效性和防控效果[6-7];氯蟲苯甲酰胺、虱螨脲相對上述藥劑的速效性較差，但是具有很好的持效性[8];高效氯氟氰菊酯、氟氯氰菊酯對草地貪夜蛾的速效性很好，但是持效性較差[9];生物農藥整體的速效性和防治效果較差，只有甘藍夜蛾核型多角體病毒對草地貪夜蛾具有較好的防效，藥后10 d的防效仍然高于90%，其表現類似化學農藥[9-11];其他如蟲酰肼和甲氧蟲酰肼等昆蟲生長調節劑類殺蟲劑對草地貪夜蛾也有良好的防治效果，雖然其殺蟲速度較慢，但其作用機理獨特，不易和其他常規殺蟲劑產生交互抗性[9， 12]。

在目前主要依賴化學農藥開展應急防治的條件下，可能出現用藥過量的情況，進而引發農產品質量安全、環境安全和施藥人員職業健康安全等一系列問題。因此，亟須及時開展農藥風險評估研究。農藥風險評估是指在特定條件下，評價農藥對人類健康和環境安全產生不良影響的可能性和程度，是國際農藥科學管理的通用做法[13]。我國在2017年發布了新《農藥管理條例》及配套規章，明確提出農藥登記需要提供農藥風險評估報告，正式確立了風險評估在我國科學用藥中的法律地位。本文基于草地貪夜蛾藥劑防治風險評估需求，選擇田間常用并具有良好防控效果的甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽、氯蟲苯甲酰胺、乙基多殺菌素、虱螨脲、乙酰甲胺磷、高效氯氟氰菊酯、甲氧蟲酰肼和蟲酰肼等8種殺蟲劑品種開展了應用環境風險和職業健康風險的系統評估，以期為我國草地貪夜蛾應急防控提供科學合理的用藥建議。

1 試驗方法

1.1 環境風險評估

1.1.1 問題描述

甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽、氯蟲苯甲酰胺、乙基多殺菌素、虱螨脲、乙酰甲胺磷、高效氯氟氰菊酯、甲氧蟲酰肼和蟲酰肼等8種化學農藥在草地貪夜蛾應急防控中主要在玉米拔節期到喇叭口期莖葉噴霧使用。根據NY/T 2882 《農藥登記 環境風險評估指南》系列標準[14-17]，噴霧施藥可能在特定場景下對水生生物、鳥類、蜜蜂、家蠶、地下水、非靶標節肢動物、土壤生物等非靶標生物產生安全影響。因此，針對玉米屬于旱田作物的典型施藥場景，本研究重點評估了噴霧場景下（單次施藥）8種化學農藥對鳥類、蜜蜂、地下水、土壤生物等主要非靶標生物的風險。農藥化合物基本信息來源于農藥電子手冊，其環境歸趨數據和生態毒性數據源于歐盟委員會（European Commission）、歐洲食品安全局（European Food Safety Authority）以及日本食品安全委員會（Japans Food Safety Commission）的評估報告，農藥的每日允許攝入量值（ADI）源于《食品安全國家標準-食品中農藥最大殘留限量》，數據的質量和可靠性符合評估要求（表1）。

1.1.2 暴露分析

根據NY/T 2882 《農藥登記 環境風險評估指南》系列標準[14-17]，分別計算鳥類急性、短期和長期預測暴露劑量以及蜜蜂的預測暴露劑量;通過China Pearl模型和PECsoil_SFO_China模型預測地下水和土壤中農藥暴露濃度。

1.1.3 效應分析

根據NY/T 2882 《農藥登記 環境風險評估指南》系列標準[14-17]，采用生態毒理學研究得出的環境生物的毒性終點以及相應的不確定因子計算預測無效應濃度。

1.1.4 風險表征

農藥應用環境風險系數（RQ）用預測暴露劑量與預測無效應濃度的商值表示，若RQ≤1，則風險可接受;若RQ>1，則風險不可接受。

1.2 健康風險評估

1.2.1 問題描述

用于草地貪夜蛾應急防控的8種藥劑主要是田間噴霧使用，對居民影響較小，主要考慮施藥過程對施藥人員的健康風險。施藥過程中施藥人員的暴露途徑主要為經皮暴露和吸入暴露。

1.2.2 危害評估

根據農藥施藥人員健康風險評估指南數據篩選要求，主要選擇亞急性或亞慢性經皮和吸入毒性試驗數據，確定與制定施藥人員的允許暴露量（AOEL）和相關的最大無作用劑量（NOAEL）。農藥毒理學數據源于歐盟委員會（European Commission）和歐洲食品安全局（European Food Safety Authority）的評估報告（表2），數據的質量和可靠性符合評估要求。在推導AOEL時，采用不確定系數來減少實驗動物外推和數據質量等因素引起的不確定性。

1.2.3 暴露評估

根據《農藥施用人員健康風險評估指南》[18]，分別計算配藥過程和施藥過程中施藥人員的經皮暴露量和吸入暴露量。

1.2.4 風險表征

施藥人員健康風險系數（RQ）主要由配藥、施藥過程中農藥經皮暴露量和吸入暴露量與相對應的允許暴露量的商值表示。

一般情況下應將經皮暴露和吸入暴露兩種暴露途徑的風險系數加和得到綜合風險系數，若綜合風險系數RQ≤1，則健康風險可接受，若RQ>1，則健康風險不可接受;若有證據表明2種暴露途徑引起的毒性不同，則應單獨評價經皮暴露風險和吸入暴露風險，若各風險均≤1，則健康風險可接受，若任何一個暴露風險系數>1，則健康風險不可接受。

2 結果與分析

2.1 化學農藥環境風險評估

農藥在施用后可能對鳥類、蜜蜂、蚯蚓、魚類等生物以及地下水造成不同程度的危害[19-20]。2016年我國針對鳥類、蜜蜂、家蠶、水生生物、地下水、非靶標節肢動物、土壤生物等環境生物和介質制定了農藥應用環境風險評估程序，頒布了《農藥登記環境風險評估指南》系列行業標準，為科學評估農藥使用對生態環境產生的潛在風險提供依據。本文對田間篩選的高效藥劑依據《農藥登記環境風險評估指南》[14-17]對鳥類、蜜蜂、蚯蚓、地下水進行了風險評估。如果藥劑推薦應用涉及多個施用劑量，則分別評估農藥的最高劑量和最低劑量。

化學農藥應用環境風險評估結果如表3所示，氯蟲苯甲酰胺、虱螨脲、蟲酰肼對鳥類、蜜蜂、蚯蚓和地下水的風險系數均小于1，表明這3種農藥在試驗劑量下的環境風險可以接受;甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽、乙基多殺菌素、乙酰甲胺磷、高效氯氟氰菊酯對蜜蜂的風險不可接受;甲氧蟲酰肼在土壤中的消解半衰期較長，低劑量使用對地下水風險可以接受，高劑量使用對地下水存在較高的風險。綜上所述，從環境風險評估角度考慮，在草地貪夜蛾應急防控中應優先考慮氯蟲苯甲酰胺、虱螨脲、蟲酰肼3種農藥，雖然甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽、乙基多殺菌素、乙酰甲胺磷、高效氯氟氰菊酯對蜜蜂的風險不可接受，但是蜜蜂主要受花期施用農藥影響較大，而防治草地貪夜蛾主要在玉米拔節期到喇叭口期施藥，所以甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽、乙基多殺菌素、乙酰甲胺磷、高效氯氟氰菊酯仍可用于草地貪夜蛾應急防控，但需要注意對周圍蜂群的影響;甲氧蟲酰肼高劑量施藥對地下水存在較高風險，建議在應急防控中有效成分用量不高于20.5 g/hm2。

2.2 化學農藥施藥人員健康風險評估

施藥人員在施藥過程中不可避免地會暴露在農藥環境中，農藥可能通過皮膚暴露和吸入暴露進入施藥人員體內，對施藥人員的健康產生負面影響。研究已經證明施用農藥可能引起施藥人員的急性、慢性神經系統中毒[21-24]，以及脂質、蛋白質和糖代謝作用的功能性失調[25];施藥次數頻繁、施用農藥量大的農民更易患頭痛、惡心以及皮膚疾病[23]。目前，我國已經頒布了《農藥施用人員健康風險評估指南》，針對我國主流的施藥方式——背負式噴霧施藥設計了背負式噴霧施藥健康風險評估模型（COPrisk模型），用于指導我國農藥登記和實際安全施藥[18]。但由于防治草地貪夜蛾沒有專用登記藥劑，目前田間應用的藥劑都屬于應急防控藥劑，尚未開展施藥健康風險評估。結合我國生產實際，背負式噴霧器承擔的田間病蟲害防治面積超過80%，因此，本文對所有田間篩選的高效藥劑進行了背負式噴霧施藥方式下施藥人員健康風險評估（涉及多個劑量的農藥分別評估最高劑量和最低劑量）。

施藥人員的農藥暴露量主要受劑型、施用方法和器械、作物特征、環境條件、個人防護等因素影響。農業農村部頒布的《背負式噴霧施藥人員單位暴露量（第1版）》中根據施藥期作物高度將噴霧分為低（<80 cm）、中（80～130 cm）、高（>130 cm）3個方向;根據施藥人員的穿戴將防護分為較差防護（短衣、短褲、鞋）、中等防護（長衣、長褲、鞋）、較好防護（帽子、口罩、長衣、長褲、手套、鞋）3個等級。我國草地貪夜蛾防治主要處于玉米拔節期，同時為體現評估的保護性，評估中選擇低方向噴霧（<80 cm）和最保守的防護措施（較差防護）。對于危害評估中缺乏相關經皮和吸入毒理試驗數據的部分農藥，施藥人員經皮和吸入允許暴露量由經口試驗的允許暴露量代替，吸入吸收率和透皮吸收率均采用默認值100%，甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽的透皮率采用試驗值1.79%;不確定系數選擇100（10倍種內差異～10倍種間差異），即從實驗動物數據外推到一般人群（種間差異）以及從一般人群推導到敏感人群（種內差異），對于由亞急性數據推到亞慢性數據的農藥，不確定系數選擇300（表4）。

施藥人員健康風險評估結果如表4所示，氯蟲苯甲酰胺、乙基多殺菌素、甲氧蟲酰肼、蟲酰肼的綜合風險系數均小于1，表明這幾種農藥在田間試驗劑量下對施藥人員健康風險可接受。甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽在最低有效成分用量（9 g/hm2）下，綜合風險系數為0.814 9，對施藥人員健康風險為可接受，而在最高施藥劑量（37.5 g/hm2）下，綜合風險系數為3.395 6，對施藥人員的健康風險為不可接受。以臨界綜合風險系數（RQ=1）反推甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽（微乳劑）有效成分施用量，在較差防護下有效成分用量不能超過11 g/hm2，即使在較好防護下，有效成分用量也不能超過55 g/hm2。同樣，虱螨脲在低劑量（45 g/hm2）和高劑量（225 g/hm2）施藥的綜合風險系數分別為0.293 6和1.468 8，說明高劑量施用虱螨脲乳油在較差防護條件下對施藥人員的健康風險不可接受，而在較好防護下綜合風險系數為0.282 1，風險可接受，這主要是由于乳油相對懸浮劑、水分散粒劑等綠色環保劑型在配藥過程中存在較高的經皮暴露風險，開發虱螨脲環保劑型和提高施藥人員防護水平能夠顯著降低施藥人員健康風險。以臨界綜合風險系數反推，在較差防護下虱螨脲（乳油）有效成分用量不能高于160 g/hm2。高效氯氟氰菊酯在有效成分用量為67.5 g/hm2時對施藥人員的健康風險為不可接受，以臨界綜合風險系數反推，在較差防護下其有效成分用量不能高于2.3 g/hm2，在較好防護下也不能高于7.7 g/hm2。乙酰甲胺磷在有效成分用量為900 g/hm2時對施藥人員存在嚴重的健康隱患（RQ=1 274.537 5）。綜上所述，甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽和虱螨脲在較差防護下低劑量對施藥人員安全，高劑量使用存在健康風險，所以在應急防控中應首先選用環保劑型，提高施藥人員防護措施，謹慎使用，建議甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽和虱螨脲最高有效成分用量分別為11 g/hm2和160 g/hm2;高效氯氟氰菊酯在田間試驗用量下對施藥人員風險不可接受，結合田間藥效試驗結果，高效氯氟氰菊酯單劑不適用于防治草地貪夜蛾;乙酰甲胺磷在田間試驗用量下對施藥人員存在嚴重的健康風險隱患，且其田間防效相對于其他農藥沒有顯著優勢，須謹慎使用。同時，農業農村部在應急防控調整名單中不再推薦高效氯氟氰菊酯和乙酰甲胺磷單劑防治草地貪夜蛾，高效氯氟氰菊酯僅推薦與其他藥劑復配使用，這與本研究結果一致。

盡管植保無人機在防控草地貪夜蛾中也發揮重要作用，但目前我國尚未制定植保無人機施藥方式的應用風險評價標準，限制了對該類新型施藥方式的應用安全評價。因此，呼吁我國應加快該領域相關新型施藥方式的安全標準研究和制定，滿足我國在實際生產中的科學安全施藥需求。

3 結論與建議

化學防治是目前防控草地貪夜蛾最有效的手段，但在保證有效防控的同時應關注其應用風險。本文結合常用殺蟲劑品種的田間藥效表現，系統評估了農藥應用的環境風險和施藥人員健康風險，并根據風險評估結果推薦甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽、乙基多殺菌素、氯蟲苯甲酰胺、虱螨脲作為草地貪夜蛾應急防控的首推農藥，蟲酰肼可作為補充藥劑使用。其中，甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽和虱螨脲在使用時應充分考慮施藥人員健康風險優先選用懸浮劑、水分散粒劑等環保劑型并提高施藥人員防護措施，謹慎使用;由于生物農藥具有低毒、低殘留、環境友好的特點，我國允許生物農藥減免風險評估，所以甘藍夜蛾核型多角體病毒是可推薦的生物藥劑;高效氯氟氰菊酯作為單劑在田間試驗劑量下對施藥人員健康風險不可接受，建議低劑量高效氯氟氰菊酯與氯蟲苯甲酰胺、甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽、虱螨脲、蟲酰肼復配使用，既能降低高效氯氟氰菊酯對施藥人員的健康風險，又能彌補氯蟲苯甲酰胺、虱螨脲、蟲酰肼速效性差的缺陷;甲氧蟲酰肼高劑量施藥對地下水存在較高風險，建議應急防控中其有效成分用量不高于20.5 g/hm2。乙酰甲胺磷對施藥人員健康風險不可接受，結合其田間防治效果不突出，建議在草地貪夜蛾防控中謹慎使用。最后，也呼吁我國應加快該領域相關新型施藥方式的安全標準研究和制定，從而滿足我國植保無人機等新型施藥方式的科學安全應用。