我国草地贪夜蛾应急化学防控风险评估及对策

潘兴鲁 董丰收 芮昌辉

摘要 草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda （J.E.Smith）是世界性重大农业迁飞害虫，在我国已呈严重暴发态势，对我国玉米等农作物生产安全构成严重威胁。农药防治是草地贪夜蛾应急防控中最有效的手段之一，但是不合理的使用农药会对环境安全和施药人员带来潜在的风险。本文结合我国田间化学农药防治草地贪夜蛾的实践和效果，评估了8种田间常用防治药剂的环境风险及其对施药人员的健康风险。推荐甲氨基阿维菌素苯甲酸盐、乙基多杀菌素、氯虫苯甲酰胺、虱螨脲作为草地贪夜蛾应急防控的首推农药，甘蓝夜蛾核型多角体病毒作为首推生物药剂，高效氯氟氰菊酯和乙酰甲胺磷须谨慎使用。本研究从农药应用风险角度提出了具体的草地贪夜蛾合理用药建议，以期为草地贪夜蛾的有效安全防控提供科学依据。

关键词 草地贪夜蛾; 化学防治; 风险评估

中图分类号： S 48， S 435.13

文献标识码： 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

草地贪夜蛾 Spodoptera frugiperda属鳞翅目夜蛾科，是世界性重大农业迁飞害虫[1-3]。草地贪夜蛾原产于美洲热带和亚热带地区，后迁入非洲和亚洲地区，其具有寄主范围广、繁殖能力强、迁飞扩散快、危害程度高、防控难度大等特点。2019年1月草地贪夜蛾由缅甸侵入我国云南地区，当年发生扩散至全国26个省/市/自治区[4]。鉴于化学农药具有高效、速效、经济方便、不受地域季节影响的特点，化学防治成为应急防控草地贪夜蛾暴发性发生为害的主要手段[5]。我国在尚无登记专用于防治草地贪夜蛾的药剂和缺少相关化学防控经验的情况下，2019年6月，农业农村部根据农药管理条例的有关规定，在专家论证的基础上紧急提出了应急用药措施（农办农[2019]13号），其中应急用药清单主要包括甲氨基阿维菌素苯甲酸盐、茚虫威、四氯虫酰胺、氯虫苯甲酰胺、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、虫螨腈、甘蓝夜蛾核型多角体病毒、苏云金杆菌、金龟子绿僵菌、球孢白僵菌、短稳杆菌、草地贪夜蛾性诱剂等17种单剂及其相关的8种复配制剂。2020年2月，农业农村部依据专家评估将推荐用药名单调整为：甲氨基阿维菌素苯甲酸盐、茚虫威、四氯虫酰胺、氯虫苯甲酰胺、虱螨脲、虫螨腈、乙基多杀菌素、氟苯虫酰胺、甘蓝夜蛾核型多角体病毒、苏云金杆菌、金龟子绿僵菌、球孢白僵菌、短稳杆菌、草地贪夜蛾性诱剂等14种单剂以及相关的14种复配制劑。同时，国内专家结合药剂室内活性筛选和主要发生区云南、广西、广东、海南等地开展的玉米田草地贪夜蛾田间药效试验的研究结果，明确了一批防治效果较好的药剂。其中甲氨基阿维菌素苯甲酸盐、乙基多杀菌素、乙酰甲胺磷在所有研究结果中表现出较好的速效性和防控效果[6-7];氯虫苯甲酰胺、虱螨脲相对上述药剂的速效性较差，但是具有很好的持效性[8];高效氯氟氰菊酯、氟氯氰菊酯对草地贪夜蛾的速效性很好，但是持效性较差[9];生物农药整体的速效性和防治效果较差，只有甘蓝夜蛾核型多角体病毒对草地贪夜蛾具有较好的防效，药后10 d的防效仍然高于90%，其表现类似化学农药[9-11];其他如虫酰肼和甲氧虫酰肼等昆虫生长调节剂类杀虫剂对草地贪夜蛾也有良好的防治效果，虽然其杀虫速度较慢，但其作用机理独特，不易和其他常规杀虫剂产生交互抗性[9， 12]。

在目前主要依赖化学农药开展应急防治的条件下，可能出现用药过量的情况，进而引发农产品质量安全、环境安全和施药人员职业健康安全等一系列问题。因此，亟须及时开展农药风险评估研究。农药风险评估是指在特定条件下，评价农药对人类健康和环境安全产生不良影响的可能性和程度，是国际农药科学管理的通用做法[13]。我国在2017年发布了新《农药管理条例》及配套规章，明确提出农药登记需要提供农药风险评估报告，正式确立了风险评估在我国科学用药中的法律地位。本文基于草地贪夜蛾药剂防治风险评估需求，选择田间常用并具有良好防控效果的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐、氯虫苯甲酰胺、乙基多杀菌素、虱螨脲、乙酰甲胺磷、高效氯氟氰菊酯、甲氧虫酰肼和虫酰肼等8种杀虫剂品种开展了应用环境风险和职业健康风险的系统评估，以期为我国草地贪夜蛾应急防控提供科学合理的用药建议。

1 试验方法

1.1 环境风险评估

1.1.1 问题描述

甲氨基阿维菌素苯甲酸盐、氯虫苯甲酰胺、乙基多杀菌素、虱螨脲、乙酰甲胺磷、高效氯氟氰菊酯、甲氧虫酰肼和虫酰肼等8种化学农药在草地贪夜蛾应急防控中主要在玉米拔节期到喇叭口期茎叶喷雾使用。根据NY/T 2882 《农药登记 环境风险评估指南》系列标准[14-17]，喷雾施药可能在特定场景下对水生生物、鸟类、蜜蜂、家蚕、地下水、非靶标节肢动物、土壤生物等非靶标生物产生安全影响。因此，针对玉米属于旱田作物的典型施药场景，本研究重点评估了喷雾场景下（单次施药）8种化学农药对鸟类、蜜蜂、地下水、土壤生物等主要非靶标生物的风险。农药化合物基本信息来源于农药电子手册，其环境归趋数据和生态毒性数据源于欧盟委员会（European Commission）、欧洲食品安全局（European Food Safety Authority）以及日本食品安全委员会（Japans Food Safety Commission）的评估报告，农药的每日允许摄入量值（ADI）源于《食品安全国家标准-食品中农药最大残留限量》，数据的质量和可靠性符合评估要求（表1）。

1.1.2 暴露分析

根据NY/T 2882 《农药登记 环境风险评估指南》系列标准[14-17]，分别计算鸟类急性、短期和长期预测暴露剂量以及蜜蜂的预测暴露剂量;通过China Pearl模型和PECsoil_SFO_China模型预测地下水和土壤中农药暴露浓度。

1.1.3 效应分析

根据NY/T 2882 《农药登记 环境风险评估指南》系列标准[14-17]，采用生态毒理学研究得出的环境生物的毒性终点以及相应的不确定因子计算预测无效应浓度。

1.1.4 风险表征

农药应用环境风险系数（RQ）用预测暴露剂量与预测无效应浓度的商值表示，若RQ≤1，则风险可接受;若RQ>1，则风险不可接受。

1.2 健康风险评估

1.2.1 问题描述

用于草地贪夜蛾应急防控的8种药剂主要是田间喷雾使用，对居民影响较小，主要考虑施药过程对施药人员的健康风险。施药过程中施药人员的暴露途径主要为经皮暴露和吸入暴露。

1.2.2 危害评估

根据农药施药人员健康风险评估指南数据筛选要求，主要选择亚急性或亚慢性经皮和吸入毒性试验数据，确定与制定施药人员的允许暴露量（AOEL）和相关的最大无作用剂量（NOAEL）。农药毒理学数据源于欧盟委员会（European Commission）和欧洲食品安全局（European Food Safety Authority）的评估报告（表2），数据的质量和可靠性符合评估要求。在推导AOEL时，采用不确定系数来减少实验动物外推和数据质量等因素引起的不确定性。

1.2.3 暴露评估

根据《农药施用人员健康风险评估指南》[18]，分别计算配药过程和施药过程中施药人员的经皮暴露量和吸入暴露量。

1.2.4 风险表征

施药人员健康风险系数（RQ）主要由配药、施药过程中农药经皮暴露量和吸入暴露量与相对应的允许暴露量的商值表示。

一般情况下应将经皮暴露和吸入暴露两种暴露途径的风险系数加和得到综合风险系数，若综合风险系数RQ≤1，则健康风险可接受，若RQ>1，则健康风险不可接受;若有證据表明2种暴露途径引起的毒性不同，则应单独评价经皮暴露风险和吸入暴露风险，若各风险均≤1，则健康风险可接受，若任何一个暴露风险系数>1，则健康风险不可接受。

2 结果与分析

2.1 化学农药环境风险评估

农药在施用后可能对鸟类、蜜蜂、蚯蚓、鱼类等生物以及地下水造成不同程度的危害[19-20]。2016年我国针对鸟类、蜜蜂、家蚕、水生生物、地下水、非靶标节肢动物、土壤生物等环境生物和介质制定了农药应用环境风险评估程序，颁布了《农药登记环境风险评估指南》系列行业标准，为科学评估农药使用对生态环境产生的潜在风险提供依据。本文对田间筛选的高效药剂依据《农药登记环境风险评估指南》[14-17]对鸟类、蜜蜂、蚯蚓、地下水进行了风险评估。如果药剂推荐应用涉及多个施用剂量，则分别评估农药的最高剂量和最低剂量。

化学农药应用环境风险评估结果如表3所示，氯虫苯甲酰胺、虱螨脲、虫酰肼对鸟类、蜜蜂、蚯蚓和地下水的风险系数均小于1，表明这3种农药在试验剂量下的环境风险可以接受;甲氨基阿维菌素苯甲酸盐、乙基多杀菌素、乙酰甲胺磷、高效氯氟氰菊酯对蜜蜂的风险不可接受;甲氧虫酰肼在土壤中的消解半衰期较长，低剂量使用对地下水风险可以接受，高剂量使用对地下水存在较高的风险。综上所述，从环境风险评估角度考虑，在草地贪夜蛾应急防控中应优先考虑氯虫苯甲酰胺、虱螨脲、虫酰肼3种农药，虽然甲氨基阿维菌素苯甲酸盐、乙基多杀菌素、乙酰甲胺磷、高效氯氟氰菊酯对蜜蜂的风险不可接受，但是蜜蜂主要受花期施用农药影响较大，而防治草地贪夜蛾主要在玉米拔节期到喇叭口期施药，所以甲氨基阿维菌素苯甲酸盐、乙基多杀菌素、乙酰甲胺磷、高效氯氟氰菊酯仍可用于草地贪夜蛾应急防控，但需要注意对周围蜂群的影响;甲氧虫酰肼高剂量施药对地下水存在较高风险，建议在应急防控中有效成分用量不高于20.5 g/hm2。

2.2 化学农药施药人员健康风险评估

施药人员在施药过程中不可避免地会暴露在农药环境中，农药可能通过皮肤暴露和吸入暴露进入施药人员体内，对施药人员的健康产生负面影响。研究已经证明施用农药可能引起施药人员的急性、慢性神经系统中毒[21-24]，以及脂质、蛋白质和糖代谢作用的功能性失调[25];施药次数频繁、施用农药量大的农民更易患头痛、恶心以及皮肤疾病[23]。目前，我国已经颁布了《农药施用人员健康风险评估指南》，针对我国主流的施药方式——背负式喷雾施药设计了背负式喷雾施药健康风险评估模型（COPrisk模型），用于指导我国农药登记和实际安全施药[18]。但由于防治草地贪夜蛾没有专用登记药剂，目前田间应用的药剂都属于应急防控药剂，尚未开展施药健康风险评估。结合我国生产实际，背负式喷雾器承担的田间病虫害防治面积超过80%，因此，本文对所有田间筛选的高效药剂进行了背负式喷雾施药方式下施药人员健康风险评估（涉及多个剂量的农药分别评估最高剂量和最低剂量）。

施药人员的农药暴露量主要受剂型、施用方法和器械、作物特征、环境条件、个人防护等因素影响。农业农村部颁布的《背负式喷雾施药人员单位暴露量（第1版）》中根据施药期作物高度将喷雾分为低（<80 cm）、中（80～130 cm）、高（>130 cm）3个方向;根据施药人员的穿戴将防护分为较差防护（短衣、短裤、鞋）、中等防护（长衣、长裤、鞋）、较好防护（帽子、口罩、长衣、长裤、手套、鞋）3个等级。我国草地贪夜蛾防治主要处于玉米拔节期，同时为体现评估的保护性，评估中选择低方向喷雾（<80 cm）和最保守的防护措施（较差防护）。对于危害评估中缺乏相关经皮和吸入毒理试验数据的部分农药，施药人员经皮和吸入允许暴露量由经口试验的允许暴露量代替，吸入吸收率和透皮吸收率均采用默认值100%，甲氨基阿维菌素苯甲酸盐的透皮率采用试验值1.79%;不确定系数选择100（10倍种内差异～10倍种间差异），即从实验动物数据外推到一般人群（种间差异）以及从一般人群推导到敏感人群（种内差异），对于由亚急性数据推到亚慢性数据的农药，不确定系数选择300（表4）。

施药人员健康风险评估结果如表4所示，氯虫苯甲酰胺、乙基多杀菌素、甲氧虫酰肼、虫酰肼的综合风险系数均小于1，表明这几种农药在田间试验剂量下对施药人员健康风险可接受。甲氨基阿维菌素苯甲酸盐在最低有效成分用量（9 g/hm2）下，综合风险系数为0.814 9，对施药人员健康风险为可接受，而在最高施药剂量（37.5 g/hm2）下，综合风险系数为3.395 6，对施药人员的健康风险为不可接受。以临界综合风险系数（RQ=1）反推甲氨基阿维菌素苯甲酸盐（微乳剂）有效成分施用量，在较差防护下有效成分用量不能超过11 g/hm2，即使在较好防护下，有效成分用量也不能超过55 g/hm2。同样，虱螨脲在低剂量（45 g/hm2）和高剂量（225 g/hm2）施药的综合风险系数分别为0.293 6和1.468 8，说明高剂量施用虱螨脲乳油在较差防护条件下对施药人员的健康风险不可接受，而在较好防护下综合风险系数为0.282 1，风险可接受，这主要是由于乳油相对悬浮剂、水分散粒剂等绿色环保剂型在配药过程中存在较高的经皮暴露风险，开发虱螨脲环保剂型和提高施药人员防护水平能够显著降低施药人员健康风险。以临界综合风险系数反推，在较差防护下虱螨脲（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为67.5 g/hm2时对施药人员的健康风险为不可接受，以临界综合风险系数反推，在较差防护下其有效成分用量不能高于2.3 g/hm2，在较好防护下也不能高于7.7 g/hm2。乙酰甲胺磷在有效成分用量为900 g/hm2时对施药人员存在严重的健康隐患（RQ=1 274.537 5）。综上所述，甲氨基阿维菌素苯甲酸盐和虱螨脲在较差防护下低剂量对施药人员安全，高剂量使用存在健康风险，所以在应急防控中应首先选用环保剂型，提高施药人员防护措施，谨慎使用，建议甲氨基阿维菌素苯甲酸盐和虱螨脲最高有效成分用量分别为11 g/hm2和160 g/hm2;高效氯氟氰菊酯在田间试验用量下对施药人员风险不可接受，结合田间药效试验结果，高效氯氟氰菊酯单剂不适用于防治草地贪夜蛾;乙酰甲胺磷在田间试验用量下对施药人员存在严重的健康风险隐患，且其田间防效相对于其他农药没有顯著优势，须谨慎使用。同时，农业农村部在应急防控调整名单中不再推荐高效氯氟氰菊酯和乙酰甲胺磷单剂防治草地贪夜蛾，高效氯氟氰菊酯仅推荐与其他药剂复配使用，这与本研究结果一致。

尽管植保无人机在防控草地贪夜蛾中也发挥重要作用，但目前我国尚未制定植保无人机施药方式的应用风险评价标准，限制了对该类新型施药方式的应用安全评价。因此，呼吁我国应加快该领域相关新型施药方式的安全标准研究和制定，满足我国在实际生产中的科学安全施药需求。

3 结论与建议

化学防治是目前防控草地贪夜蛾最有效的手段，但在保证有效防控的同时应关注其应用风险。本文结合常用杀虫剂品种的田间药效表现，系统评估了农药应用的环境风险和施药人员健康风险，并根据风险评估结果推荐甲氨基阿维菌素苯甲酸盐、乙基多杀菌素、氯虫苯甲酰胺、虱螨脲作为草地贪夜蛾应急防控的首推农药，虫酰肼可作为补充药剂使用。其中，甲氨基阿维菌素苯甲酸盐和虱螨脲在使用时应充分考虑施药人员健康风险优先选用悬浮剂、水分散粒剂等环保剂型并提高施药人员防护措施，谨慎使用;由于生物农药具有低毒、低残留、环境友好的特点，我国允许生物农药减免风险评估，所以甘蓝夜蛾核型多角体病毒是可推荐的生物药剂;高效氯氟氰菊酯作为单剂在田间试验剂量下对施药人员健康风险不可接受，建议低剂量高效氯氟氰菊酯与氯虫苯甲酰胺、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐、虱螨脲、虫酰肼复配使用，既能降低高效氯氟氰菊酯对施药人员的健康风险，又能弥补氯虫苯甲酰胺、虱螨脲、虫酰肼速效性差的缺陷;甲氧虫酰肼高剂量施药对地下水存在较高风险，建议应急防控中其有效成分用量不高于20.5 g/hm2。乙酰甲胺磷对施药人员健康风险不可接受，结合其田间防治效果不突出，建议在草地贪夜蛾防控中谨慎使用。最后，也呼吁我国应加快该领域相关新型施药方式的安全标准研究和制定，从而满足我国植保无人机等新型施药方式的科学安全应用。