2012-2016年稻田農(nóng)藥科學(xué)減量試驗(yàn)分析

徐廣春 顧中言 徐德進(jìn) 許小龍 徐鹿

摘要： 為了科學(xué)使用農(nóng)藥，采用Zisman圖法測(cè)定不同生育期稻葉的臨界表面張力，同時(shí)從噴灑次數(shù)、農(nóng)藥投入量、噴灑藥液的表面張力、農(nóng)藥投入量毒性系數(shù)、病蟲害的防治效果及水稻產(chǎn)量等角度比較了2012- 2016年稻田噴施植物保護(hù)部門推薦的農(nóng)藥組（A）和實(shí)驗(yàn)室推薦的農(nóng)藥組（B）的差異性。結(jié)果表明，分蘗期至乳熟期稻葉正面和反面臨界表面張力的平均估值分別為29.94 mN/m和31.01 mN/m，A組藥液的表面張力均大于稻葉的臨界表面張力;B組藥液的表面張力均小于稻葉的臨界表面張力。與A組相比，B組每年用藥次數(shù)減少2～3次;總投入量每年減少38.96%～81.30%;有效成分用量減少58.75%～87.10%;投入量毒性系數(shù)總和減少46.97%～ 93.77%。田間防治效果表明，B組對(duì)稻縱卷葉螟、稻曲病和稻瘟病的防治效果相對(duì)較好，2種農(nóng)藥施用組對(duì)稻飛虱和紋枯病的防治效果相當(dāng);除稻瘟病發(fā)生年份外，2種農(nóng)藥施用組間水稻產(chǎn)量無顯著差異。

關(guān)鍵詞：稻田;農(nóng)藥減量;防治效果;農(nóng)藥投入量毒性系數(shù);產(chǎn)量

中圖分類號(hào)：S481

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)： 1000-4440（2018） 05-1005-08

大容量噴霧是稻田病蟲害防治的主要方法，其農(nóng)藥有效利用率較低，噴灑的霧滴多從稻葉上滾落或流失，造成農(nóng)藥的浪費(fèi);另一方面由于稻田病蟲害交替發(fā)生、世代重疊導(dǎo)致農(nóng)藥的重復(fù)或過量使用，由此引發(fā)的環(huán)境問題和農(nóng)藥殘留較為突出。農(nóng)藥藥液在靶標(biāo)植株上的持留能力、潤(rùn)濕性能與藥液的表面張力、接觸角等因素有關(guān)，并直接影響著農(nóng)藥藥效的發(fā)揮。多數(shù)用于稻田噴霧的農(nóng)藥藥液的表面張力均大于稻葉的臨界表面張力，表現(xiàn)出較差的潤(rùn)濕性，從而影響對(duì)病蟲害的防治效果;而噴霧助劑的添加在一定程度上提高了農(nóng)藥利用率和藥效。在噴施農(nóng)藥品種選擇上，一方面要考慮到農(nóng)藥對(duì)病蟲害的高效和低用量;另一方面也要考慮其毒理指標(biāo)，急性有效濃度（AEC）、毒性與暴露比（TER和風(fēng)險(xiǎn)商值（RQ）等指標(biāo)是當(dāng)前風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中常用的指標(biāo)，但都沒有針對(duì)其施藥的靶標(biāo)作物，與施藥的靶標(biāo)作物相聯(lián)系，中國(guó)學(xué)者提出了農(nóng)藥投入量毒性系數(shù)K，K值的大小一定程度上決定了應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)。不同種類農(nóng)藥間的K值差異較大，有分析結(jié)果表明水稻殺菌劑和除草劑的K值要小于殺蟲劑的K值，表明殺菌劑和除草劑對(duì)稻田環(huán)境及生物的風(fēng)險(xiǎn)要小于殺蟲劑。隨著農(nóng)藥投入量的加大，農(nóng)藥投入量毒性系數(shù)也越大。田間施藥時(shí)，一次常包含多種農(nóng)藥，選擇農(nóng)藥時(shí)更多的是從防治效果來考慮，忽視了其自身的毒性。如何篩選出低投入量，應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)最低的農(nóng)藥組合是當(dāng)前農(nóng)藥減量控害的關(guān)鍵任務(wù)。本研究以近年來服務(wù)的農(nóng)場(chǎng)為例，從施藥次數(shù)，農(nóng)藥投入量，農(nóng)藥投入毒性，藥液表面張力與稻葉臨界表面張力的關(guān)系，病蟲害防治效果以及產(chǎn)量等角度比較2012-2016年植保部門推薦農(nóng)藥組合和實(shí)驗(yàn)室推薦農(nóng)藥組合的差異性，以期為稻田農(nóng)藥的科學(xué)減量提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試水稻品種蘇05-1176。試驗(yàn)中使用的有機(jī)硅助劑Silwet408和烷基酚聚氧乙烯醚助劑TX-10分別由邁圖有機(jī)硅材料有限公司和南京太化化工有限公司提供。

1.2 試驗(yàn)儀器

試驗(yàn)中使用的儀器有上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司生產(chǎn)的接觸角測(cè)量?jī)xJC2000CIB，德國(guó)Data-physics公司生產(chǎn)的表面張力儀DCAT11EC，蘇州農(nóng)業(yè)藥械有限公司生產(chǎn)的蘇農(nóng)3WH-36擔(dān)架式機(jī)動(dòng)噴霧機(jī)以及上海高鴿工貿(mào)有限公司生產(chǎn)的0-50μ1微量注射器。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 水稻葉片臨界表面張力的測(cè)定將已知表面張力溶劑的液體5μl點(diǎn)滴在用雙面膠固定的新鮮、無污染和無病蟲害的稻葉正、反面，利用接觸角測(cè)量?jī)x攝下液滴形態(tài)，計(jì)算出接觸角。根據(jù)各溶劑液滴的接觸角余弦值與表面張力的回歸直線計(jì)算稻葉的臨界表面張力值，接觸角為零時(shí)，對(duì)應(yīng)的溶劑表面張力值即為稻葉的臨界表面張力值。

1.3.2 噴霧藥液表面張力的測(cè)定取田間混合均勻待噴霧的藥液各200 ml.量取50 ml藥液裝入表面張力儀的測(cè)試皿中，測(cè)定表面張力，每試樣測(cè)3次，取其平均值。測(cè)定溫度為（28±2）℃。

1.3.3 稻田本田期農(nóng)藥減量對(duì)比試驗(yàn)試驗(yàn)設(shè)A和B2組，A組按照當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)部門發(fā)布的病蟲情報(bào)進(jìn)行用藥，面積l.2hm2，采用擔(dān)架式噴霧機(jī)，按每lhm2兌水1500 kg進(jìn)行噴霧;B組根據(jù)試驗(yàn)田病蟲的實(shí)際發(fā)生動(dòng)態(tài)選擇相應(yīng)的農(nóng)藥配方進(jìn)行噴霧，面積1.2hm2，采用擔(dān)架式噴霧機(jī)，按lhm2兌水750 kg進(jìn)行噴霧，根據(jù)噴灑農(nóng)藥的種類選擇有機(jī)硅助劑Silwet408（添加濃度為125.00mg/L）或烷基酚聚氧乙烯醚類助劑TX-10（添加濃度為31.25mg/L）調(diào)節(jié)混合藥液的表面張力，使其小于或等于稻葉的臨界表面張力值，避免因潤(rùn)濕性差而引起藥液滾落。同時(shí)設(shè)不施藥的空白對(duì)照組（即觀測(cè)圃，0.07hm2）。

1.3.4 農(nóng)藥投入量毒性系數(shù)K計(jì)算公式為K=Mx1000/N，M：農(nóng)藥有效成分投入量（g/h2），N：農(nóng)藥試驗(yàn)大鼠口服的LD50（mg/kg）。農(nóng)藥試驗(yàn)大鼠口服LD50值按有效成分從Chemicalbook中查詢獲得，使用的混劑等同于單劑分別使用1次的原則計(jì)算。將每次噴灑的農(nóng)藥組合K值進(jìn)行計(jì)算并求和分析，按公式計(jì)算減少率R=×100%，其中∑K和

分別表示每季稻田A組和B組農(nóng)藥投入量毒性系數(shù)總和。

1.3.5 田間實(shí)際用藥效果評(píng)價(jià) 江蘇蘇南地區(qū)病蟲害防治的主要對(duì)象為稻飛虱[前期為灰飛虱（Lao-delphax striatetlus）和白背飛虱（Sogatella furcifera），后期為褐飛虱（Nilaparvata lugens）]、稻縱卷葉螟（Cnaphalocrocis medinalis Guenee）、水稻紋枯病、稻曲病和稻瘟病。防治效果評(píng)價(jià)參照相應(yīng)的農(nóng)藥田間藥效試驗(yàn)準(zhǔn)則進(jìn)行，稻飛虱的防治效果評(píng)價(jià)參照GB/T17980.4-2000.稻縱卷葉螟的防治效果評(píng)價(jià)參照GB/T17980.2-2000.水稻紋枯病的防治效果評(píng)價(jià)參照GB/T17980.20 -2000，水稻稻瘟病的防治效果評(píng)價(jià)參照GB/T17980.19 - 2000，水稻稻曲病的防治效果評(píng)價(jià)參照NY/T1464.54 - 2014。在每次施藥后7d調(diào)查防治效果（如果2次施藥之間不足7d，按實(shí)際天數(shù)進(jìn)行調(diào)查），并對(duì)最后一次調(diào)查的防治效果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.3.6 水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素在水稻成熟期，選取每處理具有代表性的植株10穴，剪下稻穗脫粒后，用水漂法區(qū)分飽粒和空癟粒，測(cè)定穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、結(jié)實(shí)率和水稻產(chǎn)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同時(shí)期稻葉的臨界表面張力值

將cos0=l（即接觸角為0）代人獲得的yVScos0的回歸方程中，求得不同生育期稻葉正、反面的臨界表面張力值（表1）。稻葉正、反面的臨界表面張力值，分蘗期分別為31.30 mN/m和32.09mN/m：拔節(jié)期分別為30.04 mN/m和31.14mN/m;孕穗期分別為29.41mN/m和30.65mN/m：乳熟期分別為29.02mN/m和30.16mN/m。綜合來看不同時(shí)期稻葉正面臨界表面張力的估值介于29.02～31.30mN/m，平均值為29.94mN/m;稻葉反面臨界表面張力的估值介于30.16～32.09 mN/m，平均值為31.01 mN/m。

2.2 蘇州望亭試驗(yàn)點(diǎn)2012 - 2016年病蟲害實(shí)際發(fā)生情況

長(zhǎng)江中下游稻區(qū)每年種植一季水稻，多在6月中旬左右移栽到大田。蟲害以稻飛虱和稻縱卷葉螟為主，對(duì)其的防治主要集中在每年的7月上中旬至9月中下旬，這段時(shí)間內(nèi)在觀測(cè)圃中每10 d調(diào)查1次每穴稻飛虱的蟲量和25穴水稻的卷葉率。從觀測(cè)圃2012-2016年的數(shù)據(jù)來看，2012年蟲害發(fā)生較重，2015年相對(duì)較輕（圖1）。病害以紋枯病為主，間歇性發(fā)生稻瘟病和稻曲病，同樣在觀測(cè)圃中每10d調(diào)查1次水稻紋枯病的病情指數(shù)，水稻破口期開始調(diào)查稻瘟病、稻曲病的病穗率。從調(diào)查結(jié)果（圖2）來看，2014年水稻紋枯病和稻曲病發(fā)生較重，2015年稻瘟病發(fā)生較重，病穗率最高達(dá)到29.8%。

2.3 稻田農(nóng)藥噴施時(shí)間

從圖3可以看出.2012 - 2016年稻田本田期植物保護(hù)部門推薦的農(nóng)藥噴灑次數(shù)為5～7次，實(shí)驗(yàn)室推薦的農(nóng)藥噴灑次數(shù)為3～5次。用藥的時(shí)間主要集中在7—9月這3個(gè)月，這段時(shí)間覆蓋水稻分蘗期至乳熟期，8月底9月初是水稻破口期，也是用藥防治病蟲害最關(guān)鍵的一次。

2.4 稻田農(nóng)藥噴施量

圖4顯示，從植物保護(hù)部門推薦的農(nóng)藥組合用量來看，稻田本田期農(nóng)藥總投入量以2013年最多，每1hm2稻田用量達(dá)到了28185.00g;2016年最少，每1hm2稻田用量12735.00g;農(nóng)藥有效成分用量（不含活體菌用量），2013年最多，為6777.00 g;2016年最少，為3078.00g。從實(shí)驗(yàn)室推薦的農(nóng)藥組合用量（含助劑用量）來看，稻田本田期農(nóng)藥總投入量每年分別比植物保護(hù)部門推薦用量減少72.62%、87.10%、73.90%、67.87%和58.75%;農(nóng)藥有效成分每年分別比植物保護(hù)部門推薦用量減少69.73%、74.06%、38.96%、81.30%和67.54%。

2.5 稻田噴灑藥液的表面張力

圖5顯示，不同時(shí)期水稻葉片正反面的臨界表面張力平均值分別為29.94mN/m和31.01mN/m。植物保護(hù)部門推薦的噴霧藥液的表面張力介于42.1-50.8mN/m，均大于稻葉的臨界表面張力：實(shí)驗(yàn)室推薦的噴霧藥液由于添加了噴霧助劑，其藥液的表面張力介于23.2～28.8mN/m，均小于稻葉的臨界表面張力。

2.6 農(nóng)藥投入量毒性系數(shù)

農(nóng)藥田間防治病蟲害時(shí)，通常為多種農(nóng)藥混合兌水噴霧，由于每次針對(duì)的防治對(duì)象不同，所使用的農(nóng)藥種類也不同，不同農(nóng)藥的急性毒性相差較大，導(dǎo)致單次農(nóng)藥使用時(shí)稻田單位面積上所承擔(dān)的毒性值差異較大。從表2可以看出，稻田每次使用農(nóng)藥投入量毒性系數(shù)和差異較大，單次最大為7284.65，單次最小為23.35。從每季稻田農(nóng)藥投入量毒性系數(shù)總和可以看出，實(shí)驗(yàn)室推薦噴霧組（B）的稻田農(nóng)藥投入量毒性系數(shù)總和均低于植物保護(hù)部門推薦農(nóng)藥組（A），這表明每季稻田單位面積上所承擔(dān)的毒性值B組要低得多。從每季稻田農(nóng)藥投入量毒性系數(shù)總和的減少率來看，B組與A組相比，減少46.97%—93.77%。

2.7 田間防治效果

從2012-2016年的田間防治效果（表3）來看，2種農(nóng)藥施用組對(duì)不同時(shí)期稻縱卷葉螟的防治效果差異較大，其中植物保護(hù)部門推薦的農(nóng)藥施用組A對(duì)稻縱卷葉螟的防治效果為67.11%～100.00%，實(shí)驗(yàn)室推薦的農(nóng)藥施用組B對(duì)稻縱卷葉螟的防治效果為79.75%～100.00%。從最后一次防治效果的統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，2012年和2013年2種農(nóng)藥組防治效果無顯著差異：2014-2016年，農(nóng)藥施用組B的防治效果要顯著高于農(nóng)藥施用組A。同樣，2種農(nóng)藥施用組對(duì)不同時(shí)期稻飛虱的防治效果差異較大，農(nóng)藥組A對(duì)稻飛虱的防治效果為56.85%—100.00%：農(nóng)藥組B對(duì)稻飛虱的防治效果為88.46%～100.00%，從最后一次防治效果的統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，2012-2015年2種農(nóng)藥組防治效果無顯著差異：2016年，農(nóng)藥組B的防治效果顯著高于農(nóng)藥組A。水稻紋枯病的發(fā)生始于8月上中旬，2種農(nóng)藥組對(duì)不同時(shí)期水稻紋枯病的防治效果存在差異，農(nóng)藥組A對(duì)水稻紋枯病的防治效果為71.53%～100.00%，農(nóng)藥組B對(duì)水稻紋枯病的防治效果為86.16%～100.00%，從最后一次防治效果的統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，2012-2015年2種農(nóng)藥組防治效果無顯著差異，2016年，農(nóng)藥組B的防治效果顯著高于農(nóng)藥組A。稻曲病多發(fā)生在水稻穗期，從近5年的發(fā)生來看，主要在2014年大面積發(fā)生，農(nóng)藥組B對(duì)稻曲病的防治效果為92.46%，顯著高于農(nóng)藥組A的防治效果。水稻苗期至穗期都可以發(fā)生稻瘟病，從近5年的發(fā)生來看，主要在2015年發(fā)生穗頸瘟，農(nóng)藥組B對(duì)其的防治效果為92. 65%.顯著高于農(nóng)藥組A的防治效果。

2.8 產(chǎn)量分析

2種農(nóng)藥組對(duì)水稻產(chǎn)量的影響見表4?？傮w來看，2種農(nóng)藥組間水稻產(chǎn)量無明顯差異，但在稻瘟病發(fā)生的年份，可以看出農(nóng)藥組B處理下獲得水稻產(chǎn)量要顯著高于農(nóng)藥組A處理。從水稻產(chǎn)量的組成因素看，2012年、2013年、2015年農(nóng)藥組A處理的單位面積有效穗數(shù)要顯著高于農(nóng)藥組B處理，2014年和2016年2種農(nóng)藥組處理間無顯著差異;農(nóng)藥組A處理的每穗粒數(shù)顯著低于農(nóng)藥組B處理，2016年2種農(nóng)藥組處理間無顯著差異;2種農(nóng)藥組處理的水稻結(jié)實(shí)率差異不顯著（2013年除外）;千粒質(zhì)量則是2012年和2013年2種農(nóng)藥組處理差異不顯著，2014年、2015年、2016年則是農(nóng)藥組A處理的千粒質(zhì)量顯著低于農(nóng)藥組B處理。

3 討論

“農(nóng)藥減量”是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，但就其本身而言這是一個(gè)模糊的概念，沒有明確定義，只是中國(guó)依據(jù)當(dāng)前農(nóng)藥使用中的現(xiàn)狀而提出的，農(nóng)藥減量應(yīng)依據(jù)病蟲害防治過程中發(fā)揮作用且對(duì)人類和環(huán)境負(fù)面影響盡可能低的單位面積農(nóng)藥使用量，其比較的對(duì)象主要是大面積生產(chǎn)上使用的農(nóng)藥用量。實(shí)施農(nóng)藥減量的關(guān)鍵主要在于中國(guó)農(nóng)藥利用率相對(duì)較低。2015年農(nóng)業(yè)部公布水稻、小麥等糧食作物上的農(nóng)藥利用率為36.6%，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在一定的差距。這種差距主要體現(xiàn)在施藥人員的素質(zhì)、植保機(jī)械、農(nóng)藥制劑、農(nóng)藥助劑以及靶標(biāo)和對(duì)有害生物的行為特性認(rèn)識(shí)等多方面。本試驗(yàn)選擇蘇南典型的生態(tài)農(nóng)場(chǎng)，稻麥種植面積20im2左右，施藥器械為擔(dān)架式噴霧機(jī)，已經(jīng)形成了低濃度大噴霧量的習(xí)慣，病蟲害防治主要依據(jù)植保部門發(fā)布的病蟲情報(bào)。由于是大水量噴霧，每次噴灑的混合藥液的表面張力均大于稻葉的臨界表面張力.霧滴黏附力差，多數(shù)藥液流失到田間水中，為了確保防治效果，噴灑農(nóng)藥的次數(shù)相對(duì)較多。從實(shí)際效果可以看出，增加農(nóng)藥使用次數(shù)可以達(dá)到有效控制病蟲害的目的。實(shí)驗(yàn)室在每季稻田病蟲害實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，在病蟲發(fā)生的適期選擇合理的藥劑組合進(jìn)行防治，同時(shí)科學(xué)合理添加助劑和降低水量，使噴灑的混合藥液的表面張力低于稻葉的臨界表面張力，藥液更易粘附稻葉，從而達(dá)到較好的防治效果。從近5年的試驗(yàn)結(jié)果來看，推薦稻田農(nóng)藥每季使用3～4次，農(nóng)藥有效成分用量控制在1500.00g以內(nèi)是可以有效控制病蟲害的發(fā)生和確保水稻高產(chǎn)。

農(nóng)藥減量控制病蟲害的另一目的就是降低農(nóng)藥投入對(duì)環(huán)境的不良影響，這與農(nóng)業(yè)面源污染控制的思路（即減源一控污一截留一修復(fù)）相一致，關(guān)鍵是減少源頭投入。減少農(nóng)藥源頭投入量的有效方法較多。選擇低用量高效低毒的藥劑替代是減少農(nóng)藥源頭投入的常見方法，如在防治稻飛虱時(shí)，選擇吡蚜酮替代噻嗪酮，風(fēng)險(xiǎn)商值由4.780下降到0.007，相差近683倍，K值降低近1.5倍;科學(xué)合理地使用噴霧助劑（噴霧助劑毒性很低且用量很少），從潤(rùn)濕持留、抗蒸發(fā)、耐沖刷等角度提高藥效，直接降低農(nóng)藥投入量20%～30%。本研究通過這2種方法的結(jié)合，達(dá)到了農(nóng)藥減量控制病蟲害的目的，同時(shí)降低了投入農(nóng)藥組合的毒性系數(shù)總和?？茖W(xué)評(píng)價(jià)農(nóng)藥使用風(fēng)險(xiǎn)是當(dāng)前一項(xiàng)緊迫的任務(wù)，國(guó)內(nèi)外的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估相對(duì)集中在毒理學(xué)范疇，并不針對(duì)田間用藥的實(shí)際場(chǎng)景，對(duì)用藥選擇難以起到直觀的指導(dǎo)作用。在實(shí)施農(nóng)藥科學(xué)減量試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，5年前在稻田難以發(fā)現(xiàn)的蜜蜂、蝌蚪等環(huán)境生物在實(shí)施的第四年更易被發(fā)現(xiàn)，同時(shí)在調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)稻田蜘蛛種類也變多了。因此，對(duì)農(nóng)藥科學(xué)減量控制病蟲害的評(píng)價(jià)不應(yīng)停留在病蟲害防治效果和水稻產(chǎn)量的指標(biāo)上，更多的應(yīng)考慮到環(huán)境生物群落的變化、環(huán)境毒性、人體暴露風(fēng)險(xiǎn)等因素，進(jìn)而建立農(nóng)藥典型施用場(chǎng)景下農(nóng)藥施用風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)體系，從而指導(dǎo)生產(chǎn)。