賦權(quán)Borda綜合分析法在丹江口水源涵養(yǎng)區(qū)蔬菜用殺菌劑篩選中的應(yīng)用

王 明，閆曉靜，劉新剛，袁會(huì)珠

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部作物有害生物綜合治理綜合性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193)

丹江口水庫位于漢江中上游，分布于湖北省丹江口市和河南省南陽市淅川縣，水域橫跨鄂、豫兩省，是亞洲第一大人工淡水湖、國家南水北調(diào)中線工程水源地和國家一級(jí)水源保護(hù)區(qū)。加強(qiáng)丹江口水源涵養(yǎng)區(qū)的生態(tài)環(huán)境建設(shè)，保護(hù)源頭水質(zhì)是工作的重點(diǎn)，隨著該地區(qū)工業(yè)污染的治理得到有效的改善，農(nóng)業(yè)面源污染治理也是源頭水質(zhì)保護(hù)的重要環(huán)節(jié)，主要體現(xiàn)在農(nóng)藥化肥的合理使用[1]。丹江口水源涵養(yǎng)區(qū)主要位于湖北省十堰市，該地區(qū)主要以蔬菜種植為主，由于蔬菜特殊的溫暖潮濕條件，極易爆發(fā)病蟲害，特別是病害，因此防治蔬菜病害所使用的殺菌劑是形成農(nóng)藥面源污染的重要來源，也是蔬菜產(chǎn)品農(nóng)藥殘留超標(biāo)的控制關(guān)鍵點(diǎn)[2]。

所以通過一種評(píng)價(jià)方法從“高效、安全、環(huán)境友好”的原則對(duì)登記在蔬菜上的殺菌劑進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，篩選出適合在丹江口水源涵養(yǎng)區(qū)蔬菜上使用的殺菌劑是非常重要的。蒲天勝等在對(duì)植保技術(shù)的評(píng)估一文中應(yīng)用賦權(quán)Borda綜合分析法從“經(jīng)濟(jì)、安全、有效”的原則，綜合評(píng)價(jià)了6種農(nóng)藥的成本、毒性以及防治效果3個(gè)方面防治稻褐虱的效益，對(duì)6種農(nóng) 藥進(jìn)行排序，篩選出最優(yōu)的農(nóng)藥[3]。劉懷高等應(yīng)用模糊Borda數(shù)分析法綜合評(píng)價(jià)法建立了一個(gè)綜合評(píng)價(jià)大汽污染控制工程的數(shù)學(xué)模型對(duì)甘肅地區(qū)的大氣污染控制工程進(jìn)行評(píng)價(jià)[4]。

本文采用賦權(quán)Borda法綜合分析登記在蔬菜上的殺菌劑的單位面積使用量、土壤半衰期、水中溶解度和對(duì)水生生物毒性等指標(biāo)，篩選出適合在丹江口水源涵養(yǎng)區(qū)使用的高效、低毒、環(huán)境友好的殺菌劑，意在減少丹江口水源涵養(yǎng)區(qū)蔬菜殺菌劑的使用量，減少蔬菜和土壤以及水源中的農(nóng)藥殘留量，在提高農(nóng)產(chǎn)品安全性的同時(shí)，確保“南水北調(diào)”源頭——丹江口水源涵養(yǎng)區(qū)的水質(zhì)安全。

1 水源涵養(yǎng)區(qū)蔬菜病害防治藥劑的選擇原則

1.1 選擇高效，特效的殺菌劑，減少農(nóng)藥使用量 我國蔬菜用藥次數(shù)多，用藥量大是不爭(zhēng)的事實(shí)。針對(duì)蔬菜病害易爆發(fā)的問題，廣大農(nóng)戶普遍不能做到適期用藥，習(xí)慣于7d打1次保險(xiǎn)藥，頻繁用藥現(xiàn)象嚴(yán)重，單位面積用藥量普遍是大田十幾倍甚至幾十倍[2]。而丹江口水源涵養(yǎng)區(qū)的特殊經(jīng)濟(jì)社會(huì)地位就要求我們?cè)谶x擇高效和特效殺菌劑的同時(shí)兼顧藥劑種類，同樣畝施藥量的情況下，優(yōu)先選擇生物農(nóng)藥，盡量或減少使用化學(xué)農(nóng)藥。

1.2 選擇低毒低殘留的殺菌劑 農(nóng)藥在土壤中的降解可以分為4個(gè)等級(jí)，半衰期>180d的為難降解，90d<半衰期≤180d的為較難降解，30d<半衰期≤90d的為中等降解，半衰期≤30d的為易降解。殺菌劑的毒性和殘留情況是判斷一個(gè)殺菌劑對(duì)農(nóng)產(chǎn)品安全的重要指標(biāo)。鑒于丹江口水源涵養(yǎng)區(qū)的獨(dú)特的功能，殺菌劑的選擇不僅要在蔬菜中低殘留，而且要求在土壤中可以更快的降解。

1.3 選擇不易溶于水的殺菌劑 農(nóng)藥在水中的溶解度>10g的為易溶于水，1g<溶解度≤10g的為可溶于水，0.01g<溶解度≤1g為微溶于水，溶解度≤0.01g的為難溶于水。丹江口水庫是 “南水北調(diào)”中線的源頭，其水源質(zhì)量好壞直接關(guān)系到數(shù)千萬人的生活質(zhì)量和飲水安全。丹江口水源涵養(yǎng)區(qū)的蔬菜噴灑的殺菌劑也必須選擇不易溶于水的殺菌劑。所以在殺菌劑的選擇中，盡量避免選擇易溶于水或者可溶于水的殺菌劑，而要選擇不溶于水或者微溶于水的殺菌劑，因?yàn)橐兹苡谒臍⒕鷦┤菀走M(jìn)入水體中而污染了地下水。

1.4 選擇對(duì)水生生物安全的殺菌劑 農(nóng)藥對(duì)魚類的毒性等級(jí)可以分為4級(jí)：對(duì)水生生物96h的LC50≤0.1mg/kg的劇毒，0.1mg/kg10mg/kg的為低毒。丹江口水源涵養(yǎng)區(qū)特殊的地位和功能，選擇殺菌劑時(shí)要盡量選用對(duì)水生生物毒性低的殺菌劑，以保護(hù)水生生物的安全。

2 Borda綜合分析的計(jì)算過程

2.1 賦權(quán)Borda法原理 如果在某一階段防治病蟲害有n種藥劑可供選擇：

U={u1，u2，u3，…，un}

現(xiàn)在，根據(jù)m個(gè)指標(biāo)對(duì)每種藥劑進(jìn)行評(píng)價(jià)，選出最優(yōu)的藥劑。步驟是按單一的指標(biāo)對(duì)各個(gè)藥劑進(jìn)行排序，得到n個(gè)排序結(jié)果：L1、L2、，Ln，然后求每個(gè)藥劑的Borda數(shù)，公式為：

其中，Bi(u)是序列Li中后于u的元素個(gè)數(shù)。

對(duì)每一項(xiàng)的指標(biāo)都賦予一定的權(quán)重ai，則可得到賦權(quán)Borda數(shù)；

依賦權(quán)Borda數(shù)便可以排出U={u1，u2，u3，…，un}的線性序列，從而確定最優(yōu)藥劑。

2.2 對(duì)篩選指標(biāo)進(jìn)行賦值 分別對(duì)殺菌劑單位面積推薦使用量、水中溶解度、土壤半衰期、水生生物毒性4個(gè)指標(biāo)賦予權(quán)重0.3、0.3、0.2和0.2。

2.3 殺菌劑的賦權(quán)Borda法綜合分析

2.3.1 登記在蔬菜上殺菌劑的有效成分個(gè)數(shù)為109個(gè)，對(duì)其中99個(gè)化學(xué)農(nóng)藥進(jìn)行分析。由圖1可以看出，使用量在750g/hm2以下(含750)的殺菌劑的個(gè)數(shù)為78個(gè)。根據(jù)Borda數(shù)計(jì)算方法，使用量在150g/hm2以下(含150)的44個(gè)殺菌劑的Borda數(shù)均為55，賦權(quán)Borda數(shù)為16.5，使用量在150～300g/hm2(含300)之間的12個(gè)殺菌劑的Borda數(shù)均為43，賦權(quán)Borda數(shù)為12.9，使用量在300～450g/hm2(含450)之間的9個(gè)殺菌劑的Borda數(shù)均為34，賦權(quán)Borda數(shù)為10.2，使用量在450～750g/hm2(含750)之間的13個(gè)殺菌劑的Borda數(shù)均為21，賦權(quán)Borda數(shù)為6.3。使用量在750g/hm2以下(含750)的殺菌劑的賦權(quán)Borda數(shù)均在6.3以上。

圖1 有效成分單位面積不同推薦用量的化學(xué)殺菌劑個(gè)數(shù)及其賦權(quán)Borda數(shù)

圖2 水中不同溶解度的化學(xué)殺菌劑有效成分個(gè)數(shù)及其賦權(quán)Borda數(shù)

2.3.2 由圖2可以看出，水中溶解度<0.01g(含0.01)的殺菌劑的個(gè)數(shù)為40個(gè)，該40個(gè)殺菌劑的Borda數(shù)均為48，賦權(quán)Borda數(shù)在14.4；水中溶解度在0.01～1g之間(含1)的殺菌劑的個(gè)數(shù)為25個(gè)，該25個(gè)殺菌劑的Borda數(shù)均為23，賦權(quán)Borda數(shù)在6.9。

2.3.3 由圖3可以看出，土壤半衰期在30d以內(nèi)(含30d)的殺菌劑的個(gè)數(shù)為55個(gè)，該55個(gè)殺菌劑的Borda數(shù)均為16，即在土壤中易降解的殺菌劑賦權(quán)Borda數(shù)為3.2。

圖3 不同土壤半衰期的化學(xué)殺菌劑的個(gè)數(shù)及其Borda數(shù)

2.3.4 由圖4可以看出，對(duì)水生生物毒性>10mg/kg(含10)的殺菌劑的個(gè)數(shù)為17個(gè)，即對(duì)水生生物低毒的殺菌劑為17個(gè)，該17個(gè)殺菌劑的Borda數(shù)均為39，賦權(quán)Borda數(shù)為7.8，對(duì)水生生物毒性>1.0～10mg/kg(含1.0)的殺菌劑的個(gè)數(shù)為23個(gè)，該23個(gè)殺菌劑的Borda數(shù)均為17，賦權(quán)Borda數(shù)為3.4；即對(duì)水生生物安全的殺菌劑的賦權(quán)Borda數(shù)在3.4以上。

圖4 不同水生生物毒性的化學(xué)殺菌劑的個(gè)數(shù)及其Borda數(shù)

3 水源涵養(yǎng)區(qū)蔬菜病害防治藥劑排序和篩選

丹江口水源涵養(yǎng)區(qū)種植的主要蔬菜有黃瓜，番茄，辣椒，茄子等，該地區(qū)常發(fā)生的主要病害有白粉病，灰霉病，霜霉病，晚疫病等，針對(duì)該地區(qū)主要蔬菜的主要病害，查詢登記的殺菌劑的推薦使用劑量，水中溶解度，土壤半衰期和對(duì)水生生物毒性等指標(biāo)[5-34]，求出的各個(gè)指標(biāo)的Borda數(shù)和對(duì)各個(gè)指標(biāo)的賦予的權(quán)重，得出每個(gè)殺菌劑的綜合的賦權(quán)Borda數(shù)，對(duì)每個(gè)殺菌劑的綜合的賦權(quán)Borda數(shù)排序，根據(jù)殺菌劑篩選的原則：(1)50g/667m2(750g/hm2)以下，其賦權(quán)Borda數(shù)為6.3以上，生物源殺菌劑優(yōu)先；(2)不溶于水和難溶于水殺菌劑，其賦權(quán)Borda數(shù)為6.9以上；(3)低毒微毒和土壤易降解殺菌劑，其賦權(quán)Borda數(shù)為3.2以上；(4)對(duì)水生生物安全的殺菌劑，其賦權(quán)Borda數(shù)為3.4以上。優(yōu)先推薦使用綜合賦權(quán)Borda數(shù)在30.0(含30.0)以上的殺菌劑，推薦使用綜合賦權(quán)Borda數(shù)在20.0(含20.0)以上的殺菌劑，不推薦使用綜合賦權(quán)Borda數(shù)在20.0以下的殺菌劑。推薦的殺菌劑(表1)。

4 討論

丹江口作為我國‘南水北調(diào)’的源頭，其環(huán)境的好壞不僅關(guān)乎著當(dāng)?shù)厝嗣竦纳眢w健康，更關(guān)乎著北方人民的飲用水安全。蔬菜上的病害發(fā)生嚴(yán)重，用藥量大，科學(xué)合理的用藥顯得尤為關(guān)鍵，在殺菌劑的選擇中，生物農(nóng)藥具有安全，對(duì)環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)，所以優(yōu)先選擇生物農(nóng)藥?；瘜W(xué)殺菌劑的選擇中，綜合考慮其推薦用量、毒性、水中溶解度、土壤半衰期和對(duì)水生生物毒性等指標(biāo)，利用賦權(quán)Borda法綜合分析，對(duì)蔬菜上登記的殺菌劑進(jìn)行排序，優(yōu)先推薦賦權(quán)Borda數(shù)在30.0(含30.0)以上的殺菌劑，推薦使用賦權(quán)Borda數(shù)在20.0(含20.0)以上的殺菌劑，即在丹江口水源涵養(yǎng)區(qū)選擇使用的高效、低毒、環(huán)境友好的殺菌劑，意在減少丹江口水源涵養(yǎng)區(qū)蔬菜殺菌劑的使用量，減少蔬菜和土壤以及水源中的農(nóng)藥殘留量，在提高農(nóng)產(chǎn)品安全性的同時(shí)，確?！澳纤闭{(diào)”源頭——丹江口水源涵養(yǎng)區(qū)的水質(zhì)安全。

表1 丹江口水源涵養(yǎng)區(qū)蔬菜病害防治推薦殺菌劑

注：括號(hào)內(nèi)數(shù)字是綜合賦權(quán)Borda數(shù)