3 種酰胺類稻田除草劑對克氏原螯蝦的急性毒性

吳雷明， 韓光明， 王守紅*， 張家宏， 寇祥明， 畢建花，王桂良， 唐鶴軍， 李 兵， 徐 榮， 朱凌宇

1江蘇里下河地區(qū)農業(yè)科學研究所，江蘇 揚州225007； 2江蘇普興循環(huán)農業(yè)發(fā)展有限公司，江蘇 揚州225654； 3揚州市龍道生態(tài)農業(yè)有限公司，江蘇 揚州225615

稻漁生態(tài)種養(yǎng)高效模式，可將高產、優(yōu)質、安全、高效有機統一，能夠滿足農產品的質量安全和保護環(huán)境的需求（陳燦等，2015），是促進農業(yè)持續(xù)發(fā)展、保證糧食安全的有效途徑。 水產養(yǎng)殖與農業(yè)系統相結合，互利共惠的同時，兩者不同的組成要素和生產需求會產生矛盾，稻田農藥對養(yǎng)殖動物的毒性作用就是其中之一。 農藥環(huán)境行為是指農藥在環(huán)境中遷移轉化這一復雜過程中發(fā)生的各種變化，主要包括物理、化學及生物過程，其中生物過程主要指農藥在環(huán)境生物體內富集、代謝以及毒性效應（張平，2016）。 農藥施用過程中，僅有約1%作用于靶生物（丁中海等，2004），80%～90%進入土壤（姚國君，2017），剩余部分通過間接途徑進入水環(huán)境。 農藥防治病蟲草害的同時，也會通過直接或間接途徑進入土壤和水體環(huán)境，對其他非靶標生物包括鳥類、魚、有益昆蟲以及非目標植物產生毒性（林濤等，2015； Garcia et al.，2011）。

稻田綜合種養(yǎng)模式可顯著降低稻飛虱和紋枯病Rice sheath blight 發(fā)生率（分別降低44.74%和54.35%）（謝堅，2011）。 稻蟹養(yǎng)殖共作系統對雜草的防控效率為26.53%～44.33%，不投喂任何飼料情況下對雜草防控效率為50%以上（呂東鋒，2011）。 在稻田共作養(yǎng)殖系統中，水產養(yǎng)殖動物雖通過其生命活動對水稻的病蟲害和雜草有較好的生物防治效果（李娜娜，2013），但不能完全防控病蟲草害，仍需輔助化學方法。 稻蝦綜合種養(yǎng)生產過程中，農戶對藥物的選擇存在一定的主觀性和盲目性，造成較大的養(yǎng)殖風險和食品安全隱患。 乙草胺、丙草胺及丁草胺作為廣泛應用的酰胺類芽前除草劑，具有高效性、選擇性，主要用于防除禾本科雜草（陳葉玉和徐海松，2010； 付右勝等，2017； 韋德萍，2017）。 3 種藥劑在土壤中的降解半衰期分別為15.3、8.3 ～14.0 及7 d（劉菲菲，2013； 王文博，2012）。 如何處理水稻病蟲草害化學防治與克氏原螯蝦Procambarus clarkiiGirard 養(yǎng)殖之間的矛盾，是稻蝦綜合種養(yǎng)成功的關鍵之一。

目前，稻漁綜合種養(yǎng)方面的研究主要集中在3個方面：稻田綜合種養(yǎng)技術（張家宏等，2018；Zhang et al.，2017）；農藥對稻田養(yǎng)殖動物的安全性（Tu et al.，2013）；稻田綜合種養(yǎng)模式對社會、環(huán)境及經濟的影響（寇祥明等，2018）。 本文研究了乙草胺、丙草胺和丁草胺3 種商品制劑對克氏原螯蝦的急性毒性，探討稻蝦綜合種養(yǎng)模式下采用化學方法防控雜草的可行性。

1 材料與方法

1.1 試驗對象

克氏原螯蝦來自江蘇普興循環(huán)農業(yè)發(fā)展有限公司（119°E，32°N）。 選擇規(guī)格整齊、附肢齊全、無傷病的克氏原螯蝦幼蝦為試驗對象，其平均體重為（3.9±0.6） g。 暫養(yǎng)3 d，讓幼蝦排空糞便、適應小水體的環(huán)境，選擇活動能力強、健康的個體進行試驗。

1.2 試驗藥品

試驗所用藥劑：50%乙草胺乳油（山東中石藥業(yè)有限公司）；500 g·L-1丙草胺乳油[先正達（蘇州）作物保護有限公司]；50%丁草胺乳油（江蘇綠利來股份有限公司）。 試驗藥品首先用蒸餾水配成母液，臨用時按要求稀釋成所需濃度，現配現用。

1.3 試驗方法

3 種除草劑濃度按等對數間距設計。 50%乙草胺乳油濃度梯度為0.0125、0.0250、0.0500、0.1000、0.2000、0.4000、0.8000 mL·L-1，500 g·L-1丙草胺乳油濃度梯度為0.0025、0.0050、0.0100、0.0200、0.0400、0.0800 mL·L-1，50%丁草胺乳油濃度梯度為0.0025、0.0050、0.0100、0.0200、0.0400、0.0800 mL·L-1，清水作對照組，每組3 個重復，每個重復放6 尾幼蝦。 試驗在容積為5 L 的黑色塑料水族箱中進行，試驗用水為經過24 h 充分曝氣的自來水，每個試驗容器盛放水和藥液的總體積為3 L。 按照每667 m2最高推薦使用劑量，平均水深0.05 m，計算稻田乙草胺、丙草胺及丁草胺的平均用藥濃度，分別為0.0050、0.0020、0.0040 mL·L-1。

由于試驗藥品存在降解的特性，且克氏原螯蝦新陳代謝排出廢物，使水質發(fā)生變化，故試驗過程均采用“半靜態(tài)法”，每24 h 更換1 次相同濃度的藥液，試驗周期為96 h。 試驗期間不投餌。

1.4 數據收集和處理

試驗開始后，前12 h 每隔1 h 觀察一次，12～96 h 每隔6 h 觀察一次。 每次觀察和記錄克氏原螯蝦活動情況，包括克氏原螯蝦的中毒癥狀、是否死亡及死亡個體數量。 死亡個體評判標準：以細玻璃棒觸及腹部，經多次刺激無反應則判斷為死亡，及時撈出死亡個體。

采用直線回歸法計算各受試農藥的濃度對數與死亡率之間的關系表達式，并依據關系表達式計算對克氏原螯蝦24、48、72 及96 h 半致死濃度（LC50）。 根據安全濃度（SC）公式：SC=0.3×TLm48/（TLm24/TLm48）2，計算3 種除草劑對克氏原螯蝦的安全濃度，其中TLm48為48 h 的LC50，TLm24為24 h的LC50。

2 結果與分析

2.1 克氏原螯蝦在3 種除草劑溶液中的急性毒性癥狀

試驗初期，低濃度除草劑組克氏原螯蝦活動情況基本正常，與空白組幾乎沒有差別。 高濃度除草劑處理組，3 種除草劑處理組克氏原螯蝦急性毒性中毒癥狀基本相似。 首先，克氏原螯蝦活動劇烈，存在打斗現象，隨后逐漸處于安靜狀態(tài)，部分趴在水面交界處，發(fā)生缺氧現象。 其次，隨著暴露時間增加，克氏原螯蝦行動減緩，反應遲鈍，甚至昏迷平躺，呈現假死現象。 克氏原螯蝦受驚嚇后，則迅速逃游，片刻后又側翻，沉入水底。 隨暴露時間進一步延長，大多數克氏原螯蝦步行足與游泳足微微擺動，此時人為觸碰，則無力逃游，隨后死亡。 克氏原螯蝦在部分農藥試液中存在蛻殼現象，高濃度處理組蛻殼蝦均死亡。

2.2 3 種除草劑對克氏原螯蝦死亡率的影響

乙草胺、丙草胺及丁草胺對克氏原螯蝦死亡率的影響大致相似（圖1）。 在乙草胺0.0125 mL·L-1、丙草胺0.0025 mL·L-1、丁草胺0.0025 mL·L-1低濃度組及對照組中，未發(fā)現死亡個體。 在同一暴露時間內，隨著除草劑濃度的增加，死亡率逐漸上升。 在乙草胺0.8000 mL·L-1處理組、丙草胺0.0800 mL·L-1處理組及丁草胺0.0800 mL·L-1處理組中，24 h 時死亡率已達到100%。 同一除草劑濃度條件下，隨著暴露時間的延長，除草劑對克氏原螯蝦的毒性作用也增強，但同時存在僅在前期死亡率升高，后期死亡率不變的現象。 乙草胺0.0250 mL·L-1處理組48 h 死亡率為11.11%，后期死亡率維持不變；丙草胺0.0050 mL·L-1處理組24 h 死亡率為5.56%，后期死亡率維持不變。

圖1 3 種除草劑對克氏原螯蝦暴露24、48、72 和96 h 死亡率的影響Fig.1 Effect of three paddy herbicide sealants on mortality of P. clarkii for 24，48，72 and 96 h

2.3 3 種除草劑對克氏原螯蝦的半致死濃度和安全濃度

3 種稻田除草劑對克氏原螯蝦急性毒性回歸方程、LC50及SC 見表1。 乙草胺、丙草胺及丁草胺對克氏原螯蝦24、48 和96 h 的LC50均呈逐漸下降趨勢，其對克氏原螯蝦的SC 分別為0.0146、0.0021 和0.0014 mL·L-1。 以SC 作為衡量克氏原螯蝦對這3 種除草劑的敏感性標準，由強到弱依次為：丁草胺＞丙草胺＞乙草胺。 3 種除草劑在稻田中的商品推薦使用量為0.0050、0.0020 和0.0040 mL·L-1。 乙草胺、丙草胺和丁草胺對克氏原螯蝦的SC 分別為商品推薦使用量的2.92、1.05 和0.35 倍。

2.4 3 種除草劑對克氏原螯蝦LC50衰減變化規(guī)律

乙草胺、丙草胺及丁草胺除草劑對克氏原螯蝦LC50隨著暴露時間延長呈下降趨勢，符合雙曲線衰減模型（圖2）。 乙草胺對克氏原螯蝦LC50隨暴露時間衰減回歸方程為：y = 2. 0840x-0.7380（R2=0.9973）。 丙草胺對克氏原螯蝦LC50隨暴露時間衰減回歸方程為：y=0.1106x-0.4930（R2=0.9872）。 丁草胺對克氏原螯蝦LC50隨暴露時間衰減回歸方程為：y=0.2236x-0.7480（R2=0.9990）。

表1 3 種稻田除草劑對克氏原螯蝦急性毒性回歸方程、LC50及SCTable 1 Regression equations， LC50 values and SC values of three paddy herbicide sealants in P. clarkii

圖2 LC50隨暴露時間變化的雙曲線衰減模型擬合Fig.2 Fitting of LC50 decreased with exposure time with hyperbolic decay model

3 討論

3.1 克氏原螯蝦對不同類型農藥敏感性

稻蝦綜合種養(yǎng)是克氏原螯蝦常見養(yǎng)殖模式之一，而稻田內往往易產生農藥殘留，對克氏原螯蝦產生毒害作用（魯耀鵬等，2017）。 研究表明，不同農藥種類對克氏原螯蝦急性毒性效果不同。 氯氰菊酯、寧南霉素、噻蟲啉3 種農藥對克氏原螯蝦的成活率沒有影響，而毒死蜱則造成其大量死亡（王彬等，2010）。 克氏原螯蝦幼蝦對毒死蜱非常敏感，毒死蜱可引發(fā)克氏原螯蝦幼蝦心臟、肝胰腺及鰓等多個組織發(fā)生病變（丁正峰等，2012； 徐濱等，2014）。 農藥化學組成成分與其對克氏原螯蝦的急性毒性密切相關。 2%阿維菌素對克氏原螯蝦幼蝦毒性最大，10%草甘膦水劑對幼蝦毒性最低（徐怡等，2010）。 本文中克氏原螯蝦對3 種農藥敏感性與上述結論略有不同，克氏原螯蝦對3 種農藥的敏感性由高到低為丁草胺＞丙草胺＞乙草胺。 3 種農藥對一葉一心期水稻安全性為丁草胺＞丙草胺＞乙草胺（柏連陽，2000），與其對克氏原螯蝦的安全性順序不同，兩者毒性作用機理差異仍需要進一步研究，以期為解決稻田封閉除草劑與水產健康養(yǎng)殖矛盾提供理論基礎。

3.2 3 種除草劑對克氏原螯蝦安全性評價

乙草胺、丙草胺和丁草胺對供試幼蝦均有毒性作用，隨著藥液濃度的升高和幼蝦暴露時間的延長，供試幼蝦死亡率逐漸升高，可能其免疫系統及組織機能受到一定的損害（傅建煒等，2013a，2013b； 史夢竹等，2013）。 一般以48 h LC50值作為環(huán)境污染物對水生生物毒性的評價指標，將毒性強弱劃分為3 個等級（傅建煒等，2013a，2013b）：LC50＞10 μL·L-1（mg·L-1）為低毒，10 ～0.5 μL·L-1（mg·L-1）為中等毒性，LC50＜0.5 μL·L-1（mg·L-1）為劇毒。 乙草胺、丙草胺及丁草胺對斑馬魚幼魚48 h LC50分別為3.60、4.69 和3.73 mg·L-1，為中等毒性（程艷紅等，2107）。 本文結果顯示，乙草胺、丙草胺及丁草胺對克氏原螯蝦48 h LC50分別為123.5、15.7、12.6 μL·L-1，三者對克氏原螯幼蝦均屬于低毒農藥。 需要注意的是，雖然丁草胺對克氏原螯蝦為低毒農藥，但其SC 低于商品最高推薦使用量，同時，稻田生產過程中多種農藥復合可能存在協同作用（魏勇超等，2018），造成農藥對克氏原螯蝦毒性作用的加強，實際生產過程中應盡量避免使用，確保克氏原螯蝦正常養(yǎng)殖。

理論情況下，本文采用的乙草胺和丙草胺商品制劑可在稻蝦綜合種養(yǎng)模式下按照最高推薦用量范圍內正常使用，而丁草胺對克氏原螯蝦養(yǎng)殖可能存在較大的風險，稻蝦綜合種養(yǎng)實際生產過程，其環(huán)境組成和變化較試驗條件更為復雜多變，在農業(yè)實際生產中的應用效果有待進一步驗證。 另外，農藥對克氏原螯蝦攝食規(guī)律和生長發(fā)育的影響，以及除草劑通過富集作用在養(yǎng)殖動物體內累積和代謝情況仍需要進一步研究和探索。