生物農(nóng)藥對蜜蜂潛在的影響

張祖蕓，史晶亮，楊 爽

（1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶桑蜜蜂研究所，云南蒙自 661101；2.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)蜜蜂研究所，江西南昌 330045）

蜜蜂不僅為人類提供保健功能極佳的蜂產(chǎn)品，而且作為主要的授粉昆蟲，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)十分重要的地位，全球約75%的農(nóng)作物依靠蜜蜂授粉[1]。而蜜蜂授粉可以大幅度提高農(nóng)作物產(chǎn)量，改善作物品質(zhì)，促進(jìn)植被生長[2]。但是近來由于農(nóng)（林、牧） 業(yè)病蟲害的滋生，以及農(nóng)業(yè)集約化、規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，使得殺蟲劑、除草劑等普遍被使用，從而導(dǎo)致蜜蜂及其他傳粉者數(shù)量大幅度下降[3-4]，并進(jìn)一步引發(fā)傳粉危機(jī)，對生態(tài)平衡造成威脅。

1 生物農(nóng)藥的發(fā)展及應(yīng)用情況

為了保護(hù)蜜蜂免受傳統(tǒng)農(nóng)藥的危害，有機(jī)農(nóng)業(yè)成了一個主流的解決方案，而生物農(nóng)藥是有機(jī)農(nóng)業(yè)的重要組成部分[5]。生物農(nóng)藥是指利用生物活體（真菌、細(xì)菌、昆蟲、病毒、轉(zhuǎn)基因生物、天敵等）或其代謝產(chǎn)物（信息素、生長素、萘乙酸鈉等）針對農(nóng)業(yè)有害生物進(jìn)行殺滅或抑制的制劑[5]。與傳統(tǒng)化學(xué)農(nóng)藥相比，生物農(nóng)藥具有選擇性強(qiáng)、對作物無害、易分解、無殘留等優(yōu)點(diǎn)，在農(nóng)作物有害生物防治中發(fā)揮著重要作用[6]。廣義上農(nóng)藥主要包括生物化學(xué)農(nóng)藥、微生物農(nóng)藥、農(nóng)用抗生素、植物源農(nóng)藥、天敵昆蟲農(nóng)藥、植物生長調(diào)節(jié)劑等六大類型[7]。而生物農(nóng)藥一般主要是指生物殺蟲劑、生物刺激素、SAR誘導(dǎo)素、交配干擾素、激素、根系共生真菌、有益根際細(xì)菌和放線菌等[8]。

新劑型研究、轉(zhuǎn)基因植物、種藥肥一體化技術(shù)以及誘導(dǎo)抗性技術(shù)是國外生物農(nóng)藥發(fā)展的最新方向。生物農(nóng)藥的研究已進(jìn)入到分子生物學(xué)技術(shù)層面，而涉及蘇云金桿菌、誘導(dǎo)抗性、節(jié)肢動物等技術(shù)點(diǎn)的研究急劇增加。我國生物農(nóng)藥登記的新有效成分中，主要包括蘇云金芽孢桿菌、假單胞菌、木霉菌、枯草芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌和白僵菌，是生物農(nóng)藥的骨干品種[8]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國已注冊生物農(nóng)藥多達(dá)140種以上，年產(chǎn)量可達(dá)30萬t（包括原藥和制劑），約占農(nóng)藥總產(chǎn)量的8%，應(yīng)用范圍廣，防治覆蓋率可達(dá)10%。例如，微生物農(nóng)藥蘇云金桿菌使用普遍，毒素超過130多種；而鏈霉素、中生菌素等農(nóng)用抗生素防治效果顯著[9]。

2 生物農(nóng)藥對蜜蜂的影響

蜜蜂作為一種社會性昆蟲，會儲存花粉和花蜜，具有訪花恒定性和精密的舞蹈交流等特性，能成功招引更多的同伴進(jìn)行采集工作，從而為更多的植物進(jìn)行授粉，故能成為時下最主要的授粉昆蟲。蜜蜂基因組測序的完成，再加上蜜蜂飼養(yǎng)管理技術(shù)已趨于成熟，且蜜蜂具有社會生物學(xué)特性、易于觀察、生命周期短等特點(diǎn)，使其越來越受到科學(xué)家們的重視，成為了科學(xué)研究的一種優(yōu)良模式生物[10]。

但蜜蜂由于缺乏免疫系統(tǒng)，對環(huán)境污染物缺乏抵抗力，對化學(xué)農(nóng)藥的敏感性極高。而化學(xué)農(nóng)藥大多是神經(jīng)性殺蟲劑，主要包括煙堿類、有機(jī)磷酸酯類、氨基甲酸酯類等。殺蟲藥劑施用后對昆蟲行為上的改變情況可以分為兩種，一種是中毒后的昆蟲會產(chǎn)生興奮，從而導(dǎo)致其活動性增強(qiáng)；而另一種昆蟲在接觸到該藥劑時提前能感知其危害而對昆蟲產(chǎn)生拒食、忌避、引誘等作用，這也會使其發(fā)生行為上的變化[11]。

生物農(nóng)藥的推廣雖然可在一定程度上降低環(huán)境污染，但其對非靶標(biāo)昆蟲的生存環(huán)境構(gòu)成威脅，包括害蟲天敵、益蟲等，直接影響生物防治效果。最近許多研究發(fā)現(xiàn)，其中大多數(shù)是對授粉昆蟲有影響的，即生物農(nóng)藥在用于害蟲防治的同時，也在一定程度上對一些非靶標(biāo)有益昆蟲（如蜜蜂等授粉昆蟲）產(chǎn)生致死或亞致死效應(yīng)[12-13]。Malone等（1999） 研究了在花粉食物中添加不同濃度蘇云金芽孢桿菌生物殺蟲劑，能夠降低西方蜜蜂(Apis mellifera)的存活率和食物消耗量[14]。合成殺蟲劑和生物殺蟲劑能夠影響小蜜蜂存活率和乙酰膽堿酯酶(Acetylcholinesterase)的活性[15]。李芒等（2013） 測定5億 PIB/g甜菜夜蛾多角體病毒SC、30%茶皂素AS、1×1011個/g枯草芽孢桿菌WP，這3種生物農(nóng)藥對蜜蜂急性毒性的影響，其中觸殺毒性和胃毒毒性均為低毒，對環(huán)境較為友好[16]?；谥┲氲男滦蜕餁⑾x劑毒液肽（v-hexatoxin-Hv1a/Galanthus nivalis agglutinin） 對 蜜蜂沒有不良影響，可作為靶標(biāo)鈣離子通道傳統(tǒng)農(nóng)藥的潛在替代品[17]。Barbosa等（2015） 研究兩種生物殺蟲劑印楝素 （Azadirachtin） 和多殺菌素（Spinosad） 在不同致死或亞致死劑量條件下能夠影響無刺蜂的蛹期體重變化，羽化畸形率增加，影響工蜂的爬行能力[18]。安全規(guī)范的使用蛋氨酸源生物殺蟲劑(DL-methionine)，對西方蜜蜂的健康影響較小[19]。

Challa等(2019)從實(shí)驗(yàn)室和田間條件兩個層面來確定廣泛使用的生物農(nóng)藥對東方蜜蜂（Apis cerana Fabricius） 潛在的影響，研究發(fā)現(xiàn)多殺菌素（Spinosad）應(yīng)用于昆蟲防治時沒有選擇性，對蜜蜂有害；印楝素（Azadirachtin）、球孢白僵菌（Beauveria bassiana）、蘇云金芽孢桿菌 （Bacillus thuriengiensis）和番荔枝（Annonin）具有選擇性殺蟲效果，對蜜蜂表現(xiàn)為輕度到中度毒性；而萊氏野村菌（Nomuraea rileyi）卻對蜜蜂完全沒有危害。田間條件下發(fā)現(xiàn)，多殺菌素（Spinosad） 和番荔枝（Annonin） 相比其它生物農(nóng)藥對昆蟲具有很強(qiáng)的趨避效應(yīng)。然而，農(nóng)藥處理結(jié)果表明使用印楝素Azadirachtin(1.43 t/hm2)和番荔枝Annonin(1.22 t/hm2)后作物產(chǎn)量顯著提高[20]。這說明田間農(nóng)藥的合理使用既要講究農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量，也要結(jié)合該農(nóng)藥對授粉昆蟲蜜蜂的選擇性毒性來綜合考慮。但在作物花期期間，應(yīng)該就一些對蜜蜂高毒的農(nóng)藥采取禁止使用措施。

3 生物農(nóng)藥的安全標(biāo)準(zhǔn)

我們在研究生物殺蟲劑對蜜蜂影響的同時，可進(jìn)一步揭示其內(nèi)在的免疫機(jī)制和生理防御功能，為今后更好的平衡農(nóng)業(yè)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供理論基礎(chǔ)。因此，關(guān)于各種生物農(nóng)藥對蜜蜂的安全性評估（急性毒性和亞致死效應(yīng)）勢在必行。在調(diào)查研究過程中，可根據(jù)生物農(nóng)藥的選擇性系數(shù)（selectivity ratio,SR）、概率置換 （probit substitution,PS） 和危害商值（hazard ratio,HR）這三個重要的安全標(biāo)準(zhǔn)對生物農(nóng)藥的潛在風(fēng)險進(jìn)行評估。其公式如下：

選擇系數(shù)(SR)=有益物種的LC50(%)/害蟲物種的LC50(%)。當(dāng)SR≤1時，表明該農(nóng)藥對有益物種沒有選擇性。SR＞1時，表明該農(nóng)藥對有益物種具有選擇性或者無害[21]。

概率置換法：這種方法被用來確定在特定的害蟲死亡率水平下對有益物種的相對毒性，如害蟲的LC90。y=5+m[x–log LC50(有益物種)]（y 是概率值，m是有益物種的概率線斜率，x為害蟲物種LC90置信限的對數(shù)。求解y得到一個概率值，然后使用變換表將其轉(zhuǎn)換為死亡率百分比[22]。如果某種殺蟲劑在殺死90%害蟲的劑量下殺死了不到90%的蜜蜂，那么它就被認(rèn)為是有選擇性的。

危害熵值(HR)=推薦田間劑量(g a.i./ha或ml a.i./ha)/有益昆蟲的LD50(μg a.i./蜂)。當(dāng)HR＜50時，某種農(nóng)藥被認(rèn)為對有益昆蟲無害；50≤HR≤2500時，某種農(nóng)藥被認(rèn)為對有益昆蟲低毒或中度毒性；HR＞2 500時，某種農(nóng)藥被認(rèn)為對有益昆蟲高毒[23]。

4 展望

隨著人們環(huán)保意識的提高、法律法規(guī)的完善和現(xiàn)代高新技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，生物農(nóng)藥的發(fā)展面臨著良好的機(jī)遇與市場前景，其在病蟲害綜合防治中的地位和作用顯得愈來愈重要。生物農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)中仍然是一個非常新興的市場，在我國生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)化和管理上都存在需要進(jìn)步的地方。越來越多的研究成果表明并非所有生物農(nóng)藥都呈低毒無污染甚至無毒性，有些在使用過程中產(chǎn)生的農(nóng)藥殘留對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境與人類健康產(chǎn)生了潛在威脅。生物農(nóng)藥能否實(shí)現(xiàn)取代化學(xué)農(nóng)藥作為全球市場主要蟲害控制技術(shù)，還需深化生物農(nóng)藥研究。同時，對于還在使用的化學(xué)農(nóng)藥，應(yīng)加大研究力度，尋找其在生物農(nóng)藥領(lǐng)域的替代品，而已經(jīng)在我國得到大力發(fā)展與推廣的生物農(nóng)藥如擬除蟲菊酯類農(nóng)藥、阿維菌素甲維鹽、蘇云金桿菌等，應(yīng)控制其用量在一定范圍內(nèi)，將危害減小到最低。另一方面，隨著農(nóng)藥制劑產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，農(nóng)藥的多元復(fù)配和助劑的多樣混配，使農(nóng)藥制劑的毒性千變?nèi)f化，考察農(nóng)藥的毒性效應(yīng)時，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際，考察多種農(nóng)藥的毒性疊加效應(yīng)[24]。

未來我國農(nóng)業(yè)將繼續(xù)圍繞食品安全和生態(tài)安全的重大需求，在國家農(nóng)藥負(fù)增長的驅(qū)動下，研發(fā)新型、高效、低毒、環(huán)境友好型生物農(nóng)藥。未來十年我國生物農(nóng)藥市場份額將從現(xiàn)在的10%提升到30%，一方面要趁勢抓住發(fā)展機(jī)遇，加強(qiáng)對生物農(nóng)藥新劑型、新靶標(biāo)的開發(fā)，滿足種植需求，為我國農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展做貢獻(xiàn)。另一方面應(yīng)該轉(zhuǎn)變大肥大藥傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，選用安全環(huán)保的生物農(nóng)藥發(fā)展有機(jī)綠色農(nóng)業(yè)，確保作物生產(chǎn)有一個良好的開端，才能提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和市場競爭力。所以，我們提出，對于異花傳粉植物，優(yōu)先選擇對蜜蜂完全沒有毒性的生物農(nóng)藥，其次選擇對農(nóng)作物產(chǎn)量有較大幅度提高，但對蜜蜂是低毒的選擇性殺蟲劑。隨著科學(xué)的進(jìn)步和社會的發(fā)展，人們越來越意識到蜜蜂的重要性，蜜蜂起到了維持整個生態(tài)系統(tǒng)平衡的樞紐作用，增加生物的多樣性，和各種植物在整個歷史過程中共同進(jìn)化[4,25]。又因?yàn)榻陙矸淙簲?shù)量驟減，所以對于蜜蜂的保護(hù)應(yīng)刻不容緩，而未來農(nóng)藥的開發(fā)應(yīng)該優(yōu)先考慮對蜜蜂是無毒或者低毒的，然后再追求殺蟲效果。