聯(lián)合篩查全球88萬個使用案例，華理研究團隊解碼農藥生態(tài)風險

農藥對人類擺脫饑餓饑荒、維系全球糧食安全、緩解人口增長帶來的食物資源短缺功不可沒，但對農藥的安全性問題，尤其農藥是否對非靶標生物具有負面影響，至今仍有爭論。

近日，華東理工大學藥學院萬年峰教授課題組聯(lián)合中國、意大利、丹麥、英國、法國、德國的科研人員，在國際綜合性著名期刊Nature子刊—Nature Communications（《自然-通訊》）上以長文形式，發(fā)表了研究成果“大數(shù)據(jù)解析生物多樣性控害的依據(jù)與時代背景：農藥對非靶標生物具有負面效應”。

“我們這項研究還構建了迄今全球信息量最大、最健全、內容最豐富的農藥影響非靶標生物的數(shù)據(jù)庫，輔助材料近50萬字。研究成果為在全國與全球范圍內開展利用生物多樣性控制植物病蟲害的工作提供了科學依據(jù)?！比f年峰介紹道。

在該項研究中，萬年峰課題組率先利用大數(shù)據(jù)思維，聯(lián)合6個國家11個機構的科研人員，篩查了全球88.75萬個農藥使用案例，構建了殺蟲劑、殺菌劑和除草劑影響非靶標動物、植物與微生物的生長、繁殖、行為和生化指標數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫包括243種殺蟲劑、104種殺菌劑、124種除草劑共471種農藥，涵蓋560種動物、192種植物、78種微生物和129類非物種水平的非靶標生物類別。

研究結果顯示：殺蟲劑、殺菌劑和除草劑顯著抑制非靶標動物的生長、繁殖與行為，擾亂了動物的神經(jīng)生理反應、細胞代謝、呼吸反應、生理生化響應等生化指標；抑制了植物的生長、繁殖，干擾了植物的光合作用、蒸騰作用、細胞代謝、呼吸反應、生理生化響應等生化指標；也抑制了微生物的生長、繁殖，破壞了微生物代謝、細胞膜通透性、生理生化響應等生化指標。

農藥影響非靶標動物、植物、微生物的全球試驗結果。本文圖片均為 華東理工大學 供圖

該研究將非靶標動物分為無脊椎動物和有脊椎動物，將植物分為單子葉和雙子葉植物，將微生物劃分為真菌和細菌，發(fā)現(xiàn)殺蟲劑、殺菌劑、除草劑的負面效應同樣存在。將農藥劃分為化學農藥、礦物源農藥、生物農藥，以及按照歐盟標準，將農藥分為“老藥”和“新藥”，這些負面效應清晰可見。此外，將非靶標生物分為“模式生物”和“非模式生物”后，農藥的負效應依舊呈現(xiàn)。

農藥影響無脊椎/有脊椎動物、單子葉/雙子葉植物、真菌/細菌的全球試驗結果

該研究分析了不同場景下農藥對非靶標生物的影響，結果顯示，室內條件下農藥對非靶標動物、植物、微生物的負效應與上述類似。相比于室內條件，田間試驗的樣本量相對較少，農藥的負效應趨勢依舊存在，但總體低于室內結果的負效應。在不同氣候帶中，研究人員發(fā)現(xiàn)，溫帶地區(qū)農藥對非靶標生物的負面效應強于熱帶地區(qū)。這可能與熱帶地區(qū)農藥降解、解毒和消散更快有關（例如，增加的紫外線照射和更高的溫度，加快了農藥失活以及降低了農藥殺蟲殺菌滅草效果）。將非靶標生物分別暴露于陸地和水域環(huán)境條件，農藥的負效應均仍然存在。

為防止過分夸大農藥劑量對非靶標生物的負面影響，研究人員也構建了田間推薦使用農藥劑量、水域推薦農藥使用劑量如何影響非靶標生物的數(shù)據(jù)庫，結果顯示：盡管推薦農藥使用劑量的數(shù)據(jù)樣本量不如所有農藥使用劑量（所有農藥使用劑量包括：不高于推薦農藥使用劑量和高于推薦農藥使用劑量）的樣本量，但將農藥使用劑量固定在推薦劑量范圍內，殺蟲劑、殺菌劑、除草劑對非靶標動物、植物、微生物的負面效應仍舊出現(xiàn)。

研究進一步利用回歸方程模型量化農藥使用劑量與非靶標生物各指標值的關系，結果顯示：隨著農藥劑量的加大，殺蟲劑、殺菌劑、除草劑對非靶標動物、植物、微生物的負面效應逐漸加劇。

農藥使用劑量與非靶標動物、植物、微生物各指標響應值之間的關系

如何降低農藥生態(tài)風險？研究人員就此也提出了相應的政策意見，呼吁管理部門制定相關政策，在將“山水林田湖草”一起納入生命共同體的大背景下，緊密圍繞國家農藥使用量零增長和生物多樣性保護的方針政策，加快高效低毒低殘留的綠色農藥研發(fā)與應用，巧用生物各類群之間的相生相克原理，大力推廣應用基于生物多樣性的植物病蟲害綠色防控體系（如合理的間套作、稻漁共生），以便更好保護生物多樣性，保護人類居住的地球家園。

華東理工大學為第一完成單位且唯一通訊單位，萬年峰為該文通訊作者。