生物农药对蜜蜂潜在的影响

张祖芸，史晶亮，杨 爽

（1.云南省农业科学院蚕桑蜜蜂研究所，云南蒙自 661101；2.江西农业大学蜜蜂研究所，江西南昌 330045）

蜜蜂不仅为人类提供保健功能极佳的蜂产品，而且作为主要的授粉昆虫，在现代农业生产中占据十分重要的地位，全球约75%的农作物依靠蜜蜂授粉[1]。而蜜蜂授粉可以大幅度提高农作物产量，改善作物品质，促进植被生长[2]。但是近来由于农（林、牧） 业病虫害的滋生，以及农业集约化、规模化、产业化的发展，使得杀虫剂、除草剂等普遍被使用，从而导致蜜蜂及其他传粉者数量大幅度下降[3-4]，并进一步引发传粉危机，对生态平衡造成威胁。

1 生物农药的发展及应用情况

为了保护蜜蜂免受传统农药的危害，有机农业成了一个主流的解决方案，而生物农药是有机农业的重要组成部分[5]。生物农药是指利用生物活体（真菌、细菌、昆虫、病毒、转基因生物、天敌等）或其代谢产物（信息素、生长素、萘乙酸钠等）针对农业有害生物进行杀灭或抑制的制剂[5]。与传统化学农药相比，生物农药具有选择性强、对作物无害、易分解、无残留等优点，在农作物有害生物防治中发挥着重要作用[6]。广义上农药主要包括生物化学农药、微生物农药、农用抗生素、植物源农药、天敌昆虫农药、植物生长调节剂等六大类型[7]。而生物农药一般主要是指生物杀虫剂、生物刺激素、SAR诱导素、交配干扰素、激素、根系共生真菌、有益根际细菌和放线菌等[8]。

新剂型研究、转基因植物、种药肥一体化技术以及诱导抗性技术是国外生物农药发展的最新方向。生物农药的研究已进入到分子生物学技术层面，而涉及苏云金杆菌、诱导抗性、节肢动物等技术点的研究急剧增加。我国生物农药登记的新有效成分中，主要包括苏云金芽孢杆菌、假单胞菌、木霉菌、枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌和白僵菌，是生物农药的骨干品种[8]。据统计，我国已注册生物农药多达140种以上，年产量可达30万t（包括原药和制剂），约占农药总产量的8%，应用范围广，防治覆盖率可达10%。例如，微生物农药苏云金杆菌使用普遍，毒素超过130多种；而链霉素、中生菌素等农用抗生素防治效果显著[9]。

2 生物农药对蜜蜂的影响

蜜蜂作为一种社会性昆虫，会储存花粉和花蜜，具有访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进行采集工作，从而为更多的植物进行授粉，故能成为时下最主要的授粉昆虫。蜜蜂基因组测序的完成，再加上蜜蜂饲养管理技术已趋于成熟，且蜜蜂具有社会生物学特性、易于观察、生命周期短等特点，使其越来越受到科学家们的重视，成为了科学研究的一种优良模式生物[10]。

但蜜蜂由于缺乏免疫系统，对环境污染物缺乏抵抗力，对化学农药的敏感性极高。而化学农药大多是神经性杀虫剂，主要包括烟碱类、有机磷酸酯类、氨基甲酸酯类等。杀虫药剂施用后对昆虫行为上的改变情况可以分为两种，一种是中毒后的昆虫会产生兴奋，从而导致其活动性增强；而另一种昆虫在接触到该药剂时提前能感知其危害而对昆虫产生拒食、忌避、引诱等作用，这也会使其发生行为上的变化[11]。

生物农药的推广虽然可在一定程度上降低环境污染，但其对非靶标昆虫的生存环境构成威胁，包括害虫天敌、益虫等，直接影响生物防治效果。最近许多研究发现，其中大多数是对授粉昆虫有影响的，即生物农药在用于害虫防治的同时，也在一定程度上对一些非靶标有益昆虫（如蜜蜂等授粉昆虫）产生致死或亚致死效应[12-13]。Malone等（1999） 研究了在花粉食物中添加不同浓度苏云金芽孢杆菌生物杀虫剂，能够降低西方蜜蜂(Apis mellifera)的存活率和食物消耗量[14]。合成杀虫剂和生物杀虫剂能够影响小蜜蜂存活率和乙酰胆碱酯酶(Acetylcholinesterase)的活性[15]。李芒等（2013） 测定5亿 PIB/g甜菜夜蛾多角体病毒SC、30%茶皂素AS、1×1011个/g枯草芽孢杆菌WP，这3种生物农药对蜜蜂急性毒性的影响，其中触杀毒性和胃毒毒性均为低毒，对环境较为友好[16]。基于蜘蛛的新型生物杀虫剂毒液肽（v-hexatoxin-Hv1a/Galanthus nivalis agglutinin） 对 蜜蜂没有不良影响，可作为靶标钙离子通道传统农药的潜在替代品[17]。Barbosa等（2015） 研究两种生物杀虫剂印楝素 （Azadirachtin） 和多杀菌素（Spinosad） 在不同致死或亚致死剂量条件下能够影响无刺蜂的蛹期体重变化，羽化畸形率增加，影响工蜂的爬行能力[18]。安全规范的使用蛋氨酸源生物杀虫剂(DL-methionine)，对西方蜜蜂的健康影响较小[19]。

Challa等(2019)从实验室和田间条件两个层面来确定广泛使用的生物农药对东方蜜蜂（Apis cerana Fabricius） 潜在的影响，研究发现多杀菌素（Spinosad）应用于昆虫防治时没有选择性，对蜜蜂有害；印楝素（Azadirachtin）、球孢白僵菌（Beauveria bassiana）、苏云金芽孢杆菌 （Bacillus thuriengiensis）和番荔枝（Annonin）具有选择性杀虫效果，对蜜蜂表现为轻度到中度毒性；而莱氏野村菌（Nomuraea rileyi）却对蜜蜂完全没有危害。田间条件下发现，多杀菌素（Spinosad） 和番荔枝（Annonin） 相比其它生物农药对昆虫具有很强的趋避效应。然而，农药处理结果表明使用印楝素Azadirachtin(1.43 t/hm2)和番荔枝Annonin(1.22 t/hm2)后作物产量显著提高[20]。这说明田间农药的合理使用既要讲究农产品的产量，也要结合该农药对授粉昆虫蜜蜂的选择性毒性来综合考虑。但在作物花期期间，应该就一些对蜜蜂高毒的农药采取禁止使用措施。

3 生物农药的安全标准

我们在研究生物杀虫剂对蜜蜂影响的同时，可进一步揭示其内在的免疫机制和生理防御功能，为今后更好的平衡农业发展与生态环境保护提供理论基础。因此，关于各种生物农药对蜜蜂的安全性评估（急性毒性和亚致死效应）势在必行。在调查研究过程中，可根据生物农药的选择性系数（selectivity ratio,SR）、概率置换 （probit substitution,PS） 和危害商值（hazard ratio,HR）这三个重要的安全标准对生物农药的潜在风险进行评估。其公式如下：

选择系数(SR)=有益物种的LC50(%)/害虫物种的LC50(%)。当SR≤1时，表明该农药对有益物种没有选择性。SR＞1时，表明该农药对有益物种具有选择性或者无害[21]。

概率置换法：这种方法被用来确定在特定的害虫死亡率水平下对有益物种的相对毒性，如害虫的LC90。y=5+m[x–log LC50(有益物种)]（y 是概率值，m是有益物种的概率线斜率，x为害虫物种LC90置信限的对数。求解y得到一个概率值，然后使用变换表将其转换为死亡率百分比[22]。如果某种杀虫剂在杀死90%害虫的剂量下杀死了不到90%的蜜蜂，那么它就被认为是有选择性的。

危害熵值(HR)=推荐田间剂量(g a.i./ha或ml a.i./ha)/有益昆虫的LD50(μg a.i./蜂)。当HR＜50时，某种农药被认为对有益昆虫无害；50≤HR≤2500时，某种农药被认为对有益昆虫低毒或中度毒性；HR＞2 500时，某种农药被认为对有益昆虫高毒[23]。

4 展望

随着人们环保意识的提高、法律法规的完善和现代高新技术在农业生产中的应用，生物农药的发展面临着良好的机遇与市场前景，其在病虫害综合防治中的地位和作用显得愈来愈重要。生物农药在农业中仍然是一个非常新兴的市场，在我国生物农药产业化和管理上都存在需要进步的地方。越来越多的研究成果表明并非所有生物农药都呈低毒无污染甚至无毒性，有些在使用过程中产生的农药残留对农业生态环境与人类健康产生了潜在威胁。生物农药能否实现取代化学农药作为全球市场主要虫害控制技术，还需深化生物农药研究。同时，对于还在使用的化学农药，应加大研究力度，寻找其在生物农药领域的替代品，而已经在我国得到大力发展与推广的生物农药如拟除虫菊酯类农药、阿维菌素甲维盐、苏云金杆菌等，应控制其用量在一定范围内，将危害减小到最低。另一方面，随着农药制剂产业的快速发展，农药的多元复配和助剂的多样混配，使农药制剂的毒性千变万化，考察农药的毒性效应时，应该结合实际，考察多种农药的毒性叠加效应[24]。

未来我国农业将继续围绕食品安全和生态安全的重大需求，在国家农药负增长的驱动下，研发新型、高效、低毒、环境友好型生物农药。未来十年我国生物农药市场份额将从现在的10%提升到30%，一方面要趁势抓住发展机遇，加强对生物农药新剂型、新靶标的开发，满足种植需求，为我国农业绿色可持续发展做贡献。另一方面应该转变大肥大药传统的农业生产方式，选用安全环保的生物农药发展有机绿色农业，确保作物生产有一个良好的开端，才能提高农产品品质和市场竞争力。所以，我们提出，对于异花传粉植物，优先选择对蜜蜂完全没有毒性的生物农药，其次选择对农作物产量有较大幅度提高，但对蜜蜂是低毒的选择性杀虫剂。随着科学的进步和社会的发展，人们越来越意识到蜜蜂的重要性，蜜蜂起到了维持整个生态系统平衡的枢纽作用，增加生物的多样性，和各种植物在整个历史过程中共同进化[4,25]。又因为近年来蜂群数量骤减，所以对于蜜蜂的保护应刻不容缓，而未来农药的开发应该优先考虑对蜜蜂是无毒或者低毒的，然后再追求杀虫效果。