2种农药对克氏原螯虾和中华绒螯蟹的毒性评价

陆 健，张佳佳，王佩佩，庆 辉，周国勤

( 南京市水产科学研究所，江苏 南京 210036 )

稻田综合种养作为近几年兴起的一种高效养殖技术模式，其特点是利用水稻和虾蟹鱼等水生生物的共同生态特性和生活特点，从而形成一种立体种养模式[1-2]。在稻田中套养虾蟹，虾蟹的排泄物可以为水稻提供有机肥料，同时水稻也可以为虾蟹提供觅食、活动和避暑的环境，同时也可起到一定的除草和病害防病作用。此种种养模式具有节约成本、改善生态环境、提高经济效益等优势[3]。但同时也面临在稻田病虫害发生时农药的使用及其对水产品的安全和毒害问题，人们普遍担心使用农药会直接导致养殖虾蟹死亡或严重影响其成活率，影响虾蟹的产量。因此加强农药对稻渔种养中虾蟹安全性评价，科学指导稻田养殖的合理用药迫在眉睫[4-6]。笔者以中华绒螯蟹(Eriocheirsinensis)和克氏原螯虾(Procambarusclarkii)为试验对象，研究吡虫啉和辛硫磷两种常用杀虫剂对2种水生生物的急性毒性作用，并根据田间实际用药量与试验测得半致死质量浓度的比值就农药对克氏原螯虾和中华绒螯蟹的急性毒性进行评价，为克氏原螯虾和中华绒螯蟹稻田综合种养中合理使用农药剂量提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验用中华绒螯蟹[体质量(9.65±1.82) g]和克氏原螯虾[体质量(1.96±0.74) g]，均自南京市高淳区养殖户获得，暂养于有生物过滤水再循环系统(配备有冷却和加热功能，流速5 L/min，光照时间14 h)的水族箱中(每箱放养中华绒螯蟹30～40尾或克氏原螯虾80～100尾，水族箱体积为0.18 m3)。每日分别投喂江苏南京帅丰饲料有限公司中华绒螯蟹、克氏原螯虾配合饲料(表1)。期间用氧气泵不间断充氧，整个暂养和试验期间水温为(26±1) ℃，溶解氧水平>5 mg/L，氨氮与亚硝态氮<0.01 mg/L，试验前禁食24 h，试验期间不投喂。

2种试验农药基本信息见表2。

1.2 试验方法

采用急性毒性试验方法，选取规格一致、附肢完全、健康状况良好的克氏原螯虾和中华绒螯蟹用于预试验。结果显示，克氏原螯虾对吡虫啉和辛硫磷24 h的无死亡质量浓度和全致死质量浓度区间分别约为1～70 mg/L、0.001～0.030 mg/L；中华绒螯蟹对吡虫啉和辛硫磷24 h的无死亡质量浓度和全致死质量浓度区间分别为10～700 mg/L、0.1～5.0 mg/L；准备70 cm×48 cm×30 cm的水族箱若干，根据预试验结果，按等对数间距设置药物质量浓度梯度，并设置1个空白对照组，每组设3个平行。每个质量浓度的配制药液放置试验动物20尾，雌雄各半。试验期间不间断充氧，每24 h更换一次相同质量浓度新配的染毒溶液。试验中观察试验动物的活动状况，随时取出死亡个体，试验动物的死亡以镊子触碰无反应为准，试验周期为96 h，期间不投喂，记录各质量浓度组试验动物在24、48、72、96 h时的死亡数量。

表1 中华绒螯蟹、克氏原螯虾配合饲料成分 %Tab.1 Approximate nutrient composition of formulated diets for Chinese mitten crab E. sinensis and red swamp crayfish P. clarkii

表2 试验用药基本信息 Tab.2 Basic informations on test pesticides

1.3 试验数据处理分析

利用SPSS统计软件对试验数据进行线性回归统计分析，得出24、48、72、96 h累计死亡率(y)与不同农药质量浓度(x)的线性回归方程，以及对应的半致死质量浓度(LC50)和95%的置信区间。安全质量浓度(SC)通过经验公式换算得出[3]。

经验公式：SC=96 h LC50/10

2 结果与分析

2.1 克氏原螯虾的急性毒性试验结果

放入吡虫啉溶液中的大部分试验虾并未有异常反应，随着时间的延长，部分试验虾开始聚集抱团，活力下降，静伏在水底，直至死亡。只有60 mg/L质量浓度组的个别试验虾上下窜游，随后腹部向上，只有游泳足游动。死亡个体尾部蜷曲，体色发白，极少数个体体色发红。刚放入辛硫磷溶液中的试验虾游动快速，异常活跃，随后适应，随着时间的延长，试验虾的活力随之下降，排泄物增加，有部分活力较好的试验虾趴在活力较差的个体上，死亡个体腹部朝上，尾部卷曲，体色发白。

不同质量浓度吡虫啉对克氏原螯虾的毒性作用见图1。当吡虫啉质量浓度≤1.865 mg/L时，24 h克氏原螯虾的活力与对照组无差异，无明显异常和死亡，24 h后个别克氏原螯虾活动缓慢且失去平衡，死亡率逐渐升高；当吡虫啉质量浓度为30 mg/L 时，24 h内克氏原螯虾的死亡数量达到半数，且剩余克氏原螯虾活力下降；当吡虫啉质量浓度为60 mg/L时，克氏原螯虾在72 h全数死亡。

图1 不同质量浓度吡虫啉胁迫下克氏原螯虾的累积死亡率Fig.1 Cumulative mortality of red swamp crayfish P. clavinii exposed to different concentrations of imidacloprid

不同质量浓度辛硫磷胁迫下克氏原螯虾96 h内的死亡数量和质量浓度—累计死亡率见图2。当辛硫磷质量浓度≤0.001563 mg/L时，克氏原螯虾的活力在24 h内均与对照组无差异；当辛硫磷质量浓度为0.0125 mg/L时，24 h内克氏原螯虾的死亡率为25%；当辛硫磷质量浓度为0.0250 mg/L时，克氏原螯虾的死亡数急剧增加，且在48 h全数死亡。

图2 不同质量浓度辛硫磷协迫下克氏原螯虾的累积死亡率Fig.2 Cumulative mortality of red swamp crayfish P. clavinii exposed to different concentrations of phoxim

2.2 中华绒螯蟹的急性毒性试验结果

放入吡虫啉溶液中的大部分试验蟹并未有异常反应；随着时间的延长，部分试验蟹整体出现抱团现象，向气石处聚集，且活动缓慢，静伏于水中；死亡个体肢体完整、外形无异常。刚放入辛硫磷溶液中的试验蟹反应强烈，来回快速游动，急于逃离试验环境；随着时间延长，反应减弱，沉于水底；死亡的中华绒螯蟹大部分足脱落，腹部向上，眼睛呈白色，体色也由暗转淡。

不同质量浓度吡虫啉对中华绒螯蟹的毒性作用见图3。当吡虫啉质量浓度≤10 mg/L 时，中华绒螯蟹的活力与对照组无差异，仅在96 h时出现个别死亡；当吡虫啉质量浓度≤20 mg/L 时，24 h内中华绒螯蟹反应与对照组无明显差异，未见死亡，在48 h时，个别中华绒螯蟹死亡；当吡虫啉质量浓度为80 mg/L时，48 h中华绒螯蟹的死亡率为50%，且持续上升。

不同质量浓度辛硫磷胁迫下中华绒螯蟹96 h内的死亡率见图4。当辛硫磷质量浓度为0.1 mg/L时，48 h内中华绒螯蟹无明显异常，有极个别活动缓慢，在72 h时出现死亡现象，死亡个体肢体完整；当辛硫磷质量浓度≥0.2 mg/L时，随着时间的增加，中华绒螯蟹的死亡率逐渐升高；当辛硫磷质量浓度≥2 mg/L时，48 h中华绒螯蟹的死亡率超过50%。

图3 不同质量浓度吡虫啉协迫下中华绒螯蟹的累积死亡率Fig.3 Cumulative mortality of Chinese mitten crab E. sinensis exposed to different mass concentrations of imidacloprid

图4 不同质量浓度辛硫磷协迫下中华绒螯蟹的累积死亡率Fig.4 Cumulative mortality of Chinese mitten crab E. sinensis exposed to different mass concentrations of phoxim

2.3 2种农药对克氏原螯虾和中华绒螯蟹的毒性比较和安全性评价

采用线性回归法计算吡虫啉对克氏原螯虾在24、48、72、96 h半致死质量浓度分别为35.949、26.193、12.320、3.547 mg/L，安全质量浓度为0.354 mg/L；辛硫磷对克氏原螯虾在24、48、72、96 h半致死质量浓度分别为0.018、0.013、0.012、0.010 mg/L，安全质量浓度为0.001 mg/L(表3～4)。

采用线性回归法计算吡虫啉对中华绒螯蟹在24、48、72、96 h半致死质量浓度分别为432.252、280.366、211.901、171.831 mg/L，安全质量浓度为17.183 mg/L；辛硫磷对中华绒螯蟹在24、48、72、96 h半致死质量浓度分别为3.051、2.326、1.817、1.294 mg/L，安全质量浓度为0.129 mg/L(表4、表5)。

表3 2种农药对克氏原螯虾的急性毒性研究结果Tab.3 Acute toxicity of two pesticides to red swamp crayfish P. clacherii

表4 2种农药对克氏原螯虾和中华绒螯蟹的安全性研究结果Tab.4 The safety of two pesticides to red swamp crayfish P. clavinii and to Chinese mitten crab E. sinensis

表5 2种农药对中华绒螯蟹的急性毒性研究结果Tab.5 Acute toxicity of two pesticides to Chinese mitten crab E. sinensis

3 讨 论

3.1 虾蟹对2种农药的敏感性分析

稻田套养虾蟹作为一项水田经营新模式，变单一经营为综合经营、变平面生产为立体生产，充分利用本地资源优势，是发展生态农业的良好途径。解决稻田常用农药对虾蟹的毒性效应，对于指导稻田套养的合理用药具有重要的实践意义，因此科学评价不同药剂品种对水生生物的毒性，并划分风险性等级，可为药剂的安全合理使用提供科学指导。农药对克氏原螯虾和中华绒螯蟹的毒性等级划分参考《化学农药环境安全评价试验准则》[7]中农药对鱼类毒性等级划分：96 h半致死质量浓度>10 mg/L为低毒，1 mg/L<96 h半致死质量浓度≤10 mg/L为中毒，0.1 mg/L<96 h半致死质量浓度≤1 mg/L为高毒，96 h半致死质量浓度≤0.1 mg/L为剧毒。并根据田间施药量与试验测得半致死质量浓度的比值[8]就农药对克氏原螯虾和中华绒螯蟹的急性毒性进行评价：田间施药量/96 h半致死质量浓度<0.1属于低风险，0.1<田间施药量/96 h半致死质量浓度≤1.0属于中等风险，1.0<田间施药量/96 h半致死质量浓度≤10属于高风险，田间施药量/96 h半致死质量浓度>10属于极高风险。结合国家标准和本次试验结果可见，吡虫啉对克氏原螯虾属于中毒、低中等风险等级，辛硫磷对克氏原螯虾属于剧毒、极高风险等级；吡虫啉对中华绒螯蟹属于低毒、低风险等级，辛硫磷对中华绒螯蟹属于中毒、中等风险等级。通常多采用96 h的半致死质量浓度来确定毒物对水生动物的急性毒性大小。本次试验结果表明，辛硫磷对克氏原螯虾和中华绒螯蟹的毒性均高于吡虫啉。

3.2 吡虫啉对虾蟹的安全性评价

吡虫啉是一种硝基亚甲基类内吸性杀虫剂，主要作用于动物的烟酸乙酰酯酶受体，从而破坏动物的中枢神经正常传导，使昆虫神经麻痹后迅速死亡，具有广谱、高效等特点[9]。主要用于防治粉虱、稻螟虫、褐飞虱、二化螟、飞虱等害虫，谢雪梅等[10]通过每667 m2使用10%的吡虫啉20 g，对稻飞虱的防治效果超过90%。本试验结果显示，吡虫啉对克氏原螯虾的安全质量浓度为0.354 mg/L，处于吡虫啉常规用药剂量范围内(0.299～0.599 mg/L)，对中华绒螯蟹的安全质量浓度为17.183 mg/L，高于其常规用药剂量，原因可能是同一农药对不同动物的毒性不同[11-12]。如阿维菌素对日本沼虾(Macrobrachiumnipponense)[13]和克氏原螯虾[12]的96 h半致死质量浓度分别为0.52、0.37 mg/L。同时黄婷[14]测得10%吡虫啉对体质量为10 g的克氏原螯虾的96 h半致死质量浓度为10.980 mg/L，安全质量浓度为1.095 mg/L，大于其常规用药剂量。原因可能是试验虾的体质量以及发育阶段的不同[15-16]。朱少杰等[17]研究表明，氟磺草胺对3月龄斑马鱼(Daniorerio)幼鱼为中等毒性，对斑马鱼胚胎和初孵幼鱼的毒性较低。还有可能是由于试验条件(如驯化过程、水质、温度、作用时间)、测定方法不同[12,18]。甲氰菊酯对罗氏沼虾(M.rosenbergii)的毒性随着水温的升高而升高[19]。

本试验结果表明，吡虫啉对中华绒螯蟹的毒性较小，因此在套养中华绒螯蟹的稻田中适量使用吡虫啉具有可行性，且不会造成中华绒螯蟹的死亡，而短期内克氏原螯虾幼虾在常规用药的环境中是不安全的。但是常规用药和毒性试验的操作方法上存在着差异，常规用药时为喷雾，其中一部分药液会落在稻叶上，水体中实际的药物剂量要低于配制剂量，随着时间的延长，其剂量会越来越低[20]。郑岩等[3]的研究表明，唑磷·毒死蜱对中华绒螯蟹的安全剂量小于其常规用药量，其在常规使用唑磷·毒死蜱3 d后换水2～3次，然后直接放养蟹苗，中华绒螯蟹未见不良反应。因此，在使用吡虫啉后也可对稻田进行换水，并经过14 d的安全隔离期后再投放虾苗，使其在安全剂量范围内。另外，大量使用吡虫啉会破坏克氏原螯虾组织细胞结构，抑制溶菌酶的活性[14]，因此还应注意吡虫啉的施药量，稻田里也不宜盲目提高用药量，按常用量防治即可，以降低吡虫啉对幼虾的毒性，尽量减少由于农药毒性引起的虾苗死亡。

3.3 辛硫磷对虾蟹的安全性评价

辛硫磷又名倍腈松、肟硫磷，是一种有机磷光谱杀虫制剂，有机磷农药通过抑制动物体内乙酰胆碱酯酶[21]，使其在体内大量积蓄，使神经兴奋失常，引起虫体震颤、痉挛、麻痹而死亡[22]，主要用于杀灭稻纵卷叶螟、飞虱等害虫。曾有研究表明，辛硫磷等有机磷制剂会抑制虾、蟹等甲壳动物生物体内乙酰胆碱酯酶活性，导致生物过度兴奋并引发一系列的异常表现[23-24]，当乙酰胆碱酯酶活性被抑制50%，将会发生生理损伤。刘强等[25]在开展毒死蜱胁迫对凡纳滨对虾(Litopenaeusvannamei)致死试验时发现，在高剂量的毒死蜱农药溶液中，试验虾在死亡前均出现沿试验桶边急速游动、身体颤抖和弯曲等异常兴奋的症状，且对虾抗白斑综合征病毒感染的能力下降。本试验也出现类似的现象，表现为试验动物反应剧烈，来回快速游动，排泄物增加等。本试验结果表明，辛硫磷对克氏原螯虾和中华绒螯蟹的安全质量浓度远低于其常规用药剂量。林小华[26]用0.018 mg/L的辛硫磷测试其对凡纳滨对虾的毒性，结果表明48 h内试验虾的中毒率达100%，这说明辛硫磷对虾蟹的毒性作用非常大，因此在套养虾蟹的稻田中应避免使用辛硫磷。同时，有机磷污染还会抑制对虾的蜕皮、生长[27]。陈尚朝等[28]的研究结果表明，有机磷制剂会抑制中华绒螯蟹的耗氧量和排氨量，从而降低代谢活动。虾蟹养殖的7—8月也是水稻等农作物的虫害期，若使用辛硫磷等有机磷杀虫剂，对虾蟹类将造成严重危害。另外渔业生产中，常用辛硫磷杀灭锚头鳋、中华鳋(Sinergasilus)、鱼鲺、指环虫(Dactylogyrus)、单殖吸虫等渔业害虫和鱼类寄生虫[22,29-30]，会致使辛硫磷在土质池塘中的残留期长，残留期可达1～2个月，因此在套养虾蟹的稻田周围养殖水域也应该减少辛硫磷的使用，或者施药后做好水流走向管理，以加速辛硫磷的降解。

4 结 论

在本试验条件下，吡虫啉对克氏原螯虾的安全质量浓度为0.354 mg/L，属于中毒、低中等风险等级；辛硫磷对克氏原螯虾的安全质量浓度为0.001 mg/L，属于剧毒、极高风险等级。吡虫啉对中华绒螯蟹的安全质量浓度为17.183 mg/L，属于低毒、低风险等级；辛硫磷对中华绒螯蟹的安全质量浓度为0.129 mg/L，属于中毒、中等风险等级。因此，在稻渔种养中可以适量使用吡虫啉，但需经过安全隔离期后再投放虾蟹幼苗，应避免使用辛硫磷。