吴雷明， 韩光明， 王守红*， 张家宏， 寇祥明， 毕建花，王桂良， 唐鹤军， 李 兵， 徐 荣， 朱凌宇

1江苏里下河地区农业科学研究所，江苏 扬州225007； 2江苏普兴循环农业发展有限公司，江苏 扬州225654； 3扬州市龙道生态农业有限公司，江苏 扬州225615

稻渔生态种养高效模式，可将高产、优质、安全、高效有机统一，能够满足农产品的质量安全和保护环境的需求（陈灿等，2015），是促进农业持续发展、保证粮食安全的有效途径。 水产养殖与农业系统相结合，互利共惠的同时，两者不同的组成要素和生产需求会产生矛盾，稻田农药对养殖动物的毒性作用就是其中之一。 农药环境行为是指农药在环境中迁移转化这一复杂过程中发生的各种变化，主要包括物理、化学及生物过程，其中生物过程主要指农药在环境生物体内富集、代谢以及毒性效应（张平，2016）。 农药施用过程中，仅有约1%作用于靶生物（丁中海等，2004），80%～90%进入土壤（姚国君，2017），剩余部分通过间接途径进入水环境。 农药防治病虫草害的同时，也会通过直接或间接途径进入土壤和水体环境，对其他非靶标生物包括鸟类、鱼、有益昆虫以及非目标植物产生毒性（林涛等，2015； Garcia et al.，2011）。

稻田综合种养模式可显著降低稻飞虱和纹枯病Rice sheath blight 发生率（分别降低44.74%和54.35%）（谢坚，2011）。 稻蟹养殖共作系统对杂草的防控效率为26.53%～44.33%，不投喂任何饲料情况下对杂草防控效率为50%以上（吕东锋，2011）。 在稻田共作养殖系统中，水产养殖动物虽通过其生命活动对水稻的病虫害和杂草有较好的生物防治效果（李娜娜，2013），但不能完全防控病虫草害，仍需辅助化学方法。 稻虾综合种养生产过程中，农户对药物的选择存在一定的主观性和盲目性，造成较大的养殖风险和食品安全隐患。 乙草胺、丙草胺及丁草胺作为广泛应用的酰胺类芽前除草剂，具有高效性、选择性，主要用于防除禾本科杂草（陈叶玉和徐海松，2010； 付右胜等，2017； 韦德萍，2017）。 3 种药剂在土壤中的降解半衰期分别为15.3、8.3 ～14.0 及7 d（刘菲菲，2013； 王文博，2012）。 如何处理水稻病虫草害化学防治与克氏原螯虾Procambarus clarkiiGirard 养殖之间的矛盾，是稻虾综合种养成功的关键之一。

目前，稻渔综合种养方面的研究主要集中在3个方面：稻田综合种养技术（张家宏等，2018；Zhang et al.，2017）；农药对稻田养殖动物的安全性（Tu et al.，2013）；稻田综合种养模式对社会、环境及经济的影响（寇祥明等，2018）。 本文研究了乙草胺、丙草胺和丁草胺3 种商品制剂对克氏原螯虾的急性毒性，探讨稻虾综合种养模式下采用化学方法防控杂草的可行性。

1 材料与方法

1.1 试验对象

克氏原螯虾来自江苏普兴循环农业发展有限公司（119°E，32°N）。 选择规格整齐、附肢齐全、无伤病的克氏原螯虾幼虾为试验对象，其平均体重为（3.9±0.6） g。 暂养3 d，让幼虾排空粪便、适应小水体的环境，选择活动能力强、健康的个体进行试验。

1.2 试验药品

试验所用药剂：50%乙草胺乳油（山东中石药业有限公司）；500 g·L-1丙草胺乳油[先正达（苏州）作物保护有限公司]；50%丁草胺乳油（江苏绿利来股份有限公司）。 试验药品首先用蒸馏水配成母液，临用时按要求稀释成所需浓度，现配现用。

1.3 试验方法

3 种除草剂浓度按等对数间距设计。 50%乙草胺乳油浓度梯度为0.0125、0.0250、0.0500、0.1000、0.2000、0.4000、0.8000 mL·L-1，500 g·L-1丙草胺乳油浓度梯度为0.0025、0.0050、0.0100、0.0200、0.0400、0.0800 mL·L-1，50%丁草胺乳油浓度梯度为0.0025、0.0050、0.0100、0.0200、0.0400、0.0800 mL·L-1，清水作对照组，每组3 个重复，每个重复放6 尾幼虾。 试验在容积为5 L 的黑色塑料水族箱中进行，试验用水为经过24 h 充分曝气的自来水，每个试验容器盛放水和药液的总体积为3 L。 按照每667 m2最高推荐使用剂量，平均水深0.05 m，计算稻田乙草胺、丙草胺及丁草胺的平均用药浓度，分别为0.0050、0.0020、0.0040 mL·L-1。

由于试验药品存在降解的特性，且克氏原螯虾新陈代谢排出废物，使水质发生变化，故试验过程均采用“半静态法”，每24 h 更换1 次相同浓度的药液，试验周期为96 h。 试验期间不投饵。

1.4 数据收集和处理

试验开始后，前12 h 每隔1 h 观察一次，12～96 h 每隔6 h 观察一次。 每次观察和记录克氏原螯虾活动情况，包括克氏原螯虾的中毒症状、是否死亡及死亡个体数量。 死亡个体评判标准：以细玻璃棒触及腹部，经多次刺激无反应则判断为死亡，及时捞出死亡个体。

采用直线回归法计算各受试农药的浓度对数与死亡率之间的关系表达式，并依据关系表达式计算对克氏原螯虾24、48、72 及96 h 半致死浓度（LC50）。 根据安全浓度（SC）公式：SC=0.3×TLm48/（TLm24/TLm48）2，计算3 种除草剂对克氏原螯虾的安全浓度，其中TLm48为48 h 的LC50，TLm24为24 h的LC50。

2 结果与分析

2.1 克氏原螯虾在3 种除草剂溶液中的急性毒性症状

试验初期，低浓度除草剂组克氏原螯虾活动情况基本正常，与空白组几乎没有差别。 高浓度除草剂处理组，3 种除草剂处理组克氏原螯虾急性毒性中毒症状基本相似。 首先，克氏原螯虾活动剧烈，存在打斗现象，随后逐渐处于安静状态，部分趴在水面交界处，发生缺氧现象。 其次，随着暴露时间增加，克氏原螯虾行动减缓，反应迟钝，甚至昏迷平躺，呈现假死现象。 克氏原螯虾受惊吓后，则迅速逃游，片刻后又侧翻，沉入水底。 随暴露时间进一步延长，大多数克氏原螯虾步行足与游泳足微微摆动，此时人为触碰，则无力逃游，随后死亡。 克氏原螯虾在部分农药试液中存在蜕壳现象，高浓度处理组蜕壳虾均死亡。

2.2 3 种除草剂对克氏原螯虾死亡率的影响

乙草胺、丙草胺及丁草胺对克氏原螯虾死亡率的影响大致相似（图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低浓度组及对照组中，未发现死亡个体。 在同一暴露时间内，随着除草剂浓度的增加，死亡率逐渐上升。 在乙草胺0.8000 mL·L-1处理组、丙草胺0.0800 mL·L-1处理组及丁草胺0.0800 mL·L-1处理组中，24 h 时死亡率已达到100%。 同一除草剂浓度条件下，随着暴露时间的延长，除草剂对克氏原螯虾的毒性作用也增强，但同时存在仅在前期死亡率升高，后期死亡率不变的现象。 乙草胺0.0250 mL·L-1处理组48 h 死亡率为11.11%，后期死亡率维持不变；丙草胺0.0050 mL·L-1处理组24 h 死亡率为5.56%，后期死亡率维持不变。

图1 3 种除草剂对克氏原螯虾暴露24、48、72 和96 h 死亡率的影响Fig.1 Effect of three paddy herbicide sealants on mortality of P. clarkii for 24，48，72 and 96 h

2.3 3 种除草剂对克氏原螯虾的半致死浓度和安全浓度

3 种稻田除草剂对克氏原螯虾急性毒性回归方程、LC50及SC 见表1。 乙草胺、丙草胺及丁草胺对克氏原螯虾24、48 和96 h 的LC50均呈逐渐下降趋势，其对克氏原螯虾的SC 分别为0.0146、0.0021 和0.0014 mL·L-1。 以SC 作为衡量克氏原螯虾对这3 种除草剂的敏感性标准，由强到弱依次为：丁草胺＞丙草胺＞乙草胺。 3 种除草剂在稻田中的商品推荐使用量为0.0050、0.0020 和0.0040 mL·L-1。 乙草胺、丙草胺和丁草胺对克氏原螯虾的SC 分别为商品推荐使用量的2.92、1.05 和0.35 倍。

2.4 3 种除草剂对克氏原螯虾LC50衰减变化规律

乙草胺、丙草胺及丁草胺除草剂对克氏原螯虾LC50随着暴露时间延长呈下降趋势，符合双曲线衰减模型（图2）。 乙草胺对克氏原螯虾LC50随暴露时间衰减回归方程为：y = 2. 0840x-0.7380（R2=0.9973）。 丙草胺对克氏原螯虾LC50随暴露时间衰减回归方程为：y=0.1106x-0.4930（R2=0.9872）。 丁草胺对克氏原螯虾LC50随暴露时间衰减回归方程为：y=0.2236x-0.7480（R2=0.9990）。

表1 3 种稻田除草剂对克氏原螯虾急性毒性回归方程、LC50及SCTable 1 Regression equations， LC50 values and SC values of three paddy herbicide sealants in P. clarkii

图2 LC50随暴露时间变化的双曲线衰减模型拟合Fig.2 Fitting of LC50 decreased with exposure time with hyperbolic decay model

3 讨论

3.1 克氏原螯虾对不同类型农药敏感性

稻虾综合种养是克氏原螯虾常见养殖模式之一，而稻田内往往易产生农药残留，对克氏原螯虾产生毒害作用（鲁耀鹏等，2017）。 研究表明，不同农药种类对克氏原螯虾急性毒性效果不同。 氯氰菊酯、宁南霉素、噻虫啉3 种农药对克氏原螯虾的成活率没有影响，而毒死蜱则造成其大量死亡（王彬等，2010）。 克氏原螯虾幼虾对毒死蜱非常敏感，毒死蜱可引发克氏原螯虾幼虾心脏、肝胰腺及鳃等多个组织发生病变（丁正峰等，2012； 徐滨等，2014）。 农药化学组成成分与其对克氏原螯虾的急性毒性密切相关。 2%阿维菌素对克氏原螯虾幼虾毒性最大，10%草甘膦水剂对幼虾毒性最低（徐怡等，2010）。 本文中克氏原螯虾对3 种农药敏感性与上述结论略有不同，克氏原螯虾对3 种农药的敏感性由高到低为丁草胺＞丙草胺＞乙草胺。 3 种农药对一叶一心期水稻安全性为丁草胺＞丙草胺＞乙草胺（柏连阳，2000），与其对克氏原螯虾的安全性顺序不同，两者毒性作用机理差异仍需要进一步研究，以期为解决稻田封闭除草剂与水产健康养殖矛盾提供理论基础。

3.2 3 种除草剂对克氏原螯虾安全性评价

乙草胺、丙草胺和丁草胺对供试幼虾均有毒性作用，随着药液浓度的升高和幼虾暴露时间的延长，供试幼虾死亡率逐渐升高，可能其免疫系统及组织机能受到一定的损害（傅建炜等，2013a，2013b； 史梦竹等，2013）。 一般以48 h LC50值作为环境污染物对水生生物毒性的评价指标，将毒性强弱划分为3 个等级（傅建炜等，2013a，2013b）：LC50＞10 μL·L-1（mg·L-1）为低毒，10 ～0.5 μL·L-1（mg·L-1）为中等毒性，LC50＜0.5 μL·L-1（mg·L-1）为剧毒。 乙草胺、丙草胺及丁草胺对斑马鱼幼鱼48 h LC50分别为3.60、4.69 和3.73 mg·L-1，为中等毒性（程艳红等，2107）。 本文结果显示，乙草胺、丙草胺及丁草胺对克氏原螯虾48 h LC50分别为123.5、15.7、12.6 μL·L-1，三者对克氏原螯幼虾均属于低毒农药。 需要注意的是，虽然丁草胺对克氏原螯虾为低毒农药，但其SC 低于商品最高推荐使用量，同时，稻田生产过程中多种农药复合可能存在协同作用（魏勇超等，2018），造成农药对克氏原螯虾毒性作用的加强，实际生产过程中应尽量避免使用，确保克氏原螯虾正常养殖。

理论情况下，本文采用的乙草胺和丙草胺商品制剂可在稻虾综合种养模式下按照最高推荐用量范围内正常使用，而丁草胺对克氏原螯虾养殖可能存在较大的风险，稻虾综合种养实际生产过程，其环境组成和变化较试验条件更为复杂多变，在农业实际生产中的应用效果有待进一步验证。 另外，农药对克氏原螯虾摄食规律和生长发育的影响，以及除草剂通过富集作用在养殖动物体内累积和代谢情况仍需要进一步研究和探索。