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意见:农民过度使用杀虫剂包衣种子

本文根据知识共享许可从 The Conversation 重新发布。 阅读原文。

美国玉米和大豆的种植季节最早将于 3 月在南部各州开始,然后向北移动。 当农民种植时,他们会将大量杀虫剂部署到环境中,而不会喷洒一滴。

今年在美国种植的几乎每一粒玉米种子都将涂有新烟碱类物质,这是世界上使用最广泛的一类杀虫剂。 大约一半的美国大豆和几乎所有的棉花以及其他作物的种子也是如此。 据我估计,根据 2021 年的种植面积,新烟碱类将被部署在至少 1.5 亿英亩的农田中——这个面积大约相当于德克萨斯州的面积。

新烟碱类是迄今为止开发的最有效的杀虫剂之一,能够以通常仅为十亿分之几的浓度杀死昆虫。 这相当于 10 吨薯片中的一小撮盐。 与老类杀虫剂相比,它们对脊椎动物,尤其是哺乳动物的毒性似乎相对较低。

但在过去十年中,科学家和保护倡导者引用了越来越多的证据表明新烟碱类物质对蜜蜂有害。 研究人员还说,这些杀虫剂可能会影响野生动物,包括吃包衣种子的鸟类。

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针对这些担忧,康涅狄格州、马里兰州、佛蒙特州、马萨诸塞州、缅因州和新泽西州颁布了限制使用新烟碱类杀虫剂的法律。 其他州正在考虑采取类似措施。 消费者和环保倡导者也在起诉迫使美国环境保护署 (EPA) 更严格地监管包衣种子。

作为与农民合作进行害虫防治的应用昆虫生态学家和推广专家,我相信美国农民对这些杀虫剂的使用量远远超过必要,对生态系统的危害越来越大。 此外,我们正在进行的研究表明,使用培育有益的捕食性昆虫的农业策略可以大大减少对杀虫剂的依赖。

种子上的杀虫剂

美国的大多数新烟碱类物质被用作玉米和大豆等大田作物种子的涂层。 它们可以抵御相对较少的次生害虫——也就是说,不是通常会损害农作物的主要害虫。 国家公司或种子供应商使用这些涂层,这样当农民购买种子时,他们只需种植它们。 因此,对农民的调查表明,大约 40% 的农民不知道他们的种子上含有杀虫剂。

自 2004 年以来,种植新烟碱类种子的玉米和大豆种植面积的份额急剧增加。从 2011 年到 2014 年,用于玉米的新烟碱类的数量翻了一番。 不幸的是,2015 年联邦政府停止收集用于进行这些估计的数据。

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与大多数杀虫剂不同,新烟碱类是水溶性的。 这意味着当幼苗从经过处理的种子中生长出来时,它的根部可以吸收一些覆盖在种子上的杀虫剂。 这可以在有限的时间内保护幼苗免受某些昆虫的侵害。

但只有一小部分施用于种子的杀虫剂真正进入了幼苗。 例如,玉米幼苗只占百分之二左右,杀虫剂在植物中仅存留两到三周。 关键问题:剩下的去哪儿了?

用新烟碱处理的大豆种子(染成蓝色以提醒用户注意农药的存在)和处理过的玉米种子(染成红色)与未经处理的种子。 照片由 Ian Grettenberger/宾夕法尼亚州立大学提供,CC BY-ND。

遍及环境

一个答案是,没有被植物吸收的剩余杀虫剂很容易冲入附近的水道。 种子包衣中的新烟碱类物质现在正在污染美国各地的溪流和河流。

研究表明,新烟碱类物质会中毒和杀死水生无脊椎动物,而水生无脊椎动物是鱼类、鸟类和其他野生动物的重要食物来源。 最近的研究将新烟碱类的使用与鸟类数量和多样性的下降以及日本商业渔业的崩溃联系起来。

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新烟碱类也可以强烈影响农田中的害虫和捕食者种群。 在 2015 年的一项研究中,我和同事发现,使用包衣大豆种子会通过毒害通常杀死蛞蝓的昆虫捕食者来降低作物产量,这会对大西洋中部的玉米和大豆田造成严重破坏。 随后,我们发现新烟碱类可以将农田中的昆虫捕食者数量减少 15% 到 20%。

最近我们发现这些杀虫剂会污染蜜露,蜜露是蚜虫和其他常见的吸吮昆虫在以植物汁液为食时分泌的一种含糖液体。 许多有益昆虫,如捕食者和寄生蜂,以蜜露为食,可能会被新烟碱类毒害或杀死。

新烟碱类是必需的吗?

新烟碱类倡导者指出报告——通常由行业资助——认为这些产品为大田作物农业和农民提供了价值。 然而,这些来源通常假设每英亩玉米和大豆都需要某种类型的杀虫剂。 因此,他们的价值计算依赖于将新烟碱类种子包衣与其他可用杀虫剂的成本进行比较。

然而,最近的田间研究表明,新烟碱涂层种子提供的昆虫控制有限,因为目标害虫种群往往稀缺,并且为它们处理田地几乎没有收益。

这是否意味着美国应该效仿欧盟,禁止新烟碱类药物,或者像新泽西州那样采取严格的限制措施?

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在我看来,新烟碱类化合物可以在控制关键害虫物种方面提供良好的价值,特别是在蔬菜和水果生产中,以及管理像斑点灯笼蝇这样的入侵物种。 然而,我相信现在是控制它们在玉米和大豆等大田作物中用作种子包衣的时候了,因为它们几乎没有带来什么好处,而且它们的使用规模正在造成最严重的环境问题。

相反,我认为农业公司应该促进并且农民应该使用综合虫害管理,这是一种可持续昆虫控制战略,其基础是只有在经济合理的情况下才使用杀虫剂。 宾夕法尼亚州立大学和其他地方最近的研究重申,综合虫害管理可以在不减少收成的情况下控制玉米和其他作物的害虫。

随着研究揭示了更多接触有益动物的途径以及对它们并非旨在杀死的生物的影响,对新烟碱涂层种子的担忧正在增加。 农业公司在解决这些问题方面做得很少,而且似乎比以往任何时候都更致力于销售包衣种子。 如果农民想要种植未包衣的种子,他们的选择通常非常有限。

科学家们正在对全球灭绝率上升发出警告,研究表明,新烟碱类物质正在导致昆虫数量减少并造成更多有毒农业用地。 我认为是时候考虑采取监管措施来遏制新烟碱涂层种子的持续滥用了。

John F. Tooker 是宾夕法尼亚州立大学昆虫学副教授和推广专家。

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