全 文 ：农药对农区生物多样性的影响 *
吴春华* *
陈
欣
(浙江大学农业生态研究所, 杭州 310029)

摘要
 农药的大量使用, 已造成了许多生态环境问题, 其中对生物多样性的影响尤为重要. 农药的不合
理使用, 对生物群落的结构与功能产生了严重影响, 降低了生物多样性.从昆虫群落结构、土壤中无脊椎动
物种群数量、微生物区系和植物群落等方面论述了农药对农业区域生物多样性的影响 , 并提出了合理使
用农药, 保护农业区域生物多样性的具体措施.
关键词
农药
农业区域
生物多样性
文章编号
1001- 9332( 2004) 02- 0341- 04
中图分类号
X176
文献标识码
A
Impact of pesticides on biodiversity in agricultural areas. WU Chunhua, CH EN Xin ( Agro
Ecology Institute,
Zhej iang Univer sity , Hangzhou 310029, China) .
Chin . J . A pp l. Ecol . , 2004, 15( 2) : 341~ 344.
Lar ge amount application of pesticides caused a lot of ecological and environmental pr oblems, among which, the
impact of pesticides on biodiversity was most important. In this paper, an overview of the impacts of pesticides
on biodiversity in agricultural areas, including the community structure of insects, populations of soil inverte

brates and microorg anisms, and plant communities was prov ided, and t he r easonable use o f pesticides and the
measures of protecting biodiversit y in ag ricultural areas w ere also put forw ard.
Key words
Pesticide, Ag ricultural areas, Biodiversity.
* 国家自然科学基金资助项目( 39870149) .
* * 通讯联系人.
2002- 05- 27收稿, 2002- 09- 10接受.
1
引

言
农业活动是影响生物多样性的重要因素.现代农业的发
展,农药、化肥、生长调节剂等农用化学品的大量使用, 导致
农业区域及其边缘自然植被、水体等生境的野生生物遭受破
坏,生物多样性降低. 在农用化学品中,农药是影响生物多样
性的最重要因素.我国的农药年使用量按有效成分计已高达
50
104~ 60
104t, 仅次于美国并跃居世界第二位, 而且高
毒、高残留农药仍占相当的比例. 近 10 年来, 全国每年使用
农药面积为 1. 5
108 hm2 ,受农药污染的农田面积达 667

104 hm2. 由于在喷洒的农药中,真正对病虫害起到防治作用
的农药仅占喷施量的 0. 1% , 其余 99. 9%的农药都挥发到大
气或淋溶流失到土壤和水域中或残留于作物中,对生物多样
性产生影响[ 31] . 本文在综合国内外研究结果的基础上, 论述
了农药对生物多样性的影响,为农药的合理利用及农业区域
生物多样性保护提供依据.
2
农药对昆虫群落的影响


地球上昆虫大约有 100 多万种,但对农作物有害的昆虫
只有几千种 ,而真正对农作物造成危害的, 需要防治的昆虫
不过几百种 .但农业生产过程中,大量使用的杀虫剂具有广
谱杀虫活性,导致大部分无害的或有益的昆虫种群下降或遭
受破害, 使农业生态系统内部种群趋于单一. 日本在东北地
区苹果园的调查资料表明,长期使用有机合成杀虫剂, 使害
虫种类迅速减少, 从 130~ 180 种减少到几种, 与此同时有
40 多种害虫天敌销声匿迹; 水田的害虫从原来的 210 种减
少到 10 余种[ 24] .
对农药敏感的害虫天敌受农药的影响较大, 尤其是生物
生理生化特性或形态构造与害虫接近的天敌或寄生性天敌,
受害最大. Haynes[ 8]研究发现, 农药控制西红柿节肢动物害
虫时, 对捕食性天敌的繁殖、捕食行为产生显著影响.
农药导致昆虫群落发生变化, 在原生态系统中受到抑制
的次要种群变成主要有害种群, 导致害虫爆发. T homas[ 23]和
Salas [ 19]研究发现, 使用农药灭索威和西维因后, 增加了西红
柿蠕虫和卷心菜尺蠖及潜叶虫. Yardim [ 29]等认为, 使用杀
菌剂和除草剂引起害虫种群扩大.
3
农药对土壤无脊椎动物种群数量的影响
大量研究表明, 农药能杀害生活在土壤中的某些无脊椎
动物, 使其数量减少, 甚至种群濒临灭绝.例如, 澳大利亚在
东部 2
106 km2 的范围内用有机磷杀虫剂杀螟松控制蝗
虫,结果导致非靶标无脊椎动物的种类和数量明显减少[ 20] .
农药对蚯蚓有很强的毒性, 低剂量的农药即可引起蚯蚓数量
的减少[ 5] .郭永灿[ 7]等研究表明,随着农药污染程度增加, 蚯
蚓种类和数量减少, 在重污染区优势种消失. 有机磷农药废
水污染区的土壤动物调查表明, 土壤动物种类数量随污染程
度的增加而明显减少, 群落结构发生明显变化[ 25] . 土壤中数
量最大的节肢动物是蜱螨类、跃尾虫类和其它小昆虫, 其中
一些是植物的害虫, 另一些是嗜腐性和肉食性的.肉食性小
应 用 生 态 学 报
2004 年 2 月
第 15 卷
第 2 期






























CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY, Feb. 2004, 15( 2)
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动物对滴滴涕和六六六很敏感, 当它们被杀死时, 通常被它
们捕食的弹尾目类数量明显增加. 另外,大多数有机磷杀虫
剂,均能使肉食类小动物数量减少, 而嗜腐性小动物增加.
李忠武[ 13]等研究表明, 土壤动物种类数和个体数均随
敌敌畏浓度的增加而呈明显的递减趋势. 如从种类数看, 所
获 76 属(科)土壤动物中在低浓度时有 53 属(科) ,而在高浓
度组中仅有 26 属(科) , 中间浓度种类数从 48 属(科)减少到
31 属(科) ;群落多样性指数也随浓度升高而降低. 这说明农
药污染影响到土壤动物的结构特征和功能,而土壤生态系统
的变化又必将影响到土壤的性质, 进而影响到作物生产; 另
外,土壤动物优势类群也发生变化, 随着农药浓度的升高, 敏
感种类明显减少.甲胺磷对土壤动物有明显影响. 甲胺磷处
理土壤后, 土壤动物种群和数量随浓度提高而减少, 优势种
群的数量随甲胺磷浓度的升高而依次降低,稀有类群则表现
为随甲胺磷浓度的递增,种数依次减少[ 27] .
4
农药对微生物区系的影响


农药对土壤微生物的影响, 涉及与土壤肥力、植物生长
发育和植物病理相关联的微生物的各个方面,影响有直接的
或间接的、抑制的或促进的、暂时的或持久的各种类型. 如农
药溴苯腈对土壤中的细菌、真菌和放线菌有明显影响. 溴苯
腈在田间施用量水平时, 使细菌和放线菌的数量升高, 而在
高浓度时会抑制细菌和放线菌的数量, 并且降低真菌的数
量,使土壤纤维素酶的活性也受到抑制.磷酸酶的活性是在
溴苯腈田间施用量水平时有促进作用, 在高浓度时被延迟,
碱性磷酸酶的活性被加速[ 18] . 一般来说, 如果大量使用杀虫
剂或除草剂 ,就能消灭或抑制土壤微生物的活动. 土壤杀菌
剂和熏蒸剂可以剧烈改变微生物在土壤中的生态平衡, 与除
草剂和杀虫剂不同,能引起微生物群落的显著变化. 农药对
土壤微生物的影响是多方面的, 包括农药对土壤呼吸强度、
硝化和氨化作用,以及农药对根际微生物群落、共生固氮菌
的活性等方面,通过影响土壤微生物区系, 进而影响土壤营
养物质的转化, 改变农业生态系统中营养循环的效率和速
率. Chen[ 3]等在由小麦、有机补充物与土壤组成的微环境中,
研究了杀真菌剂苯菌灵和克菌丹对土壤生态过程的影响. 结
果表明,土壤基质诱导呼吸、土壤酶活性(脱氢酶和磷酸酶)、
微生物生物量氮、分解性有机氮浓度均明显降低, 对有机补
充物麦秆的分解也被杀真菌剂抑制, 而土壤尿酶活性、
NH4
+
N和 NO3
N 浓度、矿质态氮及固氮速率升高 .
微生物的硝化作用对大多数农药都敏感.某些杀虫剂当
按一定浓度使用后,显示出对硝化作用没有影响, 而另一些
杀虫剂则会引起长期显著的抑制作用,如异丙基氯丙胺灵在
80 mg
L - 1时完全抑制硝化作用, 而灭草隆在 40 mg
L- 1时
硝化作用还未受影响. 利谷隆和敌草隆按规定从 2. 5 mg

L - 1增到5 mg
L - 1时, 也显示出对 NH4+ 氧化为 NO3
有很大
的抑制.施敌稗 50 mg
L - 1时, 也完全抑制硝化作用. 苯基
氰、溴苯腈和碘苯氰都是硝化作用的有效抑制剂. 杀菌剂和
熏蒸剂对硝化作用影响较大,如代森锰和棉隆分别以 100 和
150 mg
L - 1施入土壤时, 即可完全抑制硝化作用[ 9] .
杨永华[ 28]等研究结果表明, 农药严重污染土壤与无污
染土壤的微生物群落功能多样性差异显著. 农药严重污染的
土壤微生物群落所含的在微平板上能利用 BIOLOG GN 为
碳底物的微生物要远少于无污染土壤的微生物群落,说明这
两种土壤的微生物群落组成是不同的. 农药严重污染会减少
能利用碳底物的微生物数量, 降低微生物对单一碳底物的利
用能力. 因此,农药污染对土壤微生物群落造成影响. Moor

man [ 16]认为 ,农药能严重影响单个微生物种群数量和活动,
并且大剂量农药能造成整个微生物活动的破坏. Suneja 和
Dogra[ 21]发现, 艾氏剂和六氯化苯处理过的种子,侵染的根
瘤数下降,产量及含氮量也明显低于对照. 莠去津和除虫菊
酯处理过的土壤, 一开始能刺激微生物区系, 菌量呈指数生
长,然后下降, 这可能是农药与土壤的复杂相互作用加速了
有机质和死去微生物的分解[ 22] . Kunc[ 12]研究发现, 土壤被
农药污染后 , 土壤中 2, 4
D 的分解菌 14 d 后从 5% 上升到
54% , 35 d 后增加到 95% . Katayama A [ 10]等研究认为, 农药
引起的土壤呼吸醌的变化是土壤微生物群落结构变化的一
个重要标志. 他在农药杀螟松、百菌清、氯化苦、利谷隆和西
马津对名古屋大学农场土壤中微生物群落结构的影响试验
中,监测了 28 d 中土壤呼吸醌的变化, 农药的用量是以推荐
的农药用量喷洒 10 次. 结果表明, 杀螟松、利谷隆和西马津
对微生物量、微生物多样性和群落结构没有明显影响, 使用
百菌清后土壤呼吸醌多样性立即下降,但 3 d 后没有明显变
化, 而且不影响醌的数量与组成,第 28 d 醌的数量与多样性
降低.
一般来说, 除草剂能抑制共生固氮作用; 杀虫剂抑制共
生固氮作用不显著; 杀菌剂 ,特别是杀真菌剂似乎更能影响
固氮过程.在 Abd- alla[ 1]等在农药对豆科植物的影响实验
中发现, 定菌磷、溴本腈和对草快等阻止根瘤形成 ,根瘤数下
降,植物固氮作用下降, 还影响植物对 P 和 K 的吸收, 这也
是进一步影响植物生长的原因. Martikainen [ 15]等认为, 杀虫
剂乐果和杀菌剂苯菌灵还能减少微型节肢动物种群,并对上
层土壤影响显著. 农药处理过的土壤微型动物种群恢复后,
群落结构仍与对照不同, 两种农药均影响弹尾目昆虫的群落
结构.
5
农药对植物群落的影响


以控制有害生物为主的农药, 合理施用时能促进农作物
的生长, 但不少农药也对植物多样性造成不利影响. 近年来,
杂草防治措施尤其是除草剂的使用对生物多样性的影响, 日
益为人们所关注. 在加拿大东部地区人们发现, 农田长期使
用除草剂,植物多样性明显减少,而且附近( 5 m 左右)草地
和林地植物多样性也受到影响[ 4] . 在日本,由于除草剂的长
期单一使用,杂草群落结构发生变化, 从而也增加了杂草防
治的难度. 在美国东南部的松林中 ,由于除草剂的使用, 使
林下低于 1. 4 m 高的木本和草本植被丰富度大大减少[ 14] .
余柳青[ 30]等对浙江省安吉县进行了稻田环境植物多样性调
342 应
用
生
态
学
报

















15卷
查,选择地点为无工业废水污染的禹山坞和受工业废水污染
的城北村.结果发现, 禹山坞稻田普遍使用化学除草剂, 杂草
种数明显少于城北村. 禹山坞普遍使用化学除草剂乐草隆
(乙草胺十苄啼磺隆十甲磺隆) , 减少了稻田杂草种类, 同时
使杂草优势种发生变更. 乐草隆不能防除水竹叶, 使该杂草
迅速蔓延, 成为该村稻田的杂草优势种.其次是除草剂未能
防除鸭舌草、矮慈姑和水苋菜. 城北村灌溉水质的污染程度
尚未能使稻田植物种数减少. 恰恰相反,由于该村未普遍使
用化学除草剂,使其保留了更多的稻田植物种类. 城北村稻
田的浮水生和潜水生杂草明显高于禹山坞.水莎草、槐叶萍、
满江红、轮藻和尖头丽藻是城北村特有的稻田植物.
6
农药对鸟类的影响


农药对鸟类的危害主要表现为两个方面:一是鸟类体内
蓄积的农药达到一定量时,会使鸟类中毒死亡,对鸟类的繁
殖产生严重影响;二是施用农药, 对非目标生物也造成影响,
使杂草与动物种群的多样性减少,并进一步影响到鸟类的捕
食.昆虫食物对幼鸟尤其重要, 它提供了鸟类生长所需的蛋
白质[ 17] . Wiktelius[ 26]等调查表明,大田使用林丹对非目标生
物


肉食动物有严重影响, 6 周后在 80%的调查区域中弹
尾目昆虫数量明显减少; 2. 8 周后, 53% 的区域蜘蛛数量明
显减少; 2. 5 周后, 64%的区域蚂蚁数量减少. Koch[ 11] 等研
究表明,施用除草剂, 可直接减少非靶标植物,并间接影响对
鸟类捕食非常重要的无脊椎动物种群,未喷施除草剂的区域
植物及无脊椎动物的多样性明显高于喷施区域.在加拿大的
果园中,施用杀虫剂, 对树燕的生长及行为方式有明显影响,
喷药区域由老燕喂养的幼燕数量下降(这是由于食物缺乏所
致) ,同时无脊椎动物的数量也减少[ 2] . 因此,施用除草剂, 应
选择一定的种类,这对于鸟类捕食非常重要. 施用农药能影
响鸟类种群 .在南非的很多高集约种植区域, 由于施用农药
等化学物质, 使珍珠鸡的种群数量明显下降. 施用农药, 使
节肢动物与杂草减少, 用于覆盖鸟巢的杂草不足, 影响雌珍
珠鸡的繁殖、捕食和种群动态[ 6] .
7
合理使用农药, 保护农业区域生物多样性


农业生物多样性保护及持续利用是全球生物多样性保
护的重要组成部分.就农业而言,农业生物多样性包括农业
产业结构多样性、农业利用景观多样性、农田生物多样性、农
业种质资源与基因多样性等几个尺度水平. 中国农业部门
直接利用 50%左右的国土面积 (种植系统 11% , 草地畜牧
系统31% , 内陆水域渔业系统 2% , 村庄和道路 7% ) ,农业活
动区域分布于全国各种生物
地理
气候带, 区域内残存有丰
富的野生物种、生境和遗传基因资源. 农业生产影响农区边
际土地和农区内残存的岛状野生生境(湿地、小片林地和草
地) , 而渔业生产影响整个海域.农作物病虫害防治历来是农
业生产的关键环节.现代农业中,农药等农用化学品的大量
使用,已对农业生物多样性造成严重影响. 因此,合理使用农
药,对保护农业生物多样性具有重要意义.


农药的合理使用与药剂的选择、使用方法、使用浓度、使
用次数、使用适期及用药期间的自然环境等都有十分密切的
关系. 农药的合理使用必须遵循: 1)根据当地具体情况,确定
施药方案; 2)根据不同的防治对象,选择合适的农药; 3)根据
防治对象的发生情况, 确定施药时期; 4)根据害虫的危害习
性, 确定施药部位; 5)根据农药特性, 选用适当的施药方法.


除了合理施用农药外, 要采取综合防治措施,尽量减少
农药的使用. 采用轮作、条作、块作、间作及复种等耕作措施,
抑制杂草生长和病菌及害虫出现, 利用相生相克关系, 有效
地控制害虫. 例如,可以引用或开发某一类害虫的天敌资源,
使其定居、建群,扩大其自然控制范围, 促使在一定区域内形
成天敌种群优势, 达到控制害虫的相对生态平衡状态的目
的.又如,我们可以利用昆虫病原生物, 调节昆虫种群密度,
即人为地在土壤、昆虫之间引入昆虫致病病原, 在合适的条
件下引起某种疾病流行, 从而抑制或降低某些有害生物数
量, 以达到控制害虫的目的.另外, 允许有害生物在允许密度
以下存在, 从而为天敌提供食物、繁殖和栖息场所 ;要注意创
造和保护生物多样性环境, 进行免耕或低输入的耕作, 保护
半自然的农业生境, 如湿地、草坡地、右南灌木群落等; 保护
农田边界, 如篱、墙、草带、排水沟、防护林等; 提高作物多样
性(作物在时间上或空间上的轮作、混作) ,在时间上不连续
单种, 如使用短熟品种与牧草轮作等.
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作者简介
吴春华, 女, 1970 年出生, 博士研究生, 主要从事
农业生态与环境保护方面的研究 , 发表论文 10 篇. E
mail:
zheda2001@ 163. com.
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