近日，我校萬年峰課題組聯(lián)合我國(guó)、意大利、丹麥、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)的科研人員，在國(guó)際綜合性著名期刊Nature子刊—Nature Communications上以Articles形式發(fā)表了題為“Pesticides have negative effects on non-target organisms”的長(zhǎng)篇研究成果。該研究利用大數(shù)據(jù)解析了生物多樣性控害的科學(xué)依據(jù)和時(shí)代背景——農(nóng)藥對(duì)非靶標(biāo)生物存在的風(fēng)險(xiǎn)。

　　農(nóng)藥能夠有效控制或消滅危害農(nóng)作物、草原和森林的病蟲草鼠害，防止這些有害生物對(duì)植物造成損害。自人類發(fā)明農(nóng)藥以來，農(nóng)藥對(duì)人類擺脫饑餓饑荒、維系全球糧食安全、緩解人口增長(zhǎng)帶來的食物資源短缺功不可沒。然而，隨著人類認(rèn)知范圍的擴(kuò)大以及人類大健康觀大安全觀的廣泛傳播，農(nóng)藥對(duì)非靶標(biāo)生物安全性（尤其是人畜健康）與生態(tài)環(huán)境的影響，逐漸受到重視。當(dāng)前，各利益群體對(duì)農(nóng)藥的安全性問題（尤其農(nóng)藥是否對(duì)非靶標(biāo)生物具有負(fù)面影響）爭(zhēng)論不休、各自為政，至今全球還沒有研究者通過足夠的數(shù)據(jù)量回答“農(nóng)藥是否安全”這一爭(zhēng)議性話題！

　　為回答這一問題，萬年峰課題組率先利用大數(shù)據(jù)思維，聯(lián)合6個(gè)國(guó)家11個(gè)機(jī)構(gòu)的科研人員，篩查了全球88.75萬個(gè)農(nóng)藥使用案例，構(gòu)建了殺蟲劑、殺菌劑和除草劑影響非靶標(biāo)動(dòng)物、植物與微生物的生長(zhǎng)、繁殖、行為和生化指標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)包括243種殺蟲劑、104種殺菌劑、124種除草劑共471種農(nóng)藥，涵蓋560種動(dòng)物、192種植物、78種微生物和129類非物種水平的非靶標(biāo)生物類別（圖1）。

圖1：農(nóng)藥影響非靶標(biāo)生物的全球試驗(yàn)分布

　　研究結(jié)果顯示：殺蟲劑、殺菌劑和除草劑顯著抑制非靶標(biāo)動(dòng)物的生長(zhǎng)、繁殖與行為，擾亂了動(dòng)物的神經(jīng)生理反應(yīng)、細(xì)胞代謝、呼吸反應(yīng)、生理生化響應(yīng)等生化指標(biāo)；抑制了植物的生長(zhǎng)、繁殖，干擾了植物的光合作用、蒸騰作用、細(xì)胞代謝、呼吸反應(yīng)、生理生化響應(yīng)等生化指標(biāo)；也抑制了微生物的生長(zhǎng)、繁殖，破壞了微生物代謝、細(xì)胞膜通透性、生理生化響應(yīng)等生化指標(biāo)（圖2）。

圖2：農(nóng)藥影響非靶標(biāo)動(dòng)物、植物、微生物的全球試驗(yàn)結(jié)果

　　該研究將非靶標(biāo)動(dòng)物分為無脊椎和有脊椎動(dòng)物，將植物分為單子葉和雙子葉植物，將微生物劃分為真菌和細(xì)菌，發(fā)現(xiàn)殺蟲劑、殺菌劑、除草劑的負(fù)面效應(yīng)同樣存在（圖3）。將農(nóng)藥劃分為化學(xué)農(nóng)藥、礦物源農(nóng)藥、生物農(nóng)藥，以及按照歐盟標(biāo)準(zhǔn)，將農(nóng)藥分為“老藥”和“新藥”，這些負(fù)面效應(yīng)清晰可見。此外，將非靶標(biāo)生物分為“模式生物”和“非模式生物”后，農(nóng)藥的負(fù)效應(yīng)依舊呈現(xiàn)。

圖3：農(nóng)藥影響無脊椎/有脊椎動(dòng)物、單子葉/雙子葉植物、真菌/細(xì)菌的全球試驗(yàn)結(jié)果

　　該研究分析了不同場(chǎng)景下農(nóng)藥對(duì)非靶標(biāo)生物的影響，結(jié)果顯示，室內(nèi)條件下農(nóng)藥對(duì)非靶標(biāo)動(dòng)物、植物、微生物的負(fù)效應(yīng)與上述類似。相比于室內(nèi)條件，田間試驗(yàn)的樣本量相對(duì)較少，農(nóng)藥的負(fù)效應(yīng)趨勢(shì)依舊存在，但總體低于室內(nèi)結(jié)果的負(fù)效應(yīng)。在不同氣候帶中，作者發(fā)現(xiàn)，溫帶地區(qū)農(nóng)藥對(duì)非靶標(biāo)生物的負(fù)面效應(yīng)強(qiáng)于熱帶地區(qū)。這可能與熱帶系地區(qū)農(nóng)藥降解、解毒和消散更快有關(guān)（例如，增加的紫外線照射和更高的溫度，加快了農(nóng)藥失活以及降低了農(nóng)藥殺蟲殺菌滅草效果）。將非靶標(biāo)生物分別暴露于陸地和水域環(huán)境條件，農(nóng)藥的負(fù)效應(yīng)均仍然存在。

　　為防止過分夸大農(nóng)藥劑量對(duì)非靶標(biāo)生物的負(fù)面影響，作者也構(gòu)建了田間推薦使用農(nóng)藥劑量、水域推薦農(nóng)藥使用劑量如何影響非靶標(biāo)生物的數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)果顯示：盡管推薦農(nóng)藥使用劑量的數(shù)據(jù)樣本量不如所有農(nóng)藥使用劑量（所有農(nóng)藥使用劑量包括：不高于推薦農(nóng)藥使用劑量和高于推薦農(nóng)藥使用劑量）的樣本量，但將農(nóng)藥使用劑量固定在推薦劑量范圍內(nèi)，殺蟲劑、殺菌劑、除草劑對(duì)非靶標(biāo)動(dòng)物、植物、微生物的負(fù)面效應(yīng)仍舊出現(xiàn)。

　　研究進(jìn)一步利用回歸方程模型量化農(nóng)藥使用劑量與非靶標(biāo)生物各指標(biāo)值的關(guān)系，結(jié)果顯示：隨著農(nóng)藥劑量的加大，殺蟲劑、殺菌劑、除草劑對(duì)非靶標(biāo)動(dòng)物、植物、微生物的負(fù)面效應(yīng)逐漸加劇（圖4）。

圖4：農(nóng)藥使用劑量與非靶標(biāo)動(dòng)物、植物、微生物各指標(biāo)響應(yīng)值之間的關(guān)系

　　該研究構(gòu)建了迄今全球信息量最大最健全、內(nèi)容最豐富的農(nóng)藥影響非靶標(biāo)生物的數(shù)據(jù)庫(kù)，輔助材料近50萬字。研究成果為全國(guó)與全球范圍內(nèi)開展利用生物多樣性控制植物病蟲害的工作提供了科學(xué)依據(jù)。此外，為降低農(nóng)藥生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，作者提出了相應(yīng)的政策意見，呼吁管理部門制定相關(guān)政策，在將“山水林田湖草”一起納入生命共同體的大背景下，緊密圍繞國(guó)家農(nóng)藥使用量零增長(zhǎng)和生物多樣性保護(hù)的方針政策，加快高效低毒低殘留的綠色農(nóng)藥研發(fā)與應(yīng)用，巧用生物各類群之間的相生相克原理，大力推廣應(yīng)用基于生物多樣性的植物病蟲害綠色防控體系（如合理的間套作、稻漁共生），以便更好保護(hù)生物多樣性，保護(hù)人類居住的地球家園！

　　Nature Communications正式接受該文次日，萬年峰受Nature集團(tuán)Nature Portfolio Communities的邀請(qǐng)，在“Behind the Paper”欄目報(bào)道題為“Employing biodiversity to reduce pesticide risk”的成果，并強(qiáng)調(diào)了通過生物多樣性生態(tài)調(diào)控植物病蟲害來降低農(nóng)藥風(fēng)險(xiǎn)的重要性（圖5）。

圖5：萬年峰在Nature Portfolio Earth & Environment, Ecology & Evolution, and Sustainability Community報(bào)道生物多樣性控害成果

　　近日，通訊與新聞主管Mareen Gerisch博士在德國(guó)漢堡主持會(huì)議，召開題為“Pesticides have greater impacts on animals, plants, and microorganisms than previously thought”的新聞發(fā)布會(huì)，向全球公開和闡釋本文的研究成果。論文發(fā)表后，國(guó)際權(quán)威科學(xué)傳播機(jī)構(gòu)英國(guó)科學(xué)媒介中心（Science Media Centre）對(duì)本文研究成果進(jìn)行了進(jìn)一步跟蹤報(bào)道，并刊登了題為“Expert reaction to systematic review of studies on impacts of global pesticide use on biodiversity”的社評(píng)；英國(guó)廣播公司（BBC）也跟蹤報(bào)道了本文成果。論文在線發(fā)表當(dāng)日（2025年2月13日），已有Science Media Centre、Mirage News、EurekAlert、Informationsdienst Wissenschaft、ScienMag、Bioengineer.org、Der Standard、BFMTV等多家國(guó)際媒體跟蹤報(bào)道本文成果。

　　萬年峰為該文通訊作者，華東理工大學(xué)李忠教授對(duì)文章給予了悉心指導(dǎo)，其他合作者包括：首都醫(yī)科大學(xué)付利萬博士（共一）、復(fù)旦大學(xué)胡躍清教授、復(fù)旦大學(xué)申思源博士生、意大利維羅納大學(xué)Matteo Dainese博士、丹麥哥本哈根大學(xué)Lars P?denphant Ki?r博士、上海市野生動(dòng)植物和自然保護(hù)地研究中心辛鳳飛博士、英國(guó)薩塞克斯大學(xué)Dave Goulson教授、英國(guó)生態(tài)和水文中心Ben A. Woodcock高級(jí)研究員和David J. Spurgeon高級(jí)研究員、法國(guó)勃艮第大學(xué)Adam J. Vanbergen教授、德國(guó)波恩大學(xué)Christoph Scherber教授。本文得到國(guó)家高層次青年人才項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、上海市農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新項(xiàng)目等項(xiàng)目資助。

　　論文銜接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-56732-x

　　國(guó)際多家媒體報(bào)道本文成果銜接：https://nature.altmetric.com/details/174144662/news

　　“Behind the Paper”專欄銜接：https://communities.springernature.com/posts/employing-biodiversity-to-reduce-pesticide-risk#comments