自人类发明农药以来，农药对人类摆脱饥饿饥荒、维系全球粮食安全、缓解人口增长带来的食物资源短缺功不可没。然而，随着人类认知范围的扩大以及人类大健康观和大安全观的广泛传播，农药对非靶标生物安全性（尤其是人畜健康）与生态环境的影响，逐渐受到重视。当前，各利益群体对农药的安全性问题（尤其农药是否对非靶标生物具有负面影响）争论不休、各自为政，至今全球还没有研究者通过足够的数据量回答“农药是否安全”这一争议性话题。
近日，华东理工大学药学院万年峰教授课题组联合中国、意大利、丹麦、英国、法国、德国的科研人员，在国际综合性著名期刊Nature子刊—Nature Communications（《自然—通讯》）上以长文形式，发表了研究成果“大数据解析生物多样性控害的依据与时代背景：农药对非靶标生物具有负面效应”，对这一话题作出了有力回答。
研究结果显示：杀虫剂、杀菌剂和除草剂显著抑制非靶标动物的生长、繁殖与行为，扰乱了动物的神经生理反应、细胞代谢、呼吸反应、生理生化响应等生化指标；抑制了植物的生长、繁殖，干扰了植物的光合作用、蒸腾作用、细胞代谢、呼吸反应、生理生化响应等生化指标；也抑制了微生物的生长、繁殖，破坏了微生物代谢、细胞膜通透性、生理生化响应等生化指标（图2）。
该研究将非靶标动物分为无脊椎动物和有脊椎动物，将植物分为单子叶和双子叶植物，将微生物划分为真菌和细菌，发现杀虫剂、杀菌剂、除草剂的负面效应同样存在（图3）。将农药划分为化学农药、矿物源农药、生物农药，以及按照欧盟标准，将农药分为“老药”和“新药”，这些负面效应清晰可见。此外，将非靶标生物分为“模式生物”和“非模式生物”后，农药的负效应依旧呈现。
该研究分析了不同场景下农药对非靶标生物的影响，结果显示，室内条件下农药对非靶标动物、植物、微生物的负效应与上述类似。相比于室内条件，田间试验的样本量相对较少，农药的负效应趋势依旧存在，但总体低于室内结果的负效应。在不同气候带中，研究人员发现，温带地区农药对非靶标生物的负面效应强于热带地区。这可能与热带地区农药降解、解毒和消散更快有关（例如，增加的紫外线照射和更高的温度，加快了农药失活以及降低了农药杀虫杀菌灭草效果）。将非靶标生物分别暴露于陆地和水域环境条件，农药的负效应均仍然存在。
研究进一步利用回归方程模型量化农药使用剂量与非靶标生物各指标值的关系，结果显示：随着农药剂量的加大，杀虫剂、杀菌剂、除草剂对非靶标动物、植物、微生物的负面效应逐渐加剧（图4）。
“我们这项研究还构建了迄今全球信息量最大、最健全、内容最丰富的农药影响非靶标生物的数据库，辅助材料近50万字。研究成果为在全国与全球范围内开展利用生物多样性控制植物病虫害的工作提供了科学依据。”万年峰教授介绍道。
华东理工大学为第一完成单位且唯一通讯单位，万年峰为该文通讯作者，华东理工大学李忠教授对文章给予了悉心指导，其他合作者包括：首都医科大学付利万博士（共一）、复旦大学胡跃清教授、复旦大学申思源博士生、意大利维罗纳大学Matteo Dainese博士、丹麦哥本哈根大学Lars Pødenphant Kiær博士、上海市野生动植物和自然保护地研究中心辛凤飞博士、英国萨塞克斯大学Dave Goulson教授、英国生态和水文中心Ben A. Woodcock高级研究员和David J. Spurgeon高级研究员、法国勃艮第大学Adam J. Vanbergen教授、德国波恩大学Christoph Scherber教授。本文得到国家高层次青年人才项目、国家自然科学基金、上海市农业科技创新项目等项目资助。
