农药在人类摆脱饥饿饥荒方面发挥了重要作用，它维系了全球粮食安全，缓解了人口增长带来的食物资源短缺。然而，对于农药的安全性问题，特别是农药是否会对非靶标生物产生负面影响，到现在仍然存在争论。
近日，华东理工大学药学院的万年峰教授课题组与中国、意大利、丹麦、英国、法国、德国的科研人员展开合作。他们在国际综合性著名期刊 Nature 子刊—Nature Communications（《自然-通讯》）上，以长文的形式发表了研究成果。该成果为“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”。
我们的这项研究构建了一个数据库，这个数据库到目前为止是全球信息量最大的，也是最健全的，并且内容最为丰富，它是关于农药影响非靶标生物的。辅助材料将近 50 万字。研究成果为在全国以及全球范围内开展利用生物多样性来控制植物病虫害的工作提供了科学依据。万年峰进行了介绍。
在该项研究里，万年峰课题组率先运用大数据思维。他们联合了 6 个国家的 11 个机构的科研人员。这些科研人员筛查了全球 88.75 万个农药使用案例。并且构建了杀虫剂、杀菌剂和除草剂影响非靶标动物、植物与微生物的生长、繁殖、行为和生化指标的数据库。这些农药涵盖了 560 种动物，192 种植物，78 种微生物以及 129 类非物种水平的非靶标生物类别。
研究结果表明：杀虫剂、杀菌剂和除草剂对非靶标动物有显著影响，抑制了它们的生长、繁殖与行为，还扰乱了动物的神经生理反应等生化指标；对植物也有作用，抑制了植物的生长、繁殖，干扰了植物的光合作用等生化指标；对微生物同样有影响，抑制了微生物的生长、繁殖，破坏了微生物代谢等生化指标。
农药对非靶标动物、植物、微生物产生影响的全球试验结果。这些图片均由华东理工大学提供。
该研究把非靶标动物分成无脊椎动物与有脊椎动物，把植物分成单子叶植物和双子叶植物，把微生物划分为真菌和细菌，发现杀虫剂、杀菌剂、除草剂都有负面效应。把农药分成化学农药、矿物源农药、生物农药，并且按照欧盟标准，将农药分为“老药”和“新药”，这些负面效应是清晰可辨的。此外，把非靶标生物分成“模式生物”和“非模式生物”这两类之后，农药的负效应依然存在。
农药对无脊椎动物、有脊椎动物的影响，以及对单子叶植物、双子叶植物的影响，还有对真菌、细菌的影响，这些在全球范围内进行的试验结果
该研究对不同场景下农药对非靶标生物的影响进行了分析。结果表明，在室内条件下，农药对非靶标动物、植物、微生物都有负效应，且这种负效应与上述其他场景类似。与室内条件相比，田间试验的样本量相对较少，不过农药的负效应趋势依然存在，只是总体上低于室内结果的负效应。研究人员在不同气候带中发现，温带地区农药对非靶标生物的负面效应比热带地区更强。这或许与热带地区农药的降解、解毒以及消散更为迅速有关。比如，紫外线照射的增加以及温度的升高，促使农药失活的速度加快，同时也降低了农药的杀虫、杀菌和灭草效果。把非靶标生物分别放置在陆地和水域的环境条件下，农药的负面效应依然存在。
研究人员构建了两个数据库，一个是田间推荐使用农药剂量如何影响非靶标生物的数据库，另一个是水域推荐农药使用剂量如何影响非靶标生物的数据库，目的是防止过分夸大农药剂量对非靶标生物的负面影响。结果表明，虽然推荐农药使用剂量的数据样本量不如所有农药使用剂量（包括不高于推荐农药使用剂量和高于推荐农药使用剂量）的样本量，但当把农药使用剂量固定在推荐剂量范围内时，杀虫剂、杀菌剂、除草剂对非靶标动物、植物、微生物仍会出现负面效应。
研究利用回归方程模型来量化农药使用剂量与非靶标生物各指标值的关系。结果表明：当农药剂量增大时，杀虫剂对非靶标动物的负面效应在逐渐加剧；杀菌剂对非靶标植物的负面效应在逐渐加剧；除草剂对非靶标微生物的负面效应在逐渐加剧。
农药使用剂量和非靶标动物的指标响应值之间的关系，农药使用剂量和非靶标植物的指标响应值之间的关系，农药使用剂量和非靶标微生物的指标响应值之间的关系
如何降低农药生态风险？研究人员提出了政策意见，呼吁管理部门制定相关政策。在“山水林田湖草”纳入生命共同体的背景下，要围绕国家农药使用量零增长和生物多样性保护的方针政策。加快研发与应用高效低毒低残留的绿色农药，巧用生物各类群的相生相克原理，大力推广基于生物多样性的植物病虫害绿色防控体系，如合理间套作、稻渔共生，以更好地保护生物多样性和地球家园。
华东理工大学是第一完成单位，并且是唯一的通讯单位。万年峰担任该文的通讯作者。
