Page 90 - 生态经济背景下农业种植技术研究

Research on Agricultural Planting Technology under the Background of Ecological Economy
生态经济背景下农业种植技术研究

确定目标农药对不同水生生物的毒性阈值，以此为基准设定农药环境安全阈值。
目前较为普遍的做法是通过模式生物测定农药对生物的半数致死浓度、半数有效
浓度、无观察效应浓度、无观察作用浓度等阈值，并结合物种敏感性分布曲线

（species sensitive distribution curves，SSDs）及风险熵值（risk quotient，RQ）评
估农药的水体风险。
农药的毒理学数据是农药风险评估的基础，ECOTOX、PPDB 及 OpenFood
等数据库搜集了大部分农药对水生生物的毒理学数据。研究人员通过数据库可了

解农药对水生生物的潜在毒性，但当前仍有一部分农药的毒理学数据是缺失的，
而通过预测模型可以弥补该空缺。定量构效关系（quantitative structure-activity
relationship，QSAR）和定量结构 - 毒性关系是使用最广泛的计算毒理学方法，
可通过农药的化学结构和性质的相似性分析来有效预测单个农药对水生生物的

毒性。美国环保局和欧盟已相继开发出专门用于农药水生生物毒性预测的软件
（EPISuite 和 QSAR Toolbox 套件），其原理是基于 QSAR 和 QSTR 模型算法实
现化合物和测试物种的毒性之间的对应联系，通过公式算法预测化合物的毒性。
当前，QSTR 和 QSAR 模型已被广泛应用于农药及其转化产物对水生生物的毒性

预测。例如，通过 QSTR 模型可有效预测不同农药对糠虾 Americamysisbahia 的
毒性。通过 5 种机器学习算法建立的 639 种农药对大型泽 Daphniamagna 急性毒
性的 QSTR 模型，可有效预测不同农药对大型泽的毒性。Toropov 等通过 QSAR
建模的方法构建了农药对虹鳟 Oncorhynchus mykiss 的毒性预测模型，该模型能

用于农药对水生生态系统的风险评估。此外，Yang 等基于遗传算法和多元线性
回归方法，建立了农药对羊头鱼的毒性预测 QSAR 模型，可有效用于杀虫剂、
杀菌剂及除草剂对羊头鱼的毒性预测，且具有较高的准确性。种间相关估算
（interspecies correlation estimation，ICE）是实现水生模式物种到濒危物种毒性

换算的常用预测模型，其作用在于补充农药毒理学数据的缺失，有助于构建更具
说服力的 SSDs。早在 21 世纪初期，美国联邦环保局便开始尝试使用 ICE 模型对
一些污染物进行危物种毒性预测，并证实了该模型的可靠性。ICE 模型已被广泛
用于水质监测及污染物的环境风险评估，特别是在农药对水生生态系统的风险评

估中。另外，近些年越来越多的模型软件陆续被开发，通过农药的简化分子线性
输入规范来预测农药的理化性质及对水生生物的毒性的研究更加流行。
农药的转化产物是近些年农药研究领域的热点，转化产物主要包括了代谢产

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