如果有人想对美国的农药使用问题寻找一个归纳性的答案,那么就是整体的农药使用量一直在以两位数的百分比下降,其中杀虫剂和杀菌剂的使用量均在下降,而除草剂的使用量则在上升。这些变化与转基因(GE)种子的地位日益凸显直接相关,而这一趋势自20世纪90年代以来从未停歇。

由于产品组合与应用量差别很大,与毒性有关的问题的答案也相类似。但与总体使用情况一样,美国农业部坚持认为,由于不断进步的种子技术和农业实践(如保护性耕作),老旧的物质将被品种更少、毒性更低的物质所取代。由于购买和应用植保产品需要支出成本,保持土地和土壤功能需要管理,因而种植者在确定使用何种农药产品及其用量时必须慎重--在许多情况下,如果涉及到农产品,就需要有农药施用者证书。

为了更深入地了解关于农药使用的事实,本文接下来将对美国农业部关于该主题的数据和数据库进行分解。

转基因作物对农药用量的影响

美国农业部每年通过其年度国家农业统计局“农用化学品使用计划”,报告九种主要大田作物以及精选鲜食作物生产者的有害生物管理实践。

美国农业部经济研究局在2014年进行了一项更为全面的研究,对1960年至2008年期间21种主要作物的除草剂、杀虫剂和杀菌剂使用情况进行分门别类。根据这项名为《美国农药使用数据集：1960~2008年21种选定作物》的研究,1960年至1981年期间,农作物的农药使用总量增加了两倍多,但随后从6.32亿磅下降到2008年的5.16亿磅,这一变化归因于更有效的成分、更好的有害生物管理以及抗虫(Bt)和耐除草剂(HT)的转基因种子。这一趋势整体延续至今。

国家研究委员会在2010年的一项研究中同样认为,与传统作物相比,转基因作物可以减少农药的使用,进而减少有毒物质的使用。这在很大程度上都很直观,不难看出个中原因。一般来说,抗虫种子的采用与喷洒杀虫剂的水平降低有关,美国和欧洲的研究都表明,在区域范围内对某些害虫进行抑制只是减少了这些害虫的存在,就像人类疫苗带来的一种被称为“群体免疫”的效果一样,即使对那些没有接种疫苗的人来说,这也有助于减少病原菌的传播。达到这种程度后,即使是没有使用抗虫种子的生产者也能因邻居使用了抗虫种子而受益,因为使用抗虫种子后减少了整个地区的虫害传染。

在毒性方面,也出现了同样的情况。自20世纪90年代耐除草剂种子以来,生产者一直使用毒性更低的草甘膦替代此前老旧且毒性较大的农药。年复一年,这不仅有助于保护受问题杂草困扰的农场,还防止了可能发生的潜在传播。由于草甘膦(耐除草剂种子被设计为耐受这种成分)的毒性和存留期被认为要低得多,而且更有效,曾有报告称其净影响是改善了整体环境质量,降低了对公众健康的风险。

随着新的种子技术与更好的耕作方法的结合,不难看出,自20世纪80年代以来,农业已经发生了翻天覆地的变化。今天,美国的棉花、玉米和大豆种植者已经大范围地转向转基因种子。2018年,美国农业部经济研究局报告显示,在美国种植的这三种作物中,90%使用了耐除草剂种子,其中80%的玉米和棉花使用了具有Bt性状的种子,这些性状表达一种或多种商业上可获得的Bt蛋白,只影响靶标虫害。这一转变使得杀虫剂和杀菌剂的使用量大幅减少,而除草剂使用量则显著增加,这是因为转基因作物能够耐受这些除草剂。

大豆用药情况

就大豆而言,在2020年,98%的种植面积使用了除草剂,22%使用了杀菌剂,20%使用了杀虫剂。在除草剂中,草甘膦钾盐是最常用的活性成分,应用于40%的种植面积,平均用量为每英亩1.566磅,其次是草甘膦异丙胺盐,用于38%的种植面积,平均用量为每英亩1.079磅。在2012年,98%的大豆田使用了除草剂,其中有59%的种植面积使用了草甘膦钾盐,30%的种植面积使用了草甘膦异丙胺盐。

由于大豆是美国最重要的作物之一,所以大豆的农药使用情况记录详尽：总使用量从1960年的不到300万磅跃升至1982年的1.46亿磅。但在1985年至2005年期间,这一数字下降到不足1亿,2008年反弹到1.12亿,这一年大豆生产者的农药使用量占总使用量的22%。就使用量而言,1960年至1981年期间,大豆除草剂的用量从每英亩0.1磅跃升至2.1磅,但到1995年降至2磅以下,然后到1999年降至1.07磅,2008年又回升到1.4磅。

毫无疑问,采用耐除草剂大豆增加了草甘膦的使用。到2008年,90%以上的大豆田播种了耐除草剂种子,草甘膦作为首选除草剂,其使用量占总使用量的85%。同时,转向使用转基因种子也使得其他合成农药的使用减少,因此美国农民的农药使用量总体下降。

鲜食作物和南瓜用药情况

鲜食作物也有着类似的趋势。以2020作物年度为例,菜豆种植者在94%的种植面积上使用了除草剂,但只有64%的面积使用了杀虫剂,55%的面积使用了杀菌剂。在这一年,除草剂灭草松的平均用量为每英亩0.561磅,精异丙甲草胺为1.165磅。在所使用的杀虫剂中,高效氯氟氰菊酯的平均用量为每英亩0.039磅,联苯菊酯为0.075磅。杀菌剂方面,甲基硫菌灵的平均用量为每英亩1.136磅,百菌清为1.17磅。

与之相对应的是,在2014作物年度,菜豆种植者平均每英亩施用了0.955磅精异丙甲草胺和3.271磅茵草敌、0.045磅高效氯氟氰菊酯和0.124磅联苯菊酯、1.398磅甲基硫菌灵和0.598磅氢氧化铜。

除主要的大宗商品作物外,南瓜也是近年来农药使用量呈下降趋势的作物之一。2016年,57%的种植面积使用了除草剂异噁草松,平均用量为每英亩0.527磅,但在2020年分别下降至52%和0.46磅。另一种除草剂精异丙甲草胺在2016年被用于41%的种植面积,平均用量为每英亩1.244磅,但在2020年分别下降至38%和1.088磅。2016年,除草剂乙丁烯氟灵被用于15%的种植面积,平均用量为每英亩0.704磅。尚没有关于这种除草剂在2020年的使用数据。

在杀菌剂的应用方面,美国农业部的数据表明,59%的种植面积使用了百菌清,平均用量为每英亩4.438磅,但在2020年分别微降至58%和4.184磅。34%的种植面积使用了氢氧化铜,平均用量为每英亩0.893磅,在2020年分别降至24%和1.041磅。在2016年,25%的种植面积使用了杀菌剂嘧菌酯,平均用量为每英亩0.226磅,但没有其在2020年的使用数据。

以较少的投入维持生产质量和数量的能力对土地管理和种植者的财务可持续性意义重大。

有机认证种植作物尚待进一步解读

这是一个有趣的话题,也是争论的热点。由于支持者和反对者都在为更环保的技术和农业法规的影响而争论不休,所以很容易迷失在泛泛而谈中。

需要记住的关键点包括术语,然后是单个活性成分的问题,以及每种应用量的潜在毒性。美国农业部国家农业统计局的“农用化学品使用计划”为那些对该主题感兴趣的人提供了一个非常不错的由头,因为它为公众提供了一些最新的政府监测数据。这些数据库的重点是活性成分,而非品牌名称和单个产品。

此外,作为美国农业部“有机认证计划”的一部分种植的作物属于不同的类别,并受该机构下属的国家有机标准委员会及其“国家允许和禁止物质清单”管理。这些产品的使用可能有记录,也可能没有记录,如果把这些内容包括在内,很可能会发现这些年来物质的整体使用发生了重大变化。