有机硅助剂，尤其是三硅氧烷类表面活性剂，具有良好的润湿性、延展性、耐雨水冲刷性和气孔渗透率，是中国农业生产中最常用的农药助剂之一，在杀虫剂、杀菌剂和除草剂中均有使用^[1-2]。有机硅助剂常作为喷雾助剂使用，对防治烟粉虱Bemisia tabaci^[3]、蚜虫Aphis gossypii，Sitobion avenae^[4-5]、叶螨Panonychus ulmi^[6]等刺吸式口器的害虫具有显著的增效作用；对甜菜夜蛾Spodoptera exigua、小菜蛾Plutella xylostella等害虫的防治亦表现出增效作用^[7-8]；同时，对多种杀菌剂^[9]、除草剂^[10]也有增效作用。季铵盐类化合物(Quaternary ammonium compounds，QACs) 在OECD组织化学品测试名单中属于高产量化学品，该类表面活性剂主要作为乳化剂、织物软化剂和腐蚀抑制剂等广泛应用于纺织工业^[11-12]。由于季铵盐助剂在医疗保健上具有良好的杀菌消毒效果，近年来在农业上的研究和应用也逐年增多。已有研究表明，季铵盐助剂对镰孢菌属(Fusarium)^[13-14]、核盘菌属(Sclerotinia)^[15]和番茄灰霉病菌Botrytis cinerea^[16]等植物病原真菌具有较高的抑菌活性。刘永强等^[17]研究发现，季铵盐助剂对高效氯氰菊酯、毒死蜱和溴虫腈防治甜菜夜蛾和棉铃虫具有一定的增效作用。由于季铵盐助剂具有正电特性，与其他阴离子助剂同时使用时会导致制剂不稳定，因此在农业生产中其常作为喷雾助剂使用。而作为喷雾助剂使用时，部分助剂通过流失、淋溶等途径可直接或间接进入水体，给水生生态系统带来极大威胁。已有研究表明，有机硅和季铵盐助剂对水体中的藻类^[18]、溞类^[19]和鱼类^[20]有较高的毒性，而与农药混用后是否有增毒作用鲜有报道^[21]。

本研究评价了3种有机硅和5种季铵盐助剂分别与啶虫脒联合使用时对苹果黄蚜的作用，以及其对水生生物大型溞和斑马鱼的安全风险，以期综合评估有机硅与季铵盐助剂在作为杀虫剂增效剂使用的应用潜力。

1 材料与方法 1.1 供试生物与试验药剂

苹果黄蚜Aphis citricola von der Goot，采自山东农业大学南校区植物保护试验站。大型溞Daphnia magna引种于中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所，为62 D.M纯品系生物株。参照大型溞测试标准方法^[22]饲养，光暗比16 h : 8 h。经实验室驯化培养后使其保持在孤雌生殖状态，选择出生6~24 h幼溞供试。斑马鱼Brachydonio rerio购于山东省泰安市泰山区金源水族馆，实验室条件下驯养7 d以上，死亡率保持在5%以下，挑选体长均匀一致(体长2.3 cm±0.3 cm)、健康活泼的个体供试。

季铵盐助剂：45%十二烷基二甲基苄基氯化铵水溶液(1227)、45%十四烷基二甲基苄基氯化铵水溶液(1427) 及45%辛基癸基二甲基氯化铵(C8-10)，由山东枣庄市中区泰和化工厂提供；70%十六烷基三甲基氯化铵水溶液(1631) 和70%十八烷基三甲基氯化铵水溶液(1831)，由北京市津同乐泰化工产品有限公司提供。有机硅silwet系列：包括silwet 408、silwet 806和silwet 618，由迈图高新材料有限公司提供。99%啶虫脒(acetamiprid) 原药，山东海利尔化工有限公司产品。

1.2 试验方法 1.2.1 助剂对啶虫脒的增效作用测定

采用浸渍法^[23]。在测定啶虫脒对苹果黄蚜的杀虫活性时，将啶虫脒稀释成5个系列浓度，分别选取带有适量无翅成、若蚜的苹果叶片，置于药液中浸渍3 s，用脱脂棉敷在叶柄处，外部用保鲜膜包住。待各处理叶片上的水分自然挥发后，检查其上无翅成、若蚜的数量，并将带虫叶片放入直径4 cm、高5.5 cm的塑料养虫盒中，(25±1) ℃恒温培养，处理48 h后检查蚜虫死亡数。每浓度处理重复4次。在测定增效作用时，有机硅助剂和季铵盐助剂的加入量(质量分数) 为药液量的0.1%，其余试验方法同啶虫脒杀虫活性测定。经测定发现供试的8种助剂在此剂量下对蚜虫均无毒力。按(1) 式^[24]计算助剂对啶虫脒的增效作用。

$增效比({\rm{SR}}) = \frac{{农药的{\rm{L}}{{\rm{C}}_{50}}值}}{{(农药 + 助剂)的{\rm{L}}{{\rm{C}}_{50}}值}}$

(1)

1.2.2 助剂对水生生物的毒性测定 1.2.2.1 单一毒性测定

参考OECD标准方法^{[21, 25]}测定季铵盐、有机硅助剂及啶虫脒对大型溞和斑马鱼的单一毒性。每处理3次重复，每重复10只供试生物。分别于试验后48 h和96 h观察大型溞和斑马鱼的受抑制和死亡情况。

1.2.2.2 联合作用测定

依照修瑞琴等^[26]的方法进行。在单一毒性测定的基础上，按毒性单位1:1设置5个不同的浓度组和一个对照组，考察啶虫脒与助剂混用对大型溞和斑马鱼的联合毒性。联合毒性的计算方法参照Marking的相加指数法(Additive index，AI)^[26-27]，按(2) 式计算得出。

$ S = \left( {{m_{\rm A}}/{i_{\rm A}}} \right)+\left( {{m_{\rm B}}/{i_{\rm B}}} \right) $

(2)

式中：S为药剂的联合毒性。A、B为试验化学品；i_A和i_B为化学品A、B单一毒性的EC₅₀或LC₅₀值；m_A和m_B为化学品A +B混合毒性的EC₅₀或LC₅₀值。当S≤1时，用(3) 式计算AI值；当S＞1时，用(4) 式计算AI值。

$ {\rm AI} = \left( {1/S} \right) - 1.0 $

(3)

$ {\rm AI} =- S + 1.0 $

(4)

由AI值判断联合毒性：当AI=0时，为相加作用；当AI＜0时，为拮抗作用；AI＞0时，为协同作用。

1.2.3 助剂对清水物理性状的影响

用去离子水配制1 000 mg/L的助剂溶液，用BZY-1全自动表面张力仪测定溶液的表面张力；参考刘中芳^[28]的方法测定溶液的扩展性能；参考袁会珠等^[29]方法测定最大持留量。

1.3 数据处理

采用SPSS 16.0统计分析软件对数据进行处理分析及差异显著性检验(Tukey法，α=0.05)。

2 结果与分析 2.1 助剂对啶虫脒防治苹果黄蚜的增效作用

由表 1可知，有机硅助剂和5种季铵盐助剂作为啶虫脒的喷雾助剂使用时，对苹果黄蚜均有明显的增效作用，且有机硅助剂的增效作用明显优于季铵盐助剂。其中：silwet-618的增效作用最强，增效比为210.2；silwet-806在3种供试有机硅助剂中增效作用最弱，但增效比仍高于40。与有机硅助剂相比，5种季铵盐助剂对啶虫脒的增效作用相对较弱，除1427外，其他助剂的增效比均在40以下。不同分子类型的季铵盐助剂增效作用呈现一定的规律性：对于单长链二甲基苄基氯化铵类(1227和1427) 和单长链三甲基氯化铵类(1631和1831) 阳离子表面活性剂，碳链较长的1427和1831对啶虫脒具有更明显的增效作用，增效比在35以上；双长链的C8-10季铵盐增效作用最弱，增效比仅为7.0。

2.2 助剂与啶虫脒对水生生物的单一毒性和联合毒性 2.2.1 助剂和啶虫脒对大型溞的毒性

啶虫脒对大型溞的单一毒性48 h-EC₁₀为4.54 mg/L，EC₅₀值为27.54 mg/L (表 2)，根据GB/T 31270.13-2014《化学农药环境安全评价试验准则第13部分：溞类急性活动抑制试验》^[30]的毒性分级，啶虫脒对大型溞属低毒级。3种有机硅助剂和5种季铵盐助剂对大型溞均表现为剧毒。不同分子类型的季铵盐助剂对大型溞的单一毒性有差异，含有苄基的1427和1227的毒性高于三甲基氯化铵1631和1831，双长链的C8-10毒性最低。

以AI相加指数法计算啶虫脒和有机硅及季铵盐助剂对大型溞的联合毒性。结果表明：3种有机硅助剂与啶虫脒对大型溞的联合毒性均为协同作用，即有机硅作为啶虫脒的喷雾助剂使用时，对大型溞有增毒作用。5种季铵盐助剂虽然对大型溞均为剧毒，但与啶虫脒联合作用时，仅1427表现出增毒作用；与单长链二甲基苄基氯化铵1227和1427相比，单一毒性相对较低的1631和1831表现出更强的拮抗作用；而单一毒性最小的C8-10拮抗作用最强，即对大型溞最安全。因此，对于季铵盐助剂而言，单一毒性和联合毒性规律性基本一致。

2.2.2 助剂和啶虫脒对斑马鱼的毒性

啶虫脒对斑马鱼的单一毒性96 h-LC₁₀为30.27 mg/L，LC₅₀值为59.87 mg/L (表 3)，根据GB/T 31270.12-2014《化学农药环境安全评价试验准则第12部分：鱼类急性毒性试验》^[31]的毒性分级标准，其对斑马鱼为低毒级。3种有机硅助剂对斑马鱼均为中毒；5种季铵盐助剂，除1631为剧毒外，其他4种均为高毒，其中，单长链三甲基氯化铵类(1631和1831) 的毒性高于其他季铵盐，C8-10的毒性在1227和1427之间。

联合毒性测定结果(表 3) 显示：3种有机硅助剂与啶虫脒对斑马鱼的联合毒性均为协同作用，而季铵盐助剂则均为拮抗作用。不同分子类型的季铵盐助剂对斑马鱼的联合毒性与单一毒性规律性基本一致，单一毒性最强的1631拮抗作用最弱，而单一毒性较弱的单长链二甲基苄基氯化铵类的拮抗作用较强。

2.3 季铵盐和有机硅助剂对清水物理性状的影响

结果(表 4) 表明：3种有机硅助剂对清水的物理性状均有显著影响。1 000 mg/L的有机硅溶液使清水的表面张力由74.37降为20 mN/m左右，其中silwet-408对清水扩展直径影响最显著，扩展直径达31.17 mm，silwet-806和silwet-618的扩展直径显著低于silwet-408，但仍显著高于5种季铵盐阳离子表面活性剂的扩展直径。3种有机硅助剂对清水在叶片上的最大持留量影响差异不显著，且最大持留量均为清水对照的2.5倍以上。

5种季铵盐助剂对清水物理性状的影响存在差异，单长链二甲基苄基氯化铵类(1227和1427)、十六烷基三甲基氯化铵(1631) 及双长链的C8-10使去离子水的表面张力降低为原来的37.9%、42.1%、49.4%和38.6%，而添加1831仅使其降低为原来的53.9%，且在相同分子类型的季铵盐中，碳链较短的1227和1631表面张力更低，影响更大。5种季铵盐助剂对清水扩展直径影响无显著差异。1631对清水在叶片上的持留量影响最大，最大持留量高达清水对照的2.09倍，而C8-10仅使其增大为清水对照的1.55倍。

3 结论与讨论

近年来，由于农药过量使用，环境、生态问题日益突出。为此，各国政府和机构曾提出多种控制措施^[32-33]。中国农业部也于2015年1月提出了“到2020年实现农药零增长”的战略规划，其中，增效技术的广泛应用就是一项重要策略^[34]。因此开发和评价新型增效助剂显得尤为重要。

农用有机硅助剂对杀虫剂有增效作用的相关报道很多^[4-8]，而季铵盐助剂在杀虫剂领域的应用研究却相对较少^[3]。本研究发现：农用有机硅和季铵盐助剂在作为啶虫脒的喷雾助剂防治蚜虫时，对啶虫脒均具有良好的增效作用，且有机硅助剂的增效作用优于季铵盐助剂，同时还能明显降低去离子水的表面张力，增加扩展直径及在叶片上的持留量；与之相比，季铵盐助剂降低去离子水表面张力的能力稍弱，且对扩展直径无明显影响，对药剂在叶片上最大持留量增加作用也不大。因此可以推断，喷雾助剂对啶虫脒杀虫活性增效作用的强弱与其对清水物理性状的影响大小之间存在有重要联系，且对清水物理性状影响越大的助剂，对啶虫脒杀虫活性的增效作用也越强。

有机硅和季铵盐助剂作为喷雾助剂使用时，因漂移、淋溶或土壤吸附等可直接或间接进入水体，对水生生物产生威胁。已有研究表明，这两类助剂对大型溞等溞类一般为高毒甚至剧毒^[35-36]，对斑马鱼为中毒或高毒^[37]，本研究也显示了相近的结果。目前关于农药与季铵盐助剂或有机硅助剂联合使用对水生生物联合毒性的报道较少^[21]。本研究发现：3种有机硅助剂作为啶虫脒的喷雾助剂使用时，对大型溞和斑马鱼均表现为显著的协同作用，即联合使用后，药剂和助剂本身对大型溞和斑马鱼的毒性均有增加；而在5种季铵盐助剂中，对大型溞仅1427表现为轻微增毒作用，对斑马鱼均为拮抗作用。对比有机硅助剂和季铵盐助剂，发现有机硅助剂对啶虫脒杀虫活性的增效作用更强，但啶虫脒与其混用却对斑马鱼表现为更高的联合毒性，而与季铵盐助剂混用对水生生物的联合毒性降低，即环境安全性提高。因此在生产中，可以考虑以季铵盐助剂替代部分有机硅助剂用作喷雾助剂使用。值得注意的是，本文是以啶虫脒原药进行试验的，而在田间应用时均是以其制剂形式使用，由于制剂本身含有相关助剂，季铵盐助剂或有机硅助剂与其他助剂的兼容性尚需进一步研究。此外，降低啶虫脒用量后，其与两类助剂混用对多种刺吸式口器害虫的防效尚需开展田间药效试验验证。