植物源殺蟲劑對棉蚜毒力及多異瓢蟲的安全性評價

劉佳美，劉 冰，王佩玲，陸宴輝2，

(1.石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院，新疆石河子 832003；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院西部農(nóng)業(yè)研究中心，新疆昌吉 831100 3.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所植物病蟲害生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193)

0 引 言

【研究意義】棉蚜(Aphisgossypii)是新疆棉區(qū)的主要害蟲之一，常造成棉花產(chǎn)量的重大損失[1]。多異瓢蟲(Hippodamiavariegata)是當(dāng)?shù)孛尢飪?yōu)勢天敵昆蟲，可顯著抑制棉蚜種群增長[2]?；瘜W(xué)殺蟲劑的大量使用，使棉蚜抗性快速增加[3]，還殺傷了大量有益天敵，造成蚜蟲再猖獗[4]。植物源殺蟲劑具有殺蟲譜廣、持效期長且對環(huán)境安全的特點(diǎn)[5-7]。研究通過評價不同植物源殺蟲劑對棉蚜及多異瓢蟲的毒力，為篩選綠色環(huán)保型殺蟲劑，促進(jìn)棉蚜綠色防控提供依據(jù)。【前人研究進(jìn)展】苦參堿(Matrine)、藜蘆堿(Veratrine)、印楝素(Azadirachtin)是3種常見的植物源殺蟲劑，近年來在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上普遍應(yīng)用。苦參堿具有防治多種病蟲害[8-10]、調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育、對天敵安全等特點(diǎn)[11, 12]，藜蘆堿在多種作物上殺蟲效果顯著[13-17]，印楝素可對10余目400多種害蟲表現(xiàn)出生物活性[18]，且對天敵昆蟲和其他有益生物影響普遍較小?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前關(guān)于苦參堿、藜蘆堿、印楝素等植物源殺蟲劑對新疆棉田蚜蟲的毒力研究較少，特別是對其優(yōu)勢捕食性天敵-多異瓢蟲的安全性缺少系統(tǒng)評價。亟需研究評價植物源殺蟲劑對棉蚜毒力及多異瓢蟲的毒性?！緮M解決的關(guān)鍵問題】利用噴霧塔進(jìn)行室內(nèi)定量噴霧，測定苦參堿、藜蘆堿、印楝素處理后棉蚜、多異瓢蟲的死亡率。系統(tǒng)評價苦參堿、印楝素、藜蘆堿對棉蚜和多異瓢蟲(包括卵、低齡和高齡幼蟲、成蟲)的毒力，為利用植物源殺蟲劑防控新疆棉花蚜蟲提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 供試蟲源

棉蚜和多異瓢蟲采自中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所新疆庫爾勒試驗(yàn)基地內(nèi)棉田。在室內(nèi)用西葫蘆苗長期繼代飼養(yǎng)棉蚜，多異瓢蟲通過飼喂豌豆苗上定殖的桃蚜(Myzuspersicae)長期繼代飼養(yǎng)，養(yǎng)蟲環(huán)境條件為(25±1)℃，相對濕度50% ± 10% RH，光周期16 L∶8 D。

1.1.2 供試藥劑

苦參堿(20%母藥)、藜蘆堿(1%母藥)、印楝素(38.4%母藥)，均由楊凌馥稷生物科技有限公司提供，對照殺蟲劑為吡蟲啉(95%原藥)，由江蘇綠葉農(nóng)化有限公司生產(chǎn)。其他試劑為DMF(分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)、吐溫80(北京酷來科技有限公司生產(chǎn))、無水乙醇(分析純，西隴科學(xué)股份有限公司)。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計

以無水乙醇溶解植物源殺蟲劑母藥，配置成母液，用0.1%的吐溫80溶液稀釋殺蟲劑母液，植物源殺蟲劑采用逐級稀釋法配置5～8個濃度梯度。吡蟲啉原藥用二甲基酰胺(DMF)溶解，配置成1%母液，再稀釋成所需濃度。設(shè)清水為對照。3種植物源農(nóng)藥設(shè)置濃度為棉蚜：1、50、200、400、800、2 000 mg/L；多異瓢蟲卵：1、10、50、100、200、400、800、2 000 mg/L。其中，用于棉蚜和多異瓢蟲卵處理的吡蟲啉濃度為1、5、10、50、100 mg/L，多異瓢蟲幼蟲和成蟲毒性測定均取最高濃度(苦參堿、藜蘆堿和印楝素均為2 000 mg/L，吡蟲啉為100 mg/L)。

每種藥劑每個濃度設(shè)置3次重復(fù)，每重復(fù)30頭試蟲。設(shè)清水為對照。先將一齡若蚜接到5葉期棉花苗上，飼養(yǎng)6 d后選取無翅成蚜用于試驗(yàn)。采用瓊脂保鮮法，將8‰的瓊脂倒入無色透明塑料杯(上蓋直徑7 cm，下底直徑5.8 cm，高3.7 cm)至1/2刻度，待瓊脂冷卻后備用。選取西葫蘆葉片，剪成圓形鋪在瓊脂上，使葉片完全覆蓋并緊貼瓊脂，以防止試蟲鉆入葉片下面被瓊脂粘住。每張葉片保留30頭個體大小一致的無翅成蚜，用毛筆移除多余蚜蟲，放入噴霧塔(由鶴壁佳多科工貿(mào)有限責(zé)任公司生產(chǎn))內(nèi)進(jìn)行藥劑噴霧處理。噴霧壓力設(shè)置為20 kPa，加藥量6 mL；待霧滴沉降完全后將一次性塑料杯取出，噴霧后蓋上杯蓋防止試蟲逃逸(杯蓋直徑5 cm，挖空后粘有100目紗網(wǎng)透氣)，將處理后的試蟲放入人工氣候箱(寧波江南儀器廠，型號RX2500d；溫度(26±1)℃，相對濕度(70±5)% RH，光周期L∶D = 16 h∶8 h，下同)培養(yǎng)。24 h后在體式鏡下檢查棉蚜存活情況，用毛筆輕觸棉蚜不能爬行視為死亡，以對照死亡率小于10%視為有效測定。

1.2.2 指標(biāo)測定

每種藥劑每濃度設(shè)置3次重復(fù)，每重復(fù)取多異瓢蟲卵30粒，1齡幼蟲、3齡幼蟲、2日齡成蟲各20頭(雌雄各10頭)。

1.2.2.1 卵毒性

選取多異瓢蟲當(dāng)日新產(chǎn)的卵，用濕潤的毛筆將飽滿的卵轉(zhuǎn)移到鋪有1層濾紙的培養(yǎng)皿(直徑3.5 cm)內(nèi)，每皿放入1粒卵，置于噴霧塔中進(jìn)行噴霧處理，噴霧參數(shù)同棉蚜毒力測定。將處理好的試蟲移入人工氣候箱培養(yǎng)(環(huán)境條件設(shè)置同棉蚜)。96 h后檢查卵的孵化情況，不孵化的卵視為死亡。

1.2.2.2 幼蟲毒性

取實(shí)驗(yàn)室正常飼養(yǎng)的1齡和3齡多異瓢蟲幼蟲，單獨(dú)飼養(yǎng)1 d后用于試驗(yàn)，試驗(yàn)前，所有試蟲均饑餓4 h。同棉蚜毒力測定一樣，用瓊脂培養(yǎng)法對西葫蘆葉片進(jìn)行保濕，用小毛筆分別將50～100頭棉蚜(用來飼喂1齡幼蟲)、150～200頭棉蚜(飼喂3齡幼蟲)接到每張葉片背面，再接入1頭幼蟲試蟲，噴霧處理后，置于人工氣候箱中培養(yǎng)(噴霧參數(shù)和環(huán)境條件同卵的毒力測定)。24 h后檢查多異瓢蟲幼蟲死亡情況，以用毛筆輕觸蟲體不能正常爬行視其死亡。

1.2.2.3 成蟲毒性

選取當(dāng)日羽化的多異瓢蟲成蟲，經(jīng)鑒定性別后分開飼養(yǎng)，以避免成蟲交配，1 d后用于試驗(yàn)。試驗(yàn)前試蟲饑餓4 h。試驗(yàn)開始后提供足量蚜蟲(200頭左右)供成蟲取食。噴霧處理和培養(yǎng)環(huán)境同幼蟲。24 h后檢查成蟲死亡情況。

1.3 數(shù)據(jù)處理

統(tǒng)計各處理試蟲存活情況，計算棉蚜及多異瓢蟲的死亡率和校正死亡率：

死亡率=死亡蟲數(shù)/處理總蟲數(shù)×100%；

校正死亡率=(處理組死亡率-對照組死亡率)/(1-對照組死亡率)×100%。

根據(jù)棉蚜的毒力回歸方程計算致死濃度 LC50、LC90，通過二因素方差分析法比較各殺蟲劑不同濃度處理下試蟲校正死亡率差異，根據(jù)Duncan's 新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。采用SPSS 24.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 各殺蟲劑對棉蚜的毒力

研究表明，各殺蟲劑對棉蚜毒力均隨著濃度增加顯著提高。在3種植物源殺蟲劑中，最高濃度(2 000 mg/L)處理下苦參堿藥效明顯要高于藜蘆堿和印楝素。處理48 h后，苦參堿最高濃度處理下棉蚜的校正死亡率為84.2%，顯著高于藜蘆堿(58.42%)和印楝素(44.19%)處理(F= 49.14，df = 2，6，P< 0.001)；藥后72 h苦參堿對應(yīng)的棉蚜死亡率為89.27%，顯著高于藜蘆堿的61.69%和印楝素的57.61%(F= 44.78，df = 2，6，P< 0.001)。而對照吡蟲啉對棉蚜毒力相對較高，5 mg/L濃度處理24 h后棉蚜校正死亡率超過90%，10 mg/L處理72 h后死亡率達(dá)到100%，更高濃度50和100 mg/L處理下，48 h后的棉蚜校正死亡率均達(dá)到100%。苦參堿2 000 mg/L對棉蚜具有較高毒力。表1

表1 不同殺蟲劑處理下棉蚜校正死亡率和毒力曲線

2.2 各殺蟲劑對多異瓢蟲的毒力

研究表明，藥劑處理96 h后，苦參堿各濃度對應(yīng)的多異瓢蟲卵的校正死亡率均比較低，最高濃度2 000 mg/L處理下為16.5%，不同濃度之間沒有顯著差異(F= 0.25，df = 7，16，P= 0.965)。藜蘆堿各濃度處理下多異瓢蟲卵的校正死亡率有顯著性差異(F= 3.02，df = 7，16，P= 0.032)，1～200 mg/L處理下死亡率沒有顯著差異，均不足10%，400～2 000 mg/L處理下死亡率在20%～30%，也無明顯差異。印楝素不同濃度處理下多異瓢蟲卵的校正死亡率也有顯著差異(F= 4.49，df = 7，16，P= 0.006)，800 mg/L的校正死亡率達(dá)到34.3%，顯著高于1～100 mg/L處理，但與更高濃度之間無明顯差異。對照殺蟲劑吡蟲啉最高濃度100 mg/L下多異瓢蟲卵的校正死亡率(47.7%)高于最低濃度1 mg/L(2.4%)，但其他濃度之間無顯著差異?？鄥A對多異瓢蟲卵的安全性要高于藜蘆堿、印楝素和吡蟲啉。表2

表2 不同殺蟲劑處理下多異瓢蟲卵的校正死亡率變化

在2 000 mg/L濃度下，3種植物源殺蟲劑處理下多異瓢蟲1齡幼蟲死亡率無顯著差異(最低為苦參堿的29.6%，最高為印楝素的42.6%)，但明顯低于吡蟲啉100 mg/L處理(死亡率達(dá)到100%)(F= 7.99，df = 3，8，P= 0.009)。3種植物源殺蟲劑處理下多異瓢蟲3齡幼蟲死亡率均小于10%，遠(yuǎn)低于對照吡蟲啉的70%(F= 109.41，df = 3，8，P< 0.001)，其中，苦參堿處理下3齡幼蟲死亡率最低(為1.7%)。同種藥劑處理下3齡幼蟲的校正死亡率低于1齡幼蟲，苦參堿、藜蘆堿和印楝素對多異瓢蟲高齡幼蟲的安全性較高，苦參堿最高。

在2 000 mg/L濃度處理下，3種植物源殺蟲劑對多異瓢蟲雌蟲校正死亡率無顯著差異(最高為印楝素13.3%)，但明顯低于吡蟲啉100 mg/L對照(死亡率達(dá)到100%)(F= 141.61，df = 3，19，P< 0.001)。不同殺蟲劑處理對雄蟲死亡率有輕微差異，最低為印楝素(死亡率為0%)，與藜蘆堿(8%)無顯著差異，顯著低于苦參堿(20%)，但均遠(yuǎn)低于吡蟲啉(F= 54.83，df = 3，19，P< 0.001)，同種藥劑處理下雄蟲的校正死亡率略高于雌蟲(印楝素除外)。印楝素、藜蘆堿和苦參堿對多異瓢蟲成蟲的安全性較高。表3

表3 不同殺蟲劑對多異瓢蟲幼蟲和成蟲的校正死亡率變化

3 討 論

苦參堿等生物農(nóng)藥對蚜蟲的毒理作用與其調(diào)控谷氨酸和γ-氨基丁酸體系有關(guān)，苦參堿處理后的豌豆蚜體內(nèi)谷氨酸含量均顯著增加，引起害蟲大量死亡[21]。利用噴霧塔技術(shù)測定了苦參堿、藜蘆堿和印楝素3種植物源殺蟲劑對棉蚜和多異瓢蟲的毒力(毒性)。研究結(jié)果表明，苦參堿最高濃度2 000 mg/L處理48和72 h后，棉蚜的校正死亡率均達(dá)到80%以上，接近90%，明顯高于藜蘆堿和印楝素，苦參堿對棉蚜具有較高的致死作用。 有研究也報道苦參堿等植物源農(nóng)藥對棉蚜防效較好[10, 22, 23]。藜蘆堿對棉蚜也有較好防效[16, 24, 25]，印楝素對蚜蟲也具有較高防效[26, 27]。研究發(fā)現(xiàn)藥后72 h吡蟲啉LC90值為3 mg/L，吡蟲啉對新疆棉蚜的毒力依然很高，但許多研究也報道棉蚜對吡蟲啉、啶蟲脒等新煙堿類殺蟲劑已經(jīng)產(chǎn)生了較高水平抗性[28-31]。

研究還測定了苦參堿、藜蘆堿和印楝素對多異瓢蟲不同蟲態(tài)(卵、低齡幼蟲、高齡幼蟲、成蟲)的毒性。最高濃度2 000 mg/L處理下，苦參堿所對應(yīng)卵的死亡率最低(16.5%)，藜蘆堿和印楝素略高，但都不超過30%。而3種植物源殺蟲劑處理下1齡幼蟲死亡率比較高(29.6%～42.6%)，3齡幼蟲死亡率比較低(1.7%～8.3%)，這些植物源殺蟲劑對多異瓢蟲低齡幼蟲有一定活性，但對高齡幼蟲安全性較高，以苦參堿最高。對多異瓢蟲成蟲的生測結(jié)果也說明3種植物源殺蟲劑安全性較高，對雌蟲、雄蟲存活均無顯著不利影響?？鄥A等植物源殺蟲劑對棉蚜毒力高，對天敵昆蟲影響較小，可考慮在棉田推廣使用，逐步替代吡蟲啉等化學(xué)藥劑，對于促進(jìn)棉田害蟲綜合防治有重要意義。

4 結(jié) 論

與吡蟲啉相比，以苦參堿為母液的植物源殺蟲劑對新疆棉蚜毒力較高，同時苦參堿、藜蘆堿和印楝素這3種植物源殺蟲劑對多異瓢蟲安全性較高，特別是苦參堿，對多異瓢蟲卵、幼蟲、成蟲活性均比較低。在新疆棉田可以推廣以苦參堿為代表的生物農(nóng)藥作為吡蟲啉等新煙堿類殺蟲劑的替代或輪換藥劑。