復(fù)配四聚乙醛對福壽螺的殺滅效果

蘇奕人　王友志　陳慧健　高玉忠　范飛　陳讓讓　楊緒勤

摘要：傳統(tǒng)化學(xué)農(nóng)藥的大量使用會污染土壤，破壞生態(tài)環(huán)境，危害人體健康。為了降低6%四聚乙醛化學(xué)農(nóng)藥的含量，用四聚乙醛和茶皂素粗品復(fù)配成生物源農(nóng)藥，研究其殺螺效果。52 ℃熱擊試驗表明，茶皂素的性質(zhì)較為穩(wěn)定，通過繪制茶皂素標(biāo)準(zhǔn)曲線，測出茶皂素粗品的含量為80%。將5%四聚乙醛和1%茶皂素按5 ∶1的質(zhì)量比進(jìn)行復(fù)配，同理依次按5 ∶2、5 ∶3、5 ∶4的質(zhì)量比進(jìn)行復(fù)配，將4%四聚乙醛和1%茶皂素按質(zhì)量比4 ∶1、4 ∶2、4 ∶3、4 ∶4復(fù)配后進(jìn)行殺螺試驗。大量試驗結(jié)果表明，復(fù)配比例為5 ∶2、4 ∶3時，殺螺效果不低于6%四聚乙醛制劑（對照組）的殺螺效果，研究結(jié)果為降低生態(tài)環(huán)境污染及生產(chǎn)殺螺劑復(fù)配生物源農(nóng)藥提供了研究基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：四聚乙醛;茶皂素;復(fù)配;福壽螺;殺滅

中圖分類號： TQ459

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2020）02-0113-05

收稿日期：2018-11-12

作者簡介：蘇奕人（1996—），男，江蘇徐州人，碩士，主要從事植物學(xué)研究。E-mail：suyiren1996@163.com。

通信作者：楊緒勤，博士，碩士生導(dǎo)師，主要從事植物學(xué)研究。Tel：（0516）83403606;E-mail：xuqin800715@163.com。

在我國，大量使用化學(xué)農(nóng)藥已有30多年的歷史。我國農(nóng)產(chǎn)品的農(nóng)藥殘留量嚴(yán)重超過了國家標(biāo)準(zhǔn)，部分地區(qū)超標(biāo)比例為80%[1]。據(jù)不完全統(tǒng)計，每年因農(nóng)藥殘留量超標(biāo)造成食物中毒的人口約有20萬～40萬人[2]。過度攝入含有農(nóng)藥殘留的食物，對人民群眾的健康安全造成了極大的危害[3-4]。為了改變當(dāng)前這一現(xiàn)狀，減少化學(xué)農(nóng)藥的使用，生物源農(nóng)藥的研發(fā)正日益受到人們的關(guān)注和重視。田本志等利用2%苦參堿水劑配制生物源農(nóng)藥，研究其對十字花科蔬菜害蟲的防治效果，結(jié)果顯示，2%苦參堿水劑使用劑量為15～20 g/hm2時的防治效果較好[5]。問榮榮等利用生物源農(nóng)藥魚藤酮驗證了其對舞毒蛾幼蟲的殺蟲活性，結(jié)果表明，生物源農(nóng)藥魚藤酮對舞毒蛾幼蟲具有低毒、高毒殺作用[6]。

福壽螺（Pomacea canaliculata），又名金寶螺，被我國列為危害最為嚴(yán)重的首批外來入侵物種[7]，1只雌螺經(jīng)1年2代共可繁殖幼螺32.5萬余只，繁殖力極強，潛在危害巨大。據(jù)統(tǒng)計，福壽螺等軟體動物對水稻、蔬菜、慈菇、紫云英等的危害率一般為4%～5%，高的可達(dá)10%～15%，水稻受害株率一般為7%～15%，最高的達(dá)64%，已成為嚴(yán)重危害我國水稻種植區(qū)的水生軟體動物[8]。福壽螺在我國很多地區(qū)被大量發(fā)現(xiàn)。利用福壽螺的天敵如鴨子、烏龜、鯉魚[9]、螞蟻[10]去防治福壽螺，如果使用不合理，會導(dǎo)致生態(tài)不平衡，進(jìn)而引起生態(tài)危機。當(dāng)前防止福壽螺暴發(fā)的途徑有很多，例如生物、物理、藥物防治，但主要為化學(xué)農(nóng)藥防治[11-14]。其中防止福壽螺暴發(fā)的殺螺劑的主要成分是四聚乙醛，為白色針狀結(jié)晶，熔點高，溫度高，難溶于水，微溶于有機溶劑，可作為殺螺劑[15]去殺滅福壽螺。經(jīng)過調(diào)查分析，目前市場上流通的化學(xué)農(nóng)藥殺螺劑為6%四聚乙醛制劑，雖然其殺滅效果顯著，然而長期使用會造成嚴(yán)重環(huán)境污染和生態(tài)破壞，極大危害人類健康。茶皂素是一種從茶餅中發(fā)現(xiàn)的純天然植物提取物，具有溶血作用[16]、魚毒作用[17]、殺螺作用[18]，可以作為化學(xué)農(nóng)藥的助劑，起到高效殺滅福壽螺的作用。

本研究將四聚乙醛和茶皂素復(fù)配成生物源農(nóng)藥，研究其殺螺效果，通過大量試驗尋求四聚乙醛和茶皂素復(fù)配農(nóng)藥的最適比例，以期得到既能降低四聚乙醛含量、減小環(huán)境污染、保護(hù)人類健康，又能達(dá)到更好的殺螺效果的生物源農(nóng)藥，為將來新型殺螺生物源農(nóng)藥的產(chǎn)業(yè)化提供理論和科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

所用福壽螺由徐州諾特化工有限公司提供，選擇具有很強生命力體態(tài)、5～7旋的福壽螺進(jìn)行殺滅試驗，每輪試驗設(shè)800～1 000只備用，設(shè)3次重復(fù)試驗。茶皂素標(biāo)準(zhǔn)品由中科質(zhì)檢生物技術(shù)有限公司提供;茶皂素粗品、6%四聚乙醛制劑（市場流通殺螺劑）和98%四聚乙醛原藥均由徐州諾特化工有限公司提供。其他試劑有甲醇（分析純，生工）、冰醋酸（生工）、8%香草醛（阿拉?。?7%濃硫酸（生工）。

電子天平（SartoriusBSA224S，賽多利斯科學(xué)儀器有限公司）;5、100 mL容量瓶;移液管;移液槍;水浴鍋;紫外-可見分光光度計（Evolution 300，賽默飛世爾科技）。

1.2 試驗方法

1.2.1 茶皂素樣品穩(wěn)定性的驗證 稱取5 mg茶皂素樣品，用適量甲醇溶解，加入10 mL容量瓶中，并定容至10 mL刻度處。量取5 mL溶液，在常溫下加入含有8%香草醛的冰醋酸溶液，在冰水浴中加入 4 mL 77%濃硫酸，搖勻后密塞，于 60 ℃ 水浴加熱15 min，然后用冰水冷卻以終止反應(yīng)。重復(fù)測定3次吸光度（波長為551 nm）。再取剩下的5 mL溶液，在52 ℃（模擬田間最高溫度）下熱擊4 h（1 d中的溫度最高一般出現(xiàn)在12：00—15：00），隨后的方法同上，重復(fù)測定3次吸光度（波長為551 nm），用Excel對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理，最后的數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

1.2.2 繪制茶皂素標(biāo)準(zhǔn)曲線及測定茶皂素粗品中的茶皂素含量 稱取5 mg茶皂素標(biāo)準(zhǔn)品，用適量甲醇溶解，置于 10 mL 容量瓶中并定容，使標(biāo)準(zhǔn)品濃度為0.5 mg/mL。精確吸取0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mL 標(biāo)準(zhǔn)品溶液，分別置于5個試管中，用適量甲醇溶液分別將體積補充至0.5 mL。分別加入 0.5 mL 香草醛的冰醋酸溶液，在冰水浴過程中加入濃度為77%的濃硫酸各4 mL，搖勻后密塞，于60 ℃水浴15 min，最后用冰水終止反應(yīng)。以甲醇為對照，以茶皂素的濃度為橫坐標(biāo)，在551 nm（茶皂素標(biāo)準(zhǔn)品的最大吸收波長）處以測定3次的吸光度的平均值為縱坐標(biāo)來繪制茶皂素標(biāo)準(zhǔn)曲線，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線公式測定粗品茶皂素含量。

1.2.3 四聚乙醛與茶皂素樣品的復(fù)配試驗 （1）5%四聚乙醛+80%粗品茶皂素復(fù)配制劑配方。確定6%四聚乙醛制劑的福壽螺最低致死量后，進(jìn)行復(fù)配試驗。將四聚乙醛和茶皂素按質(zhì)量比例制成可濕性制劑，復(fù)配配方見表1。

（2）4%四聚乙醛+80%粗品茶皂素復(fù)配制劑配方。確定6%四聚乙醛制劑的福壽螺最低致死量后，進(jìn)行復(fù)配試驗。將四聚乙醛和茶皂素按比例制備成可濕性制劑，復(fù)配配方見表2。

（3）分組。準(zhǔn)備試驗用具——透明塑料盆，分為8組，依次為0、5、10、15、20、25、30、35 mg/L 5%四聚乙醛復(fù)配可濕性制劑;0、5、10、15、20、25、30、35 mg/L 4%四聚乙醛復(fù)配可濕性制劑;以相同含量的6%四聚乙醛為對照組，以0 mg/L為空白組。每組倒入2 L脫氯水并加入12只福壽螺，同時加空心菜、白菜等蔬菜作為福壽螺的食物，每隔2 d換1次食物，設(shè)3次試驗重復(fù)。

（4）施藥。用天平準(zhǔn)確稱取5%四聚乙醛與1%茶皂素復(fù)配可濕性制劑，分為A組（5 ∶1）、B組（5 ∶2）、C組（5 ∶3）、D組（5 ∶4），4%四聚乙醛復(fù)配可濕性制劑分為A組（4 ∶1）、B組（4 ∶2）、C組（4 ∶3）、D組（4 ∶4）對應(yīng)編號施加藥液，另取1組，以6%四聚乙醛為對照組。在更換藥物種類和濃度時，要用去離子水反復(fù)清洗，本研究方法能夠有效避免試驗因為藥物殘留等原因而造成的交叉污染或誤差。

（5）觀察與紀(jì)錄。施藥后持續(xù)觀察1周時間。試驗觀察時首先挑揀出已明顯開口死亡的福壽螺個體，對于始終緊閉螺殼的福壽螺個體，可選擇洗去表面藥物后放置于清水中，數(shù)日后觀察是否死亡或者選擇用敲擊法來確定福壽螺的死活。觀察后及時記錄死亡螺數(shù)，錄入表格。

由于福壽螺生命力頑強，對環(huán)境的耐受力極高，因此為了防止試驗結(jié)束后福壽螺對環(huán)境造成嚴(yán)重危害，需要對其尸體進(jìn)行特殊處理，在指定位置進(jìn)行集中掩埋。對一些試驗剩余的福壽螺進(jìn)行人工粉碎處理，之后用殺螺劑均勻覆蓋粉碎后的福壽螺個體，使其徹底死亡后，再進(jìn)行掩埋。

2 結(jié)果與分析

2.1 熱擊試驗的結(jié)果分析

如表3所示，在常溫與52 ℃熱擊4 h后的D值變化不大，表明茶皂素在加熱條件下不易降解，穩(wěn)定性較高。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

表4中的D551 nm均為測定3次最后計算得到的平均值。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線得到標(biāo)準(zhǔn)回歸方程為y=12.57x+0.009 9，r2=0.997 1。采用F檢驗法對此回歸方程進(jìn)行檢驗，茶皂素的質(zhì)量濃度與吸光度呈現(xiàn)高度的正相關(guān)（圖1），根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線測得粗品茶皂素含量為80%。

2.3 福壽螺殺滅效果分析

進(jìn)行復(fù)配試驗后，施藥后12 h開始出現(xiàn)死亡的福壽螺個體，第7天藥效趨向于穩(wěn)定。設(shè)3次重復(fù)，用Excel對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理，進(jìn)行差異顯著性分析，最后的數(shù)值為平均 值+ 標(biāo)準(zhǔn)差，然后繪制柱形圖。由于試驗所在地早晚氣溫變化幅度大，在重復(fù)試驗時發(fā)現(xiàn)，早晚的低溫會影響福壽螺的活性，使施藥的防治效果下降。因此可見，溫差與福壽螺的殺滅效果具有相關(guān)性[19]。

圖2顯示，空白組福壽螺沒有死亡;復(fù)配的A、B、C、D組對福壽螺的殺滅效果較為明顯的用量區(qū)間為20～35 mg/L，表明5%四聚乙醛制劑從濃度為20 mg/L開始?xì)缧Ч訌姡? d后都具有良好的致死效果，B、C、D組福壽螺的死亡率均達(dá)到100%。本研究結(jié)果顯示，四聚乙醛和茶皂素復(fù)配的最適比例為5 ∶2（B組），可在較短的時間內(nèi)達(dá)到殺傷福壽螺的效果，與6%四聚乙醛制劑（對照組）的殺滅效果類似。

圖3顯示，空白組福壽螺沒有死亡;復(fù)配的A、B、C、D組對福壽螺的殺滅效果較為明顯的用量區(qū)間為25～35 mg/L，顯示4%四聚乙醛制劑從濃度為25 mg/L開始?xì)缧Ч訌姡? d后都具有良好的致死效果，C、D組福壽螺的死亡率均達(dá)到100%。本研究結(jié)果顯示，四聚乙醛和茶皂素復(fù)配的最適比例為4 ∶3（C組），可在較短時間內(nèi)達(dá)到殺傷福壽螺的效果，與6%四聚乙醛制劑（對照組）的殺滅效果類似。本試驗可以降低四聚乙醛對環(huán)境的毒害作用，同時保證對福壽螺的滅殺效果，使用安全便捷，并且生產(chǎn)該生物農(nóng)藥的原料易獲取，經(jīng)過估算，生產(chǎn)成本可低于常見的化學(xué)藥劑。本研究結(jié)果為降低生態(tài)環(huán)境污染及未來生產(chǎn)殺螺劑復(fù)配生物農(nóng)藥提供了研究基礎(chǔ)。

3 討論

國家“十三五”科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃將生物產(chǎn)業(yè)作為新興產(chǎn)業(yè)的一部分，把農(nóng)業(yè)生物藥物與生態(tài)農(nóng)業(yè)作為優(yōu)先發(fā)展的主題，因此，國家明確提出“雙減”計劃——減化肥、減農(nóng)藥。當(dāng)前的植物源農(nóng)藥研究十分火熱，對于保護(hù)生態(tài)環(huán)境而言，它將會是一個很有前景的選擇。目前，全世界科學(xué)家已經(jīng)找到了1 000多種植物作為殺螺試劑的成分，例如含羞草科、云實科、大戟科等[20]。徐武兵等研究認(rèn)為，白千層、扶桑對福壽螺有較強的誘導(dǎo)作用[21]。曾坤玉研究認(rèn)為，五爪金龍、馬纓丹、蟛蜞菊等植物的提取物可以有效地殺死福壽螺[22]。Joshi等研究指出，昆阿諾藜植株中的昆阿諾藜皂苷同樣對福壽螺有較強的殺滅作用[23]。因此，眾多研究的最終目的為了降低傳統(tǒng)農(nóng)藥的化學(xué)含量，增加含有殺螺作用的植物成分[24]。使用復(fù)配的方式是最行之有效的途徑，劉芳等研究認(rèn)為，半夏和夾竹桃的復(fù)配殺螺劑效果比單一殺螺劑的效果要好[25]。朱亞紅從薯蕷、蒺藜中提取皂類物質(zhì)復(fù)配成植物型殺螺劑，與本試驗相比較兩者都具有化學(xué)農(nóng)藥殘留少、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點[26]，但本研究突出的特點在于茶皂素粗品原料易于獲取、試驗便于操作。當(dāng)前，很多科學(xué)家在嘗試獲取更優(yōu)的復(fù)配比例，既可以實現(xiàn)殺螺效果，又可以保護(hù)環(huán)境[27]。比如何軍在使用不同濃度的茶皂素復(fù)配三苯基乙酸錫（百螺敵）WP（可濕性粉劑）時取得了較好的復(fù)配農(nóng)藥殺螺效果[28]。本試驗使用不同濃度的茶皂素復(fù)配四聚乙醛，借助于對福壽螺殺滅效果的研究，結(jié)合復(fù)配生物農(nóng)藥生產(chǎn)原料成本、藥效時間長短、土壤化學(xué)殘留和環(huán)境污染程度等因素，最終選定四聚乙醛和茶皂素復(fù)配質(zhì)量比5 ∶2、4 ∶3的復(fù)配制劑，使其能與當(dāng)前市場流通的6%四聚乙醛制劑殺螺效果相似。本研究為未來產(chǎn)業(yè)化殺螺劑復(fù)配生物農(nóng)藥提供了研究基礎(chǔ)，同時，筆者將繼續(xù)研究更低濃度的四聚乙醛與不同濃度的茶皂素復(fù)配，以便于深入地進(jìn)行復(fù)配殺螺劑的研究，努力尋找殺螺的機制，做到增強殺螺效果、提高靶向能力，同時降低環(huán)境污染。通過茶皂素與四聚乙醛的復(fù)配，研制出快捷有效的新一代生物源農(nóng)藥殺螺劑，使其達(dá)到1+1>2的作用，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，這將會有利于生態(tài)環(huán)境的平衡和無公害農(nóng)業(yè)的發(fā)展，更加有助于人類的健康和社會的發(fā)展。

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