瓜類(lèi)病蟲(chóng)害防治用藥選擇與復(fù)配的大數(shù)據(jù)挖掘

游秀峰 李為爭(zhēng)

摘要：綜合分析 2010 年 1 月 1 日后登記的瓜類(lèi)上農(nóng)藥單劑和病蟲(chóng)害的對(duì)應(yīng)關(guān)系，構(gòu)建了“瓜類(lèi)病蟲(chóng)害防治用藥一張圖”;并用多維尺度圖展示了瓜類(lèi)復(fù)配藥劑中不同單體的組合頻次。推薦如下用藥種類(lèi)：（1）薊馬：吡蟲(chóng)啉>多殺霉素≈乙基多殺菌素;（2）潛葉蠅：噻蟲(chóng)嗪;（3）蚜蟲(chóng)：苦參堿;（4）鱗翅目幼蟲(chóng)：溴氰蟲(chóng)酰胺≈氯蟲(chóng)苯甲酰胺;（5）粉虱：溴氰蟲(chóng)酰胺;（6）實(shí)蠅：阿維菌素;（7）螨：乙螨唑;（8）枯萎病：噁霉靈>絡(luò)氨銅;（9）炭疽?。罕矫鸭篆h(huán)唑;（10）白粉?。何爝虼?、吡唑醚菌酯;（11）霜霉?。合徇?（12）疫病：氰霜唑=雙炔酰菌胺;（13）角斑?。亨缟~;（14）病毒?。合愎蕉嗵?（15）蔓枯?。憾嗫姑顾?。結(jié)論是，對(duì)應(yīng)分析能夠有效地處理特定作物上病蟲(chóng)害與農(nóng)藥之間的復(fù)雜關(guān)系，簡(jiǎn)明地展示農(nóng)藥的科學(xué)選擇和復(fù)配。

關(guān)鍵詞：瓜類(lèi);殺菌劑;殺蟲(chóng)劑;對(duì)應(yīng)分析;多維尺度

中圖分類(lèi)號(hào)：S642+S65

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1673-2871（2022）03-026-05

Abstract： We investigated the relationships of cucurbit diseases/insects and registered pesticides since January 1， 2010，and established“OneMap”for pesticide selection. We analyzed the mixing frequency of different pesticides registeredusing multi-dimension scaling. The these pesticides are recommended for management of different diseases and insects：（1）thrips： imidacloprid>spinosad ≈ spinetoram;（2）leaf-miners： thiamethoxam;（3）aphids： matrine;（4）caterpillars：cyantraniliprole ≈ chlorantraniliprole;（5）whiteflies： cyantraniliprole;（6）fruit flies： abamectin;（7）mites： etoxazole;（8）fusarium wilt： hymexazol>cuaminosulfate;（9）anthracnose： difenoconazole;（10）powdery mildew： tebuconazoleand pyraclostrobin;（11）downy mildew： dimethomorph;（12）phytophthora blight： cyazofamid = mandipropamid;（13）angular leaf spot： saisentong;（14）virus： lentinan;（15）gummy stem blight： polyoxin. We conclude correspondence analysis can effectively deal with the complex relationships between pests and pesticides. Our map concisely displays scientificselection and mixing of pesticides.

Key words： Melon; Fungicide; Insecticide; Correspondence analysis; Multi-dimension scaling

瓜類(lèi)作物是葫蘆科以食用果實(shí)為主的栽培植物的總稱，主要有南瓜屬、絲瓜屬、冬瓜屬、葫蘆屬、西瓜屬、甜瓜屬、佛手瓜屬、恬樓屬和苦瓜屬等9個(gè) 屬，多數(shù)為一年生草本蔓性植物[1]。隨著瓜類(lèi)設(shè)施園藝推廣和復(fù)種指數(shù)提高，病蟲(chóng)害日趨嚴(yán)重。一些綠色防控技術(shù)很難收到理想效果。例如，黃板誘殺始盛期的蚜蟲(chóng)和粉虱效果不理想，而當(dāng)黃板上能夠大量粘捕到這些害蟲(chóng)時(shí)，瓜田也早已錯(cuò)過(guò)了施藥關(guān)鍵期。同時(shí)，黃板還對(duì)天敵有誘殺作用[2]。因此，化學(xué)防治在瓜類(lèi)病蟲(chóng)害防治體系中是不可缺少的，特別是重大病蟲(chóng)害的應(yīng)急防控。《中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)部公告第 199 號(hào)》、《綠色食品瓜類(lèi)蔬菜》（NY/T747—2013）和《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》（GB 2762—2016）等標(biāo)準(zhǔn)列出了不同瓜類(lèi)禁限用的農(nóng)藥名錄[1，3]，但是正面引導(dǎo)種植戶科學(xué)用藥的作用有限。截至2021年8月11日，中國(guó)農(nóng)藥信息網(wǎng)（www.chinapesticide.org.cn）共發(fā)布了登記在瓜類(lèi)上的殺蟲(chóng)劑 445 個(gè)，殺菌劑 2656 個(gè)，這為瓜類(lèi)種植戶提供了多種可選藥物，但具體哪一種農(nóng)藥才是最科學(xué)的對(duì)口農(nóng)藥仍然無(wú)法斷定。近年來(lái)，關(guān)于瓜類(lèi)病蟲(chóng)害防治發(fā)表了許多文獻(xiàn)[4-8]，但由于不同研究者試驗(yàn)條件的差異，不同藥劑的效果難以進(jìn)行橫向比較。此外，瓜類(lèi)最易產(chǎn)生藥害，尤其是開(kāi)花期耐藥性最差。這些因素和日益復(fù)雜的病蟲(chóng)害防治形勢(shì)，為種植戶的決策帶來(lái)很大困難。因此，迫切需要回答如何對(duì)瓜田用藥品種進(jìn)行科學(xué)選擇和合理混配的問(wèn)題。

黨的十九屆五中全會(huì)強(qiáng)調(diào)了貫通植保專(zhuān)業(yè)大數(shù)據(jù)的重要性。按照頂層設(shè)計(jì)、系統(tǒng)整合、數(shù)據(jù)集成、綜合展示的思路，通過(guò)匯集現(xiàn)有信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源，強(qiáng)化數(shù)據(jù)挖掘和綜合應(yīng)用，形成病蟲(chóng)情信息“一張圖”[9]。已經(jīng)辦理登記的農(nóng)藥，必然通過(guò)了大量室內(nèi)和大田藥效驗(yàn)證，并在市場(chǎng)運(yùn)作中進(jìn)行產(chǎn)量、銷(xiāo)量、用量的動(dòng)態(tài)微調(diào)，可視為農(nóng)藥應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)總庫(kù)。然而，一種農(nóng)藥可以兼治許多有害生物，一種病蟲(chóng)害又可以選擇多種農(nóng)藥進(jìn)行防治。針對(duì)特定病蟲(chóng)害種類(lèi)，究竟選擇哪一種農(nóng)藥才是最適合的？對(duì)應(yīng)分析（Correspondence analysis）是解析這類(lèi)涉及多變量、多類(lèi)別的錯(cuò)綜復(fù)雜關(guān)系的強(qiáng)力工具[10]。其基本思想是對(duì)列聯(lián)表數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析降維，以散點(diǎn)圖展示不同類(lèi)別的相似性或伴隨性[11]。為 此，作者分析了2010年1月1日至今在瓜類(lèi)上取得登記的病蟲(chóng)害防治藥劑信息，構(gòu)建了“瓜類(lèi)病蟲(chóng)害化學(xué)防治一張圖”，并用多維尺度分析了瓜田登記的復(fù)配劑中不同單體成分結(jié)合的頻次。

1 對(duì)應(yīng)分析和解讀方法

登錄中國(guó)農(nóng)藥信息網(wǎng)，搜索2010年1月1日至2021 年 8 月 11 日之間在瓜類(lèi)上登記的殺蟲(chóng)劑和殺菌劑單劑。將登記證號(hào)、農(nóng)藥名稱和防治對(duì)象錄入Excel，分別對(duì)農(nóng)藥類(lèi)別和防治對(duì)象進(jìn)行連續(xù)性數(shù)值編碼。如果同一登記證涉及2種及2種以上防治對(duì)象，則每種防治對(duì)象單獨(dú)占有1行。右側(cè)新建一列“權(quán)重”，權(quán)重因子賦值“1”。在SPSS 19.0中新建農(nóng)藥名稱、防治對(duì)象和權(quán)重3個(gè)變量，前兩者設(shè)置為數(shù)值名義型變量，權(quán)重設(shè)置為度量型變量，導(dǎo)入農(nóng)藥登記信息并對(duì)權(quán)重進(jìn)行加權(quán)。將“農(nóng)藥名稱”和“防治對(duì)象”分別作為行變量和列變量，定義其最小值（1）和最大值（最大編碼值），采用歐氏度量的對(duì)應(yīng)分析法。根據(jù)每個(gè)類(lèi)別點(diǎn)的坐標(biāo)值用Origin 18.0繪制雙變量散點(diǎn)圖。

現(xiàn)以一張對(duì)應(yīng)分析圖（圖 1）闡明其解讀方法。假設(shè)散點(diǎn)A為某防治對(duì)象，B～I(xiàn)為8種農(nóng)藥。從坐標(biāo)原點(diǎn)出發(fā)繪制一組通過(guò)每個(gè)散點(diǎn)的有向射線（即 “正向矢量”）輔助解讀，如圖中的有向虛線表示防治對(duì)象A的正向矢量。（1）推薦用藥及防效認(rèn)可度：與防治對(duì)象A正向矢量夾角小于90°的4種農(nóng)藥（B、 C、D、E）可以選用。其中，離坐標(biāo)原點(diǎn)越遠(yuǎn)的散點(diǎn)對(duì)應(yīng)的農(nóng)藥登記證數(shù)量越多，防效認(rèn)可度越高。如 C防效認(rèn)可度高于B、D、E。（2）登記靶標(biāo)專(zhuān)一性：在 B、C、D、E中，某種農(nóng)藥正向矢量和A正向矢量夾角越小，登記靶標(biāo)專(zhuān)一性越強(qiáng)，即更多廠家認(rèn)為該農(nóng)藥專(zhuān)門(mén)用于防治A。如農(nóng)藥B對(duì)防治對(duì)象A的登記靶標(biāo)專(zhuān)一性強(qiáng)于 C、D、E。（3）可以兼治的防治對(duì)象和防治譜相似的農(nóng)藥：在同一變量中繪制各類(lèi)別正向矢量。2種防治對(duì)象正向矢量夾角越小，生產(chǎn)中越容易用同種農(nóng)藥實(shí)現(xiàn)兼治（圖1中僅給出了一種防治對(duì)象A）;相應(yīng)地，2種農(nóng)藥正向矢量夾角越小，防治譜越相似。

2 多維尺度圖的構(gòu)建和解讀

查詢瓜類(lèi)農(nóng)藥混劑登記信息，將混劑拆分為單體成分并整理成二向?qū)ΨQ矩陣，首行和首列分別是單體名稱，交叉格中為采用行、列對(duì)應(yīng)的單體復(fù)配而成的登記證總數(shù)，使得行數(shù)和列數(shù)相等，行和列上的農(nóng)藥單體順序一致。為了使結(jié)論具有普適性，將農(nóng)藥單體整合為上位概念，如“高效氯氟氰菊酯” “氯氟氰菊酯”“氟氯氰菊酯”“氯氰菊酯”“聯(lián)苯菊酯”并稱為“擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)”。在 SPSS 19.0 變量視圖中將二項(xiàng)矩陣表首行的單體分別定義為度量型變量，返回?cái)?shù)據(jù)視圖并將交叉格數(shù)據(jù)導(dǎo)入。然后運(yùn)行Proxscal型的多維尺度分析，將所有變量導(dǎo)入“毗鄰值”變量區(qū)。點(diǎn)擊“模型”按鈕，“形狀”點(diǎn)選“滿矩陣”，“毗鄰值”點(diǎn)選“相似性”。在結(jié)果窗口中找到不同農(nóng)藥單體的二維坐標(biāo)值，在Origin 2018中繪制散點(diǎn)圖。對(duì)其解讀需要結(jié)合兩個(gè)距離：（1）一對(duì)散點(diǎn)之間的距離越近，其對(duì)應(yīng)的農(nóng)藥單體復(fù)配頻次越高，越適合混用;（2）如果兩組散點(diǎn)對(duì)（例如A和B，C 和D）的內(nèi)部距離相同，則觀察這些散點(diǎn)組離坐標(biāo)原點(diǎn)的距離，這個(gè)距離越遠(yuǎn)表示2種單劑越適合混用。

3 瓜類(lèi)病蟲(chóng)害登記用藥的對(duì)應(yīng)分析

3.1 害蟲(chóng)-殺蟲(chóng)劑關(guān)系的對(duì)應(yīng)分析

圖2顯示瓜類(lèi)害蟲(chóng)和殺蟲(chóng)劑的對(duì)應(yīng)分析結(jié)果。薊馬、蚜蟲(chóng)和潛葉蠅類(lèi)防治用藥特征鮮明，瓜實(shí)蠅、螨類(lèi)、煙粉虱、棉鈴蟲(chóng)和甜菜夜蛾用藥特征不明顯。薊馬防效認(rèn)可度最高的是吡蟲(chóng)啉，多殺霉素（注：多殺霉素又稱為多殺菌素）和乙基多殺菌素兩種類(lèi)似農(nóng)藥防效認(rèn)可度略低，三者登記靶標(biāo)專(zhuān)一性相同。潛葉蠅類(lèi)針對(duì)性強(qiáng)且防效認(rèn)可度最高的殺蟲(chóng)劑是噻蟲(chóng)嗪。蚜蟲(chóng)以苦參堿登記最多，其他可選擇的還有呋蟲(chóng)胺、氟啶蟲(chóng)胺腈、金龜子綠僵菌、吡蚜酮和啶蟲(chóng)脒等，登記頻次較低且相同。棉鈴蟲(chóng)和甜菜夜蛾防治可以選擇的殺蟲(chóng)劑有溴氰蟲(chóng)酰胺和氯蟲(chóng)苯甲酰胺。煙粉虱可以采用溴氰蟲(chóng)酰胺進(jìn)行防治。瓜實(shí)蠅-阿維菌素、螨類(lèi)-乙螨唑?qū)儆趩尉€對(duì)應(yīng)關(guān)系。

3.2 病害-殺菌劑關(guān)系的對(duì)應(yīng)分析

瓜類(lèi)病害及殺菌劑的對(duì)應(yīng)分析見(jiàn)圖3。從農(nóng)藥生產(chǎn)和銷(xiāo)售企業(yè)的角度來(lái)看，炭疽病、白粉病、枯萎病是最受重視的三大病害，用藥特征最明顯。霜霉病和疫病雖然也屬于瓜類(lèi)常發(fā)性病害，但可能由于此前研發(fā)的殺菌劑老品種已經(jīng)很多，防治效果比較穩(wěn)定，近年來(lái)新辦理的登記證并不比上述3種病害更多。從辦理登記證的殺菌劑來(lái)看，以噁霉靈、苯醚甲環(huán)唑、吡唑醚菌酯和戊唑醇辦理登記最多，因?yàn)檫@些殺菌劑散點(diǎn)距離坐標(biāo)原點(diǎn)相對(duì)較遠(yuǎn)。其中，枯萎病防效認(rèn)可度最高的是噁霉靈（17個(gè)登記證）和絡(luò)氨銅（8個(gè)登記證），較少使用的還有咯菌腈、多粘類(lèi)芽孢桿菌、嘧啶核苷類(lèi)抗菌素、申嗪霉素、氨基寡糖素等。炭疽病防效認(rèn)可度最高的是苯醚甲環(huán)唑（46個(gè)登記證），其他可選用的有啶氧菌酯、甲基硫菌靈和代森錳鋅，嘧菌酯則相對(duì)廣譜，登記靶標(biāo)專(zhuān)一性不如上述3種。白粉病防效認(rèn)可度最高的是戊唑醇（36 個(gè)登記證）和吡唑醚菌酯（32 個(gè)登記證）。其他病害登記的殺菌劑較少，僅按最高登記頻次的殺菌劑統(tǒng)計(jì)如下：霜霉病-烯酰嗎啉;疫病-氰霜唑=雙炔酰菌胺;角斑病-噻森銅;病毒病-香菇多糖;蔓枯病-多抗霉素。

3.3 低登記頻次農(nóng)藥總結(jié)

瓜類(lèi)病蟲(chóng)害會(huì)隨著氣候變化、貿(mào)易往來(lái)、耕作制度變遷、生物入侵、病蟲(chóng)抗性發(fā)生等出現(xiàn)次要靶標(biāo)迅速上升為主要靶標(biāo)的情況。對(duì)應(yīng)分析的結(jié)論未必適應(yīng)未來(lái)更長(zhǎng)的年限。因此，將目前已經(jīng)取得登記但只有一家農(nóng)資生產(chǎn)企業(yè)認(rèn)可的登記證信息匯總于表1。

3.4 瓜類(lèi)農(nóng)藥復(fù)配劑的多維尺度分析

圖4和圖5是根據(jù)瓜類(lèi)殺蟲(chóng)劑和殺菌劑復(fù)配劑中各農(nóng)藥單體成分復(fù)配頻次繪制的多維尺度圖。從圖4可以看出，多維尺度圖第一象限主要是咀嚼式口器害蟲(chóng)的防治藥劑，第二象限主要是粉虱類(lèi)害蟲(chóng)的防治藥劑，第三象限是瓜類(lèi)蚜蟲(chóng)的防治藥劑，第四象限主要是潛葉蠅類(lèi)的防治藥劑。氟啶蟲(chóng)胺腈和新煙堿類(lèi)殺蟲(chóng)劑之間、阿維菌素類(lèi)似物和擬除蟲(chóng)菊酯之間最常用來(lái)復(fù)配。

圖5顯示當(dāng)前在瓜類(lèi)上登記的殺菌劑混劑遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于殺蟲(chóng)劑混劑。其中，比較適宜混配的殺菌劑配對(duì)有：苯醚甲環(huán)唑與嘧菌酯，吡唑醚菌酯與代森聯(lián)，烯酰嗎啉與代森錳鋅，福美雙與福美鋅，銅制劑與春雷霉素，阿維菌素類(lèi)似物與噻唑膦等。讀者可以根據(jù)不同殺菌劑散點(diǎn)之間的距離以及散點(diǎn)配對(duì)和坐標(biāo)原點(diǎn)的距離尋找合適混配方案，如甲霜靈類(lèi)與代森錳鋅之間等，不再贅述。

4 討論與結(jié)論

以往的登記農(nóng)藥分析，事實(shí)上僅僅是以百分比的形式進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，并沒(méi)有兼顧植物上病蟲(chóng)害與農(nóng)藥之間的復(fù)雜對(duì)應(yīng)關(guān)系，例如番茄上不同農(nóng)藥類(lèi)別所占的比例、不同劑型所占的比例、不同毒性級(jí)別的農(nóng)藥所占的比例[12-13]，以及 2014—2018 年在馬鈴薯上的登記用藥情況分析[14]。筆者將瓜類(lèi)病蟲(chóng)害用藥種類(lèi)選擇和復(fù)配描繪成簡(jiǎn)明的“一張圖”，蘊(yùn)含著豐富的信息，無(wú)論對(duì)于種植戶、農(nóng)藥產(chǎn)銷(xiāo)商還是植保行業(yè)的技術(shù)指導(dǎo)、植物保護(hù)教材的修訂都有良好借鑒意義。根據(jù)本試驗(yàn)得出的共性特點(diǎn)，對(duì)瓜類(lèi)病蟲(chóng)害防治用藥種類(lèi)推薦如下——（1）薊馬：吡蟲(chóng)啉>多殺霉素≈乙基多殺菌素;（2）潛葉蠅類(lèi)：噻蟲(chóng)嗪;（3）蚜蟲(chóng)：苦參堿;（4）棉鈴蟲(chóng)和甜菜夜蛾：溴氰蟲(chóng)酰胺≈氯蟲(chóng)苯甲酰胺;（5）煙粉虱：溴氰蟲(chóng)酰胺; （6）瓜實(shí)蠅：阿維菌素;（7）紅蜘蛛：乙螨唑;（8）枯萎?。簢f霉靈>絡(luò)氨銅;（9）炭疽?。罕矫鸭篆h(huán)唑;（10）白粉病：戊唑醇、吡唑醚菌酯;（11）霜霉病：烯酰嗎啉：（12）疫?。呵杷?=雙炔酰菌胺;（13）角斑病：噻森銅;（14）病毒?。合愎蕉嗵?（15）蔓枯?。憾嗫姑顾?。按照該推薦意見(jiàn)能夠確保農(nóng)藥種類(lèi)選擇是合理的，具體需要結(jié)合特定殺蟲(chóng)劑和殺菌劑的推薦劑量進(jìn)行施用。另外，還要注意登記證防治對(duì)象命名偏好性。例如，“紅蜘蛛”和“螨類(lèi)”事實(shí)上是一樣的，應(yīng)當(dāng)注意查找靶標(biāo)的多種俗名，從圖上尋找最合適用藥。如果某種害蟲(chóng)的種類(lèi)得到了確切鑒定但對(duì)應(yīng)分析圖上找不到合適用藥，可以從其上位概念的類(lèi)別中尋找合適的農(nóng)藥，例如針對(duì)二斑葉螨，就按照“螨類(lèi)”的散點(diǎn)尋找合理的殺蟲(chóng)/殺螨劑。

由本試驗(yàn)結(jié)果可以得出：（1）在噴施農(nóng)藥時(shí)，如果遇到2種及以上害蟲(chóng)（或者2種及以上病害）同時(shí)發(fā)生，可以觀察對(duì)應(yīng)分析圖上這些靶標(biāo)正向矢量的夾角是否很小。如是，就可能用一種散落在2個(gè)靶標(biāo)正向矢量所夾區(qū)域中等價(jià)廣譜性農(nóng)藥兼治，減少施藥次數(shù)，降低人力和農(nóng)藥成本。（2）農(nóng)藥負(fù)面作用有時(shí)需要長(zhǎng)期應(yīng)用才會(huì)凸現(xiàn)出來(lái)，進(jìn)而被列入禁限用名錄。當(dāng)某些農(nóng)藥品種因抗藥性或殘留問(wèn)題被禁用而新型替代產(chǎn)品尚未研發(fā)成功時(shí)，可以首先根據(jù)對(duì)應(yīng)分析圖上“與防治對(duì)象正向矢量夾角<90°”的原則確定可用農(nóng)藥范圍，再根據(jù)這些可用農(nóng)藥的散點(diǎn)離坐標(biāo)原點(diǎn)的遠(yuǎn)近順序構(gòu)建應(yīng)急用藥體系。 （3）如果一種藥物單劑已經(jīng)產(chǎn)生了嚴(yán)重的抗性，可以根據(jù)本試驗(yàn)繪制的多維尺度圖，將散點(diǎn)距離較近的殺蟲(chóng)劑或殺菌劑混配起來(lái)施用，避免將距離較遠(yuǎn)的藥物混用。

同時(shí)，也應(yīng)當(dāng)指出對(duì)應(yīng)分析處理方法的一些不足之處。這種統(tǒng)計(jì)分析方法只能處理分類(lèi)變量而不能處理連續(xù)性變量。針對(duì)農(nóng)藥而言，其基本假設(shè)是“針對(duì)某種病蟲(chóng)害，哪種農(nóng)藥辦理的登記證數(shù)目越多，防治效果認(rèn)可程度就越高”，并不能將某種農(nóng)藥的市場(chǎng)銷(xiāo)量信息和登記時(shí)間信息有效地結(jié)合進(jìn)去。未來(lái)需要探討將這些連續(xù)性變量整合融入對(duì)應(yīng)分析的途徑。

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