印楝素對亞洲玉米螟的毒力與防效及對寄主作物高粱的安全性評價

夏麗娟,李靖,梁竟宇,王學貴,朱新成,李彬,李涌泉

(1.四川省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳農(nóng)藥檢定所,四川 成都 610041;2.四川農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院,四川 成都 611130; 3.成都綠金生物科技有限責任公司,四川 成都 610041)

高粱是世界上廣泛種植的第五大雜糧類糧食作物[1]。我國高粱種植分布廣泛,因其根系發(fā)達、葉片狹窄和植株表面覆蓋蠟質(zhì)等特點,高粱水分損耗少,水分利用率高,具有良好的抗旱性、耐澇性和耐鹽堿性,從而在干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要的位置[2]。高粱在我國常年播種面積超過70萬hm2,占世界播種面積的1.5%,總產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的6%[3]。高粱是重要的經(jīng)濟作物、重要的糧食和工業(yè)原料來源[4],常用來釀酒、提供新型能源、生產(chǎn)乙醇等。高粱產(chǎn)量高、抗逆力強,但抗蟲品種較少[5]。亞洲玉米螟(OstriniafurnacalisGuenee)是高粱的主要害蟲[6],占高粱害蟲60%以上,高粱從苗期開始就被亞洲玉米螟不同齡期幼蟲危害,在孕穗期至開花期發(fā)生最為嚴重,生長中后期亞洲玉米螟以幼蟲蛀食莖稈,主要危害高粱穗柄部、咬食籽粒造成腐爛變質(zhì)。每年因亞洲玉米螟的危害造成高粱甜度降低30%以上,產(chǎn)量損失15%以上[7]。近年來,隨著高粱種植面積不斷擴大,亞洲玉米螟危害也日趨嚴重,生產(chǎn)上主要使用赤眼蜂進行預(yù)防,很難在發(fā)生時期有效防治,且高粱是農(nóng)藥敏感型作物[8]。因此,探尋綠色高效的防治藥劑是主要研究方向。

印楝素是從印楝中提取的生物活性物質(zhì),是世界公認的高效、廣譜、低毒、易降解、無殘留的植物源農(nóng)藥,對害蟲有拒食、干擾產(chǎn)卵、干擾昆蟲變態(tài)的作用,使幼蟲無法蛻變?yōu)槌上x、趨避幼蟲及抑制其生長發(fā)育,而達到殺蟲目的;其作用機制特殊,對哺乳動物低毒且害蟲不易產(chǎn)生抗藥性,對作物安全[9-12]。目前已有將印楝素應(yīng)用到農(nóng)業(yè)害蟲上的報道,如印楝素對梨小食心蟲[13]、柑橘木虱[14]、草地貪夜蛾[15]、甘藍夜蛾[16]等害蟲均有顯著防效,尚未見印楝素應(yīng)用于高粱亞洲玉米螟的研究報道。本文測定印楝素對高粱亞洲玉米螟的室內(nèi)活性、田間防效及對高粱植株的安全性,旨在為高粱亞洲玉米螟的綠色高效防治提供理論依據(jù)和實踐參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試蟲源及高粱:亞洲玉米螟未接觸過任何藥劑,是室內(nèi)長期累代飼養(yǎng)的敏感品系,飼養(yǎng)條件:晝/夜光照時間14 h/10 h,溫度(25±1)℃,相對濕度60%～70%。羽化成蟲后,飼喂100 g·L-1蔗糖水以補充營養(yǎng),選擇亞洲玉米螟2齡幼蟲為試蟲。高粱品種為‘瀘州紅1號’‘茅臺紅2號’‘赤雜16號’‘瀘糯8號’‘晉雜101’‘魯梁3號’。

試蟲飼料:黃豆粉4.5 g、玉米粉5 g、酵母粉3.3 g、多維葡萄糖4 g、維生素C 0.38 g、復(fù)合維生素B 0.13 g、瓊脂2 g、山梨酸0.3 g、甲醛0.08 mL、水100 mL,熱熔煮熟混勻,冷卻切塊。

供試藥劑:10%印楝素浸膏、0.3%印楝素乳油(成都綠金生物科技有限責任公司),16 000 IU·mg-1蘇云金桿菌可濕性粉劑(江蘇省揚州綠源生物化工有限公司),0.5%阿維菌素乳油(武漢神曲生物化工有限公司),30%乙酰甲胺磷乳油(河北省滄州中天化工有限責任公司),以上均為質(zhì)量分數(shù)。

儀器:RXZ-380C型智能人工氣候箱(寧波東南儀器有限公司),WS-16型背負式噴霧器(山東衛(wèi)士植保機械有限公司)。

1.2 印楝素對亞洲玉米螟幼蟲的室內(nèi)毒力測定

根據(jù)《農(nóng)藥室內(nèi)生物測定試驗準則 殺蟲劑 第10部分:人工飼料混藥法:NY/T 1154.10—2008》,稱取印楝素浸膏1.6 g,用5 mL乙醇溶解后,用0.1%吐溫-80水溶液定容至100 mL,配制成1 600 mg·L-1印楝素母液;取10 mL印楝素母液,用含5%乙醇和0.1%吐溫-80的水溶液稀釋得到系列濃度為800、400、200、100和50 mg·L-1印楝素藥液。稱取蘇云金桿菌可濕性粉劑0.1 g,用100 mL磷酸緩沖液(NaCl 8.6 g·L-1、K2HPO47 g·L-1、KH2PO44 g·L-1、吐溫0.001%)浸泡20 min,30 ℃振蕩20 min后取10 mL浸泡液,用磷酸緩沖液稀釋至40 mL,得到4 000 IU·mg-1蘇云金桿菌懸液;取10 mL 4 000 IU·mg-1蘇云金桿菌懸液用磷酸緩沖液稀釋得到系列濃度為4 000、2 000、1 000、500和250 IU·mg-1的蘇云金桿菌懸液。取40 g試蟲飼料,分別加入1 mL各系列濃度藥液,得到印楝素藥液濃度為20、10、5、2.5和1.25 mg·L-1的飼料及蘇云金桿菌濃度為100、50、25、12.5和6.25 IU·mg-1的飼料,在90～100 ℃水浴中熱溶,倒入培養(yǎng)皿中冷卻;空白對照為含5%乙醇和0.1%吐溫-80的水溶液。選擇亞洲玉米螟2齡幼蟲,接入養(yǎng)蟲管,在溫度(25±1)℃、相對濕度60%～70%條件下飼養(yǎng)。每個處理4個重復(fù),每個重復(fù)10頭蟲。噴藥后5 d調(diào)查亞洲玉米螟死亡情況,用毛筆輕觸蟲體,不動者視為死亡。死亡率=死亡蟲數(shù)/處理總蟲數(shù)×100%;校正死亡率=(處理死亡率-空白對照死亡率)/(1-空白對照死亡率)×100%。

1.3 印楝素對高粱亞洲玉米螟的田間防效試驗

參照《農(nóng)藥田間藥效試驗準則(一)殺蟲劑防治玉米螟:GB/T 17980.6—2000》開展3地印楝素防治高粱亞洲玉米螟田間藥效試驗,試驗地分別為四川省自貢市沿灘區(qū),高粱品種為‘瀘糯8號’,種植約7 000株;河北省承德市隆化縣,高粱品種為‘晉雜101’,種植約7 500株;山東省淄博農(nóng)業(yè)科學院試驗農(nóng)場,高粱品種為‘魯梁3號’,種植約7 200株。均在高粱破口期、亞洲玉米螟卵孵高峰期噴霧1次,具體時間分別為 7月5日、7月7日、7月17日。試驗共設(shè)置7個處理:0.3%印楝素乳油2.7、3.6和4.5 g·hm-2,0.5%阿維菌素乳油5 g·hm-2,30%乙酰甲胺磷乳油900 g·hm-2,16 000 IU·mg-1蘇云金桿菌可濕性粉劑2 250 g·hm-2,以清水為對照。小區(qū)隨機區(qū)組排列,每個處理4次重復(fù),每個小區(qū)約200株高粱,面積50 m2,小區(qū)間設(shè)保護行30 cm。噴藥后14 d調(diào)查,每個小區(qū)5點取樣,每點調(diào)查20株,統(tǒng)計受害株數(shù),剝查受害株活蟲數(shù),計算株防效、蟲防效。受害株率=受害株數(shù)/調(diào)查總株數(shù)×100%,株防效=(對照區(qū)受害株率-處理區(qū)受害株率)/對照區(qū)受害株率×100%,活蟲率=活幼蟲數(shù)/調(diào)查總蟲數(shù)×100%,蟲防效=(對照區(qū)活蟲率-處理區(qū)活蟲率)/對照區(qū)活蟲率×100%。

1.4 印楝素對高粱植株的安全性試驗

根據(jù)農(nóng)藥對作物安全性評價準則《殺蟲劑對作物安全性評價室內(nèi)試驗方法:NY/T 1965.1—2010》,采用盆栽法,設(shè)置0.3%印楝素乳油田間推薦劑量、2倍及4倍推薦劑量(4.5、9和18 g·hm-2),在3個高粱品種‘瀘州紅1號’‘茅臺紅2號’‘赤雜16號’3～4葉期噴霧,3個高粱品種各設(shè)1個空白對照,每個處理 20株高粱,每個處理4次重復(fù)。噴藥后14 d調(diào)查高粱生長情況,在每個處理中選取生長相對一致的10株高粱,測量從土表到高粱生長點的高度為株高,計算株高生長速率和株高生長抑制率。株高生長速率=(施藥后植株株高-施藥前植株株高)/施藥前植株株高×施藥前后間隔時間;株高生長抑制率=(空白對照株高生長速率-藥劑處理株高生長速率)/空白對照株高生長速率×100%。參考《煙草除草劑藥害分級及調(diào)查方法:YC/T 526—2015》,調(diào)查每個處理20株高粱在噴藥后1、7和14 d是否有變色、壞死、萎蔫、畸形等藥害癥狀及受害株數(shù)。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用DPS 7.05軟件計算毒力回歸方程、LC50及95%置信限。用Duncan’s新復(fù)極差法進行試驗數(shù)據(jù)的差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 印楝素對亞洲玉米螟幼蟲的毒力

從表1可知:印楝素對亞洲玉米螟2齡幼蟲的LC50值為6.44 mg·L-1,表現(xiàn)出較高毒性,蘇云金桿菌對亞洲玉米螟2齡幼蟲的LC50值為29.05 IU·mg-1。印楝素和蘇云金桿菌對亞洲玉米螟2齡幼蟲的室內(nèi)毒力差異較大。

表1 印楝素對亞洲玉米螟幼蟲的室內(nèi)毒力Table 1 Toxicity of azadirachtin against Ostrinia furnacalis

2.2 印楝素對高粱亞洲玉米螟田間藥效試驗

由表2可知:用0.3%印楝素乳油2.7、3.6、4.5 g·hm-2防治高粱亞洲玉米螟,3地株防效和蟲防效均隨著印楝素用量的增加而增加。在四川自貢的田間藥效試驗中,0.3%印楝素乳油2.7 g·hm-2的株防效與蟲防效與對照藥劑0.5%阿維菌素乳油5 g·hm-2防效相當,0.3%印楝素乳油3.6、4.5 g·hm-2的株防效與蟲防效均顯著高于對照藥劑阿維菌素。河北隆化的試驗中,0.3%印楝素乳油4.5 g·hm-2株防效顯著高于對照藥劑,0.3%印楝素乳油3.6 g·hm-2與對照藥劑30%乙酰甲胺磷乳油900 g·hm-2蟲防效相當,0.3%印楝素乳油4.5 g·hm-2蟲防效顯著高于對照藥劑。山東淄博的試驗中,0.3%印楝素乳油3.6、4.5 g·hm-2處理的株防效與蟲防效均顯著高于對照藥劑16 000 IU·mg-1蘇云金桿菌可濕性粉劑2 250 g·hm-2。

表2 印楝素對高粱亞洲玉米螟田間藥效試驗結(jié)果(噴藥后14 d)Table 2 Control effect of azadirachtin against O.furnacalis in sorghum field(14 d after spraying)

2.3 印楝素對高粱植株的安全性評價

由表3可知:0.3%印楝素乳油4.5、9、18 g·hm-23個處理對‘瀘州紅1號’的生長抑制率分別為 0.13%、0.59%和1.24%,對‘茅臺紅2號’的生長抑制率分別為0.96%、1.37%和1.98%,對‘赤雜16號’的生長抑制率分別為0.79%、1.46%、1.88%,4.5、9 g·hm-2印楝素對3個高粱品種的生長抑制率無顯著差異,0.3%印楝素乳油18 g·hm-2對3個品種高粱的生長抑制率均最高。在高粱藥害癥狀方面,噴藥后14 d,0.3%印楝素乳油4.5 g·hm-2處理對3個高粱品種無藥害癥狀;9 g·hm-2處理對‘瀘州紅1號’和‘茅臺紅 2號’安全,‘赤雜16號’中1株葉片邊緣有褪綠,但不影響高粱生長;18 g·hm-2處理對3個高粱品種均有1株葉片邊緣出現(xiàn)褪綠現(xiàn)象,但不影響高粱生長。因此,0.3%印楝素乳油對高粱安全。

表3 印楝素對3種高粱植株生長的影響Table 3 Effect of azadirachtin on the growth of three sorghum varieties

3 討論與結(jié)論

目前生產(chǎn)中防治高粱亞洲玉米螟的藥劑仍以化學農(nóng)藥為主,但長期使用化學農(nóng)藥會使亞洲玉米螟的抗藥性增加[17];同時,高粱是敏感型作物,化學農(nóng)藥使用不當會對高粱的產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生嚴重影響[4]。隨著全社會對大量使用化學農(nóng)藥帶來的抗藥性、環(huán)境和食品安全問題的擔心,高效、低毒、環(huán)境友好型植物源農(nóng)藥如印楝素受到普遍歡迎。印楝素通過使害蟲拒食、胃毒、抑制生長發(fā)育等方式殺死害蟲,其中抑制害蟲生長發(fā)育是印楝素顯著特點之一,印楝素作用于害蟲內(nèi)分泌系統(tǒng),使昆蟲體內(nèi)蛻皮激素的滴度發(fā)生變化,如峰期延遲、下降或滯留時間延長,使其幼蟲不能正常蛻皮,出現(xiàn)蛻皮受阻死亡、蛻皮后形成幼蟲-蛹中間體、畸形蛹、羽化延遲或永久幼蟲等癥狀[18]。趙善歡等[19]研究發(fā)現(xiàn),印楝素對亞洲玉米螟的毒殺作用主要體現(xiàn)在抑制生長發(fā)育方面,導(dǎo)致亞洲玉米螟大腦萎縮,咽側(cè)體和心側(cè)體稍腫大并較透明,前胸腺出現(xiàn)病理變化癥狀,幼蟲期顯著延長,最終導(dǎo)致不能化蛹而死亡。目前已有生物防治技術(shù)、生物農(nóng)藥對亞洲玉米螟2齡幼蟲毒力的研究,如擬環(huán)紋豹蛛[20]、萊氏野村菌[21]對亞洲玉米螟2齡幼蟲均有較強毒力,但印楝素對亞洲玉米螟毒力的研究以3～4齡幼蟲為主[19],而在實際田間防治中,施藥時蟲齡偏大可能會導(dǎo)致施藥時間偏晚、用藥量較大、農(nóng)事成本增加等問題,因此,本研究以亞洲玉米螟2齡幼蟲為供試蟲體的結(jié)果表明,印楝素對亞洲玉米螟2齡幼蟲毒力LC50為6.44 mg·L-1,有較強的毒力。

田間藥效試驗中,在河北0.3%印楝素乳油2.7、3.6 g·hm-2與化學農(nóng)藥30%乙酰甲胺磷乳油900 g·hm-2對高粱的株防效相當,在四川及山東對高粱株防效與蟲防效中,微生物源農(nóng)藥0.5%阿維菌素乳油5 g·hm-2、16 000 IU·mg-1蘇云金桿菌可濕性粉劑2 250 g·hm-2與0.3%印楝素乳油低劑量2.7 g·hm-2效果相當;3地藥效試驗中株防效和蟲防效均隨印楝素用量增加而增加,印楝素中劑量效果與化學農(nóng)藥乙酰甲胺磷相當,并顯著優(yōu)于微生物源農(nóng)藥阿維菌素和蘇云金桿菌,這可能與印楝素抑制昆蟲生長發(fā)育的機制有關(guān)[22-23];噴施印楝素后14 d,株防效保持在80%以上,蟲防效保持在73%以上,持效期較長且防效穩(wěn)定。

印楝素作為植物源農(nóng)藥,在1989年就被世界衛(wèi)生組織(WHO)及聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)確認為環(huán)境友好型農(nóng)藥,易光解、水解及在土壤中降解,不易造成地下水污染,幾乎無殘留,對環(huán)境安全,對哺乳動物低毒,不易引起害蟲產(chǎn)生抗藥性[24-26]。已有研究表明印楝素對水稻、茶樹、山楂樹安全[27-28]。不同高粱品種的亞洲玉米螟發(fā)生程度差異較大,導(dǎo)致農(nóng)藥用量差異偏大[4],從而增加高粱植株的藥害風險性。本研究使用印楝素田間最高用量4.5 g·hm-2、田間最高用量2倍量 9 g·hm-2、4倍量18 g·hm-2在3個高粱常規(guī)品種上開展安全性試驗,結(jié)果表明,0.3%印楝素乳油 18 g·hm-2對3個品種高粱生長抑制率均顯著高于4.5、9 g·hm-2;噴藥后14 d,0.3%印楝素乳油18 g·hm-2處理時3個品種高粱均有1株出現(xiàn)邊緣褪綠現(xiàn)象,0.3%印楝素乳油9 g·hm-2時‘赤雜16號’有1株出現(xiàn)邊緣褪綠現(xiàn)象,但均不影響高粱生長,說明對高粱安全,這與前人研究結(jié)論一致[27-29]。

印楝素作為天然植物源農(nóng)藥,符合植物保護和諧化、生態(tài)化的可持續(xù)發(fā)展方向,符合國家倡導(dǎo)的生物農(nóng)藥替代行動和建立資源節(jié)約型和環(huán)境友好型的生態(tài)文明和綠色生產(chǎn)模式?？紤]到生產(chǎn)實際,可結(jié)合多種措施,如印楝素與其他農(nóng)藥混配或與天敵昆蟲結(jié)合使用,達到控制高粱亞洲玉米螟的目的。