生物源和新煙堿類殺蟲(chóng)劑對(duì)湘北棉區(qū)棉葉蟬的毒力測(cè)定及田間防效

劉冰蕾, 郭莉莉, 汪建武, 趙瑞元, 丁世勇,楊 彬, 龍熙平, 李彩紅,*

(1.湖南省棉花科學(xué)研究所, 常德 415000; 2.湖南大學(xué)湖南發(fā)展研究院, 長(zhǎng)沙 410082;3.湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院, 長(zhǎng)沙 410082)

自轉(zhuǎn)Bt基因棉大規(guī)模種植以來(lái),棉田管理制度及殺蟲(chóng)劑種類的變化給棉田生態(tài)系統(tǒng)生物鏈造成了各種直接和間接的影響,中黑盲蝽Adelphocorissuturalis、綠盲蝽Apolyguslucorum、棉蚜Aphisgossypii、棉葉蟬Amrascabiguttula等非靶標(biāo)刺吸式害蟲(chóng)已經(jīng)取代棉鈴蟲(chóng)成為棉花主要害蟲(chóng)(Luetal., 2010; 雒珺瑜等, 2017)。棉葉蟬是廣泛分布于世界范圍內(nèi)各主要棉區(qū)的棉花重要害蟲(chóng),如東亞、東南亞、澳洲等地,且對(duì)當(dāng)?shù)孛藁ㄉa(chǎn)造成了不同程度危害。在我國(guó),棉葉蟬近年來(lái)在黃河流域棉區(qū)及長(zhǎng)江流域棉區(qū)呈現(xiàn)暴發(fā)性態(tài)勢(shì),表現(xiàn)為基數(shù)大、世代多,發(fā)生量和危害日益嚴(yán)重(黎鴻慧等, 2006; 匡政成等, 2016; 吳潔等, 2019)。針對(duì)棉葉蟬研究高效可持續(xù)防控措施顯得尤為迫切。

當(dāng)前對(duì)刺吸式害蟲(chóng)的防治主要以新煙堿類殺蟲(chóng)劑為主(張梅鳳等, 2009),如吡蟲(chóng)啉、噻蟲(chóng)嗪、啶蟲(chóng)脒等。為了降低棉葉蟬等害蟲(chóng)對(duì)棉花的危害,殺蟲(chóng)劑的施藥次數(shù)和劑量在逐年增加,隨之造成的是害蟲(chóng)抗藥性水平的不斷上升。研究表明,不同地區(qū)棉田刺吸式害蟲(chóng)已經(jīng)對(duì)新煙堿類殺蟲(chóng)劑產(chǎn)生了中等以上抗性水平,如華北地區(qū)棉蚜對(duì)吡蟲(chóng)啉的抗性倍數(shù)均在100倍以上,綠盲蝽對(duì)吡蟲(chóng)啉從敏感狀態(tài)轉(zhuǎn)為中等水平抗性,抗性倍數(shù)在10倍以上;東南地區(qū)煙粉虱Bemisiatabaci對(duì)吡蟲(chóng)啉、噻蟲(chóng)嗪均達(dá)到中等抗性水平(Wangetal., 2010; 張帥等, 2016)。抗藥性問(wèn)題在國(guó)外其他地區(qū)也顯現(xiàn)出來(lái),如巴基斯坦不同地區(qū)棉葉蟬種群對(duì)啶蟲(chóng)脒、吡蟲(chóng)啉和噻蟲(chóng)嗪分別產(chǎn)生了2.3～1 197.7倍抗性(Saeedetal., 2016)。但目前國(guó)內(nèi)對(duì)于棉葉蟬的藥劑敏感性結(jié)果鮮見(jiàn)報(bào)道。

生物源農(nóng)藥因具有安全、高效、低毒等優(yōu)點(diǎn)可有效緩解過(guò)量使用化學(xué)農(nóng)藥帶來(lái)的抗藥性、環(huán)境污染、農(nóng)藥殘留等一系列問(wèn)題(蔡璞瑛等, 2014)。阿維菌素自20世紀(jì)80年代引入我國(guó)后,作為一類重要的抗生素已經(jīng)成為農(nóng)用和獸用的高效生物源殺蟲(chóng)劑(徐漢虹等, 2005)?？鄥A和藜蘆胺是我國(guó)市場(chǎng)上主要的植物源殺蟲(chóng)劑,廣泛應(yīng)用于各類作物,且被報(bào)道用于防治刺吸式害蟲(chóng)具有優(yōu)異效果(周順玉等, 2011; 楊峻等, 2014; 張興等, 2015)。此3種藥劑在棉葉蟬防治方面作用效果尚不明確。因此,為了降低棉葉蟬對(duì)棉花生產(chǎn)的威脅,篩選高效低毒農(nóng)藥,本研究在室內(nèi)和田間比較了3種生物源殺蟲(chóng)劑和5種新煙堿類殺蟲(chóng)劑對(duì)湘北棉區(qū)棉葉蟬的作用效果,從而為棉葉蟬的科學(xué)防控提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1供試蟲(chóng)源:室內(nèi)生物測(cè)定供試蟲(chóng)源為棉葉蟬若蟲(chóng),2021年7月份于湖南省常德市德山經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)湖南省棉花科學(xué)研究所茅灣基地棉田(28°95′25″N, 111°67′81″E)中采集,將采集到的棉葉蟬帶回實(shí)驗(yàn)室飼養(yǎng)至次代,選取初孵后10 d左右若蟲(chóng)進(jìn)行試驗(yàn)。

1.1.2供試殺蟲(chóng)劑:殺蟲(chóng)劑有效成分含量,來(lái)源、使用劑量和田間推薦劑量見(jiàn)表1。

表1 供試藥劑及劑量Table 1 Tested pesticides and doses

1.2 室內(nèi)生物測(cè)定

采用浸葉法(王歡歡等, 2019)測(cè)定湖南常德棉葉蟬田間種群的室內(nèi)毒力,藥劑稀釋為5個(gè)系列濃度,供試藥劑及處理見(jiàn)表1。將帶有棉葉蟬3齡若蟲(chóng)的整個(gè)葉片浸入藥液中10 s,用濾紙迅速吸取多余藥液,并將棉葉蟬轉(zhuǎn)移至未施用過(guò)農(nóng)藥的棉花葉片上進(jìn)行飼養(yǎng),葉片根部用濕潤(rùn)棉花包裹保持葉片水分后放置養(yǎng)蟲(chóng)盒中于人工氣候箱[溫度(26±1) ℃,相對(duì)濕度60%～70%,光周期16L∶8D]中飼養(yǎng),每處理4次重復(fù),每重復(fù)浸蟲(chóng)20頭,并設(shè)置清水處理作為對(duì)照。處理24 h時(shí)記錄棉葉蟬死亡數(shù)和存活數(shù),死亡標(biāo)準(zhǔn)為用毛筆輕觸蟲(chóng)體,試蟲(chóng)無(wú)反應(yīng)且蟲(chóng)體僵硬視為死亡。對(duì)照組死亡率<10%,判定數(shù)據(jù)有效,反之無(wú)效。相對(duì)毒力指數(shù)選擇5%啶蟲(chóng)脒EC對(duì)棉葉蟬3齡若蟲(chóng)的LC50值為標(biāo)準(zhǔn)。

表2 浸葉法測(cè)定的8種殺蟲(chóng)劑對(duì)棉葉蟬3齡若蟲(chóng)24 h時(shí)的室內(nèi)毒力Table 2 Toxicity of eight insecticides to the 3rd instar nymphs of Amrasca biguttula at 24 h aftertreatment detected by leaf-dipping method in laboratory

相對(duì)毒力指數(shù)=5%啶蟲(chóng)脒EC對(duì)棉葉蟬3齡若蟲(chóng)的LC50值/其他藥劑對(duì)棉葉蟬3齡若蟲(chóng)的LC50值。

1.3 田間藥效試驗(yàn)

田間藥效試驗(yàn)在湖南省桃源縣三陽(yáng)港鎮(zhèn)太平橋社區(qū)中心村(29°06′06″N,111°34′44″E)進(jìn)行。供試棉花品種為湘FZ001。2021年8月1日,棉花長(zhǎng)勢(shì)良好,棉葉蟬發(fā)生偏重時(shí)進(jìn)行施藥處理。試驗(yàn)共設(shè)置9個(gè)處理,具體試驗(yàn)劑量見(jiàn)表1,各藥劑4次重復(fù),隨機(jī)區(qū)組排列,小區(qū)面積15 m2, 共設(shè)置36個(gè)處理。施藥工具為臺(tái)州市路橋豐年噴霧器廠生產(chǎn)的3 WBD-16C/18C型背負(fù)式噴霧器,單個(gè)扇形噴頭,壓力0.2～0.4 MPa,噴液量450 L/hm2。供試8種藥劑均未對(duì)棉葉蟬防治進(jìn)行登記,故參考室內(nèi)毒力結(jié)果及各藥劑防治其他刺吸式口器害蟲(chóng)推薦劑量設(shè)置田間使用劑量,各藥劑按照表1中有效成分使用量換算為相對(duì)應(yīng)的藥劑使用量稱量后加入水中進(jìn)行噴霧處理。施藥當(dāng)天晴,施藥時(shí)溫度為32 ℃。依據(jù)棉葉蟬習(xí)性及相關(guān)文獻(xiàn)(何覺(jué)民等,2009)每小區(qū)按五點(diǎn)取樣法對(duì)棉葉蟬數(shù)進(jìn)行調(diào)查,每點(diǎn)調(diào)查5株,共調(diào)查25株,每株定點(diǎn)調(diào)查上部(3盤(pán)果枝)3片棉葉, 共查75片葉,計(jì)數(shù)葉片正反面蟲(chóng)量。噴藥前調(diào)查1次蟲(chóng)口基數(shù),噴藥后1, 7和14 d各調(diào)查1次殘蟲(chóng)數(shù),計(jì)算蟲(chóng)口減退率和校正防效。

1.4 數(shù)據(jù)分析

室內(nèi)生物測(cè)定采用EXCEL 19.0軟件處理數(shù)據(jù),計(jì)算棉葉蟬若蟲(chóng)在不同藥劑濃度下的死亡率、校正死亡率,采用SPSS 18.0軟件對(duì)結(jié)果進(jìn)行單因素方差分析,以Duncan氏新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性分析。采用SPSS 18.0軟件Probit模型對(duì)毒力測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,分別計(jì)算各藥劑對(duì)棉葉蟬若蟲(chóng)的毒力回歸方程(賈春生, 2006)。田間藥效試驗(yàn)根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果計(jì)算蟲(chóng)口減退率、校正防效,采用Duncan氏新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性分析。

死亡率(%)=(處理后蟲(chóng)數(shù)/處理前總蟲(chóng)數(shù))×100;

校正死亡率(%)=[(處理組死亡率-對(duì)照組死亡率)/(100-對(duì)照組死亡率)]×100;

蟲(chóng)口減退率(%)=[(施藥前活蟲(chóng)數(shù)-施藥后活蟲(chóng)數(shù))/施藥前活蟲(chóng)數(shù)]×100;

校正防效(%)=[1-(對(duì)照區(qū)藥前蟲(chóng)量×藥劑處理區(qū)藥后蟲(chóng)量)/(對(duì)照區(qū)藥后蟲(chóng)量×藥劑處理區(qū)藥前蟲(chóng)量)]×100。

2 結(jié)果

2.1 8種殺蟲(chóng)劑對(duì)棉葉蟬3齡若蟲(chóng)的室內(nèi)毒力

由表2可知,用浸葉法測(cè)定的3種生物源殺蟲(chóng)劑和5種新煙堿類殺蟲(chóng)劑對(duì)棉葉蟬3齡若蟲(chóng)24 h毒力結(jié)果表明不同種類殺蟲(chóng)劑對(duì)棉葉蟬3齡若蟲(chóng)的毒力存在明顯差異。生物源殺蟲(chóng)劑中0.5%藜蘆胺SL對(duì)棉葉蟬3齡若蟲(chóng)毒力最高,LC50值僅為1.82 mg/L;5%阿維菌素EC次之,LC50值為4.00 mg/L;而2%苦參堿AS毒力最弱,LC50值為52.76 mg/L。新煙堿類殺蟲(chóng)劑中10%烯啶蟲(chóng)胺AS對(duì)棉葉蟬3齡若蟲(chóng)的毒力最高, 5%啶蟲(chóng)脒EC對(duì)棉葉蟬3齡若蟲(chóng)的毒力最弱,LC50值分別為16.21和113.33 mg/L。在所有8種殺蟲(chóng)劑中,生物源殺蟲(chóng)劑對(duì)棉葉蟬3齡若蟲(chóng)的毒力高于新煙堿類殺蟲(chóng)劑,大小順序依次為0.5%藜蘆胺SL>5%阿維菌素EC>10%烯啶蟲(chóng)胺AS>40%氯噻啉WG>20%呋蟲(chóng)胺SC>2%苦參堿AS >30%噻蟲(chóng)嗪SC>5%啶蟲(chóng)脒EC。生物源殺蟲(chóng)劑0.5%藜蘆堿SL和新煙堿類殺蟲(chóng)劑10%烯啶蟲(chóng)胺AS對(duì)棉葉蟬3齡若蟲(chóng)的相對(duì)毒力指數(shù)分別是5%啶蟲(chóng)脒EC的62.27和6.99倍。

2.2 8種殺蟲(chóng)劑對(duì)棉葉蟬的田間防效

由表3可知,2021年8月,在湖南省桃源縣三陽(yáng)港鎮(zhèn)進(jìn)行的田間試驗(yàn)表明,8種殺蟲(chóng)劑噴霧處理對(duì)棉葉蟬的田間防效隨著時(shí)間延長(zhǎng)呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì),在藥后7 d時(shí)達(dá)到最佳效果。藥后1 d時(shí),生物源殺蟲(chóng)劑0.5%藜蘆胺SL對(duì)棉葉蟬的校正防效最佳,達(dá)91.36%,與新煙堿類殺蟲(chóng)劑20%呋蟲(chóng)胺SC的校正防效無(wú)顯著差異(P>0.05),且顯著高于其他藥劑的 (P<0.05)。藥后 7 和 14 d 時(shí)20%呋蟲(chóng)胺SC對(duì)棉葉蟬的校正防效顯著高于其他藥劑的(P<0.05),分別達(dá)到92.02%和86.99%;0.5%藜蘆胺SL的次之,分別為86.14%和80.09%;與10%烯啶蟲(chóng)胺AS和40%氯噻啉WG的無(wú)顯著差異(P>0.05),但顯著高于其他殺蟲(chóng)劑的(P<0.05)。藥后1, 7和14 d時(shí)5%阿維菌素EC和2%苦參堿AS兩種生物源殺蟲(chóng)劑對(duì)棉葉蟬的校正防效均顯著高于30%噻蟲(chóng)嗪SC和5%啶蟲(chóng)脒EC的(P<0.05),前者校正防效分別 63.08%, 72.00% 和69.99%,后者分別為61.36%, 66.26%和59.17%。藥后1, 7和14 d時(shí)觀察藥劑對(duì)作物的安全性,結(jié)果顯示供試8種殺蟲(chóng)劑在測(cè)試劑量下均對(duì)棉花生長(zhǎng)安全。

表3 2021年8月8種殺蟲(chóng)劑對(duì)棉田棉葉蟬的防效(湖南桃源縣)Table 3 Control efficacy of eight insecticides against Amrasca biguttula in cotton field in Taoyuan County, Hunan in August, 2021

3 討論

近年來(lái)棉葉蟬對(duì)國(guó)內(nèi)外棉花生產(chǎn)造成了嚴(yán)重威脅,當(dāng)前防治棉葉蟬主要依賴于化學(xué)防治,棉葉蟬的高效防治和抗性監(jiān)測(cè)已經(jīng)引起了國(guó)外部分學(xué)者的關(guān)注(Saeedetal., 2016; Madhuetal., 2022),但我國(guó)尚無(wú)系統(tǒng)的藥效評(píng)價(jià)與毒力測(cè)定。這種缺乏有效指導(dǎo)的藥劑使用無(wú)疑會(huì)造成化學(xué)農(nóng)藥高頻、過(guò)量使用,隨之帶來(lái)農(nóng)藥污染源、抗藥性等系列問(wèn)題。因此,為了減少化學(xué)農(nóng)藥用量,響應(yīng)國(guó)家對(duì)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展政策,本研究對(duì)湘北棉區(qū)的棉葉蟬種群開(kāi)展了殺蟲(chóng)劑毒力與田間藥效評(píng)價(jià),篩選到藜蘆胺等高效低毒藥劑可為有效減少蟲(chóng)害防控提供實(shí)踐指導(dǎo)作用。

本研究結(jié)果表明,植物源殺蟲(chóng)劑0.5%藜蘆胺SL在供試8種殺蟲(chóng)劑中對(duì)棉葉蟬若蟲(chóng)的室內(nèi)毒力最高(表2),是理想的供選藥劑。藜蘆胺具有觸殺和胃毒作用,其作用機(jī)理一般認(rèn)為是刺激昆蟲(chóng)局部消化系統(tǒng),引起蟲(chóng)體反射性興奮,隨后抑制感覺(jué)神經(jīng)末梢和中樞神經(jīng)致死(師紅梅, 2010)。該藥劑廣泛登記用于農(nóng)作物刺吸式害蟲(chóng)防治。相關(guān)研究表明,藜蘆胺對(duì)棉蚜具有極高殺蟲(chóng)活性,24 h的LC30值僅為0.50 mg/L,藜蘆胺對(duì)茶葉小綠葉蟬的田間藥效試驗(yàn)表現(xiàn)出較好的速效性與持效性(周順玉等, 2011; 李志雄等, 2020),這些報(bào)道與本研究結(jié)果一致。大環(huán)內(nèi)脂類殺蟲(chóng)劑阿維菌素是一種廣譜性的生物源殺蟲(chóng)劑,其表現(xiàn)出僅次于藜蘆胺的室內(nèi)毒力作用,相關(guān)研究表明阿維菌素對(duì)綠盲蝽3齡若蟲(chóng)及豌豆蚜成蟲(chóng)害蟲(chóng)均具有很高殺蟲(chóng)活性(王洪濤等, 2014; 王小強(qiáng)等, 2014)。棉葉蟬若蟲(chóng)對(duì)5種新煙堿類殺蟲(chóng)劑中的10%烯啶蟲(chóng)胺AS表現(xiàn)出較強(qiáng)敏感性,而對(duì)30%噻蟲(chóng)嗪SC、5%啶蟲(chóng)脒EC敏感性明顯降低,這3種殺蟲(chóng)劑的相對(duì)毒力指數(shù)最高相差6.99倍(表2)。新煙堿類殺蟲(chóng)劑是當(dāng)前全球最重要的殺蟲(chóng)劑,主要作用于昆蟲(chóng)的中樞神經(jīng)系統(tǒng),是煙堿型乙酰膽堿受體(nicotinic acetylcholine receptors, nAChRs)激動(dòng)劑(Thomson and Hoffmann, 2006; Jeschkeetal., 2011)。自20世紀(jì)80年代吡蟲(chóng)啉被用于替代高毒農(nóng)藥后,新煙堿類殺蟲(chóng)劑需求大幅上升,其抗性和生態(tài)環(huán)境污染等問(wèn)題逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。比如其殘留問(wèn)題已經(jīng)對(duì)蜜蜂等傳粉昆蟲(chóng)帶來(lái)了急性致死、亞致死及與其他病原協(xié)同效應(yīng)等諸多危害(Whitehornetal., 2012; 藺哲廣等, 2014);噻蟲(chóng)嗪、烯啶蟲(chóng)胺、呋蟲(chóng)胺等對(duì)天敵昆蟲(chóng)稻螟赤眼蜂等4種赤眼蜂具有高至極高風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)噻蟲(chóng)嗪和呋蟲(chóng)胺對(duì)螟黃赤眼蜂等3種赤眼蜂風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)達(dá)433.6～5492.5,位于13種供試藥劑前列(Cloyd and Bethk, 2011; Chengetal., 2018);此外吡蟲(chóng)啉和噻蟲(chóng)嗪所產(chǎn)生的抗性問(wèn)題也是屢見(jiàn)不鮮(Wangetal., 2010; Saeedetal., 2016; 張帥等, 2016)。

田間試驗(yàn)中0.5%藜蘆胺SL、 10%烯啶蟲(chóng)胺AS藥后14 d對(duì)棉葉蟬的田間校正防效均大于80%,表現(xiàn)出較好防效,與室內(nèi)毒力測(cè)定趨勢(shì)一致,而5%阿維菌素EC和20%呋蟲(chóng)胺SC兩種藥劑則相反(表2, 3),這可能是由于不同種群的藥劑敏感性差異導(dǎo)致。本研究中僅參考藥劑推薦劑量和室內(nèi)毒力結(jié)果設(shè)置了單劑量田間試驗(yàn),結(jié)果一定程度上表明了供試藥劑對(duì)湘北部分地區(qū)棉葉蟬的防治應(yīng)用效果,但尚不能明確最適劑量?；诖?我們將在后續(xù)研究中針對(duì)不同地理種群棉葉蟬持續(xù)開(kāi)展毒力實(shí)驗(yàn)及基于劑量篩選的田間試驗(yàn),以明確棉葉蟬抗藥性變化動(dòng)態(tài)并獲得高效防控藥劑。

本研究發(fā)現(xiàn)了生物農(nóng)藥藜蘆胺和新煙堿類殺蟲(chóng)劑烯啶蟲(chóng)胺兩種藥劑可應(yīng)用于湘北地區(qū)棉田棉葉蟬防治。藜蘆胺是我國(guó)已經(jīng)登記且市場(chǎng)占有率較高的植物源殺蟲(chóng)劑,此類藥劑具有作用靶標(biāo)多樣、調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)等特性(楊峻等, 2014; 張興等, 2015)。烯啶蟲(chóng)胺鑒于其對(duì)赤眼蜂的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)避免在赤眼蜂種群數(shù)量上升期使用(王彥華等, 2012)。綜上所述,建議推廣藜蘆胺應(yīng)用于棉葉蟬防治,并與烯啶蟲(chóng)胺等化學(xué)藥劑合理交替使用。