防治光肩星天牛膏剂的制备及保湿性能研究*

管凌君 陈小军 沈殿晶 范添乐 宋玥颐 石祖贵 杨 文

（扬州大学 园艺与植物保护学院/农业与农产品安全国际合作联合实验室，江苏 扬州 225009）

天牛属于咀嚼式口器的植食性蛀干害虫，其主要以幼虫钻蛀为主，已对杨树人工林和城市绿化造成严重威胁，成为树木的“心腹之患”。我国的“三北”防护林，由于天牛的大肆为害，难以防治，一代林网已几乎完全毁灭，二代林网也有80%以上受害，其中50%以上的杨树林由于严重受害而完全砍除[1]。对树木为害严重的天牛主要有光肩星天牛（Anoplophora glabripennis）、青杨楔天牛（Saperda populnea）、云斑天牛（Batocera horsfieldi）、黄斑星天牛（Anoplophora nobilis）和桑天牛（Apriona gemari）[1-6]。在我国，北方主要是光肩星天牛和黄斑星天牛危害，南方主要是桑田牛和云斑天牛危害[7]。随着天牛种群数量增多，分布范围不断扩大，寄主种类也在不断扩大，已给林业生产和园林建设造成了严重损失[8,9-12]。如今，天牛为害的树木非常广泛，大部分的杨、柳、松、柏、苹果、柑橘、茶等都受到其危害[8,13]。天牛幼虫为害时，幼虫钻蛀进入树体，蛀食主干和树干基部的木质部；在树体内形成虫道，破坏树木的输导组织，使树木不能进行正常的水分养分输送，进而长势衰微，生长缓慢，严重可导致树木干枯死亡，影响了城市园林绿化景观和行道树的景观[14]；成虫为害主要是啃食新枝嫩皮，造成小枝枯萎死亡[15]。

由于天牛适生范围广，生命力强，生活隐蔽，卵、幼虫、蛹都在树体内为害，生活环境隐蔽，食性选择专一，竞争性强，世代历期长，受环境和天敌的影响小，因而虫口密度稳定，治理难度大[16]。此外，由于对天牛防治的重视程度不够，社会各界对天牛危害严重性认识不足，检疫力量薄弱，监管不到位，检测预警体系不健全，且缺乏针对性的防治药剂，仅是使用广谱高毒选择性差的药剂，对天牛的防治效果甚微，造成了天牛泛滥和为害猖獗[17]。同时，由于林木皮厚实，天牛虫孔隐蔽，树体高大，现有的化学防治方法难以到达预期的防治效果，并且喷雾施药法存在操作不便等问题[18]。因此，研制一种新型、便于操作的天牛防治药剂和施药技术势在必行。本研究利用高效防治天牛的农药噻虫林和PPTE（2-苯基-1-（5-(2-苯乙炔基)噻吩-2-基）乙酮）为有效成分，通过制剂加工手段制备成固态、施用方便的农药膏剂，并评估其保湿性能，为膏剂的应用提供指导。

1 材料与方法

1.1 仪器及试剂

85-2 恒温磁力搅拌器，上海司乐仪器有限公司生产；RXZ-436 智能人工气候箱，宁波江南仪器厂生产；水浴锅，杭州艾普仪器设备有限公司生产；玻璃干燥器，上海欢奥科技有限公司生产；DHG-9123A电热恒温鼓风干燥箱，上海精宏实验设备有限公司生产。

95%噻虫啉原药：江苏中旗科技股份有限公司生产；95.5% PPTE（2-苯基-1-（5-(2-苯乙炔基)噻吩-2-基）乙酮）：扬州大学农药研究所合成；水包油型乳膏基质，购自广州市欧研化妆品有限公司；透明质酸，购自上海源叶生物科技有限公司；无水碳酸钠，购自天津市科密欧化学试剂有限公司；干燥变色硅胶，购自上海昌全硅胶干燥剂有限公司；丙三醇（甘油）；无水硫酸铵等购自国药集团化学试剂有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 膏剂的制备 将一定量水包油型乳膏基质水浴加热，60～70℃水浴加热5 min，待基质成均匀乳液状加入噻虫啉原药，恒温磁力搅拌，搅拌均匀，置于冷水中冷却，直至最后成膏状。

1.2.2 膏剂体外吸湿试验 将饱和碳酸钠溶液、饱和硫酸铵溶液、干燥变色硅胶分别置于干燥器中，长时间放置，待干燥器内湿度平衡后，各干燥器的相对湿度分别为43%、81%和干燥硅胶环境[19]。根据郑必胜等人[20]的体外称量法，称取一定量的膏剂放入烘箱中105℃烘3 h，然后取出放入干燥器中冷却至室温，得到干燥膏剂[21]。将干燥膏剂分别置于直径6cm 的培养皿中，温度控制在25±1℃，分别放置在湿度为43%、81%和干燥环境中[22]。在0、12、24、36、48 和60 h 称取所有膏剂的质量，同时采用甘油、透明质酸作对照处理，每处理重复3 次，按以下公式计算吸湿率（Ra），其中W0是干燥膏剂的质量，Wt为吸湿t 时间的膏剂的质量。

1.2.3 膏剂体外保湿试验 根据Zhang 等人[23]称取一定量的干燥膏剂，加入30%的蒸馏水，分别置于直径为6 cm 的培养皿中，放于温度为25±1℃，湿度为43%和干燥硅胶环境的干燥器内，脱水一定的时间[24]。在0、12、24、36、48 和60 h 称取所有膏剂的质量，同时设置甘油、透明质酸对照处理组，每处理重复3 次，按以下公式计算保湿率（Rr），其中W0为干燥膏剂的质量，Wt为脱水t 时间膏剂质量，H0为加水质量。

1.2.4 膏剂药效试验 传统的防治光肩星天牛的防治方法采用喷雾法，但是其靶向性缺乏，易造成药剂漂移和环境污染等问题，制备成膏剂后实现制剂固态化，通过膏剂的田间试验评价其杀虫效果。试验地点为江苏省泗阳县经济开发区柳树种植区，柳树树龄8 年，其生长条件和管理条件一致，此种植区光肩星天牛为害严重。试验时间为2019 年7 月-8 月，试验期间气温28.1～36.2℃，湿度65%，无其他异常天气。试验区种植的柳树高15 m，直径30 cm，生长及管理条件一致，在离柳树树根垂直约距离1.5 m 处用刀具在树干由上而下螺旋环割除去柳树树皮，从上至下螺旋剥开树皮（不闭口），形成螺旋形凹槽，剥开的起点与终点垂直距离为50 cm，凹槽宽度4 cm。将所制备的10%噻虫林·PPTE 膏剂、10%噻虫啉膏剂和10%PPTE 膏剂分别均匀涂在所割开的凹槽部位，在施药42 d 后调查各处理的树干中光肩星天牛的死亡情况，计算各药剂的防治效果，同时设置清水喷雾施用的对照处理组，每处理重复3 次。

2 结果与分析

2.1 膏剂的外观性状

按照1.2.1 的制备方法，制备出的膏剂见图1，可见膏体色泽均匀、质地柔软细腻、粘稠度适中、易于涂抹。

图1 膏剂外观性状Fig.1 Shape and properties of the ointment preparation

2.2 膏剂吸湿性能结果

膏剂及对照处理甘油、透明质酸在干燥硅胶、相对湿度43%、相对湿度为81%的环境中各处理的吸湿率结果如图2～4 所示，吸湿性大小均为甘油＞膏剂＞透明质酸。由于在农药制剂领域基本上没有进行农药膏状制剂的制备研究，质量评价体系不健全，缺乏参考价值，因而本试验所选取的对照是化妆品领域广泛使用的甘油和透明质酸。甘油是化妆品中最早使用的保湿剂，价格低廉，易于获得，是一种优良的保湿剂。透明质酸是皮肤和其他组织中广泛存在的天然生物分子，保湿作用极佳，国际上称为理想的天然保湿因子，是目前自然界中发现的化妆品保湿性能最好的物质之一[25]。根据图2～4 所示，在各湿度环境中，甘油的吸湿率始终大于零，吸湿效果较好，能够从外界环境中稳定地吸收水分；膏剂和透明质酸地吸湿率小于零，不能从外界环境吸收水分，同时还蒸发丧失了部分水，但膏剂失水比透明质酸少。试验结果表明，农药膏剂的吸湿性优于透明质酸，但弱于甘油。

图2 膏剂在干燥硅胶环境的吸湿率Fig. 2 Hygroscopicity efficiency of the ointment sample in dry silica gel environment

图3 膏剂在相对湿度43%环境中的吸湿率Fig.3 Hygroscopicity efficiency of the ointment sample in the environment with relative humidity of 43%

图4 膏剂在相对湿度81%环境中的吸湿率Fig.4 Hygroscopicity efficiency of the ointment sample in the environment with relative humidity of 81%

图5 膏剂在不同湿度环境中60 h 后的吸湿率Fig.5 Hygroscopicity efficiency of the ointment sample in the environment with different relative humidities after treated for 60 h

由图5 可知，在60 h 时，膏剂和甘油在不同环境中的吸湿性能表现为43%湿度＞81%湿度＞干燥硅胶环境；透明质酸在不同环境中的吸湿性能表现为81%湿度＞43%湿度＞干燥硅胶环境。甘油和膏剂都表现为在43%相对湿度的吸湿性比81%吸湿性更好，Hou 等人[26]在研究海洋鱼类的鱼皮胶原蛋白多肽的吸湿性时，也发现该现象，即环境相对湿度越低，样品的吸湿率反而越高。此外，也有相关报道称，在低湿度环境下，甘油的保湿效果更佳[20]，这是因为甘油具有很强的吸湿性能，能够强烈吸收外界水分来保持湿润；但在高湿度环境下，甘油的吸湿性能并不是特别突出。

2.3 膏剂保湿性能结果

膏剂及对照处理甘油、透明质酸在干燥硅胶、相对湿度43%环境中的保湿率结果如图6～7 所示，保湿率大小均为甘油＞膏剂＞透明质酸。在干燥硅胶环境下，膏剂和对照的甘油、透明质酸水分流失较快，失水速度大于相对湿度为43%的环境。在干燥硅胶环境中，甘油水分仍不断增加；膏剂水分缓慢减少，在60 h 时保湿率为-4.137%，即在60 h 时，加入的水已全部丧失；透明质酸水分丧失迅速，在36 h 时保湿率为-31.225%，即在36 h 后，加入的水已完全丧失。在相对湿度为43%的环境中，在60 h 内，甘油、膏剂和透明质酸均表现为较好的保湿效果，保湿率始终大于零。在43%湿度环境中，甘油中的水分不断增加，膏剂中水分缓慢损失，透明质酸水分损失较快。

图6 膏剂在干燥硅胶环境中的保湿率Fig.6 Moisturizing efficiency of the ointment sample in dry silica gel environment

图7 膏剂在相对湿度43%环境中的保湿率Fig.7 Moisturizing efficiency of the ointment sample in the environment with relative humidity of 43%

2.4 膏剂药效试验结果

所制备的药膏对光肩星天牛的防控效果见表2，结果表明所制备的10%噻虫啉·PPTE 膏剂对光肩星天牛具有优异的防治效果，并且其药效优于10%噻虫啉膏剂和10%PPTE 膏剂，两者混配后有增效作用，持效期达42 d。由于噻虫啉主要作用于昆虫神经接合后膜，通过与烟碱乙酰胆碱受体结合，干扰昆虫神经系统正常传导，引起神经通道的阻塞，造成乙酰胆碱的大量积累，从而使昆虫异常兴奋，全身痉挛、麻痹而死。具有较强的内吸、触杀和胃毒作用[27-29]。PPTE 是一种光活化杀虫剂，对天牛具有良好的触杀活性[29]。在防治光肩星天牛时，首先在树干的基部或距离地面30～60 cm 处，或者有虫洞的高度，围绕树干缠绕数圈透明胶带，透明胶带的宽度约为4～6 cm；然后在透明胶带的上下边缘涂抹一薄层制备的膏剂，根据树体的大小及透明胶带的宽度用膏剂5～10 g；膏剂的涂抹宽度3 cm 即可。

表2 各膏剂对光肩星天牛的防治效果Table 2 Control effects of the ointment preparations against Anoplophora glabripennis

3 结论与讨论

随着城市化进程加快，园林绿化面积不断扩大，随之造成的就是天牛、椰心叶甲等一系列的园林害虫对树木为害猖獗。现行的园林植物的防治方法通常是高频率使用高浓度、高毒的化学农药进行喷雾施用控制害虫，在喷雾的操作上是采用高架台喷雾法、高压水枪法等方式进行，这样的操作方式需要大型机械的配合使用，在城市人行道、绿化等区域操作极其不便，并且需要大量的人力财力，喷雾施用的药剂会散发出刺激性气味，且控制害虫的持效期短。目前，对天牛的物理防治措施主要包括捕捉成虫、击杀卵和幼虫、人工减除“虫瘿”、释放天敌等[31]。生物防治措施有保护招引灰喜鹊（Cyanopica cyanus）和啄木鸟等益鸟、利用植物引诱剂和产卵引诱剂诱杀[32]、利用寄生性昆虫赤眼蜂、蛀姬蜂、肿腿蜂、茧蜂、花绒坚甲（Dastarcus helophoroides）等防治、利用泰山1 号线虫、噬菌异小杆线虫（Heterorhabditis bacteriophora）、芫菁夜蛾线虫（Steinernema feltiae）防治，利用白僵菌和绿僵菌防治桑田牛（Apriona germari）成虫[33-37]。但是物理方法和生物防治方法存在人工成本高和防治效果不稳定等问题。化学防治因其速效便捷在天牛防治中起着至关一定的作用，如对已蛀干的幼虫用40%氧化乐果500 倍液或40%毒死蜱1 000 倍液进行树干喷雾、用80%敌敌畏或50%久效磷20～40 倍液打孔注药、用磷化铝药签堵孔、打孔熏蒸等[34-35]。采用毒签、钻孔注射、埋药、喷雾等方法，但是这些方法在防治效果或具体实施操作上遇到很大的难题，毒签法需要找到天牛幼虫和成虫的洞口，进行大面积防治时，工作量太大；钻孔注射在大面积防治时工作量太大，并且钻孔后会伤及树木的木质部。由于树木的自愈能力有限，钻孔后树木很大部分会出现腐乱的现象，农民在接受钻孔施药方法上有一定的困难；喷雾时用药量大，雾滴会随风漂移，需要动用高压力喷雾机械，同时药剂也很难有效到达虫体，农药的有效利用率低，并且易造成环境污染等问题。正是基于上述所述的园林害虫天牛等害虫防治上困难，本研究针对天牛等钻蛀性害虫防治上的难题，选择具有内吸性、触杀作用的杀虫剂进行有效组合，充分发挥两种杀虫剂在作用方式上的优势，通过制剂加工方法将药剂固态化，将所制备的药膏涂抹在树干的环剥处，使得内吸性杀虫剂在韧皮部具有良好的输导作用而达到天牛为害的部位，同时在树干环剥处涂上具有内吸和触杀性的药剂，可以阻止天牛从树干底部与树干上部的来回爬行，大大减少了害虫为害的机会。固态化的药剂，在操作上易于定向施药操作、储存运输方便，采用环剥施药的方式，操作简便，便于靶向施药和延长持效期，提高农药的有效利用率。

本研究根据光肩星天牛钻蛀危害的特点，利用内吸性杀虫剂噻虫啉，研究开发针对性防治光肩星天牛的膏状制剂，同时对膏剂进行质量控制。试验结果表明，膏剂的外观性状均匀细腻，符合要求；膏剂的吸湿性在干燥硅胶、相对湿度为43%和相对湿度为81%时环境中均优于透明质酸，而弱于甘油；膏剂的保湿性在干燥硅胶和相对湿度为43%环境中均优于透明质酸，而弱于甘油。甘油和透明质酸作为化妆品保湿剂，保湿效果突出，而膏剂作为一种新型农药制剂保湿效果优于透明质酸，保湿效果较为满意，所制备的膏剂对光肩星天牛具有优异的防治效果。并根据所制备的膏剂特殊性质，提出了相应的施用 方法。