两株杀虫真菌对陕西榆林草原蝗虫的防治效果

刘海洋，刘 龙，刘新宇，王 敦*

（1.西北农林科技大学旱区作物逆境生物学国家重点实验室，杨凌 712100；2.榆林市草原工作站，榆林 718500）

历史上曾经将蝗灾和水灾、火灾并称为三大自然灾害，我国草原蝗虫发生面积高达6700万hm2[1]，蝗虫是众多草原害虫中最为严重的一类。同时，蝗虫也会严重为害农作物，造成严重的经济损失，国外相关报道蝗虫为害甚至造成作物减产 70%～90%[2]。国内对草原害虫的防治从最初的化学农药防治，发展到现在的综合防治，其中生物防治发挥着越来越重要的作用[3]。应用绿僵菌和白僵菌防治蝗虫是较为成功的生防范例，国内外均有相关研究和应用报道[2,4-6]，也有学者尝试用绿步甲Carabussmaragdinus为载体携播绿僵菌来防治东亚飞蝗Locustamigratoriamanilensis[5]，这些新的尝试也积极拓展了真菌防治草原害虫的途径。此外，微孢子虫[7]、噬虫霉[8]、病原细菌[9]等其他微生物也被成功地应用于草原蝗虫的防治，微生物在草原蝗虫生物防治领域发挥着主要作用。本研究对两株新的杀虫真菌对蝗虫的控制作用进行了探讨，以期开发新的草原害虫生物防治资源。

1 材料与方法

1.1 菌株

球孢白僵菌Beauveriabassiana株系GYS-13分离自陕西观音山自然保护区，保存于西北农林科技大学昆虫与微生物资源利用实验室；金龟子绿僵菌Metarhiziumanisopliae株系QL-107分离自陕西秦岭留坝县，保存于西北农林科技大学昆虫与微生物资源利用实验室。两种真菌的孢子用含有 0.5%吐温-100的无菌水配制为水悬浮剂（含量1×108孢子/mL）。

1.2 对照试验药剂

生物杀虫剂0.5%苦参碱（matrine）水剂（河北中保绿农作物科技有限公司）和化学农药 4.5%高效氯氰菊酯（Beta cypermethrin）乳剂（威海韩孚生化药业有限公司），均购自杨凌农药公司。

1.3 供试昆虫

东亚飞蝗Locustamigratoriamanilensis卵块采集自榆林靖边，孵化后室内用玉米叶饲喂至3龄。

1.4 室内毒力测定

将真菌孢子用含有0.5%吐温-100的无菌水配制为1.0×106、1.0×107、1.0×108、1.0×109孢子/mL的悬浮液，分别喷雾30只东亚飞蝗3龄若虫，重复3次，即每个浓度各90只。对照CK为含有0.5%吐温-100的无菌水喷雾。逐日统计死亡率至用药后2周。

1.5 田间防治试验

1.5.1 药剂浓度与配制 依据测定的毒力数据，按照LC90剂量浓度，用含有0.5%吐温-100的无菌水配制孢子悬浮液，CK对照为含有0.5%吐温-100的无菌水。生物药剂对照为0.5%苦参碱水剂，无菌水稀释500倍液；化学农药对照为4.5%高效氯氰菊酯乳剂，无菌水稀释2000倍液。

1.5.2 纱笼样方防治试验 野外网扫蝗虫450只，分为5组（CK为1组，其余每组1种药剂）、每组90只（即3个重复、每个重复30只）置于塑料水桶中，分别用CK、不同药剂喷雾后，再分为30只一个重复置于野外半埋纱笼中，确保纱笼放置地点有充足的禾本科植物供蝗虫取食。选阴坡坡地中部3个样点放置纱笼（纱笼长×宽×高：50 cm×50 cm×30 cm），每个样点各组纱笼各放一个，以避免各组之间因为放置地点不同造成的误差。施药2周后统计纱笼中蝗虫的死亡率。

1.5.3 踏查样方防治试验 选择禾本科植物丰富、坡度小于25度、面积约500 m2、地理条件接近的阴坡坡地5块，每种药剂及CK，采用背负式手持喷雾器喷雾整个坡地。每个药剂选坡地中部面积约10 m2作为1个踏查样方进行防效统计，每个坡地随机选3块踏查样方统计防治效果，仔细检查样地内蝗虫死虫和活虫数量。

1.6 数据统计与分析

利用DPS软件进行统计分析[10]，计算毒力。用GraphPad Prism（version 5.01）进行数据差异显著性分析及绘图。

2 结果与分析

2.1 两株杀虫真菌对东亚飞蝗的毒力

两株杀虫真菌对东亚飞蝗的毒力较强，其中球孢白僵菌GYS-13效果优于金龟子绿僵菌QL-107，菌株GYS-13的LC50和LC90分别为1.1×104和1.4×107孢子/mL；半数致死时间和90%个体致死时间以菌株GYS-13为优，分别为4.9和7.3 d。后续田间试验采用本测定中的LC90剂量作为田间防治剂量（表1）。

表1 两株真菌对东亚飞蝗的毒力Table 1 The virulence of two entomopathogenic fungi against L.migratoria manilensis

2.2 两株杀虫真菌田间防治效果

应用上述两株杀虫真菌，在榆林山地草原进行防治试验，纱笼内测定防治效果如图1所示，苦参碱防效最差，校正死亡率仅为 76.2%，高效氯氰菊酯的致死率为 100%，两株真菌的致死率均高于苦参碱，球孢白僵菌GYS-13和金龟子绿僵菌QL-107的致死率分别为88.9%和83.8%，均在90%以下，低于高效氯氰菊酯的防治效果，但各处理组间无统计学差异。

图1 纱笼样方内蝗虫死亡率统计Fig.1 The mortality of locust in sampling cage

踏查样方内的防效数据见图 2，苦参碱防治效果最差，对蝗虫致死率为 71.9%；球孢白僵菌GYS-13对蝗虫致死率为 81.8%、金龟子绿僵菌QL-107致死率 75.5%；高效氯氰菊酯的致死率为96.9%，高效氯氰菊酯对蝗虫的防治效果显著高于其他几种药剂（p＜0.05），两种真菌与苦参碱相比，防治效果差异不显著（p＞0.05）。以上数据表明，在自然环境下，两株杀虫真菌对蝗虫的田间防效分别为绿僵菌75%、球孢白僵菌81.8%，具有进一步开发为微生物杀虫剂的潜力。

图2 踏查样方内蝗虫死亡率统计Fig.2 The mortality of locust in survey site

比较图1和图2可以发现，在纱笼内施药效果优于开放环境施药，相比纱笼施药，开放环境中球孢白僵菌和金龟子绿僵菌的死亡率减少值分别为7.1%和8.3%；开放环境中苦参碱死亡率减少值为4.3%；化学农药高效氯氰菊酯则无明显差异。

2.3 两株杀虫真菌在田间对蝗虫的感染效率

纱笼内蝗虫受球孢白僵菌和金龟子绿僵菌的感染率分别为83.9% 和82.6%（图3），与对照相比，球孢白僵菌对蝗虫感染率达到极显著水平（p＜0.01），金龟子绿僵菌对蝗虫感染率达到极显著水平（p＜0.01）。蝗虫受两株真菌的感染率与纱笼试验的致死率（图1）接近，说明应用两株生防菌田间防治蝗虫所产生的防效是由生防菌感染致死导致。

图3 纱笼样方内蝗虫被真菌感染率Fig.3 The infectivity of locusts infected by fungi in sampling cage

踏查样方内蝗虫受球孢白僵菌和金龟子绿僵菌的感染率分别为79% 和71.6%（图4），与对照相比，白僵菌和绿僵菌对蝗虫感染率均达到极显著水平（p＜0.01）。蝗虫受两株真菌的感染率与踏查样方致死率（图2）接近，说明两株真菌田间感染蝗虫致死，从而产生防效。

图4 踏查样方内蝗虫被真菌感染率Fig.4 The infectivity of locusts infected by fungi in survey site

3 讨论

任何一种防治药剂活菌株在反复多次在田间施用后，害虫的免疫系统都会针对病原微生物产生抗性[11,12]。很多情况下，新药剂的研发都是围绕如何克服害虫对药剂的抗性问题，生防菌亦然。化学药剂可以寻找到新的母体化学结构，通过人工修饰合成新的农药，微生物农药也一样需要不断寻找新的菌株来克服害虫对生防菌的抗性，或者通过修饰和遗传改良生防菌克服害虫对生防菌的抗性[13]。考虑到生物安全性，包括中国在内世界上许多国家尚未许可遗传修饰的微生物农药进入田间，因此，寻找新的微生物种类或新菌株是克服害虫对微生物农药抗性的重要途径，也是生物防治领域一直坚持的基础工作[14-16]。

本研究探讨了两株杀虫真菌新株系对草原蝗虫的控制作用。在田间，单一菌株球孢白僵菌GYS-13对蝗虫的感染率可以达到81.8%，相比国内类似报道中54.6%的感染率[17]高出33%，说明本研究中的球孢白僵菌GYS-13毒力较高，具有较好的田间防效。与国外类似研究比较，Youssef[18]报道的球孢白僵菌对3龄蝗虫的LT50为6.1 d，本研究为4.9 d，较之缩短了19.7%；但与之前国内报道的LA06株系的LT50为3.96 d[19]相比，延迟了19.2%。可见，在杀虫速度或在最终田间防效上，不同的分离株间存在较大的变化，这也正是新菌株对于研发新的微生物杀虫剂和克服害虫对生物农药的抗性意义所在。

本研究对新分离获得的球孢白僵菌GYS-13对东亚飞蝗3龄若虫的LC90为1.4×107孢子/mL，LT90为6.1 d，对蝗虫田间总防效达81.8%，与同类研究报道相比具有较高的毒力和较好的田间防效，具备进一步研发为微生物杀虫剂的潜力。纱笼内试验测定数据略优于踏查样方，分析是纱笼内高密度蝗虫利于真菌感染。但金龟子绿僵菌在纱笼内防效显著高于开放踏查样方的防效（p＜0.05），可能与该菌的水平传播能力和对光照的耐受性有关，具体原因还有待进一步研究。