不同外源松节油和松香对红松球果害虫的驱避效果1)

罗雨昕 聂振业 冯婷婷 迟德富 宇佳

(东北林业大学，哈尔滨，150040)

红松(Pinuskoraiensis)是我国东北林区重要珍贵树种，具有极高耐寒性，其木材和种子均具有极高的经济价值。近几年，随着红松人工林面积的增加、气候变化和采摘球果等因素的干扰，红松人工纯林虫害问题愈发严重[1-2]。我们发现鳞翅目(Lepidoptera)螟蛾科(Pyralididae)松梢斑螟属(Dioryctria)的一些种类害虫成为了红松球果的重要害虫[3-5]，其危害常导致球果发育不完全、红松种子产量下降、干瘪率高等问题[6-7]。由于红松球果害虫多具有生活隐蔽，羽化不整齐等生活习性[8-9]，目前暂无高效对其进行生物防治的手段，多数以喷洒农药等化学物质来进行防治，但会造成较高的农药残留，昆虫抗药性增强和害虫再猖獗问题[10]。

植食性昆虫常会通过寄主植物释放的挥发物质来寻找食物和产卵场地[11]，这些挥发性物质在害虫对寄主识别过程中起着重要作用[12-13]，一些针叶树的球果被害率与其单萜类含量有关，在某些情况下单萜类起着驱避作用。松节油和松香是一种以松树为原料，通过加工得到的挥发性的具有浓郁芳香气味的混合物，作为天然植物源挥发物，对昆虫具有驱性作用[14-16]。在害虫防治中，人们期望借助某些措施能够改变植物本身的挥发性物质含量，从而达到驱避或抑制某种害虫危害的目的[17-21]。

本研究旨在通过非红松源的4种松节油和4种松香，分析其主要成分和含量，并通过野外喷洒试验，调查分析红松种子被害率、虫口数、驱避率、平均每粒种子质量及种子干瘪率，筛选效果较好的驱避红松球果害虫的松节油或松香的种类及其含量，为开发新型植物源农药奠定理论基础。

1 试验区概况

本试验在黑龙江省林口县曙光经营所41林班未进行喷施农药防治的红松人工纯林进行(44°40′～45°58′N，129°17′～130°45′E)。该地区属于寒温带大陆性季风气候，夏季温热多雨，冬季寒冷干燥，山区地形环境复杂[22]。年降水量540 mm，海拔相对高度不高但丘陵遍布，小气候明显，气候条件较差。红松球果害虫如冷杉梢斑螟，赤松梢斑螟等危害严重。

2 材料与方法

主要试剂：罗汉松松节油和罗汉松松香，购自迪康斯化工(湖北)有限公司；马尾松松节油和马尾松松香，购自新洲(武平)林化有限公司；湿地松松节油和湿地松松香、云南松松节油和云南松松香，购自英耐腾(武汉)化工有限公司。

主要仪器：岛泽气相色谱质谱联用仪GCMS-QP2010、Agilent 7890A气相色谱仪。

2.1 松节油、松香成分及其质量分数测定

联用N1ST标准谱库检索、人工解析及参考文献进行定性分析，确定松节油、松香主要的化学成分，利用气相色谱-质谱(GC-MS)分析其化学成分，采用GC(Agilent 7890A气相色谱仪)峰面积归一化法进行定量分析。

将购买的样品连接到7100A预浓缩仪(美国ENTECH公司)，浓缩后的样品进入GC-MS气质联用仪，色谱柱为DBB-5石英毛细管柱(30.00 m×0.25 mm，0.25 μm)，载气为纯氮气。柱前压72.6 kPa，进样口温度150 ℃，分流进样，柱流速1.33 mL·min-1，进样量0.2 μL。程序升温，初始温度40 ℃，以5 ℃·min-1的升温速率升至250 ℃，保持2 min。MS条件，EI电离，电子能量70 eV，离子温度230 ℃，扫描范围为50～500 u，扫描时间0.12 s，全扫描方式，溶剂延迟35 min，进样量0.3 μL(质量分数1%乙醇溶液)。通过定量和定性分析，确定化学成分，测得各化学成分的相对百分比。

2.2 驱避剂配制

根据需要将松节油和松香按比例配置成不同质量分数的溶液，见表1所示。

表1 不同比例的松香和松节油配置

2.3 林间驱避防治

本试验采用双因素试验设计，4种松节油(罗汉松松节油、云南松松节油、湿地松松节油、马尾松松节油)，4种松香(罗汉松松香、云南松松香、湿地松松香、马尾松松象)，3种质量分数的药剂(0.2%，1.0%，2.0%)，3个重复，以Np-40、石蜡溶液和蒸馏水混合溶液作为对照，共设置27个处理。

6月中旬，在林地内随机选取81棵样树。选择无风、阴天无雨和风力较小的天气进行试验，分别在2021年6月21日及6月29日(红松主要球果害虫羽化前期)对红松树冠进行2次人工喷施，喷施量为2 000 mL/株。再另选3棵喷施Np-40、石蜡溶液和蒸馏水混合溶液的红松作为对照组。

2021年7月28日采摘喷施过药液的松树球果及对照组的球果，观测记录和计算球果的被害率和驱避率，每个球果内种子的干瘪数量与总数，计算种子干瘪率，并将种子烘干后计算种子的单粒种子平均质量。

球果被害降低率=(1-(单株被害球果数/单株全部球果数))×100%，

单粒种子平均质量=单株球果种子总质量/单株球果总种子数，

种子干瘪率=(单株球果干瘪种子数/单株球果总种子数)×100%，

驱避效果=((蒸馏水处理球果内的虫数-各处理球果内的虫数)/蒸馏水处理球果内的虫数)×100%。

2.4 数据处理

试验数据通过Excel 2016和SPSS 26.0软件进行不同处理间差异的比较和双因素方差分析。

3 结果与分析

3.1 松节油和松香成份分析

气相色谱-质谱(GC-MS)分析表明，4种松节油成分基本相同(见表2)，质量分数最高化合物为α-蒎烯，β-蒎烯次之，均含有莰烯、α-水芹烯、月桂烯和γ-松油烯，其中罗汉松松节油和马尾松松节油α-蒎烯质量分数最高，超过80%。4种松香主要化学成份包括α-蒎烯、β-蒎烯和三甲基氟硅烷，其中马尾松松香成分中α-蒎烯质量分数超过50%，其次是罗汉松松香(见表3)。

表2 4种松节油的主要化学成分

表3 4种松香的主要化学成分

3.2 松节油对红松球果害虫驱避作用

4种不同松节油处理后的红松球果的被害率和驱避效果调查分析发现：喷施不同松节油处理后，与对照组比较，均对红松表现出不同程度的保护作用，驱避效果均有所增强。云南松松节油处理的球果驱避效果最好，药剂质量分数为0.2%时，驱避效果为82.5%，平均每果虫口数较对照降低了1.57个，被害率降低了4.20%，随着质量分数升高，驱避效果减弱。其次，0.2%的马尾松松节油和0.1%的云南松松节油处理的球果驱避效果分别为81.7%、78.5%，平均每果虫口数较对照降低了1.55和1.49个，被害降低率分别为33%和5%，当药剂质量分数达到2%时，驱避效果最低达38.9%，说明相对质量分数较低的云南松松节油对球果害虫的行为具有较好的驱避作用，质量分数较高(2%)的云南松松节油对球果害虫驱避作用较弱。1%罗汉松松节油也表现出较好的驱避活性，驱避效果达77.6%(见表4)。

表4 松节油林间喷施的驱避效果

3.3 松香对红松球果害虫驱避作用

喷施4种不同质量分数的松香对红松球果害虫的驱避作用不同。结果表明，2%马尾松松香和0.2%湿地松松香对球果害虫的驱避效果最好，分别为95.1%和93.2%；平均虫口数分别减少1.80和1.61个，被害率分别降低15.6%和18.9%；其次为2%湿地松松香和低质量分数(0.2%和1%)的云南松松香，驱避效果分别为79.4%、75.6%和75.7%，平均虫口数分别减少1.51、1.44和1.43个，被害率分别降低了5.6%、30.5%和6.7%；0.2%的罗汉松松香驱避作用最弱为35.2%(表5)。

表5 松香林间喷施的驱避效果

3.4 松节油种类及其质量分数交互作用对红松球果害虫驱避效果的影响

红松松子的平均单粒种子质量和干瘪率直接影响红松松子的产量，可以作为重要指标衡量松子的质量，以这2个指标衡量红松球果被害的状况，可以间接反应药剂的驱避效果。药剂种类(A)和药剂质量分数(B)交互处理是双因素处理，需要判定这2个因素之间是否具有交互作用，因此对红松球果害虫的被害率、单粒种子平均质量和种子干瘪率进行方差分析(表6)。

表6 松节油驱避效果的双因素方差分析(F值)

以药剂种类(A)和药剂质量分数(B)双因素方差分析松节油对红松球果害虫的驱避效果发现，被害率的因素A与B进行主体间效应检验，显示被害率与药剂种类和药剂质量分数间均不存在显著差异，说明喷施不同处理对被害率无显著影响。药剂种类(A)和药剂种类×药剂质量分数(A×B)对单粒种子平均质量均有显著影响(P<0.05)，药剂种类(A)、药剂质量分数(B)和药剂种类×药剂质量分数(A×B)对种子干瘪率达到极显著影响(P<0.01)。因此，对单粒种子平均质量和种子干瘪率进行双因素方差分析，进而比较估算边际平均值(表7)。

表7 不同松节油处理下种子单粒质量估算边际平均值

从表8可以看出，随着药剂质量分数增加，单粒种子平均质量先增加后减少的有2种，分别为马尾松松节油和云南松松节油，相反，随着罗汉松松节油和马尾松松节油质量分数增加单粒种子平均质量减少，其中1%马尾松松节油(0.51)显著高于其他各不同质量分数药剂的单粒质量。0.2%和1.0%的马尾松松节油的干瘪率明显低于其他各不同质量分数药剂处理组和对照组的干瘪率。综上所述，0.2%和1.0%马尾松松节油分别对种子单粒质量和干瘪率影响最大。

表8 不同松节油处理下种子干瘪率估算边际平均值

3.5 松香对红松球果害虫驱避效果影响

以松香的种类(A)和质量分数(B)驱避效果双因素方差分析(表9)发现，松香种类(A)与红松球果的被害率、单粒种子平均质量和种子干瘪率有极显著差异(P<0.01)，药剂质量分数(B)与单粒种子平均质量和种子干瘪率有极显著差异(P<0.01)，与被害率没有显著的交互作用。松香的被害率、单粒种子平均质量和种子干瘪率的影响因素药剂种类(A)×药剂质量分数(B)存在显著交互作用(P<0.05)。

表9 松香驱避效果的双因素方差分析(F值)

通过松香药剂质量分数与药剂种类对驱避效果影响的估算边际平均值发现，随着云南松松香和罗汉松松香药剂质量分数增加，被害率也随之增加；相反，被害率随着马尾松松香质量分数的增加而减少，但是随着湿地松松香质量分数的增加呈现先增加后减少的趋势，其中0.2%云南松松香(0.66)和2%马尾松松香(0.66)较其他处理均具有显著差异。随着马尾松松香质量分数增加单粒种子平均质量随之增加；相反，随着其余3种药剂湿地松松香、罗汉松松香和云南松松香质量分数的增加，单粒种子平均质量降低，其中，2%马尾松松香的单粒种子平均质量显著高于其他所有处理。随着药剂质量分数增加干瘪率先减少后增加的有云南松松香和湿地松松香，先增加后减少的为马尾松松香，一直增加的为罗汉松松香，其中0.1%罗汉松松香的干瘪率显著低于其他处理组。综上所述，2%马尾松松香对果实被害率和单粒种子平均质量影响最大，0.1%罗汉松松香对干瘪率影响最大(表10～表12)。

表10 不同松香处理下果实被害率估算边际平均值

表11 不同松香处理下种子干瘪率估算边际平均值

4 结论和讨论

近年来，国内外学者在植物中已发现数千种萜类化合物，它们不光具有很高的药理价值，而且在调节植物与昆虫之间关系上发挥重要的作用，大多都有较好的杀虫作用，有些能够使昆虫表现出一定的拒食、驱避、吸引等活性，有些则可调控昆虫生长发育。以松属植物加工的松节油和松香，是世界上产量最大的天然萜类资源，主要由单萜类α-蒎烯及β-蒎烯等化合物组成，对昆虫具有驱避的作用[23-24]。2003年，严善春等[25]发现，在林间，1%松节油对球果花蝇具有驱避效果，对落叶松球果起到一定的保护作用，使球果被害率降低了57%。2011年，林建[26]的研究表明，对落叶松寄主植物挥发物因浓度不同可能产生引诱或拒斥作用，且该研究用于制备微胶囊缓释剂的α-蒎烯、月桂烯和莰烯等3种挥发物，对害虫具有吸引或驱避的作用。

本研究发现，测试的4种松节油组成较为相似，4种松香的成分差异较大。马尾松松节油中α-蒎烯和β-蒎烯相对质量分数占比最大，分别为83.19%和10.11%。松香中占比最大的3种成分为α-蒎烯、β-蒎烯和三甲基氟硅烷，4种松香的主要成分均具有差异，其中马尾松松香的α-蒎烯、β-蒎烯相对质量分数最多，分别为55.15%和27.44%。2000年Kleinhen T Z et al.[27]发现13年生海松(Maritimepine)挥发物主要为α-蒎烯及β-蒎烯，并发现其中12株被赤松梢斑螟(D.sylvestrella)所危害，通过对比发现昆虫侵害程度和挥发物组成有关。

不同单萜类化合物的组合对于昆虫的驱避效果均有不同的影响，本研究发现1%马尾松松节油分别对种子单粒质量和干瘪率影响最大，其估算边际平均值与其他处理差异显著。而松香对于果实保护具有不同效果，0.2%云南松松香(0.66)和2%马尾松松香对果实被害率影响最大，2%马尾松松香对单粒质量影响最大，其中0.1%罗汉松松香对干瘪率影响最大。这可能是由松香的主要成分相对质量分数差异较大引起的，其具体组成配比对球果害虫的驱避效果也有待进一步研究。如Launren T et al.[21]在法国阿尔卑斯山区用瑞士松(P.cembra)球果的挥发物喷洒山地松(P.uncinata)球果后，使球果害虫的危害率明显降低，并且喷过的松果与未喷过的松果的挥发物分布明显不同。

国内在松节油和松香对红球球果保护方面的研究尚不多，特别是需要进一步深入研究松节油和松香驱避作用的机制，为寻找更好的害虫防治策略，开发低毒、高效、经济、环保的方法奠定坚实的基础，为松节油和松香资源利用提供了新路径。