生物源和新烟碱类杀虫剂对湘北棉区棉叶蝉的毒力测定及田间防效

刘冰蕾, 郭莉莉, 汪建武, 赵瑞元, 丁世勇,杨 彬, 龙熙平, 李彩红,*

(1.湖南省棉花科学研究所, 常德 415000; 2.湖南大学湖南发展研究院, 长沙 410082;3.湖南大学电气与信息工程学院, 长沙 410082)

自转Bt基因棉大规模种植以来,棉田管理制度及杀虫剂种类的变化给棉田生态系统生物链造成了各种直接和间接的影响,中黑盲蝽Adelphocorissuturalis、绿盲蝽Apolyguslucorum、棉蚜Aphisgossypii、棉叶蝉Amrascabiguttula等非靶标刺吸式害虫已经取代棉铃虫成为棉花主要害虫(Luetal., 2010; 雒珺瑜等, 2017)。棉叶蝉是广泛分布于世界范围内各主要棉区的棉花重要害虫,如东亚、东南亚、澳洲等地,且对当地棉花生产造成了不同程度危害。在我国,棉叶蝉近年来在黄河流域棉区及长江流域棉区呈现暴发性态势,表现为基数大、世代多,发生量和危害日益严重(黎鸿慧等, 2006; 匡政成等, 2016; 吴洁等, 2019)。针对棉叶蝉研究高效可持续防控措施显得尤为迫切。

当前对刺吸式害虫的防治主要以新烟碱类杀虫剂为主(张梅凤等, 2009),如吡虫啉、噻虫嗪、啶虫脒等。为了降低棉叶蝉等害虫对棉花的危害,杀虫剂的施药次数和剂量在逐年增加,随之造成的是害虫抗药性水平的不断上升。研究表明,不同地区棉田刺吸式害虫已经对新烟碱类杀虫剂产生了中等以上抗性水平,如华北地区棉蚜对吡虫啉的抗性倍数均在100倍以上,绿盲蝽对吡虫啉从敏感状态转为中等水平抗性,抗性倍数在10倍以上;东南地区烟粉虱Bemisiatabaci对吡虫啉、噻虫嗪均达到中等抗性水平(Wangetal., 2010; 张帅等, 2016)。抗药性问题在国外其他地区也显现出来,如巴基斯坦不同地区棉叶蝉种群对啶虫脒、吡虫啉和噻虫嗪分别产生了2.3～1 197.7倍抗性(Saeedetal., 2016)。但目前国内对于棉叶蝉的药剂敏感性结果鲜见报道。

生物源农药因具有安全、高效、低毒等优点可有效缓解过量使用化学农药带来的抗药性、环境污染、农药残留等一系列问题(蔡璞瑛等, 2014)。阿维菌素自20世纪80年代引入我国后,作为一类重要的抗生素已经成为农用和兽用的高效生物源杀虫剂(徐汉虹等, 2005)。苦参碱和藜芦胺是我国市场上主要的植物源杀虫剂,广泛应用于各类作物,且被报道用于防治刺吸式害虫具有优异效果(周顺玉等, 2011; 杨峻等, 2014; 张兴等, 2015)。此3种药剂在棉叶蝉防治方面作用效果尚不明确。因此,为了降低棉叶蝉对棉花生产的威胁,筛选高效低毒农药,本研究在室内和田间比较了3种生物源杀虫剂和5种新烟碱类杀虫剂对湘北棉区棉叶蝉的作用效果,从而为棉叶蝉的科学防控提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 供试材料

1.1.1供试虫源:室内生物测定供试虫源为棉叶蝉若虫,2021年7月份于湖南省常德市德山经济开发区湖南省棉花科学研究所茅湾基地棉田(28°95′25″N, 111°67′81″E)中采集,将采集到的棉叶蝉带回实验室饲养至次代,选取初孵后10 d左右若虫进行试验。

1.1.2供试杀虫剂:杀虫剂有效成分含量,来源、使用剂量和田间推荐剂量见表1。

表1 供试药剂及剂量Table 1 Tested pesticides and doses

1.2 室内生物测定

采用浸叶法(王欢欢等, 2019)测定湖南常德棉叶蝉田间种群的室内毒力,药剂稀释为5个系列浓度,供试药剂及处理见表1。将带有棉叶蝉3龄若虫的整个叶片浸入药液中10 s,用滤纸迅速吸取多余药液,并将棉叶蝉转移至未施用过农药的棉花叶片上进行饲养,叶片根部用湿润棉花包裹保持叶片水分后放置养虫盒中于人工气候箱[温度(26±1) ℃,相对湿度60%～70%,光周期16L∶8D]中饲养,每处理4次重复,每重复浸虫20头,并设置清水处理作为对照。处理24 h时记录棉叶蝉死亡数和存活数,死亡标准为用毛笔轻触虫体,试虫无反应且虫体僵硬视为死亡。对照组死亡率<10%,判定数据有效,反之无效。相对毒力指数选择5%啶虫脒EC对棉叶蝉3龄若虫的LC50值为标准。

表2 浸叶法测定的8种杀虫剂对棉叶蝉3龄若虫24 h时的室内毒力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

相对毒力指数=5%啶虫脒EC对棉叶蝉3龄若虫的LC50值/其他药剂对棉叶蝉3龄若虫的LC50值。

1.3 田间药效试验

田间药效试验在湖南省桃源县三阳港镇太平桥社区中心村(29°06′06″N,111°34′44″E)进行。供试棉花品种为湘FZ001。2021年8月1日,棉花长势良好,棉叶蝉发生偏重时进行施药处理。试验共设置9个处理,具体试验剂量见表1,各药剂4次重复,随机区组排列,小区面积15 m2, 共设置36个处理。施药工具为台州市路桥丰年喷雾器厂生产的3 WBD-16C/18C型背负式喷雾器,单个扇形喷头,压力0.2～0.4 MPa,喷液量450 L/hm2。供试8种药剂均未对棉叶蝉防治进行登记,故参考室内毒力结果及各药剂防治其他刺吸式口器害虫推荐剂量设置田间使用剂量,各药剂按照表1中有效成分使用量换算为相对应的药剂使用量称量后加入水中进行喷雾处理。施药当天晴,施药时温度为32 ℃。依据棉叶蝉习性及相关文献(何觉民等,2009)每小区按五点取样法对棉叶蝉数进行调查,每点调查5株,共调查25株,每株定点调查上部(3盘果枝)3片棉叶, 共查75片叶,计数叶片正反面虫量。喷药前调查1次虫口基数,喷药后1, 7和14 d各调查1次残虫数,计算虫口减退率和校正防效。

1.4 数据分析

室内生物测定采用EXCEL 19.0软件处理数据,计算棉叶蝉若虫在不同药剂浓度下的死亡率、校正死亡率,采用SPSS 18.0软件对结果进行单因素方差分析,以Duncan氏新复极差法进行差异显著性分析。采用SPSS 18.0软件Probit模型对毒力测定数据进行统计分析,分别计算各药剂对棉叶蝉若虫的毒力回归方程(贾春生, 2006)。田间药效试验根据统计结果计算虫口减退率、校正防效,采用Duncan氏新复极差法进行差异显著性分析。

死亡率(%)=(处理后虫数/处理前总虫数)×100;

校正死亡率(%)=[(处理组死亡率-对照组死亡率)/(100-对照组死亡率)]×100;

虫口减退率(%)=[(施药前活虫数-施药后活虫数)/施药前活虫数]×100;

校正防效(%)=[1-(对照区药前虫量×药剂处理区药后虫量)/(对照区药后虫量×药剂处理区药前虫量)]×100。

2 结果

2.1 8种杀虫剂对棉叶蝉3龄若虫的室内毒力

由表2可知,用浸叶法测定的3种生物源杀虫剂和5种新烟碱类杀虫剂对棉叶蝉3龄若虫24 h毒力结果表明不同种类杀虫剂对棉叶蝉3龄若虫的毒力存在明显差异。生物源杀虫剂中0.5%藜芦胺SL对棉叶蝉3龄若虫毒力最高,LC50值仅为1.82 mg/L;5%阿维菌素EC次之,LC50值为4.00 mg/L;而2%苦参碱AS毒力最弱,LC50值为52.76 mg/L。新烟碱类杀虫剂中10%烯啶虫胺AS对棉叶蝉3龄若虫的毒力最高, 5%啶虫脒EC对棉叶蝉3龄若虫的毒力最弱,LC50值分别为16.21和113.33 mg/L。在所有8种杀虫剂中,生物源杀虫剂对棉叶蝉3龄若虫的毒力高于新烟碱类杀虫剂,大小顺序依次为0.5%藜芦胺SL>5%阿维菌素EC>10%烯啶虫胺AS>40%氯噻啉WG>20%呋虫胺SC>2%苦参碱AS >30%噻虫嗪SC>5%啶虫脒EC。生物源杀虫剂0.5%藜芦碱SL和新烟碱类杀虫剂10%烯啶虫胺AS对棉叶蝉3龄若虫的相对毒力指数分别是5%啶虫脒EC的62.27和6.99倍。

2.2 8种杀虫剂对棉叶蝉的田间防效

由表3可知,2021年8月,在湖南省桃源县三阳港镇进行的田间试验表明,8种杀虫剂喷雾处理对棉叶蝉的田间防效随着时间延长呈现先上升后下降的趋势,在药后7 d时达到最佳效果。药后1 d时,生物源杀虫剂0.5%藜芦胺SL对棉叶蝉的校正防效最佳,达91.36%,与新烟碱类杀虫剂20%呋虫胺SC的校正防效无显著差异(P>0.05),且显著高于其他药剂的 (P<0.05)。药后 7 和 14 d 时20%呋虫胺SC对棉叶蝉的校正防效显著高于其他药剂的(P<0.05),分别达到92.02%和86.99%;0.5%藜芦胺SL的次之,分别为86.14%和80.09%;与10%烯啶虫胺AS和40%氯噻啉WG的无显著差异(P>0.05),但显著高于其他杀虫剂的(P<0.05)。药后1, 7和14 d时5%阿维菌素EC和2%苦参碱AS两种生物源杀虫剂对棉叶蝉的校正防效均显著高于30%噻虫嗪SC和5%啶虫脒EC的(P<0.05),前者校正防效分别 63.08%, 72.00% 和69.99%,后者分别为61.36%, 66.26%和59.17%。药后1, 7和14 d时观察药剂对作物的安全性,结果显示供试8种杀虫剂在测试剂量下均对棉花生长安全。

表3 2021年8月8种杀虫剂对棉田棉叶蝉的防效(湖南桃源县)Table 3 Control efficacy of eight insecticides against Amrasca biguttula in cotton field in Taoyuan County, Hunan in August, 2021

3 讨论

近年来棉叶蝉对国内外棉花生产造成了严重威胁,当前防治棉叶蝉主要依赖于化学防治,棉叶蝉的高效防治和抗性监测已经引起了国外部分学者的关注(Saeedetal., 2016; Madhuetal., 2022),但我国尚无系统的药效评价与毒力测定。这种缺乏有效指导的药剂使用无疑会造成化学农药高频、过量使用,随之带来农药污染源、抗药性等系列问题。因此,为了减少化学农药用量,响应国家对农业高质量发展政策,本研究对湘北棉区的棉叶蝉种群开展了杀虫剂毒力与田间药效评价,筛选到藜芦胺等高效低毒药剂可为有效减少虫害防控提供实践指导作用。

本研究结果表明,植物源杀虫剂0.5%藜芦胺SL在供试8种杀虫剂中对棉叶蝉若虫的室内毒力最高(表2),是理想的供选药剂。藜芦胺具有触杀和胃毒作用,其作用机理一般认为是刺激昆虫局部消化系统,引起虫体反射性兴奋,随后抑制感觉神经末梢和中枢神经致死(师红梅, 2010)。该药剂广泛登记用于农作物刺吸式害虫防治。相关研究表明,藜芦胺对棉蚜具有极高杀虫活性,24 h的LC30值仅为0.50 mg/L,藜芦胺对茶叶小绿叶蝉的田间药效试验表现出较好的速效性与持效性(周顺玉等, 2011; 李志雄等, 2020),这些报道与本研究结果一致。大环内脂类杀虫剂阿维菌素是一种广谱性的生物源杀虫剂,其表现出仅次于藜芦胺的室内毒力作用,相关研究表明阿维菌素对绿盲蝽3龄若虫及豌豆蚜成虫害虫均具有很高杀虫活性(王洪涛等, 2014; 王小强等, 2014)。棉叶蝉若虫对5种新烟碱类杀虫剂中的10%烯啶虫胺AS表现出较强敏感性,而对30%噻虫嗪SC、5%啶虫脒EC敏感性明显降低,这3种杀虫剂的相对毒力指数最高相差6.99倍(表2)。新烟碱类杀虫剂是当前全球最重要的杀虫剂,主要作用于昆虫的中枢神经系统,是烟碱型乙酰胆碱受体(nicotinic acetylcholine receptors, nAChRs)激动剂(Thomson and Hoffmann, 2006; Jeschkeetal., 2011)。自20世纪80年代吡虫啉被用于替代高毒农药后,新烟碱类杀虫剂需求大幅上升,其抗性和生态环境污染等问题逐渐显现出来。比如其残留问题已经对蜜蜂等传粉昆虫带来了急性致死、亚致死及与其他病原协同效应等诸多危害(Whitehornetal., 2012; 蔺哲广等, 2014);噻虫嗪、烯啶虫胺、呋虫胺等对天敌昆虫稻螟赤眼蜂等4种赤眼蜂具有高至极高风险,同时噻虫嗪和呋虫胺对螟黄赤眼蜂等3种赤眼蜂风险指数达433.6～5492.5,位于13种供试药剂前列(Cloyd and Bethk, 2011; Chengetal., 2018);此外吡虫啉和噻虫嗪所产生的抗性问题也是屡见不鲜(Wangetal., 2010; Saeedetal., 2016; 张帅等, 2016)。

田间试验中0.5%藜芦胺SL、 10%烯啶虫胺AS药后14 d对棉叶蝉的田间校正防效均大于80%,表现出较好防效,与室内毒力测定趋势一致,而5%阿维菌素EC和20%呋虫胺SC两种药剂则相反(表2, 3),这可能是由于不同种群的药剂敏感性差异导致。本研究中仅参考药剂推荐剂量和室内毒力结果设置了单剂量田间试验,结果一定程度上表明了供试药剂对湘北部分地区棉叶蝉的防治应用效果,但尚不能明确最适剂量。基于此,我们将在后续研究中针对不同地理种群棉叶蝉持续开展毒力实验及基于剂量筛选的田间试验,以明确棉叶蝉抗药性变化动态并获得高效防控药剂。

本研究发现了生物农药藜芦胺和新烟碱类杀虫剂烯啶虫胺两种药剂可应用于湘北地区棉田棉叶蝉防治。藜芦胺是我国已经登记且市场占有率较高的植物源杀虫剂,此类药剂具有作用靶标多样、调节植物生长等特性(杨峻等, 2014; 张兴等, 2015)。烯啶虫胺鉴于其对赤眼蜂的风险应避免在赤眼蜂种群数量上升期使用(王彦华等, 2012)。综上所述,建议推广藜芦胺应用于棉叶蝉防治,并与烯啶虫胺等化学药剂合理交替使用。