張正煒,衛(wèi) 勤,章先飛,陳 秀,3,姜忠濤
(1.上海市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心,上海 201103;2.上海市奉賢區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,上海 201400;3.上海市農(nóng)藥檢定所,上海 201103)
稻飛虱是為害水稻的半翅目(Hemiptera)飛虱科(Delphacidae)害蟲褐飛虱[Nilaparvata lugens(St?l)]、白背飛虱[Sogatella furcifera(Horváth)]和灰飛虱[Laodelphax striatellus(Fallén)]的統(tǒng)稱。在我國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部于2020年9月15日公布的《一類農(nóng)作物病蟲害名錄》(中華人民共和國(guó)公告第333號(hào))所收錄的10種重大農(nóng)業(yè)害蟲中,稻飛虱是唯一的半翅目害蟲。稻飛虱對(duì)水稻的危害主要有2個(gè)方面:一是吸食水稻汁液,造成稻株?duì)I養(yǎng)成分和水分喪失,嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致減產(chǎn)甚至絕收;二是傳播多種水稻病毒病造成間接危害。稻飛虱常年在我國(guó)長(zhǎng)江中下游及以南稻區(qū)發(fā)生為害,對(duì)我國(guó)糧食生產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅,是我國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)部門重點(diǎn)監(jiān)測(cè)和防治對(duì)象[1-2]。
進(jìn)入21世紀(jì)后,我國(guó)水稻病蟲防治從“預(yù)防為主、綜合防治”向“綠色防控、生態(tài)治理”轉(zhuǎn)變。我國(guó)在水稻害蟲治理領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足發(fā)展,水稻蟲害的綠色防控技術(shù)也在不斷豐富完善[3-5]。我國(guó)稻飛虱的生態(tài)治理是一個(gè)復(fù)雜的、國(guó)際化的系統(tǒng)工程[6]。作為一個(gè)典型的r-對(duì)策害蟲,稻飛虱具有遠(yuǎn)距離遷飛性和易暴發(fā)成災(zāi)等特點(diǎn)。這使得人們?cè)谵r(nóng)田尺度范圍內(nèi)能夠利用的有針對(duì)性和一定效果的生態(tài)防控手段少之又少。長(zhǎng)期以來(lái),對(duì)稻飛虱的防治仍主要依賴化學(xué)農(nóng)藥。其他手段往往難以像化學(xué)防治一樣立竿見(jiàn)影,能夠在短時(shí)間內(nèi)發(fā)揮作用挽回?fù)p失。在害蟲大發(fā)生特別是暴發(fā)成災(zāi)情況下,化學(xué)防治能迅速殺滅害蟲,降低蟲口基數(shù),是面對(duì)害蟲暴發(fā)成災(zāi)時(shí)必須采取的一種應(yīng)急防治措施?;瘜W(xué)防治對(duì)稻飛虱防控的重要性不言而喻,即便在水稻害蟲綠色防控技術(shù)體系中,稻飛虱的化學(xué)防治仍然不可或缺[7]。
稻飛虱自20世紀(jì)50年代起逐漸發(fā)展為亞洲水稻重大害蟲,成為威脅我國(guó)糧食安全的最大生物災(zāi)害[8]。不論是亞洲溫帶稻區(qū)還是在熱帶稻區(qū),稻飛虱的防治一直主要依靠化學(xué)殺蟲劑。早期的有機(jī)氯、有機(jī)磷及氨基甲酸酯類殺蟲劑都曾用于稻飛虱的防治,并先后報(bào)道產(chǎn)生抗藥性[9]。稻飛虱的生物學(xué)特性使得其抗藥性發(fā)展不可避免,而生產(chǎn)中為了追求防治效果又不得不加大用藥量,這使得有機(jī)氯和有機(jī)磷類農(nóng)藥品種在毒性和殘留方面的短板不斷被放大。隨著人們對(duì)農(nóng)藥“3R”問(wèn)題的反思和重視,有機(jī)氯農(nóng)藥也在生產(chǎn)中逐步被淘汰和替換。20世紀(jì)60年代起,氨基甲酸酯類殺蟲劑迅速發(fā)展起來(lái),如速滅威(metolcarb)、異丙威(isoprocarb)、仲丁威(fenobucarb)等品種都應(yīng)用到稻飛虱的防治中并取得不錯(cuò)的效果。與有機(jī)磷類殺蟲劑相比,氨基甲酸酯類殺蟲劑的安全性有了大幅度提高,但由于它同樣具有抑制乙酰膽堿酯酶的作用特點(diǎn),因而不可避免地對(duì)人類健康和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成直接和潛在的威脅。這使得這類殺蟲劑同有機(jī)磷殺蟲劑一樣也開始在全球范圍內(nèi)受到限用或禁用[10]。為了有效控制稻飛虱的危害,自20世紀(jì)80年代以來(lái),對(duì)稻飛虱等半翅目害蟲具有高選擇性的昆蟲生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑類殺蟲劑噻嗪酮(buprofezin)[11],作用于煙堿乙酰膽堿受體的新煙堿類殺蟲劑吡蟲啉(imidacloprid),以及同翅目選擇性取食阻滯劑吡蚜酮(pymetrozine)[12]等品種相繼投入應(yīng)用并得到大力推廣。這些具有新穎作用機(jī)制藥劑的應(yīng)用很大程度上緩解了稻飛虱的危害,并在一段時(shí)期內(nèi)成為防治稻飛虱的主力殺蟲劑。
作為有機(jī)磷類及氨基甲酸酯類的主要替代產(chǎn)品,20世紀(jì)90年代以來(lái)新煙堿類殺蟲劑得到大規(guī)模的推廣應(yīng)用。煙堿乙酰膽堿受體也成為殺蟲劑創(chuàng)制的熱點(diǎn)靶標(biāo),不斷有新化合物問(wèn)世,如烯啶蟲胺(nitenpyram)、啶蟲脒(acetamiprid)、噻蟲嗪(thiamethoxam)、噻蟲啉(thiacloprid)、噻蟲胺(clothianidin)、呋蟲胺(dinotefuran)、氟啶蟲胺腈(sulfoxaflor)、三氟苯嘧啶(triflumezopyrim)等。而我國(guó)自主研發(fā)的品種如哌蟲啶(paichongding)、氯噻啉(imidaclothiz)、環(huán)氧蟲啶(cycloxaprid)等也相繼投入應(yīng)用[13]。其中不少化合物如氟啶蟲胺腈[14]、三氟苯嘧啶[15]、環(huán)氧蟲啶[16]等被認(rèn)為具有與以往不同的作用機(jī)制。從當(dāng)前防治稻飛虱登記農(nóng)藥產(chǎn)品數(shù)量上看,已過(guò)專利保護(hù)期的新煙堿類殺蟲劑仍是現(xiàn)階段稻飛虱化學(xué)防控的絕對(duì)主力。而新創(chuàng)制的系列新穎殺蟲劑也為煙堿乙酰膽堿受體這一靶標(biāo)的持續(xù)利用提供了更多的抗性治理方案。在未來(lái)一段時(shí)期,這一系列殺蟲劑仍將在我國(guó)稻飛虱的化學(xué)防治中發(fā)揮重要作用。
雖然當(dāng)前我國(guó)已登記的微生物農(nóng)藥耳霉菌(Conidioblous thromboides)、金龜子綠僵菌CQMa421(Metarhizium anisopliaeCQMa421)、球孢白僵菌(Beauveria bassiana)及植物源農(nóng)藥苦參堿(matrine)等少量生物源產(chǎn)品用于稻飛虱防治,但稻飛虱的防治仍主要依賴化學(xué)農(nóng)藥。截至2022年2月28日,我國(guó)登記防治稻飛虱的化學(xué)農(nóng)藥商品總計(jì)2 203個(gè),約占我國(guó)登記殺蟲劑商品(不含原藥)的 13%。其中登記單劑商品1 518個(gè)、混劑商品685個(gè)。
我國(guó)登記防治稻飛虱的化學(xué)農(nóng)藥單劑商品總計(jì)33個(gè)品種,共登記商品1 518個(gè)。商品登記數(shù)量排在前10位的品種分別是吡蟲啉、吡蚜酮、噻蟲嗪、噻嗪酮、異丙威、呋蟲胺、毒死蜱(chlorpyrifos)、仲丁威、速滅威和烯啶蟲胺。從種類上看新煙堿類殺蟲劑產(chǎn)品登記品種和數(shù)量最多,共9個(gè)品種,登記商品數(shù)量占登記單劑總數(shù)的近一半(48.16%);其次為氨基甲酸酯類,共6個(gè)品種,登記商品數(shù)量占登記單劑總數(shù)的16.86%;吡蚜酮和噻嗪酮登記商品數(shù)量分別占登記單劑總數(shù)的13.37%和10.41%;另外,仍有9種有機(jī)磷類殺蟲劑登記用于稻飛虱防治,登記商品數(shù)量總計(jì)占登記單劑總數(shù)的 9.68%,其中一半以上為毒死蜱(表1)。
續(xù)表1
從殺蟲劑的作用機(jī)制看,防治稻飛虱的殺蟲劑除昆蟲生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑噻嗪酮作用于昆蟲幾丁質(zhì)合成阻斷昆蟲生長(zhǎng)外,其余品種皆以昆蟲神經(jīng)系統(tǒng)及肌肉為作用靶標(biāo)。登記防治稻飛虱的絕大部分殺蟲劑品種都具有速效性,施用后能夠在短時(shí)間內(nèi)發(fā)揮藥效起到防治作用。但這也意味著大多數(shù)品種缺乏選擇性,特別是以觸殺為主的有機(jī)磷類及氨基甲酸酯類殺蟲劑都面臨較高的生態(tài)安全性風(fēng)險(xiǎn)。而新煙堿類對(duì)蜜蜂等的安全性更是廣為詬病,其眾多品種已經(jīng)在歐美等發(fā)達(dá)地區(qū)遭到禁用。隨著人們對(duì)生態(tài)安全的重視,具有高度選擇性的安全殺蟲劑將越來(lái)越受到青睞。這也正是吡蚜酮等品種雖已面臨嚴(yán)峻的抗性增長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)但仍受重用的原因之一。在 2021-2022年度國(guó)家救災(zāi)農(nóng)藥儲(chǔ)備中,吡蚜酮仍是儲(chǔ)備數(shù)量最多的防治稻飛虱的農(nóng)藥品種。未來(lái),更具安全性、選擇性,并具有新型作用機(jī)制的內(nèi)吸速效性殺蟲劑仍是防治稻飛虱的首選。
我國(guó)登記防治稻飛虱的化學(xué)農(nóng)藥混劑商品總計(jì)685個(gè),復(fù)配組合在百種以上。商品登記數(shù)量排在前 10位的品種分別是噻嗪·異丙威、吡蟲·殺蟲單、烯啶·吡蚜酮、吡蟲·噻嗪酮、噻嗪·殺蟲單、吡蚜·呋蟲胺、噻蟲·吡蚜酮、吡蚜·異丙威、吡蟲·異丙威和吡蚜·噻嗪酮(圖1),以上品種占登記混劑商品總數(shù)的64.67%。
圖1 防治稻飛虱農(nóng)藥混劑主要登記品種
登記防治稻飛虱的化學(xué)農(nóng)藥混劑類型絕大部分為不同作用機(jī)制品種間的增效復(fù)配,應(yīng)用的主要農(nóng)藥品種與登記單劑品類大致相同。使用頻率較高的品種主要有吡蚜酮、噻嗪酮、吡蟲啉、烯啶蟲胺、異丙威、仲丁威、毒死蜱等。其中噻嗪酮和吡蚜酮是混劑搭配的重點(diǎn)應(yīng)用品種,接近60%的混劑品種與之相關(guān)。它們多與新煙堿類、氨基甲酸酯類、有機(jī)磷類等搭配使用以提高對(duì)稻飛虱的殺滅效果。新煙堿類農(nóng)藥的應(yīng)用頻率也比較高,其與氨基甲酸酯類或有機(jī)磷類的復(fù)配也是稻飛虱化學(xué)防治中應(yīng)用較多的混劑類型(表2)。此外,藥劑復(fù)配的另一目的則旨在擴(kuò)大藥劑殺蟲譜,以兼治二化螟、稻縱卷葉螟等水稻鱗翅目害蟲。沙蠶毒素類似物殺蟲單(monosultap)的相關(guān)混劑則主要基于此目的。
表2 我國(guó)防治稻飛虱化學(xué)農(nóng)藥登記混劑主要復(fù)配形式及占比情況
農(nóng)藥劑型加工是農(nóng)藥工業(yè)的關(guān)鍵組成部分。優(yōu)良的農(nóng)藥劑型能夠提高原藥有效成分分散度,優(yōu)化其生物活性,從而在大幅提高農(nóng)藥持效期、藥效和利用率的同時(shí)降低對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。近年來(lái),我國(guó)登記農(nóng)藥環(huán)保型劑型的數(shù)量在快速上升,劑型優(yōu)化趨勢(shì)明顯。在新登記的農(nóng)藥中,乳油和可濕性粉劑產(chǎn)品的登記數(shù)量與產(chǎn)品登記總量的比率一直呈下滑態(tài)勢(shì),而懸浮劑、水分散粒劑和可分散油懸浮劑的比值在持續(xù)上升,并且我國(guó)每年登記的新農(nóng)藥中環(huán)境友好劑型的種類也在增多[17]。
除少量施用方式為水面灑滴的展膜油劑產(chǎn)品、施用方式為噴粉的粉劑產(chǎn)品以及用于拌種的種子處理劑產(chǎn)品外,絕大部分防治稻飛虱的化學(xué)制劑都作為莖葉處理劑施用。作為莖葉處理劑防治稻飛虱的農(nóng)藥劑型種類在20種左右,其中以可濕性粉劑、乳油、水分散粒劑和懸浮劑為主(圖2)。
圖2 稻飛虱莖葉處理化防藥劑主要?jiǎng)┬蜆?gòu)成及占比
不同殺蟲劑品種的劑型構(gòu)成也存在差別,乳油在氨基甲酸酯類和有機(jī)磷類殺蟲劑中的占比仍比較高,其中有機(jī)磷類的乳油占比高達(dá)94%,氨基甲酸酯類則為72%,而水乳劑等環(huán)境友好型劑型所占的比例仍十分有限。吡蚜酮、噻嗪酮以及新煙堿類雖仍以可濕性粉劑為主,但懸浮劑、水分散粒劑的占比大幅提高(圖3)。
圖3 防治稻飛虱不同種類單劑主要?jiǎng)┬蜆?gòu)成及占比
稻飛虱群體在田間呈聚集分布,并且主要在水稻基部取食為害。采用葉面噴霧的方式進(jìn)行田間防治時(shí),藥劑的分散性能和施藥方式都會(huì)對(duì)藥效產(chǎn)生不同程度影響。特別對(duì)觸殺型的殺蟲劑來(lái)講,制劑的性能對(duì)農(nóng)藥利用率的提高、藥效的發(fā)揮以及農(nóng)藥的減量增效等都至關(guān)重要。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng),研究和開發(fā)“水性、粒狀、緩釋”劑型已成為農(nóng)藥加工領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),農(nóng)藥加工行業(yè)正朝著高效、安全、經(jīng)濟(jì)、方便、環(huán)保的方向發(fā)展[20]。越來(lái)越多的新劑型也被應(yīng)用到稻飛虱的防治中來(lái),如超低容量液劑、微囊懸浮劑、微乳劑、泡騰片劑、泡騰粒劑、可分散油懸浮劑、懸浮種衣劑等,這些劑型對(duì)內(nèi)吸性殺蟲劑的藥效提升及持效期的延長(zhǎng)都大有裨益,并且能夠適應(yīng)無(wú)人機(jī)飛防等新興施藥方式對(duì)農(nóng)藥制劑的要求。
化學(xué)農(nóng)藥自誕生起就是一把雙刃劍。如何科學(xué)地使用農(nóng)藥,更好地趨利避害是農(nóng)作物病蟲害化學(xué)防治中一道繞不開的課題。稻飛虱的化學(xué)防治也面臨2個(gè)嚴(yán)峻的實(shí)際問(wèn)題,一是化學(xué)防治普遍面臨的抗藥性發(fā)展;二是農(nóng)藥引起的稻飛虱再猖獗。這兩者都與殺蟲劑的不當(dāng)使用密切相關(guān),所以科學(xué)用藥對(duì)于稻飛虱的化學(xué)防治尤為重要。
我國(guó)當(dāng)前登記應(yīng)用的防治稻飛虱的殺蟲劑品種大部分都已有較長(zhǎng)的使用歷史。全國(guó)農(nóng)技中心對(duì)全國(guó)農(nóng)業(yè)有害生物抗藥性監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)[21-26]顯示,我國(guó)各地監(jiān)測(cè)點(diǎn)的褐飛虱種群對(duì)新煙堿類品種吡蟲啉、噻蟲嗪以及昆蟲生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑噻嗪酮已連續(xù)多年處于高水平抗性(抗性倍數(shù)>100倍),對(duì)第3代煙堿類呋蟲胺和吡啶甲亞胺類吡蚜酮也處于中等(10倍<抗性倍數(shù)≤100倍)至高水平抗性;而監(jiān)測(cè)點(diǎn)的褐飛虱、白背飛虱、灰飛虱種群對(duì)有機(jī)磷類毒死蜱則普遍具有中等水平抗性。
基于監(jiān)測(cè)結(jié)果,全國(guó)農(nóng)技中心建議各稻區(qū)停止使用吡蟲啉、噻蟲嗪、噻嗪酮防治褐飛虱;嚴(yán)格限制呋蟲胺、三氟苯嘧啶、烯啶蟲胺、氟啶蟲胺腈的使用次數(shù);提倡吡蚜酮與其他速效性藥劑混配使用。在褐飛虱防治過(guò)程中,遷出區(qū)和遷入?yún)^(qū)之間,同一地區(qū)的上下代之間,應(yīng)交替、輪換使用不同作用機(jī)制、無(wú)交互抗性的殺蟲劑,避免連續(xù)、單一用藥,延緩抗藥性發(fā)展。鑒于白背飛虱和褐飛虱通?;旌习l(fā)生,建議各稻區(qū)暫停使用噻嗪酮防治白背飛虱,限制吡蟲啉、噻蟲嗪使用次數(shù),輪換使用呋蟲胺、氟啶蟲胺腈、三氟苯嘧啶等藥劑,延緩抗藥性發(fā)展。在灰飛虱產(chǎn)生抗藥性地區(qū),嚴(yán)格限制毒死蜱使用次數(shù),輪換使用烯啶蟲胺、吡蚜酮等不同作用機(jī)制藥劑防治灰飛虱;在水稻生長(zhǎng)后期,當(dāng)灰飛虱與褐飛虱混合發(fā)生時(shí),慎重使用噻蟲嗪進(jìn)行防治。
稻飛虱是典型的農(nóng)藥誘導(dǎo)再猖獗重大害蟲。20世紀(jì) 80年代人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到一些殺蟲劑品種(如有機(jī)磷類、氨基甲酸酯類和擬除蟲菊酯類)的不當(dāng)使用能夠引起稻飛虱再猖獗。而一些殺菌劑(如井岡霉素、多菌靈)和除草劑(如苯達(dá)松、丁草胺)品種也有可能刺激稻飛虱增殖,導(dǎo)致再猖獗的發(fā)生[27]。藥劑誘導(dǎo)稻飛虱再猖獗的生物學(xué)及生態(tài)學(xué)機(jī)制是一系列復(fù)雜的科學(xué)問(wèn)題,許多機(jī)理尚有待闡明。即使一些新上市的殺蟲劑品種也存在亞致死劑量下刺激生殖或大量殺傷天敵的隱患。而當(dāng)前在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中避免農(nóng)藥誘導(dǎo)的稻飛虱再猖獗仍主要依靠源自歷史教訓(xùn)的經(jīng)驗(yàn)性總結(jié),大部分稻田用藥無(wú)論在登記層面還是示范推廣層面仍欠缺針對(duì)稻飛虱再猖獗的科學(xué)性考查,所以在有稻飛虱為害的田塊施用化學(xué)農(nóng)藥需格外謹(jǐn)慎。稻飛虱的科學(xué)用藥要建立在系統(tǒng)的抗藥性監(jiān)測(cè)和準(zhǔn)確測(cè)報(bào)的基礎(chǔ)上,明確靶標(biāo)種群抗性水平并掌握防治適期后,化學(xué)防治才能做到有的放矢、事半功倍。切忌單一藥劑長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用,盡量延長(zhǎng)現(xiàn)尚處在敏感和低水平抗性水平藥劑的使用壽命。
農(nóng)藥是重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料,為保障糧食安全、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、生態(tài)環(huán)境安全發(fā)揮重要作用。2020年,隨著新修訂《農(nóng)藥管理?xiàng)l例》的貫徹實(shí)施,綠色發(fā)展理念不斷深入,農(nóng)藥風(fēng)險(xiǎn)管理進(jìn)一步強(qiáng)化。我國(guó)的農(nóng)藥登記管理基于國(guó)情考慮兼顧考察農(nóng)藥安全性與藥效,是保障用藥安全維護(hù)農(nóng)戶權(quán)益的第一道屏障。但僅靠登記層面的約束并不能有效解決稻飛虱化學(xué)防治中的所有問(wèn)題?;瘜W(xué)防治中稻飛虱的再猖獗等問(wèn)題往往與超范圍用藥、不合理混用等不科學(xué)的用藥行為密切相關(guān)。所以厘清現(xiàn)有藥劑的作用機(jī)制,加強(qiáng)用藥培訓(xùn),針對(duì)靶標(biāo)種群抗藥性發(fā)展水平科學(xué)選用藥劑和制定輪換用藥策略就顯得尤為重要。遵循植保技術(shù)部門用藥指導(dǎo),將國(guó)家相關(guān)農(nóng)藥管理政策落實(shí)落細(xì),并嚴(yán)格杜絕殺蟲劑使用層面的濫用和亂用現(xiàn)象,多措并舉全力保障對(duì)稻飛虱的化學(xué)防控長(zhǎng)期安全有效,切實(shí)保障糧食安全。