林 濤,林 碩,陳藝欣,楊風花,楊 廣,魏 輝,*

(1.福建省農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所,福建省作物有害生物監(jiān)測與治理重點實驗室,福建省作物有害生物綠色防控工程研究中心,福州 350013;2.農(nóng)業(yè)部福州作物有害生物科學觀測試驗站,福州 350013;3.福建農(nóng)林大學應用生態(tài)研究所,閩臺作物有害生物生態(tài)防控國家重點實驗室,福州 350002)

黃胸薊馬Thripshawaiiensis屬纓翅目(Thysanoptera)薊馬科(Thripidae)，廣泛分布于世界各地，是我國最常見的棲花薊馬之一(Atakan,2015;Marullo and De Grazia,2017;Fuetal.,2019a)。黃胸薊馬通常以植物幼嫩組織和花粉為食，通過刺穿花朵和果實造成為害(Goldarazena,2011;Caoetal.,2018)，其在我國主要危害芒果、香蕉、柑橘、蘋果以及多種園藝植物和蔬菜(Chenetal.,2018;Fuetal.,2018)?；瘜W防治是目前薊馬防控的主要手段(Fuetal.,2019b)。然而，化學農(nóng)藥的大量使用致使薊馬對吡蟲啉、啶蟲脒、多殺菌素等殺蟲劑產(chǎn)生不同程度的抗性和交互抗性，從而導致防治難度進一步增大(Baoetal.,2015;Wangetal.,2016;Fuetal.,2019b)。同時，噻蟲嗪、啶蟲脒等殺蟲劑在田間施用時帶來的霧滴漂移、農(nóng)藥殘留等對環(huán)境非靶標昆蟲產(chǎn)生直接或間接的影響，存在潛在的毒性風險(蒼濤等,2017;Jiangetal.2019;王爍等,2020;Lin Tetal.2021)。

南方小花蝽Oriusstrigicollis在我國主要分布在南方的大部分地區(qū)，是茄科、菊科、豆科、葫蘆科等作物上的優(yōu)勢天敵，主要以薊馬和葉螨為食(Kimetal.,2015)。南方小花蝽憑借其搜索能力強、捕食量大、滯育率低等優(yōu)點成為薊馬生防中最具潛力的天敵物種之一(Wangetal.,2001)，其天敵產(chǎn)品在溫室薊馬的綜合防控中的比重逐漸增大(Kimetal.,2004;Yano,2004)。然而在復雜的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，僅僅依靠天敵昆蟲很難完全控制薊馬蟲口密度(Cuthbertsonetal.,2014;Herricketal.,2017)，強力釋放則會大幅增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本(Weintraubetal.,2011)。因此，選擇利用低風險的殺蟲劑聯(lián)合天敵昆蟲防控薊馬被認為是一種高效的綜合防控策略(Rochaetal.,2015;Lin QCetal.,2021;Lin Tetal.,2021)。

新煙堿類殺蟲劑主要作用于昆蟲的煙堿乙酰膽堿受體(nicotinic acetylcholine receptor,nAChR)，通過擾亂昆蟲中樞神經(jīng)系統(tǒng)，導致個體死亡(Simon-Delsoetal.,2015;Bartlettetal.,2018)。近年來，新煙堿類殺蟲劑憑借其良好的防效和對哺乳動物安全等特點被廣泛應用。新煙堿類殺蟲劑在防治蚜蟲、薊馬、粉虱等刺、銼吸式害蟲中發(fā)揮重要作用(Zhangetal.,2016;Jiangetal.2019)。然而，越來越多的證據(jù)表明該類殺蟲劑能夠顯著降低農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中非靶標生物的數(shù)量(Douglasetal.,2015)，其中以對蜜蜂等傳粉昆蟲高毒性風險備受關注(Goulson,2013;Fairbrotheretal.,2014)。新煙堿類殺蟲劑對捕食性天敵昆蟲的毒性風險卻因物種的敏感性差異而不同，其對捕食性蝽(Prabhakeretal.,2011;Martinouetal.,2014;Herrick and Cloyd,2017;Esquiveletal.,2020;Linetal.,2020;Mahmoudi-Dehpahnietal.,2020)、捕食性瓢蟲、薊馬和癭蚊(Mori and Gotoh,2001;James,2003;Yaoetal.,2015)等非靶標的天敵昆蟲高毒高風險，但對捕食性螨無明顯毒性，二者能夠很好地兼容(Villanueva and Walgenbach,2005;Lefebvreetal.,2011;Chengetal.,2021)。

因此，本研究通過測定6種新煙堿類殺蟲劑對黃胸薊馬的毒力和對南方小花蝽的急性毒性，比較兩種昆蟲對不同藥劑的敏感性，并對比與該類殺蟲劑同樣作用于煙堿乙酰膽堿受體的新型殺蟲劑三氟苯嘧啶的毒性效應。同時，依據(jù)“最差暴露場景”(worst-case scenario)原則(Bostanianetal.,2009)，通過不同場景下的預測暴露濃度評估該類殺蟲劑對南方小花蝽的毒性風險，明確其對黃胸薊馬和南方小花蝽的選擇毒性。研究結果對明確南方小花蝽與新煙堿類殺蟲劑在防治中的兼容性，推進殺蟲劑與天敵昆蟲聯(lián)合防控策略的實施具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 供試昆蟲

黃胸薊馬最早從田間采集，在室內(nèi)飼養(yǎng)參考Lin T等(2021)的方法，并做適當改進，在實驗室內(nèi)人工飼養(yǎng)建立試驗種群，飼養(yǎng)過程中未接觸任何農(nóng)藥。黃胸薊馬成蟲飼養(yǎng)在圓臺形塑料盒內(nèi)(頂部直徑8 cm，底部直徑11 cm，高7.5 cm)，塑料盒漂浮于長方形水槽中。塑料盒頂部設置了可自由開啟的紗網(wǎng)蓋，底部為敞口形，并以拉伸過的封口膜密封。盒中加入花粉以供薊馬取食，每周更換2～3次。黃胸薊馬將卵產(chǎn)入水槽內(nèi)，將水過濾后則卵被收集在濾紙上，后將卵置于方形塑料盒(長×寬×高=12 cm×8 cm×5.5 cm)中，并放入蠶豆作為黃胸薊馬若蟲的食物，待成蟲羽化后挑取雌成蟲用于試驗。

南方小花蝽商品化的天敵產(chǎn)品由福建省農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所提供。將挑取的南方小花蝽若蟲集中飼養(yǎng)于上述方形塑料盒中，以盒內(nèi)黃胸薊馬為獵物，待南方小花蝽若蟲發(fā)育至5齡后用于后續(xù)試驗。黃胸薊馬和南方小花蝽均飼養(yǎng)在溫度25±1℃、相對濕度80%±5%、光周期16L∶8D的人工氣候箱。

1.2 供試藥劑

供試藥劑詳細信息見表1，施藥方式均為噴霧?；瘜W農(nóng)藥對非靶標天敵昆蟲的毒性試驗通常選用樂果(dimethoate，96%，廣東廣康生化科技股份有限公司)作為參比試驗藥劑(Chengetal.,2021;Linetal.,2021)。

1.3 毒性測定

采用藥膜法開展毒性試驗。將供試藥劑用蒸餾水稀釋成6個梯度濃度，移取0.5 mL溶液至內(nèi)壁面積為36.9 cm2的玻璃瓶中，以蒸餾水為空白對照。將玻璃瓶置于室溫下水平滾動約2 h，待溶劑完全揮發(fā)后即為藥膜瓶。將20頭黃胸薊馬雌成蟲或10頭南方小花蝽5齡若蟲分別轉移至藥膜瓶中，并放入1粒蜂花粉作為食物，用棉花塞住瓶口，每個處理重復3次。將藥膜瓶置于溫度為25±1℃，相對濕度為80%±5%，光周期為16L∶8D的人工氣候箱中。染毒24 h后檢查試蟲的死亡數(shù)，即用毛筆尖輕觸試蟲，3 s后仍未動則判定其死亡。當試驗設置的劑量達到該殺蟲劑有效成分單位面積最高施藥量即田間最大推薦用量(AR)3倍[即制劑用量=(3AR×36.9 cm2)/藥劑百分含量]時仍無試蟲死亡，則試驗終止，并認為LR50>3倍田間最大推薦用量為急性毒性結果[LR50，半致死用量(median lethal rate)，指引起50%供試生物死亡時單位面積的供試物使用量]。樂果作為參比物質的試驗設置與條件同上述；在樂果LR50劑量下開展致死試驗10次，每次設置5個重復。

表1 供試殺蟲劑詳細信息Table 1 Details of the tested insecticides

1.4 風險評估程序

1.4.1暴露分析：根據(jù)殺蟲劑在田間的施用方式和作物類型預測暴露量(中華人民共和國農(nóng)業(yè)部，2016)：

PERin=AR×MAF;

式中，PERin表示農(nóng)田內(nèi)預測暴露量，PERoff表示農(nóng)田外預測暴露量，PDF表示農(nóng)藥漂移因子(表1)，VDF表示農(nóng)藥植被分布因子，采用默認值5。MAF表示多次施用因子，計算公式如下：

式中，k表示農(nóng)藥在植株表面的降解速率常數(shù)，n表示施藥次數(shù)，i表示施藥間隔期。k的計算公式如下：

式中DT50表示農(nóng)藥在植株表面的降解半衰期，采用默認值10 d。

1.4.2風險表征：分別用危害商值HQin和HQoff進行農(nóng)田內(nèi)、農(nóng)田外的風險表征，計算公式如下：

式中UF表示不確定因子，采用默認值5。當HQ≤5，表明風險可接受；當HQ>5，則表明風險不可接受。

1.5 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)通過SPSS軟件進行Probit分析，計算供試藥劑對黃胸薊馬和南方小花蝽24 h 的毒力回歸方程、LR50值和95%置信區(qū)間。若95%置信區(qū)間沒有重疊則認為不同藥劑間LR50值差異顯著；選擇性指數(shù)為殺蟲劑對南方小花蝽的LR50值與對黃胸薊馬的LR50值之比，指數(shù)越大表明藥劑對天敵和害蟲的選擇毒性越大(Lin Tetal.,2021)。

2 結果

2.1 參比物質的有效性

毒性試驗開展前以樂果作為參比物質確定黃胸薊馬和南方小花蝽試驗試蟲的性狀一致性。結果表明樂果對黃胸薊馬和南方小花蝽的LR50值分別為0.448和85.831 g a.i./hm2(圖1)，暴露在這一劑量下黃胸薊馬和南方小花蝽的死亡率維持在50%～80%(圖2)。

圖1 樂果對黃胸薊馬成蟲(A)和南方小花蝽5齡若蟲(B)的半致死用量(LR50值)Fig.1 Median lethal rates (LR50 values) of dimethoate to Thrips hawaiiensis adults (A) and the 5th instar nymphs of Orius strigicollis (B)箱式圖的中線、頂線和底線分別代表半致死用量(LR50)的中位數(shù)、第25和第75百分位，上邊緣和下邊緣分別代表最大和最小值。In the box,the centre,bottom,and top lines represent the median value and the 25th and 75th percentiles of LR50,respectively,and the upper and lower bars represent the maximum and minimum values,respectively.

2.2 殺蟲劑對黃胸薊馬毒力和對南方小花蝽的急性毒性

供試殺蟲劑對黃胸薊馬的LR50值均低于田間最大推薦用量。氯噻啉和烯啶蟲胺對黃胸薊馬的毒力(LR50值)顯著高于其他殺蟲劑，但二者之間的差異不顯著(P>0.05)。氟吡呋喃酮和三氟苯嘧啶對黃胸薊馬的毒力顯著低于其他殺蟲劑(P<0.05)，但二者之間的差異不顯著(P>0.05)。10%烯啶蟲胺水劑對黃胸薊馬的毒力顯著高于20%烯啶蟲胺可溶液劑(P<0.05)；含量不同的兩種噻蟲嗪水分散粒劑對黃胸薊馬的毒力也存在顯著差異(P<0.05)(表1和2)。除了三氟苯嘧啶外，其他殺蟲劑對南方小花蝽的LR50值均低于田間最大推薦用量。以三氟苯嘧啶對南方小花蝽的毒性最低，吡蟲啉和呋蟲胺次之；烯啶蟲胺和噻蟲嗪對南方小花蝽的毒力無顯著差異(P>0.05)(表1和3)。

2.3 殺蟲劑對黃胸薊馬和南方小花蝽的選擇性

南方小花蝽對兩種噻蟲嗪制劑的敏感性高于黃胸薊馬，對其他殺蟲劑的敏感性均低于黃胸薊馬(表2和3)。噻蟲嗪對南方小花蝽和黃胸薊馬的選擇性指數(shù)小于1，其余殺蟲劑的選擇性指數(shù)均大于1，且以吡蟲啉對二者的選擇毒性最高，呋蟲胺和三氟苯嘧啶次之(表4)。

2.4 殺蟲劑對南方小花蝽和黃胸薊馬的選擇性指數(shù)及風險評估

吡蟲啉、呋蟲胺和三氟苯嘧啶對南方小花蝽和黃胸薊馬的選擇性指數(shù)較高(表4)，表明高于其他殺蟲劑的選擇毒性。在不同場景(農(nóng)田內(nèi)、農(nóng)田外)下殺蟲劑對南方小花蝽的風險評估如表4所示。結果表明，三氟苯嘧啶和吡蟲啉對農(nóng)田內(nèi)、農(nóng)田外南方小花蝽的風險均可接受；呋蟲胺、氟吡呋喃酮、烯啶蟲胺對農(nóng)田內(nèi)南方小花蝽的風險均不可接受，對農(nóng)田外的風險均可接受；氯噻啉和噻蟲嗪對農(nóng)田內(nèi)、農(nóng)田外南方小花蝽的風險均不可接受。

圖2 黃胸薊馬成蟲和南方小花蝽5齡若蟲在樂果半致死用量(LR50)下的死亡率Fig.2 Mortality of Thrips hawaiiensis adults and the 5th instar nymphs of Orius strigicollis exposed to the median lethal rate (LR50) of dimethoate圖中數(shù)據(jù)為平均值±標準誤；試驗編碼的數(shù)值代表每種昆蟲各自開展參比試驗的次數(shù)。Data in the figure are means±SE.Test code values represent the number of reference tests conducted for each insect.

圖3 比較殺蟲劑對黃胸薊馬成蟲和南方小花蝽5齡若蟲的半致死用量(LR50值)(立柱)和田間最大推薦用量(黑色短線)Fig.3 Comparison of the median lethal rates (LR50 values) (columns) and the maximum recommended field application rates (black short bars) of insecticides to Thrips hawaiiensis adults and the 5th instar nymphs of Orius strigicollisIMI:10%吡蟲啉可濕性粉劑10% Imidacloprid WP;DIN:20%呋蟲胺可溶粒劑20% Dinotefuran SG;FLU:17%氟吡呋喃酮可溶液劑17% Flupyradifurone SL;TRI:10%三氟苯嘧啶懸浮劑10% Triflumezopyrim SC;IMID:10%氯噻啉可濕性粉劑10% Imidaclothiz WP;20%NIT:20%烯啶蟲胺可溶液劑20% Nitenpyram SL;10%NIT:10%烯啶蟲胺水劑10% Nitenpyram AS;70%THI:70%噻蟲嗪水分散粒劑70% Thiamethoxam WG;25%THI:25%噻蟲嗪水分散粒劑25% Thiamethoxam WG.制劑縮寫見表1。For the abbreviations of formulations,see Table 1.

表2 殺蟲劑處理24 h對黃胸薊馬成蟲的半致死用量(LR50值)Table 2 Median lethal rates (LR50 values) of insecticides to Thrips hawaiiensis adults in 24 h

表3 殺蟲劑處理24 h對南方小花蝽5齡若蟲的半致死用量(LR50值)Table 3 Median lethal rates (LR50 values) of insecticides to the 5th instar nymphs of Orius strigicollis in 24 h

表4 7種殺蟲劑的制劑對黃胸薊馬和南方小花蝽的選擇性指數(shù)及風險評估Table 4 Selectivity ratios and the risk assessment of the formulations of seven insecticides to Thrips hawaiiensis and Orius strigicollis

3 結論與討論

高防效的化學農(nóng)藥能夠與天敵昆蟲良好地兼容是有害生物綜合治理的主要目標之一。盡管化學農(nóng)藥與天敵昆蟲兼容性的確定仍存爭議(Stark and Banks,2003)，但其作為一種高效和低風險的害蟲防控策略已逐步被認同和應用(Gentzetal.,2010;Linetal.,2019;Lin QCetal.,2021)。本研究通過測定6種新煙堿類殺蟲劑及與其同樣作用于煙堿乙酰膽堿受體的新型殺蟲劑三氟苯嘧啶對黃胸薊馬的毒力和對南方小花蝽的急性毒性，比較了黃胸薊馬和南方小花蝽對這些殺蟲劑的敏感性，確定這些殺蟲劑對害蟲-天敵的選擇毒性，并以殺蟲劑預測暴露濃度進一步評估其對南方小花蝽的暴露風險。結果表明，黃胸薊馬和南方小花蝽對氯噻啉、烯啶蟲胺和噻蟲嗪高度敏感，吡蟲啉、呋蟲胺和三氟苯嘧啶對黃胸薊馬和南方小花蝽的選擇毒性較高，且吡蟲啉和三氟苯嘧啶對農(nóng)田內(nèi)、農(nóng)田外南方小花蝽的風險均可接受。

氯噻啉和烯啶蟲胺已逐步取代高毒農(nóng)藥，在防治蚜蟲、飛虱、葉蟬以及部分鱗翅目害蟲中發(fā)揮重要作用，但二者對薊馬類害蟲的防效并無報道。在本研究中烯啶蟲胺表現(xiàn)出對黃胸薊馬明顯的高毒力，對南方小花蝽高風險，且不因殺蟲劑含量和劑型的改變而降低該風險。然而，前人的研究卻表明氯噻啉和烯啶蟲胺對不同赤眼蜂的風險均可接受(王彥華等,2012;Wangetal.,2012,2014;Zhaoetal.,2012)，與寄生性天敵昆蟲能夠很好地兼容。氟吡呋喃酮和噻蟲嗪對薊馬類害蟲的防治已取得良好效果(Panthi and Renkema,2020;Renkemaetal.,2020;Lin QCetal.,2021)，但二者對東亞小花蝽Oriussauteri的暴露風險差異較大，前者低風險，后者為高風險(Lin QCetal.,2021)；然而，本研究表明氟吡呋喃酮對南方小花蝽也為高風險(表4)，這與早期研究其對小花蝽類天敵的高風險(Barbosaetal.,2017;Cloyd and Herrick,2018;Rahmanetal.,2022)相符。天敵昆蟲的種類、發(fā)育階段以及性別等都有可能對其敏感性造成不同程度的影響；毒性測試方法，殺蟲劑的預測暴露量、暴露途徑以及暴露時間也是影響風險評估結果的重要因素(Lin Tetal.,2021;Mahmoudi-Dehpahnietal.,2021)。

近年來國內(nèi)陸續(xù)開發(fā)出不同劑型的吡蟲啉、呋蟲胺用于防控薊馬類害蟲，這可能與該類害蟲對兩種殺蟲劑的高敏感性有關，本研究發(fā)現(xiàn)這兩種殺蟲劑對黃胸薊馬和南方小花蝽具有較高的選擇毒性。然而，呋蟲胺對農(nóng)田內(nèi)的南方小花蝽高風險，以制劑在田間推薦用量下使用仍可導致半數(shù)以上的南方小花蝽個體死亡(圖3)。因此，呋蟲胺對害蟲和天敵昆蟲的高選擇性無助于增強其與南方小花蝽的兼容性，這與前人研究認為呋蟲胺與東亞小花蝽兼容差的結論(Lin QCetal.,2021)是相符的。但另一些研究卻表明吡蟲啉對東亞小花蝽、刺小花蝽Oriusarmatus低風險(Broughtonetal.,2014;何丹等,2018)，并且能夠與東亞小花蝽很好地兼容(Lin QCetal.,2021)。殺蟲劑制劑中的助劑、表面活性劑成分和比例的差異可能是導致其與捕食性天敵昆蟲兼容性差異的要素之一(Cowlesetal.,2000;Herricketal.,2017;Demkovichetal.,2018;Chenetal.,2019)。

與新煙堿類殺蟲劑類似，三氟苯嘧啶同樣通過作用于昆蟲的煙堿乙酰膽堿受體發(fā)揮作用。然而，三氟苯嘧啶主要通過抑制作用，是為煙堿乙酰膽堿受體的拮抗劑(Cordovaetal.,2016;Liuetal.,2020)。三氟苯嘧啶憑借獨特的結構和作用機制、高效的殺蟲活性以及對非目標生物的低毒性和環(huán)境友好而受到越來越多的關注(Liuetal.,2020)。其商品制劑在中國于2016年首次獲得登記用于防治對新煙堿類殺蟲劑產(chǎn)生高抗性的褐飛虱(Zhangetal.,2017;Xuetal.,2019)。褐飛虱對三氟苯嘧啶的敏感性顯著高于對吡蟲啉(Zhuetal.,2018)，但黃胸薊馬卻正好相反，其對三氟苯嘧啶敏感性低于對吡蟲啉。盡管如此，三氟苯嘧啶對黃胸薊馬的半致死用量仍遠低于其田間最大推薦用量(圖3)，仍然顯示極強的毒力。同時，三氟苯嘧啶對南方小花蝽顯示出極低的暴露風險，其對黃胸薊馬和南方小花蝽具備高選擇毒性(表4)。這種高選擇毒性在三氟苯嘧啶對褐飛虱及其天敵中也有明顯體現(xiàn)(Zhuetal.,2018;Mishraetal.,2022)。這可能與三氟苯嘧啶特殊的抑制而不是激活昆蟲煙堿乙酰膽堿受體的作用機理有關(Cordovaetal.,2016)，或者與其選擇性地影響昆蟲酯酶活性有關(Lietal.,2020)。

新煙堿類殺蟲劑在薊馬類害蟲防治中的重要性日益凸顯。本研究首次明確了6種新煙堿類殺蟲劑和三氟苯嘧啶對黃胸薊馬及其天敵南方小花蝽的選擇毒性；黃胸薊馬對供試的殺蟲劑均顯示高敏感性，其中僅有吡蟲啉和三氟苯嘧啶對南方小花蝽的暴露風險可接受，但吡蟲啉仍存在導致大量南方小花蝽死亡的風險。因此，三氟苯嘧啶具備良好的兼容南方小花蝽防治黃胸薊馬的潛力。然而，在國內(nèi)三氟苯嘧啶相關制劑尚未被登記用于薊馬類害蟲防治，其對薊馬類害蟲的田間防效，以及對其他非靶標生物的暴露風險仍需要進一步評估。另一方面，對南方小花蝽暴露風險不可接受的新煙堿類殺蟲劑，可以探索通過改變劑型或施藥方式，例如拌種、土壤撒施等，降低其對南方小花蝽甚至其他天敵昆蟲的風險，以提高殺蟲劑與天敵昆蟲的兼容性，促進協(xié)同防控黃胸薊馬策略的有效實施。