劉冰蕾, 郭莉莉, 汪建武, 趙瑞元, 丁世勇,楊 彬, 龍熙平, 李彩紅,*

(1.湖南省棉花科學研究所, 常德 415000; 2.湖南大學湖南發(fā)展研究院, 長沙 410082;3.湖南大學電氣與信息工程學院, 長沙 410082)

自轉Bt基因棉大規(guī)模種植以來,棉田管理制度及殺蟲劑種類的變化給棉田生態(tài)系統生物鏈造成了各種直接和間接的影響,中黑盲蝽Adelphocorissuturalis、綠盲蝽Apolyguslucorum、棉蚜Aphisgossypii、棉葉蟬Amrascabiguttula等非靶標刺吸式害蟲已經取代棉鈴蟲成為棉花主要害蟲(Luetal., 2010; 雒珺瑜等, 2017)。棉葉蟬是廣泛分布于世界范圍內各主要棉區(qū)的棉花重要害蟲,如東亞、東南亞、澳洲等地,且對當地棉花生產造成了不同程度危害。在我國,棉葉蟬近年來在黃河流域棉區(qū)及長江流域棉區(qū)呈現暴發(fā)性態(tài)勢,表現為基數大、世代多,發(fā)生量和危害日益嚴重(黎鴻慧等, 2006; 匡政成等, 2016; 吳潔等, 2019)。針對棉葉蟬研究高效可持續(xù)防控措施顯得尤為迫切。

當前對刺吸式害蟲的防治主要以新煙堿類殺蟲劑為主(張梅鳳等, 2009),如吡蟲啉、噻蟲嗪、啶蟲脒等。為了降低棉葉蟬等害蟲對棉花的危害,殺蟲劑的施藥次數和劑量在逐年增加,隨之造成的是害蟲抗藥性水平的不斷上升。研究表明,不同地區(qū)棉田刺吸式害蟲已經對新煙堿類殺蟲劑產生了中等以上抗性水平,如華北地區(qū)棉蚜對吡蟲啉的抗性倍數均在100倍以上,綠盲蝽對吡蟲啉從敏感狀態(tài)轉為中等水平抗性,抗性倍數在10倍以上;東南地區(qū)煙粉虱Bemisiatabaci對吡蟲啉、噻蟲嗪均達到中等抗性水平(Wangetal., 2010; 張帥等, 2016)?？顾幮詥栴}在國外其他地區(qū)也顯現出來,如巴基斯坦不同地區(qū)棉葉蟬種群對啶蟲脒、吡蟲啉和噻蟲嗪分別產生了2.3～1 197.7倍抗性(Saeedetal., 2016)。但目前國內對于棉葉蟬的藥劑敏感性結果鮮見報道。

生物源農藥因具有安全、高效、低毒等優(yōu)點可有效緩解過量使用化學農藥帶來的抗藥性、環(huán)境污染、農藥殘留等一系列問題(蔡璞瑛等, 2014)。阿維菌素自20世紀80年代引入我國后,作為一類重要的抗生素已經成為農用和獸用的高效生物源殺蟲劑(徐漢虹等, 2005)。苦參堿和藜蘆胺是我國市場上主要的植物源殺蟲劑,廣泛應用于各類作物,且被報道用于防治刺吸式害蟲具有優(yōu)異效果(周順玉等, 2011; 楊峻等, 2014; 張興等, 2015)。此3種藥劑在棉葉蟬防治方面作用效果尚不明確。因此,為了降低棉葉蟬對棉花生產的威脅,篩選高效低毒農藥,本研究在室內和田間比較了3種生物源殺蟲劑和5種新煙堿類殺蟲劑對湘北棉區(qū)棉葉蟬的作用效果,從而為棉葉蟬的科學防控提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1供試蟲源:室內生物測定供試蟲源為棉葉蟬若蟲,2021年7月份于湖南省常德市德山經濟開發(fā)區(qū)湖南省棉花科學研究所茅灣基地棉田(28°95′25″N, 111°67′81″E)中采集,將采集到的棉葉蟬帶回實驗室飼養(yǎng)至次代,選取初孵后10 d左右若蟲進行試驗。

1.1.2供試殺蟲劑:殺蟲劑有效成分含量,來源、使用劑量和田間推薦劑量見表1。

表1 供試藥劑及劑量Table 1 Tested pesticides and doses

1.2 室內生物測定

采用浸葉法(王歡歡等, 2019)測定湖南常德棉葉蟬田間種群的室內毒力,藥劑稀釋為5個系列濃度,供試藥劑及處理見表1。將帶有棉葉蟬3齡若蟲的整個葉片浸入藥液中10 s,用濾紙迅速吸取多余藥液,并將棉葉蟬轉移至未施用過農藥的棉花葉片上進行飼養(yǎng),葉片根部用濕潤棉花包裹保持葉片水分后放置養(yǎng)蟲盒中于人工氣候箱[溫度(26±1) ℃,相對濕度60%～70%,光周期16L∶8D]中飼養(yǎng),每處理4次重復,每重復浸蟲20頭,并設置清水處理作為對照。處理24 h時記錄棉葉蟬死亡數和存活數,死亡標準為用毛筆輕觸蟲體,試蟲無反應且蟲體僵硬視為死亡。對照組死亡率<10%,判定數據有效,反之無效。相對毒力指數選擇5%啶蟲脒EC對棉葉蟬3齡若蟲的LC50值為標準。

表2 浸葉法測定的8種殺蟲劑對棉葉蟬3齡若蟲24 h時的室內毒力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

相對毒力指數=5%啶蟲脒EC對棉葉蟬3齡若蟲的LC50值/其他藥劑對棉葉蟬3齡若蟲的LC50值。

1.3 田間藥效試驗

田間藥效試驗在湖南省桃源縣三陽港鎮(zhèn)太平橋社區(qū)中心村(29°06′06″N,111°34′44″E)進行。供試棉花品種為湘FZ001。2021年8月1日,棉花長勢良好,棉葉蟬發(fā)生偏重時進行施藥處理。試驗共設置9個處理,具體試驗劑量見表1,各藥劑4次重復,隨機區(qū)組排列,小區(qū)面積15 m2, 共設置36個處理。施藥工具為臺州市路橋豐年噴霧器廠生產的3 WBD-16C/18C型背負式噴霧器,單個扇形噴頭,壓力0.2～0.4 MPa,噴液量450 L/hm2。供試8種藥劑均未對棉葉蟬防治進行登記,故參考室內毒力結果及各藥劑防治其他刺吸式口器害蟲推薦劑量設置田間使用劑量,各藥劑按照表1中有效成分使用量換算為相對應的藥劑使用量稱量后加入水中進行噴霧處理。施藥當天晴,施藥時溫度為32 ℃。依據棉葉蟬習性及相關文獻(何覺民等,2009)每小區(qū)按五點取樣法對棉葉蟬數進行調查,每點調查5株,共調查25株,每株定點調查上部(3盤果枝)3片棉葉, 共查75片葉,計數葉片正反面蟲量。噴藥前調查1次蟲口基數,噴藥后1, 7和14 d各調查1次殘蟲數,計算蟲口減退率和校正防效。

1.4 數據分析

室內生物測定采用EXCEL 19.0軟件處理數據,計算棉葉蟬若蟲在不同藥劑濃度下的死亡率、校正死亡率,采用SPSS 18.0軟件對結果進行單因素方差分析,以Duncan氏新復極差法進行差異顯著性分析。采用SPSS 18.0軟件Probit模型對毒力測定數據進行統計分析,分別計算各藥劑對棉葉蟬若蟲的毒力回歸方程(賈春生, 2006)。田間藥效試驗根據統計結果計算蟲口減退率、校正防效,采用Duncan氏新復極差法進行差異顯著性分析。

死亡率(%)=(處理后蟲數/處理前總蟲數)×100;

校正死亡率(%)=[(處理組死亡率-對照組死亡率)/(100-對照組死亡率)]×100;

蟲口減退率(%)=[(施藥前活蟲數-施藥后活蟲數)/施藥前活蟲數]×100;

校正防效(%)=[1-(對照區(qū)藥前蟲量×藥劑處理區(qū)藥后蟲量)/(對照區(qū)藥后蟲量×藥劑處理區(qū)藥前蟲量)]×100。

2 結果

2.1 8種殺蟲劑對棉葉蟬3齡若蟲的室內毒力

由表2可知,用浸葉法測定的3種生物源殺蟲劑和5種新煙堿類殺蟲劑對棉葉蟬3齡若蟲24 h毒力結果表明不同種類殺蟲劑對棉葉蟬3齡若蟲的毒力存在明顯差異。生物源殺蟲劑中0.5%藜蘆胺SL對棉葉蟬3齡若蟲毒力最高,LC50值僅為1.82 mg/L;5%阿維菌素EC次之,LC50值為4.00 mg/L;而2%苦參堿AS毒力最弱,LC50值為52.76 mg/L。新煙堿類殺蟲劑中10%烯啶蟲胺AS對棉葉蟬3齡若蟲的毒力最高, 5%啶蟲脒EC對棉葉蟬3齡若蟲的毒力最弱,LC50值分別為16.21和113.33 mg/L。在所有8種殺蟲劑中,生物源殺蟲劑對棉葉蟬3齡若蟲的毒力高于新煙堿類殺蟲劑,大小順序依次為0.5%藜蘆胺SL>5%阿維菌素EC>10%烯啶蟲胺AS>40%氯噻啉WG>20%呋蟲胺SC>2%苦參堿AS >30%噻蟲嗪SC>5%啶蟲脒EC。生物源殺蟲劑0.5%藜蘆堿SL和新煙堿類殺蟲劑10%烯啶蟲胺AS對棉葉蟬3齡若蟲的相對毒力指數分別是5%啶蟲脒EC的62.27和6.99倍。

2.2 8種殺蟲劑對棉葉蟬的田間防效

由表3可知,2021年8月,在湖南省桃源縣三陽港鎮(zhèn)進行的田間試驗表明,8種殺蟲劑噴霧處理對棉葉蟬的田間防效隨著時間延長呈現先上升后下降的趨勢,在藥后7 d時達到最佳效果。藥后1 d時,生物源殺蟲劑0.5%藜蘆胺SL對棉葉蟬的校正防效最佳,達91.36%,與新煙堿類殺蟲劑20%呋蟲胺SC的校正防效無顯著差異(P>0.05),且顯著高于其他藥劑的 (P<0.05)。藥后 7 和 14 d 時20%呋蟲胺SC對棉葉蟬的校正防效顯著高于其他藥劑的(P<0.05),分別達到92.02%和86.99%;0.5%藜蘆胺SL的次之,分別為86.14%和80.09%;與10%烯啶蟲胺AS和40%氯噻啉WG的無顯著差異(P>0.05),但顯著高于其他殺蟲劑的(P<0.05)。藥后1, 7和14 d時5%阿維菌素EC和2%苦參堿AS兩種生物源殺蟲劑對棉葉蟬的校正防效均顯著高于30%噻蟲嗪SC和5%啶蟲脒EC的(P<0.05),前者校正防效分別 63.08%, 72.00% 和69.99%,后者分別為61.36%, 66.26%和59.17%。藥后1, 7和14 d時觀察藥劑對作物的安全性,結果顯示供試8種殺蟲劑在測試劑量下均對棉花生長安全。

表3 2021年8月8種殺蟲劑對棉田棉葉蟬的防效(湖南桃源縣)Table 3 Control efficacy of eight insecticides against Amrasca biguttula in cotton field in Taoyuan County, Hunan in August, 2021

3 討論

近年來棉葉蟬對國內外棉花生產造成了嚴重威脅,當前防治棉葉蟬主要依賴于化學防治,棉葉蟬的高效防治和抗性監(jiān)測已經引起了國外部分學者的關注(Saeedetal., 2016; Madhuetal., 2022),但我國尚無系統的藥效評價與毒力測定。這種缺乏有效指導的藥劑使用無疑會造成化學農藥高頻、過量使用,隨之帶來農藥污染源、抗藥性等系列問題。因此,為了減少化學農藥用量,響應國家對農業(yè)高質量發(fā)展政策,本研究對湘北棉區(qū)的棉葉蟬種群開展了殺蟲劑毒力與田間藥效評價,篩選到藜蘆胺等高效低毒藥劑可為有效減少蟲害防控提供實踐指導作用。

本研究結果表明,植物源殺蟲劑0.5%藜蘆胺SL在供試8種殺蟲劑中對棉葉蟬若蟲的室內毒力最高(表2),是理想的供選藥劑。藜蘆胺具有觸殺和胃毒作用,其作用機理一般認為是刺激昆蟲局部消化系統,引起蟲體反射性興奮,隨后抑制感覺神經末梢和中樞神經致死(師紅梅, 2010)。該藥劑廣泛登記用于農作物刺吸式害蟲防治。相關研究表明,藜蘆胺對棉蚜具有極高殺蟲活性,24 h的LC30值僅為0.50 mg/L,藜蘆胺對茶葉小綠葉蟬的田間藥效試驗表現出較好的速效性與持效性(周順玉等, 2011; 李志雄等, 2020),這些報道與本研究結果一致。大環(huán)內脂類殺蟲劑阿維菌素是一種廣譜性的生物源殺蟲劑,其表現出僅次于藜蘆胺的室內毒力作用,相關研究表明阿維菌素對綠盲蝽3齡若蟲及豌豆蚜成蟲害蟲均具有很高殺蟲活性(王洪濤等, 2014; 王小強等, 2014)。棉葉蟬若蟲對5種新煙堿類殺蟲劑中的10%烯啶蟲胺AS表現出較強敏感性,而對30%噻蟲嗪SC、5%啶蟲脒EC敏感性明顯降低,這3種殺蟲劑的相對毒力指數最高相差6.99倍(表2)。新煙堿類殺蟲劑是當前全球最重要的殺蟲劑,主要作用于昆蟲的中樞神經系統,是煙堿型乙酰膽堿受體(nicotinic acetylcholine receptors, nAChRs)激動劑(Thomson and Hoffmann, 2006; Jeschkeetal., 2011)。自20世紀80年代吡蟲啉被用于替代高毒農藥后,新煙堿類殺蟲劑需求大幅上升,其抗性和生態(tài)環(huán)境污染等問題逐漸顯現出來。比如其殘留問題已經對蜜蜂等傳粉昆蟲帶來了急性致死、亞致死及與其他病原協同效應等諸多危害(Whitehornetal., 2012; 藺哲廣等, 2014);噻蟲嗪、烯啶蟲胺、呋蟲胺等對天敵昆蟲稻螟赤眼蜂等4種赤眼蜂具有高至極高風險,同時噻蟲嗪和呋蟲胺對螟黃赤眼蜂等3種赤眼蜂風險指數達433.6～5492.5,位于13種供試藥劑前列(Cloyd and Bethk, 2011; Chengetal., 2018);此外吡蟲啉和噻蟲嗪所產生的抗性問題也是屢見不鮮(Wangetal., 2010; Saeedetal., 2016; 張帥等, 2016)。

田間試驗中0.5%藜蘆胺SL、 10%烯啶蟲胺AS藥后14 d對棉葉蟬的田間校正防效均大于80%,表現出較好防效,與室內毒力測定趨勢一致,而5%阿維菌素EC和20%呋蟲胺SC兩種藥劑則相反(表2, 3),這可能是由于不同種群的藥劑敏感性差異導致。本研究中僅參考藥劑推薦劑量和室內毒力結果設置了單劑量田間試驗,結果一定程度上表明了供試藥劑對湘北部分地區(qū)棉葉蟬的防治應用效果,但尚不能明確最適劑量?；诖?我們將在后續(xù)研究中針對不同地理種群棉葉蟬持續(xù)開展毒力實驗及基于劑量篩選的田間試驗,以明確棉葉蟬抗藥性變化動態(tài)并獲得高效防控藥劑。

本研究發(fā)現了生物農藥藜蘆胺和新煙堿類殺蟲劑烯啶蟲胺兩種藥劑可應用于湘北地區(qū)棉田棉葉蟬防治。藜蘆胺是我國已經登記且市場占有率較高的植物源殺蟲劑,此類藥劑具有作用靶標多樣、調節(jié)植物生長等特性(楊峻等, 2014; 張興等, 2015)。烯啶蟲胺鑒于其對赤眼蜂的風險應避免在赤眼蜂種群數量上升期使用(王彥華等, 2012)。綜上所述,建議推廣藜蘆胺應用于棉葉蟬防治,并與烯啶蟲胺等化學藥劑合理交替使用。