宋星陳, 韓晶波, 李 明*,,2,3, 廖 遜,2,3, 李榮玉*,,2,3

(1. 貴州大學(xué) 作物保護(hù)研究所，貴陽(yáng) 550025；2. 貴州省山地農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴陽(yáng) 550025；3. 貴州大學(xué) 獼猴桃工程技術(shù)研究中心，貴陽(yáng) 550025)

褐飛虱Nilaparvata lugens(St?l) 是水稻上危害嚴(yán)重的遷飛性害蟲(chóng)之一[1]，極易暴發(fā)成災(zāi)，已危害中國(guó)23%～30%水稻種植區(qū)，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)量損失[2]。此外，其還可通過(guò)刺吸式口器進(jìn)行病毒傳染，造成其他危害[3-5]。

目前，中國(guó)對(duì)于水稻褐飛虱主要采用化學(xué)防治[6]，但隨著化學(xué)殺蟲(chóng)劑的大量使用，水稻褐飛虱已對(duì)多種殺蟲(chóng)劑產(chǎn)生不同程度的抗性，導(dǎo)致防治難度增加[7-12]。凌炎等[13]研究表明，中國(guó)和越南共14個(gè)褐飛虱田間種群已對(duì)吡蟲(chóng)啉、噻嗪酮、氟蟲(chóng)腈等產(chǎn)生抗性。據(jù)節(jié)肢動(dòng)物抗性倍數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)(APRD) 最新發(fā)布，褐飛虱在節(jié)肢動(dòng)物抗性倍數(shù)中排名第十，表明其抗藥性問(wèn)題日益嚴(yán)重[14]。鑒于此，尋求水稻褐飛虱的新型綠色防控技術(shù)迫在眉睫。

基于植物保護(hù)防御角度而制備的膜劑是一種新型防控水稻褐飛虱的綠色防治技術(shù)[15]。該技術(shù)對(duì)環(huán)境、寄主植物、天敵生物等安全，且可有效控制病蟲(chóng)害的發(fā)生與蔓延[16]。Peng等研究表明，高嶺土顆粒膜劑可有效防治馬鈴薯木虱[17]；Sahraee等研制出了一種明膠基納米復(fù)合膜，具有抗真菌性能[18]?；诖?，本研究根據(jù)褐飛虱危害特點(diǎn)，以松香、海藻酸鈉等天然產(chǎn)物為主要成分，添加一定的乳化劑和防腐劑，通過(guò)混合、加熱、成膜等工藝制備成了一種可穩(wěn)定存在于水稻表面的薄膜——松香 ? 海藻酸鈉膜劑，旨在為水稻褐飛虱的防治提供一種新思路。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 蟲(chóng)源 供試褐飛虱Nilaparvata lugens(St?l)采集于貴州省黃平縣試驗(yàn)基地，飼養(yǎng)于貴州大學(xué)農(nóng)安科研室。飼養(yǎng)條件：溫度為 28℃ ± 1℃，相對(duì)濕度為70%～80%，光照周期為16 h (L) : 8 h (D)。

1.1.2 試劑及藥劑 海藻酸鈉 (化學(xué)純，天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所)；蛋白胨 (北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司)；特級(jí)松香 (深圳市吉田化工有限公司)；菜油 (貴州長(zhǎng)城油脂化工有限公司)；苯甲酸鈉 (分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司)。20%異丙威乳油 (isoprocarb EC，田間推薦劑量：150～200 mL/667 m2，江西易順作物科學(xué)有限公司)；98%乳化劑LAE-4 (南通宇源新材料科技有限公司)；99%乳化劑OP-15 (海安縣國(guó)力化工有限公司)。

1.1.3 儀器 PHS-3C精密pH計(jì) (上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司)；NDJ-8S數(shù)字粘度計(jì) (上海佑科儀器儀表有限公司)；AL104分析天平 (梅特勒-托利多儀器有限公司，量程為 110 g，精度為：0.1 mg)；DM500顯微鏡 (徠卡顯微系統(tǒng) (上海) 有限公司)；NSZ818體視鏡 (寧波永新光學(xué)股份有限公司)；SX-CS8A型農(nóng)用手動(dòng)氣壓噴霧器 (浙江黃巖市下噴霧器化工有限公司)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 松香 ? 海藻酸鈉膜劑的制備及其優(yōu)化 采用Cheng[19]等方法并稍作修改。將成膜物質(zhì)海藻酸鈉與蛋白胨按質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為2%和10%混合，加入100 mL去離子水，作為水相；磁力攪拌下，添加由菜油和松香 (體積比1 : 1，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12.5%) 組成的油相，繼續(xù)攪拌至溶液為膠體狀態(tài)，靜置至表面氣泡消失，得到膜劑初步配方。分別對(duì)海藻酸鈉和蛋白胨的含量以及水相與油相的體積比進(jìn)行優(yōu)化，以成膜物質(zhì)的延展性、黏度、拉絲度作為評(píng)定指標(biāo)，確定膜劑的最終配方。

1.2.2 松香 ? 海藻酸鈉膜劑理化性質(zhì)的測(cè)定

1.2.2.1 pH值測(cè)定 采用pH計(jì)測(cè)定松香 ? 海藻酸鈉膜劑的pH值。

1.2.2.2 黏度測(cè)定 采用NDJ-8S數(shù)字粘度計(jì)測(cè)定。將膜劑倒入直徑不小于60 mm的圓形平底容器中，旋轉(zhuǎn)升降塊將轉(zhuǎn)子緩慢浸入膜劑中，使轉(zhuǎn)子液面標(biāo)志與膜劑成一平面 (環(huán)境溫度25℃ ± 5 ℃，相對(duì)濕度 ≤ 80%)，記錄數(shù)據(jù)。

1.2.2.3 固含量測(cè)定 準(zhǔn)確稱(chēng)量玻片質(zhì)量，記為ma，g；將松香 ? 海藻酸鈉膜劑涂抹于玻片上，稱(chēng)其質(zhì)量，記為m1，g；在電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中烘至恒重，稱(chēng)其質(zhì)量，記為m2，g，用公式 (1) 計(jì)算膜劑的固含量m。

1.2.2.4 成膜時(shí)間測(cè)定 將優(yōu)化后的松香 ? 海藻酸鈉膜劑用清水分別稀釋成25、50、100、200和400倍的成膜溶液，取1 mL噴于玻板上，垂直靜置，記錄成膜時(shí)間。

1.2.2.5 耐雨水沖刷測(cè)試 準(zhǔn)確稱(chēng)量玻片質(zhì)量，記為mb，g；將采用優(yōu)化配方制備的松香 ? 海藻酸鈉膜劑用清水分別稀釋成25、50和100倍，取0.5 mL涂于玻片上。晾干后烘干至恒重，其質(zhì)量記為m3，g；用噴壺噴水模擬降雨 (環(huán)境溫度25℃ ± 5 ℃，相對(duì)濕度 ≤ 80%)，再烘干至恒重，其質(zhì)量記為m4，g。用固含量的流失率m'來(lái)反映松香 ? 海藻酸鈉膜劑的耐雨水沖刷能力，計(jì)算公式見(jiàn)公式 (2)。

1.2.2.6 外觀(guān)結(jié)構(gòu) 將制備好的松香 ? 海藻酸鈉膜劑置于載玻片上，用顯微鏡觀(guān)察；同時(shí)將其噴灑在水稻莖稈上，用刀片進(jìn)行橫切、縱切后，用體視鏡觀(guān)察，記錄膜劑外觀(guān)。

1.2.3 松香 ? 海藻酸鈉膜劑對(duì)水稻褐飛虱的室內(nèi)阻吸活性測(cè)定 參考稻稈浸漬法[20]并略作修改。選取長(zhǎng)勢(shì)一致、高約20 cm的水稻苗，用清水洗凈，靜置晾干至莖稈無(wú)水珠滴落。每15株為1組。用清水將優(yōu)化后的松香 ? 海藻酸鈉膜劑分別稀釋成25、50、100、200和400倍，并以清水為空白對(duì)照，共6個(gè)處理。每處理取5 mL噴施于已晾干的水稻莖稈上，晾干備用。將水稻根部用醫(yī)用脫脂棉包裹，放入玻璃管中，使水稻保持直立，加入少量營(yíng)養(yǎng)液。用吸蟲(chóng)器吸取生長(zhǎng)狀況一致的褐飛虱3齡若蟲(chóng)，接入上述玻璃管中，每管10頭，每處理3個(gè)重復(fù)，共30頭。用保鮮膜將玻璃管封口 (保鮮膜上打孔)，觀(guān)察褐飛虱若蟲(chóng)生理活動(dòng)是否正常。將玻璃管至于溫度為 28℃ ± 1℃、光照周期為16 h(L) : 8 h(D) 的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，分別記錄處理3、5和7 d后的死亡蟲(chóng)數(shù)和活蟲(chóng)質(zhì)量，用0號(hào)毛筆尖輕觸試蟲(chóng)，試蟲(chóng)無(wú)任何反應(yīng)視為死亡。將試蟲(chóng)用乙醚麻醉 (5～10 s)，稱(chēng)量其活蟲(chóng)體重 (對(duì)照活蟲(chóng)增重W1、處理活蟲(chóng)增重W2)，用公式（3）計(jì)算活蟲(chóng)體重減少百分率Rw。

1.2.4 田間試驗(yàn) 田間試驗(yàn)在貴州省黃平縣舊州鎮(zhèn)開(kāi)展。供試水稻品種為內(nèi)香8518，基地土壤肥力中等，地勢(shì)平坦，灌溉條件良好，栽培條件一致。設(shè)置各處理如下：A. 松香 ? 海藻酸鈉膜劑1.2 kg/667 m2(稀釋50倍)；B. 松香 ? 海藻酸鈉膜劑0.6 kg/667 m2(稀釋100倍)；C. 松香 ? 海藻酸鈉膜劑0.3 kg/667 m2(稀釋200倍)；G. 20%異丙威乳油200 mL/667 m2(稀釋1 500倍)；CK. 清水60 kg/667 m2。每處理3次重復(fù)，共15個(gè)小區(qū)，每小區(qū)面積30 m2，隨機(jī)區(qū)組排列，整個(gè)試驗(yàn)區(qū)設(shè)立寬為1 m的保護(hù)帶。使用SX-CS8A型農(nóng)用手動(dòng)氣壓噴霧器對(duì)準(zhǔn)水稻各部位噴施膜劑和對(duì)照藥劑，保證其均勻分布在水稻各部位。根據(jù)《農(nóng)藥田間藥效試驗(yàn)準(zhǔn)則》[21]進(jìn)行藥效調(diào)查，噴膜前調(diào)查褐飛虱蟲(chóng)口基數(shù)，于噴膜后1、3、5和7 d采用盆拍法調(diào)查記錄各小區(qū)處理稻田褐飛虱的蟲(chóng)口密度。每小區(qū)調(diào)查10點(diǎn)，每點(diǎn)1叢，分別按照公式 (4) 和 (5)計(jì)算蟲(chóng)口減退率和防治效果。試驗(yàn)期間觀(guān)察松香 ?海藻酸鈉膜劑對(duì)作物生長(zhǎng)是否產(chǎn)生影響。

其中：R為蟲(chóng)口減退率，%；N0為施藥前蟲(chóng)口數(shù)；N1為施藥后蟲(chóng)口數(shù)。E為防控效果，%；R1為處理區(qū)蟲(chóng)口減退率，%；R0為對(duì)照區(qū)蟲(chóng)口減退率，%。

1.2.5 統(tǒng)計(jì)方法 采用DPS分析軟件，利用新復(fù)極差法對(duì)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，比較5%和1%水平差異性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同配方組成對(duì)松香 ? 海藻酸鈉膜劑成膜效果的影響

當(dāng)海藻酸鈉與蛋白胨的質(zhì)量比例以及油相含量一定時(shí)，研究了水相和油相的不同體積比對(duì)膜劑成膜效果的影響。結(jié)果如表1所示：當(dāng)水相與油相體積比為3 : 1時(shí)，膜劑具有較好的拉絲度、黏度和延展性。通過(guò)對(duì)海藻酸鈉和蛋白胨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行探究(表2)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)海藻酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加時(shí)，膜劑的延展性有所降低，而當(dāng)?shù)鞍纂速|(zhì)量分?jǐn)?shù)增加時(shí)，膜劑黏度降低。當(dāng)海藻酸鈉和蛋白胨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為3%和8%時(shí)，膜劑的拉絲度、延展性和黏度等均較好。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在膜劑中添加苯甲酸鈉和乳化劑 [V(LAE-4) :V(OP-15）= 1 : 3] 時(shí)，不僅可延長(zhǎng)膜劑的自然保存時(shí)間，還可增強(qiáng)膜劑油相的分散程度。綜上所述，在海藻酸鈉、蛋白胨以及油/水相比例明確后，對(duì)其余物質(zhì)的添加量進(jìn)行了調(diào)整，最終得出膜劑的最優(yōu)配方 (質(zhì)量分?jǐn)?shù)) 為：松香 (12.5%)、菜油 (10%)、海藻酸鈉 (3%)、蛋白胨 (8%)、乳化劑V(LAE-4) :V(OP-15) = 1 : 3 (2.5%)、苯甲酸鈉 (1%) 和水 (63%)。

表1 松香 ? 海藻酸鈉膜劑的成膜效果Table 1 Film-forming effect of rosin + sodium alginate film

表2 優(yōu)化后松香 ? 海藻酸鈉膜劑的成膜效果Table 2 Film forming effect after optimized rosin + sodium alginate film

2.2 松香 ? 海藻酸鈉膜劑的理化性質(zhì)

測(cè)定結(jié)果 (表3) 表明，所制備的膜劑呈弱酸性，pH范圍為6.34～6.91，黏度值為108～114 Pa·s，固含量為38.62%，具有較好的成膜性。且通過(guò)模擬降水試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著膜劑稀釋倍數(shù)的提高，其固含量流失率不斷降低。當(dāng)稀釋100倍時(shí)，其固含量流失率為45.15%，表明該膜劑具有一定的耐雨水沖刷的能力，可穩(wěn)定持續(xù)地附著在水稻上。

表3 松香 ? 海藻酸鈉膜劑模擬降雨后固含量流失率Table 3 The rosin + sodium alginate film of Nilaparvata lugens solid content loss rate after simulated rainfall

2.2.1 不同稀釋倍數(shù)的膜劑成膜時(shí)間 如圖1所示，隨著稀釋倍數(shù)的增大，膜劑固含量隨之降低，成膜時(shí)間縮短。當(dāng)稀釋25倍時(shí)，其成膜時(shí)間為4.82 min；而稀釋400倍時(shí)，成膜時(shí)間縮短至1.62 min。

2.2.2 膜劑微觀(guān)結(jié)構(gòu)特征 分別采用顯微鏡和體視鏡對(duì)松香 ? 海藻酸鈉膜劑進(jìn)行微觀(guān)結(jié)構(gòu)特征觀(guān)察。結(jié)果如圖2所示，膜劑在自然狀態(tài)下是柔性的，呈黃色，膜表面有黏性，邊緣光滑且薄，具有通透性；將其噴灑至水稻莖稈后，在體視鏡下能看到水稻莖稈被一層薄膜所包裹。

2.3 松香 ? 海藻酸鈉膜劑對(duì)褐飛虱的室內(nèi)阻吸活性

2.3.1 膜劑對(duì)褐飛虱的阻吸作用 結(jié)果 (表4) 顯示，松香 ? 海藻酸鈉膜劑對(duì)褐飛虱具有一定的阻吸作用，且不同稀釋倍數(shù)阻吸效果不同。其中，處理后7 d，稀釋100倍的膜劑對(duì)褐飛虱的阻吸活性較高，其校正死亡率為59.26%；而稀釋50和200倍時(shí)，對(duì)褐飛虱也具有較好的阻吸活性，其校正死亡率分別為48.15%和55.56%；但其余各處理3 d時(shí)對(duì)褐飛虱的矯正死亡率最高僅為20%，活性較差。

表4 松香 ? 海藻酸鈉膜劑對(duì)褐飛虱的室內(nèi)阻吸活性Table 4 Piercing-sucking barrier activity results of the rosin + sodium alginate film to Nilaparvata lugens

2.3.2 膜劑對(duì)褐飛虱體重的影響 結(jié)果 (表5) 表明：所制備的松香 ? 海藻酸鈉膜劑能顯著降低褐飛虱的體重，且隨著稀釋倍數(shù)的增加，顯著作用呈現(xiàn)出先上升再下降的趨勢(shì)。處理后3 d，稀釋50倍的膜劑顯著降低了褐飛虱體重，減重率高達(dá)92.78%；處理后5 d和7 d時(shí)，稀釋100倍的膜劑對(duì)褐飛虱的減重率分別為83.08%和83.91%。表明膜劑可能阻礙了褐飛虱口器的刺入，從而減少了營(yíng)養(yǎng)攝取，導(dǎo)致褐飛虱體重減輕。

表5 松香 ? 海藻酸鈉膜劑對(duì)褐飛虱活蟲(chóng)體重變化的影響Table 5 The change of Nilaparvata lugens live insect weight after spraying the rosin + sodium alginate film

2.3.3 田間防控效果 田間試驗(yàn)結(jié)果 (表6) 表明，用清水稀釋50、100和200倍的松香 ? 海藻酸鈉膜劑對(duì)田間褐飛虱均表現(xiàn)出良好的防控效果。其中稀釋50倍的膜劑防效較好，其處理后3、5 和7 d的平均防效分別為52.06%、55.42%和64.21%，顯著高于稀釋100倍和200倍的防效。與20%異丙威EC稀釋1 500倍的處理相比，稀釋50倍的松香 ? 海藻酸鈉膜劑處理后1、3 和5 d的防治效果顯著降低，但處理后7 d的防控效果與異丙威的防效相當(dāng)。表明松香 ? 海藻酸鈉膜劑可能阻止了褐飛虱的刺吸取食，從而達(dá)到防治褐飛虱的目的。

表6 松香 ? 海藻酸鈉膜劑對(duì)褐飛虱的防控效果Table 6 The control efficacy of the rosin + sodium alginate film to Nilaparvata lugens

3 結(jié)論與討論

近年來(lái)，褐飛虱對(duì)水稻產(chǎn)量造成嚴(yán)重危害[21-25]，基于植物防御理論建立的植物保護(hù)膜是通過(guò)在植物表面形成一層保護(hù)膜，阻擋刺吸式口器害蟲(chóng)危害植物，從而達(dá)到保護(hù)植物正常生長(zhǎng)發(fā)育的目的[16]。植物保護(hù)膜通?；谔烊怀赡げ牧线M(jìn)行制備，如多糖、植物蛋白和高分子聚合物等[26-29]。海藻酸鈉具有良好的成膜、阻濕、抗拉等特性[30]，并且具有一定的增稠作用[31]。有研究表明，海藻酸鈉與百里香酚、可食性馬鈴薯淀粉、殼聚糖等天然產(chǎn)物可形成復(fù)合膜[32-33]。

耐雨水沖刷、黏度和延展性等成膜物理化學(xué)性能是評(píng)價(jià)成膜劑的重要指標(biāo)[34]。本研究利用海藻酸鈉良好的成膜性，通過(guò)添加松香、蛋白胨、菜油等物質(zhì)制備了松香 ? 海藻酸鈉膜劑。該膜劑外觀(guān)呈淡黃色乳油狀，能夠穩(wěn)定附著于水稻表面。該膜劑稀釋100倍處理后7 d對(duì)褐飛虱的校正死亡率可達(dá)59.26%，與空白對(duì)照 (CK) 相比較，其體重減輕83.91%，與噴施20%異丙威EC(稀釋1 500倍) 單劑防效相當(dāng)。這與馬長(zhǎng)亮等[35]研制的以黃腐酸、米糠蠟及混合脂肪酸等天然原料制成的植物保護(hù)膜劑效果類(lèi)似；Puterka等[36]研制的疏水性顆粒涂抹劑可對(duì)宿主視覺(jué)或觸覺(jué)造成干擾，使其無(wú)法識(shí)別寄主植物，從而減少病蟲(chóng)害對(duì)植物的危害。

本研究制備的松香 ? 海藻酸鈉膜劑為一種可以穩(wěn)定存在于水稻表面并對(duì)褐飛虱具有一定防控效果的膜劑，對(duì)水稻褐飛虱的防治提供了一種新思路，但其對(duì)褐飛虱體重的影響是通過(guò)阻止其口器的刺入還是依靠松香對(duì)其對(duì)寄主識(shí)別的干擾尚不清楚，有待進(jìn)一步研究。