秦明崗,來有鵬
(1.青海大學,青海 西寧 810000;2.省部共建三江源生態(tài)和高原農牧業(yè)國家重點實驗室,青海 西寧 810016;3.青海省農業(yè)有害生物綜合治理重點實驗室,青海 西寧 810016;4.青海省農林科學院,青海 西寧 810016)
辛硫磷具有殺蟲譜廣、使用簡便、制造成本低等特性,廣泛用于人類生活的各個方面,涉及農業(yè)、工業(yè)、衛(wèi)生等。本文就辛硫磷的化學生物學特性、有害生物防治中的應用、抗藥性、生態(tài)毒理、殘留檢測等的研究進展,進行了述評,旨在為其高效使用提供基礎。
辛硫磷(Phoxim),又名肟硫磷、倍腈松、倍氰松、腈肟磷、拜辛松,化學名:Ο-α-氰基亞苯基氨基-Ο,Ο-二乙基硫代磷酸酯,是一種的高效、低毒、低殘留廣譜有機磷農藥,易光解,在無光照條件下殘效期長。不溶于水,溶于丙酮、芳烴等化合物[1]。
辛硫磷殺蟲譜廣,擊倒力強,以觸殺和胃毒作用為主,無內吸作用,對鱗翅目幼蟲很有效。辛硫磷經(jīng)過昆蟲呼吸、取食、接觸等方式進人昆蟲體內之后,首先經(jīng)過氧化和水解兩種方式生物轉化;氧化使毒性增強,氧化為毒性較大的對氧磷;水解可使毒性降低,被磷酸醋酶水解而失去作用[2]。
辛硫磷適合于防治地下害蟲。對為害花生、小麥、水稻、棉花、玉米、果樹、蔬菜、桑、茶等作物的多種鱗翅目害蟲的幼蟲有良好的作用效果,對蟲卵也有一定的殺傷作用,也用于防治倉庫和衛(wèi)生害蟲。
一般辛硫磷單劑對地下害蟲,如:蠐螬、地老虎和螻蛄等,有很好的防治效果,生產上使用劑型以顆粒劑為主。5%辛硫磷顆粒劑以75kg/hm2的濃度撒施于蔗株基部,施藥2.5個月后對卵圓鰓金龜(HolotrichiaovataChang)和大頭霉鰓金龜(MicrotrichiacephalotesBurmeister)幼蟲的防效為57.43%[3]。30%辛硫磷微囊懸浮劑用量為13.5kg/hm2,于花生播種時直接噴霧穴施,施藥1個月后對蠐螬的防治效果是95.6%;將藥液噴施在花生苗莖基部土壤后(濃度13.5kg/hm2)對蠐螬的防治效果是82.2%[4-5]。以3%辛硫磷·凹凸棒顆粒劑105kg/hm2的濃度,在胡蘿卜播種前于地表撒施,采收期時對小地老虎(AgrotisypsilonRottemberg)的防效為84.5%[6]。3%辛硫磷顆粒劑以24.0kg/hm2的濃度于甘薯播種時與細沙混勻、撒施,收獲時對甘薯地下害蟲有蠐螬、地老虎和螻蛄等的防效為59.53%[7]。
另外,辛硫磷與其他農藥或物質混配后對地下害蟲也有較好的防效。如:用6%毒死蜱·辛硫磷顆粒劑,以30kg/hm2的濃度土壤處理,對馬鈴薯地下害蟲蠐螬、螻蛄、金針蟲的防效達76.48%[8]。
50%辛硫磷EC1000-2000倍液噴施于已發(fā)育二天的棉鈴蟲卵,抑制孵化率在90%以上,但對當天產的卵毒殺效果較差。每公頃用1125-1500g,噴藥后24h后棉鈴蟲幼蟲死亡率達9%-10%。50%辛硫磷50倍液防治三齡以上棉鈴蟲幼蟲及小灰象鼻蟲,防效達100%[9]。用辛硫磷2000倍藥液防治刺蛾科(3-4齡)效果為91.30%,防治卷葉蛾科(4-5齡)效果為92.68%,防治避債蛾科(1-2齡)效果為96.72%,防治八角丁(2-3齡)效果為97.36%,用辛硫磷1250倍藥液防治桑毛蟲(2-3齡)效果為97.60%[10]。5%辛硫磷乳劑加適量水稀釋,再加10余倍的細土拌勻,每公頃施3750g、7500g、11250g毒土對出土的蘋果桃小食心蟲幼蟲毒殺率達99.6%-100%[11]。
辛硫磷對糧食貯存期間的玉米象和赤擬谷盜觸殺效果很高[12]。辛硫磷還可用于防治大蒜根蛆和綠豆象[13-14]。
由于辛硫磷的不合理使用,導致國內部分害蟲對其產生抗藥性。已有報道9種鱗翅目、2種雙翅目、4種同翅目、1種鞘翅目和1種蜱螨目的害蟲對辛硫磷有抗性,如:棉鈴蟲(Helicoverpaarmigera)[15-18]、甜菜夜蛾(Spodopteraexigua)[19-21]、小菜蛾(Plutellaxylostella)[22-23]、亞洲玉米螟(Ostriniafurnacalis)[24]、桑螟(Diaphaniapyloalis)[25]、家蠶(Bombyxmori)[26]、野桑蠶(Bombyxmandarina)[27]、蓖麻蠶(Philosamiacynthiaricini)[28]、茶尺蠖(Ectropisobliquahypulina)[29]、韭菜遲眼蕈蚊(Bradysiaodoriphaga)[30]、家蠅(Muscadomestica)[31-32]、桃蚜(Myzuspersicae)[33]、豇豆蚜[34]、西花薊馬(Frankliniellaoccidentalis)[35]、煙粉虱(Bemisiatabaci)[36]、桔全爪螨(Panonychuscitri)[37]、玉米象(Sitophiluszeamais)[38]。
3.2.1 抗性風險
西花薊馬抗辛硫磷種群對辛硫磷與毒死蜱、高效氯氟氰菊酯和滅多威存在中等水平的交互抗性,對溴蟲腈、吡蟲啉甲維鹽和多殺菌素存在低水平交互抗性,對啶蟲脒和阿維菌素不存在交互抗性[35]。棉鈴蟲對辛硫磷產生高水平抗性后對滅多威具有比較明顯的交互抗性,對滅多威和硫丹有中等水平交互抗性,對久效磷具有一定程度交互抗性,對甲基對硫磷和丙溴磷只有較低水平的交互抗性[18、39]。
3.2.2 靶標抗性
抗辛硫磷小菜蛾選育至12代后抗性品系乙酰膽堿酯酶(Acetylcholinesterase,AChE)活性均顯著高于敏感品系。在抗性選育過程中,小菜蛾 AChE酶活性增長迅速,其比活力由 F0的0.035μmol/L·mg·min上升為F12的0.209μmol /L·mg·min[23]。
3.2.3 代謝抗性
桔全爪螨抗性品系多功能氧化酶的活性、比活力和米氏常數(shù)(Km) 均顯著高于敏感品系。辛硫磷對敏感品系體內微粒體混合功能氧化酶(micrososmal mixed function oxidase,MFO)的抑制效果顯著強于抗性品系,且MFO活性抑制率與藥劑抑制濃度之間呈顯著的線性關系[37]。棉鈴蟲抗性品系對辛硫磷的抗性中起重要作用,酯酶和多功能氧化酶解毒作用增強是該抗性品系對不同類型藥劑產生交互抗性的重要原因[18]。
3.2.4 其他抗藥機理
昆蟲對辛硫磷的抗藥性與性別有關系,如:各齡雄蠶個體對辛硫磷的LC50均高于雌性個體,1-5齡的雄蠶 LC50分別為:407.811、1291.245、2046.462、3376.183、5428.747mg /L,分別是雌蠶的1.03、1.14、1.05、1.05、1.07倍[40]。
土壤微生物是土壤生態(tài)系中的主要組成部分,也是土壤肥力的一個重要指標。安全性評價認為辛硫磷及其辛硫磷·甲氰菊酯混劑對土壤微生物均屬于低毒級或無實際危害級農藥[41]。
辛硫磷對細菌種群數(shù)量及優(yōu)勢細菌生長速率的影響表現(xiàn)為明顯的刺激效應,且隨加藥質量分數(shù)的提高刺激效應越明顯,而且對種群數(shù)量的刺激效應隨加藥時間延長趨勢越明顯;對放線菌種群數(shù)量的影響表現(xiàn)為抑制效應,且隨藥劑質量分數(shù)的提高抑制效應越明顯;對真菌種群數(shù)量及優(yōu)勢真菌生長速率的影響也表現(xiàn)為抑制效應,且隨藥劑質量分數(shù)的提高和加藥時間的延長抑制效應越明顯[42]。
農藥對蚯蚓的毒性,是評價農藥對生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境安全性的一個重要指標。辛硫磷對赤子愛勝蚯蚓(Eiseniafoelida)和自然蚯蚓的毒性均屬于中毒級[43-44]。蜜蜂作為有益于人類的非靶標生物,在農藥的開發(fā)與應用時,評價對蜜蜂的安全性是必需的。辛硫磷攝入法對蜜蜂的 LC50為6.928μg/mL;辛硫磷、甲氰菊酯混合劑為4.786μg/ mL。甲氰菊酯和辛硫磷混用后對蜜蜂的毒性變化規(guī)律為相加作用[45]。
農藥作為一類常見的環(huán)境污染物,是水域環(huán)境安全評價的重要監(jiān)測對象,同時,其對水生經(jīng)濟生物的影響是生態(tài)毒理研究的重要內容之一[46-48]。蜱螨類是土壤生物的優(yōu)勢類群,對辛硫磷農藥較敏感。隨著農藥濃度的增加,螨類數(shù)量逐漸減少。隨季節(jié)變化,其數(shù)量有波動[49]。
對辛硫磷殘留的分析方法多種多樣,既有儀器法,也有酶抑制法。儀器分析技術主要有:高效液相色譜法、毛細管短柱氣相色譜法、液相色譜—串聯(lián)質譜法、氣相色譜法、近紅外光譜分析技術、熒光光譜法、單掃描示波極譜法、生物傳感器法。例如:利用硅膠作為待測樣品吸附劑的預處理方法,可以有效降低近紅外光譜分析技術的檢測限度,在農藥殘留等低含量樣品檢測中有實際應用價值[50]。采用離線固相萃取(SPE)富集—高效液相色譜(HPLC)分離和紫外分光光度法檢測水中甲基對硫磷、對硫磷和辛硫磷3種有機磷農藥[51]。以乙腈為萃取溶劑,萃取凈化,采用短毛細管柱、氣相色譜火焰光度法同時測定了油桃、大白菜、芹菜、甘藍等幾種水果、蔬菜中的辛硫磷與殺螟硫磷、水胺硫磷、倍硫磷農藥殘留。能滿足常規(guī)檢測及農產品安全分析測定要求[52]。試樣用環(huán)己烷—乙酸乙酯提取,經(jīng)凝膠色譜凈化,用甲醇—水定容,供液相色譜—質譜/質譜儀測定和確證,外標法定量[53-54]。辛硫磷經(jīng)堿解后,用單掃描示波極譜法。0-1.6μg/mL范圍內辛硫磷濃度與峰電流呈線性關系,波形清晰,重現(xiàn)性好,本法快速、簡便、靈敏度好,可用于蔬菜、水果、糧食中殘余辛硫磷農藥的測定[55-58]。
雖然辛硫磷在農業(yè)生產中有很多優(yōu)點,應用廣泛;為保障農業(yè)及其他行業(yè)的正常發(fā)展,提供了很多基礎和便利;為促進農牧民增產增收,做了很大貢獻。但是,辛硫磷仍然屬于中高毒農藥。因此,減少有害生物對其的抗性、減少對非靶標生物的毒性、降低殘留,提高農產品質以及避害就利,使其低毒化,是下一步應用和研究的重要方向。