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        稻田二化螟綜合防治研究進(jìn)展

        2022-03-19 04:43:10張凱曹凱歌周長勇陳澄宇趙云霞唐藝婷張學(xué)峰付佑勝
        浙江農(nóng)業(yè)科學(xué) 2022年3期
        關(guān)鍵詞:二化螟甲酰胺阿維菌素

        張凱, 曹凱歌, 周長勇, 陳澄宇, 趙云霞, 唐藝婷, 張學(xué)峰, 付佑勝

        (江蘇徐淮地區(qū)淮陰農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所, 江蘇 淮安 223001)

        二化螟屬鱗翅目螟蛾科昆蟲,是我國水稻常發(fā)性害蟲,寄主除水稻外,還有茭白、玉米、甘蔗、稗草等作物,早春越冬蟲還能為害麥苗、蠶豆、油菜等[1]。二化螟在我國分布比較廣泛,北起黑龍江,南抵海南省,東自臺(tái)灣,西至新疆。自20世紀(jì)70年代中后期,全國大面積推廣雜交水稻。在江淮稻麥兩熟區(qū),二化螟一直是稻螟中的優(yōu)勢種群,為害水稻,形成枯鞘、枯心、白穗、枯孕穗和蟲傷株等癥狀[2-4]。目前生產(chǎn)上以化學(xué)防治為主。本文結(jié)合田間實(shí)際情況,對(duì)當(dāng)前稻田二化螟化學(xué)藥劑選擇及防治方法作綜述,為田間科學(xué)防控二化螟提供參考。

        1 抗藥性研究進(jìn)展

        目前生產(chǎn)上用于防治二化螟的主要藥劑包括大環(huán)內(nèi)酯抗生素類殺蟲劑阿維菌素和甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽,沙蠶毒素類殺蟲劑殺蟲單,雙酰胺類殺蟲劑氯蟲苯甲酰胺、氟苯蟲酰胺和四氯蟲酰胺[5],微生物源類殺蟲劑乙基多殺菌素,雙酰肼類殺蟲劑甲氧蟲酰肼。下面就這幾類殺蟲劑的特點(diǎn)、抗藥性現(xiàn)狀及田間應(yīng)用情況作分析。

        1.1 阿維菌素和甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽

        1975年日本科學(xué)家在土壤里分離到一種鏈霉菌,后經(jīng)美國科學(xué)家從該發(fā)酵菌絲中提取1組由8個(gè)結(jié)構(gòu)相近的同系物組成的混合天然物,并命名阿維菌素[6-7]。我國自20世紀(jì)80年代末引進(jìn)并分離阿維菌素產(chǎn)素菌種,經(jīng)由多家單位進(jìn)行誘變育種、發(fā)酵工藝、精制提取等研究[8],后廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)。阿維菌素殺蟲譜較廣,包括節(jié)肢動(dòng)物中的蜱螨目、鞘翅目、同翅目、鱗翅目等害蟲害螨80余種[9]。阿維菌素主要通過胃毒和觸殺起作用,通過谷氨酸門控Cl-通道加強(qiáng)氯離子的傳導(dǎo)性,從而刺激大量釋放γ-氨基丁酸(GABA),使中毒昆蟲麻痹、癱瘓而死亡[10]。阿維菌素單劑或復(fù)配劑被廣泛用于防治稻田二化螟[11-12],由于種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整[13-14]、抗藥性變化[15]、新農(nóng)藥的開發(fā)與應(yīng)用[16]等因素,全國各地區(qū)的防治效果也存在差異。

        圖1為2009—2018年二化螟對(duì)阿維菌素的抗性發(fā)展動(dòng)態(tài)。2009—2011年所監(jiān)測二化螟種群對(duì)阿維菌素處于敏感至低水平抗性。至2018年,73.3%二化螟種群對(duì)阿維菌素產(chǎn)生中等水平抗性至極高水平抗性,抗藥性水平顯著提升[17-21]。針對(duì)二化螟對(duì)阿維菌素抗藥性問題,2019年全國農(nóng)業(yè)推廣中心建議在中等水平抗性和高水平抗性地區(qū)分別限制和停止使用阿維菌素防治二化螟[22]。2020年監(jiān)測結(jié)果顯示,相比于2019年,江西、湖南二化螟種群對(duì)阿維菌素抗性倍數(shù)增加3~10倍,其余二化螟種群對(duì)阿維菌素抗性水平變化不大。

        甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽(下稱甲維鹽)是由南開大學(xué)元素有機(jī)化學(xué)研究所和山東京博農(nóng)化有限公司通過對(duì)阿維菌素母體結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基礎(chǔ)上研制的一種高效、廣譜、無公害生物源殺蟲劑[23-24],其作用機(jī)制與阿維菌素相同,但防效優(yōu)于阿維菌素,毒性低于阿維菌素,被廣泛應(yīng)用于防治稻田二化螟和稻縱卷葉螟[25-26]。高鵬[27]于2008—2009年監(jiān)測了四川省6個(gè)二化螟種群對(duì)甲維鹽的抗性,結(jié)果顯示,所有二化螟種群對(duì)甲維鹽處于敏感至敏感性下降階段(抗性倍數(shù)≤5),2009年抗性倍數(shù)略高于2008年。

        圖1 2009—2018年二化螟對(duì)阿維菌素抗性情況

        南京農(nóng)業(yè)大學(xué)殺蟲劑毒理與抗性實(shí)驗(yàn)室于2012—2018年在全國范圍內(nèi)調(diào)查二化螟對(duì)甲維鹽的抗性情況,結(jié)果顯示(圖2),二化螟對(duì)甲維鹽的抗性水平不斷上升,低水平抗性至中等水平抗性二化螟種群比例不斷增大[5,18-20,28],抗性發(fā)展動(dòng)態(tài)與阿維菌素較類似,這可能與二者存在交互抗性具有一點(diǎn)關(guān)聯(lián),因此,建議謹(jǐn)慎使用甲維鹽防治二化螟,尤其在二化螟種群對(duì)阿維菌素抗性較高的地區(qū),做到合理輪換用藥。

        圖2 2012—2018年二化螟對(duì)甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽抗性情況

        1.2 殺蟲單

        殺蟲單屬沙蠶毒素類殺蟲劑,此類殺蟲劑作用機(jī)制多樣,如在昆蟲體內(nèi)轉(zhuǎn)化成沙蠶毒素后作用于神經(jīng)系統(tǒng)的突觸體,使得神經(jīng)沖動(dòng)受阻于突觸部位[29];通過競爭性占據(jù)煙堿型乙酰膽堿受體(nACHR)抑制神經(jīng)興奮的傳遞[30],影響受體通道電流[31],破壞神經(jīng)興奮的傳導(dǎo)等[32]。

        20世紀(jì)80年代至21世紀(jì)初,殺蟲單成為我國防治稻田二化螟首選藥劑,這也導(dǎo)致了二化螟對(duì)殺蟲單的抗性水平逐漸上升,于2006—2007年達(dá)到最高,部分地區(qū)如江蘇、安徽、四川、湖南、湖北、江西等地已達(dá)極高水平抗性[33-42]。由于抗藥性問題導(dǎo)致防效逐漸下降甚至喪失,2001—2003年邗江地區(qū)二化螟一、二代為害增幅分別為1 051.16%和1 766.67%[43],這與二化螟對(duì)殺蠶毒素類殺蟲劑抗性水平增加有很大關(guān)聯(lián)。隨后,殺蟲單逐漸被暫停使用,二化螟對(duì)殺蟲單逐漸恢復(fù)至敏感至中等水平抗性[5,18-20,28],其中敏感至低水平抗性種群比例逐漸增加(圖3),2018年所監(jiān)測的8個(gè)種群二化螟均處于敏感至低水平抗性。因此,在抗性水平較低的地區(qū)可以將殺蟲單作為防治水稻二化螟的主要輪換藥劑。

        圖3 2010—2018年二化螟對(duì)殺蟲單抗性情況

        1.3 雙酰胺類殺蟲劑

        雙酰胺類殺蟲劑是一類以魚尼丁受體為靶標(biāo)的新型殺蟲劑,該藥劑通過激活昆蟲肌肉細(xì)胞中魚尼丁受體,導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鈣庫中鈣離子無限制釋放,使昆蟲肌肉松弛性麻痹、癱瘓、停止取食,最終導(dǎo)致死亡[44-45]。自2008年起,雙酰胺類殺蟲劑氯蟲苯甲酰胺和氟蟲雙酰胺進(jìn)入中國市場,由于其獨(dú)特的作用機(jī)理,成為防治小菜蛾、稻縱卷葉螟、甜菜夜蛾、水稻螟蟲首選[46-48]。氯蟲苯甲酰胺作為雙酰胺類殺蟲劑中應(yīng)用最廣泛的藥劑,自進(jìn)入中國就存在抗藥性問題,且抗性發(fā)展較為迅速。

        吳敏等[18-19]研究顯示,2012年,江蘇、浙江等部分地區(qū)二化螟種群對(duì)氯蟲苯甲酰胺和氟苯蟲酰胺均產(chǎn)生低水平抗性,浙江金華二化螟種群對(duì)氟苯蟲酰胺已升至中等水平抗性(11.8倍)。2013—2016年,二化螟種群對(duì)雙酰胺類藥劑抗性水平不斷上升,同一種群二化螟抗性倍數(shù)不斷增加,抗性種群所占比例也越來越大。2014年浙江余姚的二化螟種群已對(duì)氯蟲苯甲酰胺產(chǎn)生高水平抗性(77.6倍),2015年超過一半的二化螟種群對(duì)氯蟲苯甲酰胺產(chǎn)生高水平抗性;2020年,楊進(jìn)等[49]使用超過氯蟲苯甲酰胺推薦濃度的200倍防治二化螟,死亡率僅有7%,防效嚴(yán)重下降。交互抗性結(jié)果顯示,對(duì)氟苯蟲酰胺和氯蟲苯甲酰胺均產(chǎn)生中到高水平抗性(27.6~133.6倍)的象山、余姚的二化螟種群,對(duì)溴氰蟲酰胺、四氯蟲酰胺和氯氟氰蟲酰胺同樣也產(chǎn)生了中到高水平抗性(30.3~127.0倍),存在交互抗性[50]。針對(duì)二化螟對(duì)雙酰胺類藥劑抗性增加情況,全國農(nóng)技推廣中心于2012年建議減少雙酰胺類藥劑使用;2015年限制使用雙酰胺類藥劑[51];2018年在高水平抗性地區(qū)停止使用氯蟲苯甲酰胺防治二化螟,中等抗性水平地區(qū)限制使用氯蟲苯甲酰胺[52]。此外,譚曉偉等[53]研究表明,抗氯蟲苯甲酰胺小菜蛾種群對(duì)溴氰蟲酰胺(12.0倍)具有中等水平交互抗性,賴添財(cái)[54]研究表明,甜菜夜蛾對(duì)氯蟲苯甲酰胺具有一定的抗性風(fēng)險(xiǎn)。由此可見,二化螟對(duì)雙酰胺類藥劑的抗性已相當(dāng)嚴(yán)峻,需采取相關(guān)措施保護(hù)此類藥劑。

        1.4 乙基多殺菌素和甲氧蟲酰肼

        乙基多殺菌素是一個(gè)新型高效的廣譜性農(nóng)用抗生素類殺蟲劑,作用于昆蟲的乙酰膽堿受體和γ-氨基丁酸(GABA),該化合物對(duì)于小菜蛾[55]、稻縱卷葉螟[56]、二化螟[57]、薊馬[58]等害蟲均有較高活性[59],當(dāng)前僅柯迪華農(nóng)業(yè)科技有限公司的25%水分散粒劑登記水稻防治二化螟。近兩年抗藥性監(jiān)測結(jié)果顯示,全國范圍內(nèi)二化螟種群對(duì)乙基多殺菌素基本處于敏感至低水平抗性之間,田間表現(xiàn)較好,可作為田間防治二化螟的主要輪換藥劑。甲氧蟲酰肼是非甾醇類蛻皮激素競爭物中的新型化合物,該化合物能夠模擬鱗翅目幼蟲蛻皮激素功能,促進(jìn)其提前蛻皮,成熟,發(fā)育不完全,對(duì)鱗翅目害蟲有很強(qiáng)的毒殺作用,且對(duì)非靶標(biāo)生物安全性較高[60],目前被廣泛用來防治水稻二化螟。近幾年的抗藥性監(jiān)測結(jié)果顯示,各地區(qū)二化螟種群對(duì)甲氧蟲酰肼抗性水平存在差異,中等至高水平抗性種群所占比例不斷上升,雖然目前尚無針對(duì)二化螟對(duì)甲氧蟲酰肼的抗性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)道,但已有相關(guān)研究表明,甲氧蟲酰肼存在一定的抗性風(fēng)險(xiǎn)[61]。因此,生產(chǎn)上應(yīng)謹(jǐn)慎使用該藥劑單劑防治二化螟,盡量采用含甲氧蟲酰肼的復(fù)配劑,從而延緩抗性上升。

        2 防治方法

        目前二化螟的綜合防治多包括冬季翻耕、春季灌溉及苗期化防[62],而苗后化學(xué)防治多采用對(duì)稻苗整株噴霧的方式。二化螟為害包含兩方面。首先,成蟲于葉片上產(chǎn)卵,蟻螟孵化后為害水稻葉片;其次,蟻螟鉆蛀水稻莖稈進(jìn)行為害。由于我國土地扭轉(zhuǎn)面積不斷擴(kuò)大,以及勞動(dòng)力短缺,使用植保無人機(jī)施藥已經(jīng)越來越廣泛,但植保無人機(jī)存在用水量小、藥劑漂移等問題,且二化螟后期鉆蛀水稻莖稈為害,加上水稻葉片間的相互遮蔽,使得藥劑進(jìn)入水稻莖稈更加困難,盲目施藥對(duì)防治效果及生態(tài)安全均存在一定的影響。結(jié)合江蘇省“狠治1代,決戰(zhàn)2代”的二化螟防治策略,1代二化螟的防治顯的尤為關(guān)鍵,確定防治適期及選擇對(duì)路藥劑是重點(diǎn)。表1整理了當(dāng)前常用藥劑的特性,包括抗藥性、藥劑特點(diǎn)、作用方式等,在防治時(shí),應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厣a(chǎn)實(shí)際情況選擇合適藥劑進(jìn)行防治。

        表1 常規(guī)防治二化螟藥劑的特點(diǎn)

        3 問題及展望

        化學(xué)防控依然是生產(chǎn)上防治二化螟的主要手段,但江蘇地區(qū)二化螟種群抗藥性水平仍需進(jìn)一步研究。提升化學(xué)防控效果主要包括選擇合理藥劑以及改進(jìn)施藥方法,而抗性發(fā)展動(dòng)態(tài)是藥劑選擇的基礎(chǔ),目前二化螟對(duì)各類藥劑如雙酰胺類、沙蠶毒素類、大環(huán)內(nèi)酯抗生素類、微生物源類等均產(chǎn)生不同程度抗性且抗性發(fā)展快,中至高抗種群所占比例逐漸增加,部分地區(qū)二化螟種群甚至出現(xiàn)高至極高水平抗性,如殺蟲單,安徽望江463.8倍[63],三唑磷,浙江金華350.5倍,氯蟲苯甲酰胺,浙江蒼南138.4倍,甲氧蟲酰肼,浙江瑞安188.2倍[5,18]。近年來,全國農(nóng)技推廣中心不斷調(diào)整用藥思路以延緩二化螟抗性。江蘇是全國稻麥主產(chǎn)區(qū),隨著種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整、耕作制度的改革、秸稈禁燒及免耕栽培的推廣,二化螟的發(fā)生為害不斷呈現(xiàn)加重趨勢,目前對(duì)于江蘇稻區(qū)二化螟的抗藥性監(jiān)測報(bào)道較少,因此,亟須全面掌握江蘇地區(qū)稻田二化螟對(duì)常規(guī)藥劑的抗性水平,為藥劑選擇提供依據(jù)。

        植保無人機(jī)施藥模式下水稻冠層藥劑分布動(dòng)態(tài)研究較多,而霧滴在水稻莖稈沉積分布研究則相對(duì)缺乏。近年來,隨著土地扭轉(zhuǎn)面積不斷擴(kuò)大,植保無人機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛,促進(jìn)了航空植保領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展。目前國內(nèi)外學(xué)者多集中在通過改變無人機(jī)飛行參數(shù)來考察霧滴在作物冠層的沉積規(guī)律,同時(shí)采取添加助劑、增加用水量等方式增加葉片藥液沉積量或沉積率[64-69],但該研究僅適用于為害葉片的病蟲害如蟻螟、白粉病、赤霉病、稻飛虱、稻縱卷葉螟、蚜蟲等,并不適用于鉆蛀為害的二化螟,二化螟孵化后鉆蛀至水稻莖稈,加上水稻冠層遮蔽以及植保無人機(jī)用水量少等因素的影響,使得二化螟接觸藥液更加困難,盲目施藥不僅不能有效防控病蟲害,甚至對(duì)環(huán)境都會(huì)造成一定的污染。此外,二化螟在江蘇地區(qū)一年發(fā)生2~3代,發(fā)生時(shí)期從5月上旬至8月下旬,水稻苗期至穗期均有為害,水稻的不同生育期決定了不同的田間密度,密度的差異勢必對(duì)藥劑霧滴的穿透有一定的影響。研究植保無人機(jī)施藥模式下霧滴在靶標(biāo)上的沉積動(dòng)態(tài)是飛防的基礎(chǔ),如何在不同田間密度下將藥劑有效、精準(zhǔn)運(yùn)輸至水稻莖稈位置,對(duì)不同為害時(shí)期二化螟的防控具有一定的指導(dǎo),該研究對(duì)于農(nóng)藥減量控害、二化螟綠色精準(zhǔn)防控具有現(xiàn)實(shí)意義。

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