夏麗娟,李靖,梁竟宇,王學(xué)貴,朱新成,李彬,李涌泉

(1.四川省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳農(nóng)藥檢定所,四川 成都 610041;2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,四川 成都 611130; 3.成都綠金生物科技有限責(zé)任公司,四川 成都 610041)

高粱是世界上廣泛種植的第五大雜糧類(lèi)糧食作物[1]。我國(guó)高粱種植分布廣泛,因其根系發(fā)達(dá)、葉片狹窄和植株表面覆蓋蠟質(zhì)等特點(diǎn),高粱水分損耗少,水分利用率高,具有良好的抗旱性、耐澇性和耐鹽堿性,從而在干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要的位置[2]。高粱在我國(guó)常年播種面積超過(guò)70萬(wàn)hm2,占世界播種面積的1.5%,總產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的6%[3]。高粱是重要的經(jīng)濟(jì)作物、重要的糧食和工業(yè)原料來(lái)源[4],常用來(lái)釀酒、提供新型能源、生產(chǎn)乙醇等。高粱產(chǎn)量高、抗逆力強(qiáng),但抗蟲(chóng)品種較少[5]。亞洲玉米螟(OstriniafurnacalisGuenee)是高粱的主要害蟲(chóng)[6],占高粱害蟲(chóng)60%以上,高粱從苗期開(kāi)始就被亞洲玉米螟不同齡期幼蟲(chóng)危害,在孕穗期至開(kāi)花期發(fā)生最為嚴(yán)重,生長(zhǎng)中后期亞洲玉米螟以幼蟲(chóng)蛀食莖稈,主要危害高粱穗柄部、咬食籽粒造成腐爛變質(zhì)。每年因亞洲玉米螟的危害造成高粱甜度降低30%以上,產(chǎn)量損失15%以上[7]。近年來(lái),隨著高粱種植面積不斷擴(kuò)大,亞洲玉米螟危害也日趨嚴(yán)重,生產(chǎn)上主要使用赤眼蜂進(jìn)行預(yù)防,很難在發(fā)生時(shí)期有效防治,且高粱是農(nóng)藥敏感型作物[8]。因此,探尋綠色高效的防治藥劑是主要研究方向。

印楝素是從印楝中提取的生物活性物質(zhì),是世界公認(rèn)的高效、廣譜、低毒、易降解、無(wú)殘留的植物源農(nóng)藥,對(duì)害蟲(chóng)有拒食、干擾產(chǎn)卵、干擾昆蟲(chóng)變態(tài)的作用,使幼蟲(chóng)無(wú)法蛻變?yōu)槌上x(chóng)、趨避幼蟲(chóng)及抑制其生長(zhǎng)發(fā)育,而達(dá)到殺蟲(chóng)目的;其作用機(jī)制特殊,對(duì)哺乳動(dòng)物低毒且害蟲(chóng)不易產(chǎn)生抗藥性,對(duì)作物安全[9-12]。目前已有將印楝素應(yīng)用到農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)上的報(bào)道,如印楝素對(duì)梨小食心蟲(chóng)[13]、柑橘木虱[14]、草地貪夜蛾[15]、甘藍(lán)夜蛾[16]等害蟲(chóng)均有顯著防效,尚未見(jiàn)印楝素應(yīng)用于高粱亞洲玉米螟的研究報(bào)道。本文測(cè)定印楝素對(duì)高粱亞洲玉米螟的室內(nèi)活性、田間防效及對(duì)高粱植株的安全性,旨在為高粱亞洲玉米螟的綠色高效防治提供理論依據(jù)和實(shí)踐參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試蟲(chóng)源及高粱:亞洲玉米螟未接觸過(guò)任何藥劑,是室內(nèi)長(zhǎng)期累代飼養(yǎng)的敏感品系,飼養(yǎng)條件:晝/夜光照時(shí)間14 h/10 h,溫度(25±1)℃,相對(duì)濕度60%～70%。羽化成蟲(chóng)后,飼喂100 g·L-1蔗糖水以補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng),選擇亞洲玉米螟2齡幼蟲(chóng)為試蟲(chóng)。高粱品種為‘瀘州紅1號(hào)’‘茅臺(tái)紅2號(hào)’‘赤雜16號(hào)’‘瀘糯8號(hào)’‘晉雜101’‘魯梁3號(hào)’。

試蟲(chóng)飼料:黃豆粉4.5 g、玉米粉5 g、酵母粉3.3 g、多維葡萄糖4 g、維生素C 0.38 g、復(fù)合維生素B 0.13 g、瓊脂2 g、山梨酸0.3 g、甲醛0.08 mL、水100 mL,熱熔煮熟混勻,冷卻切塊。

供試藥劑:10%印楝素浸膏、0.3%印楝素乳油(成都綠金生物科技有限責(zé)任公司),16 000 IU·mg-1蘇云金桿菌可濕性粉劑(江蘇省揚(yáng)州綠源生物化工有限公司),0.5%阿維菌素乳油(武漢神曲生物化工有限公司),30%乙酰甲胺磷乳油(河北省滄州中天化工有限責(zé)任公司),以上均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

儀器:RXZ-380C型智能人工氣候箱(寧波東南儀器有限公司),WS-16型背負(fù)式噴霧器(山東衛(wèi)士植保機(jī)械有限公司)。

1.2 印楝素對(duì)亞洲玉米螟幼蟲(chóng)的室內(nèi)毒力測(cè)定

根據(jù)《農(nóng)藥室內(nèi)生物測(cè)定試驗(yàn)準(zhǔn)則 殺蟲(chóng)劑 第10部分:人工飼料混藥法:NY/T 1154.10—2008》,稱(chēng)取印楝素浸膏1.6 g,用5 mL乙醇溶解后,用0.1%吐溫-80水溶液定容至100 mL,配制成1 600 mg·L-1印楝素母液;取10 mL印楝素母液,用含5%乙醇和0.1%吐溫-80的水溶液稀釋得到系列濃度為800、400、200、100和50 mg·L-1印楝素藥液。稱(chēng)取蘇云金桿菌可濕性粉劑0.1 g,用100 mL磷酸緩沖液(NaCl 8.6 g·L-1、K2HPO47 g·L-1、KH2PO44 g·L-1、吐溫0.001%)浸泡20 min,30 ℃振蕩20 min后取10 mL浸泡液,用磷酸緩沖液稀釋至40 mL,得到4 000 IU·mg-1蘇云金桿菌懸液;取10 mL 4 000 IU·mg-1蘇云金桿菌懸液用磷酸緩沖液稀釋得到系列濃度為4 000、2 000、1 000、500和250 IU·mg-1的蘇云金桿菌懸液。取40 g試蟲(chóng)飼料,分別加入1 mL各系列濃度藥液,得到印楝素藥液濃度為20、10、5、2.5和1.25 mg·L-1的飼料及蘇云金桿菌濃度為100、50、25、12.5和6.25 IU·mg-1的飼料,在90～100 ℃水浴中熱溶,倒入培養(yǎng)皿中冷卻;空白對(duì)照為含5%乙醇和0.1%吐溫-80的水溶液。選擇亞洲玉米螟2齡幼蟲(chóng),接入養(yǎng)蟲(chóng)管,在溫度(25±1)℃、相對(duì)濕度60%～70%條件下飼養(yǎng)。每個(gè)處理4個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)10頭蟲(chóng)。噴藥后5 d調(diào)查亞洲玉米螟死亡情況,用毛筆輕觸蟲(chóng)體,不動(dòng)者視為死亡。死亡率=死亡蟲(chóng)數(shù)/處理總蟲(chóng)數(shù)×100%;校正死亡率=(處理死亡率-空白對(duì)照死亡率)/(1-空白對(duì)照死亡率)×100%。

1.3 印楝素對(duì)高粱亞洲玉米螟的田間防效試驗(yàn)

參照《農(nóng)藥田間藥效試驗(yàn)準(zhǔn)則(一)殺蟲(chóng)劑防治玉米螟:GB/T 17980.6—2000》開(kāi)展3地印楝素防治高粱亞洲玉米螟田間藥效試驗(yàn),試驗(yàn)地分別為四川省自貢市沿灘區(qū),高粱品種為‘瀘糯8號(hào)’,種植約7 000株;河北省承德市隆化縣,高粱品種為‘晉雜101’,種植約7 500株;山東省淄博農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng),高粱品種為‘魯梁3號(hào)’,種植約7 200株。均在高粱破口期、亞洲玉米螟卵孵高峰期噴霧1次,具體時(shí)間分別為 7月5日、7月7日、7月17日。試驗(yàn)共設(shè)置7個(gè)處理:0.3%印楝素乳油2.7、3.6和4.5 g·hm-2,0.5%阿維菌素乳油5 g·hm-2,30%乙酰甲胺磷乳油900 g·hm-2,16 000 IU·mg-1蘇云金桿菌可濕性粉劑2 250 g·hm-2,以清水為對(duì)照。小區(qū)隨機(jī)區(qū)組排列,每個(gè)處理4次重復(fù),每個(gè)小區(qū)約200株高粱,面積50 m2,小區(qū)間設(shè)保護(hù)行30 cm。噴藥后14 d調(diào)查,每個(gè)小區(qū)5點(diǎn)取樣,每點(diǎn)調(diào)查20株,統(tǒng)計(jì)受害株數(shù),剝查受害株活蟲(chóng)數(shù),計(jì)算株防效、蟲(chóng)防效。受害株率=受害株數(shù)/調(diào)查總株數(shù)×100%,株防效=(對(duì)照區(qū)受害株率-處理區(qū)受害株率)/對(duì)照區(qū)受害株率×100%,活蟲(chóng)率=活幼蟲(chóng)數(shù)/調(diào)查總蟲(chóng)數(shù)×100%,蟲(chóng)防效=(對(duì)照區(qū)活蟲(chóng)率-處理區(qū)活蟲(chóng)率)/對(duì)照區(qū)活蟲(chóng)率×100%。

1.4 印楝素對(duì)高粱植株的安全性試驗(yàn)

根據(jù)農(nóng)藥對(duì)作物安全性評(píng)價(jià)準(zhǔn)則《殺蟲(chóng)劑對(duì)作物安全性評(píng)價(jià)室內(nèi)試驗(yàn)方法:NY/T 1965.1—2010》,采用盆栽法,設(shè)置0.3%印楝素乳油田間推薦劑量、2倍及4倍推薦劑量(4.5、9和18 g·hm-2),在3個(gè)高粱品種‘瀘州紅1號(hào)’‘茅臺(tái)紅2號(hào)’‘赤雜16號(hào)’3～4葉期噴霧,3個(gè)高粱品種各設(shè)1個(gè)空白對(duì)照,每個(gè)處理 20株高粱,每個(gè)處理4次重復(fù)。噴藥后14 d調(diào)查高粱生長(zhǎng)情況,在每個(gè)處理中選取生長(zhǎng)相對(duì)一致的10株高粱,測(cè)量從土表到高粱生長(zhǎng)點(diǎn)的高度為株高,計(jì)算株高生長(zhǎng)速率和株高生長(zhǎng)抑制率。株高生長(zhǎng)速率=(施藥后植株株高-施藥前植株株高)/施藥前植株株高×施藥前后間隔時(shí)間;株高生長(zhǎng)抑制率=(空白對(duì)照株高生長(zhǎng)速率-藥劑處理株高生長(zhǎng)速率)/空白對(duì)照株高生長(zhǎng)速率×100%。參考《煙草除草劑藥害分級(jí)及調(diào)查方法:YC/T 526—2015》,調(diào)查每個(gè)處理20株高粱在噴藥后1、7和14 d是否有變色、壞死、萎蔫、畸形等藥害癥狀及受害株數(shù)。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用DPS 7.05軟件計(jì)算毒力回歸方程、LC50及95%置信限。用Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 印楝素對(duì)亞洲玉米螟幼蟲(chóng)的毒力

從表1可知:印楝素對(duì)亞洲玉米螟2齡幼蟲(chóng)的LC50值為6.44 mg·L-1,表現(xiàn)出較高毒性,蘇云金桿菌對(duì)亞洲玉米螟2齡幼蟲(chóng)的LC50值為29.05 IU·mg-1。印楝素和蘇云金桿菌對(duì)亞洲玉米螟2齡幼蟲(chóng)的室內(nèi)毒力差異較大。

表1 印楝素對(duì)亞洲玉米螟幼蟲(chóng)的室內(nèi)毒力Table 1 Toxicity of azadirachtin against Ostrinia furnacalis

2.2 印楝素對(duì)高粱亞洲玉米螟田間藥效試驗(yàn)

由表2可知:用0.3%印楝素乳油2.7、3.6、4.5 g·hm-2防治高粱亞洲玉米螟,3地株防效和蟲(chóng)防效均隨著印楝素用量的增加而增加。在四川自貢的田間藥效試驗(yàn)中,0.3%印楝素乳油2.7 g·hm-2的株防效與蟲(chóng)防效與對(duì)照藥劑0.5%阿維菌素乳油5 g·hm-2防效相當(dāng),0.3%印楝素乳油3.6、4.5 g·hm-2的株防效與蟲(chóng)防效均顯著高于對(duì)照藥劑阿維菌素。河北隆化的試驗(yàn)中,0.3%印楝素乳油4.5 g·hm-2株防效顯著高于對(duì)照藥劑,0.3%印楝素乳油3.6 g·hm-2與對(duì)照藥劑30%乙酰甲胺磷乳油900 g·hm-2蟲(chóng)防效相當(dāng),0.3%印楝素乳油4.5 g·hm-2蟲(chóng)防效顯著高于對(duì)照藥劑。山東淄博的試驗(yàn)中,0.3%印楝素乳油3.6、4.5 g·hm-2處理的株防效與蟲(chóng)防效均顯著高于對(duì)照藥劑16 000 IU·mg-1蘇云金桿菌可濕性粉劑2 250 g·hm-2。

表2 印楝素對(duì)高粱亞洲玉米螟田間藥效試驗(yàn)結(jié)果(噴藥后14 d)Table 2 Control effect of azadirachtin against O.furnacalis in sorghum field(14 d after spraying)

2.3 印楝素對(duì)高粱植株的安全性評(píng)價(jià)

由表3可知:0.3%印楝素乳油4.5、9、18 g·hm-23個(gè)處理對(duì)‘瀘州紅1號(hào)’的生長(zhǎng)抑制率分別為 0.13%、0.59%和1.24%,對(duì)‘茅臺(tái)紅2號(hào)’的生長(zhǎng)抑制率分別為0.96%、1.37%和1.98%,對(duì)‘赤雜16號(hào)’的生長(zhǎng)抑制率分別為0.79%、1.46%、1.88%,4.5、9 g·hm-2印楝素對(duì)3個(gè)高粱品種的生長(zhǎng)抑制率無(wú)顯著差異,0.3%印楝素乳油18 g·hm-2對(duì)3個(gè)品種高粱的生長(zhǎng)抑制率均最高。在高粱藥害癥狀方面,噴藥后14 d,0.3%印楝素乳油4.5 g·hm-2處理對(duì)3個(gè)高粱品種無(wú)藥害癥狀;9 g·hm-2處理對(duì)‘瀘州紅1號(hào)’和‘茅臺(tái)紅 2號(hào)’安全,‘赤雜16號(hào)’中1株葉片邊緣有褪綠,但不影響高粱生長(zhǎng);18 g·hm-2處理對(duì)3個(gè)高粱品種均有1株葉片邊緣出現(xiàn)褪綠現(xiàn)象,但不影響高粱生長(zhǎng)。因此,0.3%印楝素乳油對(duì)高粱安全。

表3 印楝素對(duì)3種高粱植株生長(zhǎng)的影響Table 3 Effect of azadirachtin on the growth of three sorghum varieties

3 討論與結(jié)論

目前生產(chǎn)中防治高粱亞洲玉米螟的藥劑仍以化學(xué)農(nóng)藥為主,但長(zhǎng)期使用化學(xué)農(nóng)藥會(huì)使亞洲玉米螟的抗藥性增加[17];同時(shí),高粱是敏感型作物,化學(xué)農(nóng)藥使用不當(dāng)會(huì)對(duì)高粱的產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響[4]。隨著全社會(huì)對(duì)大量使用化學(xué)農(nóng)藥帶來(lái)的抗藥性、環(huán)境和食品安全問(wèn)題的擔(dān)心,高效、低毒、環(huán)境友好型植物源農(nóng)藥如印楝素受到普遍歡迎。印楝素通過(guò)使害蟲(chóng)拒食、胃毒、抑制生長(zhǎng)發(fā)育等方式殺死害蟲(chóng),其中抑制害蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育是印楝素顯著特點(diǎn)之一,印楝素作用于害蟲(chóng)內(nèi)分泌系統(tǒng),使昆蟲(chóng)體內(nèi)蛻皮激素的滴度發(fā)生變化,如峰期延遲、下降或滯留時(shí)間延長(zhǎng),使其幼蟲(chóng)不能正常蛻皮,出現(xiàn)蛻皮受阻死亡、蛻皮后形成幼蟲(chóng)-蛹中間體、畸形蛹、羽化延遲或永久幼蟲(chóng)等癥狀[18]。趙善歡等[19]研究發(fā)現(xiàn),印楝素對(duì)亞洲玉米螟的毒殺作用主要體現(xiàn)在抑制生長(zhǎng)發(fā)育方面,導(dǎo)致亞洲玉米螟大腦萎縮,咽側(cè)體和心側(cè)體稍腫大并較透明,前胸腺出現(xiàn)病理變化癥狀,幼蟲(chóng)期顯著延長(zhǎng),最終導(dǎo)致不能化蛹而死亡。目前已有生物防治技術(shù)、生物農(nóng)藥對(duì)亞洲玉米螟2齡幼蟲(chóng)毒力的研究,如擬環(huán)紋豹蛛[20]、萊氏野村菌[21]對(duì)亞洲玉米螟2齡幼蟲(chóng)均有較強(qiáng)毒力,但印楝素對(duì)亞洲玉米螟毒力的研究以3～4齡幼蟲(chóng)為主[19],而在實(shí)際田間防治中,施藥時(shí)蟲(chóng)齡偏大可能會(huì)導(dǎo)致施藥時(shí)間偏晚、用藥量較大、農(nóng)事成本增加等問(wèn)題,因此,本研究以亞洲玉米螟2齡幼蟲(chóng)為供試蟲(chóng)體的結(jié)果表明,印楝素對(duì)亞洲玉米螟2齡幼蟲(chóng)毒力LC50為6.44 mg·L-1,有較強(qiáng)的毒力。

田間藥效試驗(yàn)中,在河北0.3%印楝素乳油2.7、3.6 g·hm-2與化學(xué)農(nóng)藥30%乙酰甲胺磷乳油900 g·hm-2對(duì)高粱的株防效相當(dāng),在四川及山東對(duì)高粱株防效與蟲(chóng)防效中,微生物源農(nóng)藥0.5%阿維菌素乳油5 g·hm-2、16 000 IU·mg-1蘇云金桿菌可濕性粉劑2 250 g·hm-2與0.3%印楝素乳油低劑量2.7 g·hm-2效果相當(dāng);3地藥效試驗(yàn)中株防效和蟲(chóng)防效均隨印楝素用量增加而增加,印楝素中劑量效果與化學(xué)農(nóng)藥乙酰甲胺磷相當(dāng),并顯著優(yōu)于微生物源農(nóng)藥阿維菌素和蘇云金桿菌,這可能與印楝素抑制昆蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育的機(jī)制有關(guān)[22-23];噴施印楝素后14 d,株防效保持在80%以上,蟲(chóng)防效保持在73%以上,持效期較長(zhǎng)且防效穩(wěn)定。

印楝素作為植物源農(nóng)藥,在1989年就被世界衛(wèi)生組織(WHO)及聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)確認(rèn)為環(huán)境友好型農(nóng)藥,易光解、水解及在土壤中降解,不易造成地下水污染,幾乎無(wú)殘留,對(duì)環(huán)境安全,對(duì)哺乳動(dòng)物低毒,不易引起害蟲(chóng)產(chǎn)生抗藥性[24-26]。已有研究表明印楝素對(duì)水稻、茶樹(shù)、山楂樹(shù)安全[27-28]。不同高粱品種的亞洲玉米螟發(fā)生程度差異較大,導(dǎo)致農(nóng)藥用量差異偏大[4],從而增加高粱植株的藥害風(fēng)險(xiǎn)性。本研究使用印楝素田間最高用量4.5 g·hm-2、田間最高用量2倍量 9 g·hm-2、4倍量18 g·hm-2在3個(gè)高粱常規(guī)品種上開(kāi)展安全性試驗(yàn),結(jié)果表明,0.3%印楝素乳油 18 g·hm-2對(duì)3個(gè)品種高粱生長(zhǎng)抑制率均顯著高于4.5、9 g·hm-2;噴藥后14 d,0.3%印楝素乳油18 g·hm-2處理時(shí)3個(gè)品種高粱均有1株出現(xiàn)邊緣褪綠現(xiàn)象,0.3%印楝素乳油9 g·hm-2時(shí)‘赤雜16號(hào)’有1株出現(xiàn)邊緣褪綠現(xiàn)象,但均不影響高粱生長(zhǎng),說(shuō)明對(duì)高粱安全,這與前人研究結(jié)論一致[27-29]。

印楝素作為天然植物源農(nóng)藥,符合植物保護(hù)和諧化、生態(tài)化的可持續(xù)發(fā)展方向,符合國(guó)家倡導(dǎo)的生物農(nóng)藥替代行動(dòng)和建立資源節(jié)約型和環(huán)境友好型的生態(tài)文明和綠色生產(chǎn)模式?？紤]到生產(chǎn)實(shí)際,可結(jié)合多種措施,如印楝素與其他農(nóng)藥混配或與天敵昆蟲(chóng)結(jié)合使用,達(dá)到控制高粱亞洲玉米螟的目的。