两种杀虫剂亚致死剂量对龟纹瓢虫捕食功能反应的影响

袁伟宁，陈 威，方 圆，刘长仲

(甘肃农业大学草业学院/草业生态系统教育部重点实验室/甘肃省草业工程实验室/中-美草地畜牧业可持续发展研究中心,甘肃 兰州 730070)

两种杀虫剂亚致死剂量对龟纹瓢虫捕食功能反应的影响

袁伟宁，陈 威，方 圆，刘长仲

(甘肃农业大学草业学院/草业生态系统教育部重点实验室/甘肃省草业工程实验室/中-美草地畜牧业可持续发展研究中心,甘肃 兰州 730070)

为了协调化学防治和生物防治二者间的矛盾，掌握药剂对龟纹瓢虫捕食功能的影响，利用吡虫啉和高效氯氰菊酯对龟纹瓢虫的LC25和对豌豆蚜的LC25分别处理2种昆虫，测定了2种杀虫剂亚致死剂量对龟纹瓢虫捕食豌豆蚜功能反应的影响。结果表明，龟纹瓢虫捕食功能反应模型没有发生变化，仍是典型的Holling-Ⅱ型，但模型的各项参数发生了改变。高效氯氰菊酯直接处理龟纹瓢虫，对其捕食能力抑制最强；龟纹瓢虫捕食吡虫啉处理后的豌豆蚜，对其捕食能力抑制最弱。龟纹瓢虫以2种方式受药后，瞬时攻击率a下降，最大为0.860 4，最小为0.782 3，相对于对照组(CK)下降5.21%～15.78%；处理猎物的时间Th延长，最长为0.017 6 d，最短为0.013 7 d，相对于CK延长16.10%～49.15%；最大理论捕食量下降，最大为73.09头，最小为56.74头，相对于CK下降14.00%～33.24%；药剂处理18 h后，捕食速率均显著(P<0.05)低于同时间下的对照，18 h时最大为1.67头/h，最小为1.56头/h，相对于同时间时的CK降低13.04%～18.84%，24 h后最大为1.66头/h，最小为1.46头/h，为同时间下CK的9.14%～20.00%。因此，不论龟纹瓢虫以何种方式受药，都不利于其捕食豌豆蚜。其中，高效氯氰菊酯直接作用于龟纹瓢虫时负面影响最大，但不改变其对豌豆蚜的捕食功能反应模型。

龟纹瓢虫；豌豆蚜；亚致死剂量；捕食功能

化学杀虫剂由于使用方法简单、速效，一直作为一种重要的害虫控制手段而沿用至今，但其长期、大量、不合理使用导致许多地区各种蚜虫抗药性迅速提高，并且杀虫剂杀死害虫的同时，天敌往往也受到不同程度的影响，这种影响可能会使其死亡，也可能使之处于亚致死状态[1，2]，进而影响天敌与害虫的动态平衡[3，4]，因此，寻找相应的替代防治措施显得尤为重要，如生物防治方法的应用等，以缓解害虫抗药性的发展。龟纹瓢虫(Propylaeajaponica)是我国干旱、半干旱地区牧草生产中重要的保护性天敌[5]，其能在高温、干旱的环境条件下有效捕食牧草、蔬菜、果树及林木上的多种蚜虫[6-9]，部分鳞翅目和同翅目昆虫的卵[10]、低龄幼虫(若虫)以及粉虱成虫[11]、小麦吸浆虫[12]，棉红蜘蛛[13]和蚧[14]等多种害虫。随着人们对蛋奶的需求日益增多，牧草生产在农业中所占比例越来越大，牧草害虫综合防治也成为牧草生产的重要问题，由于生物防治具有滞后性，一定时期内化学杀虫剂还不可能完全摒弃，为了协调化学防治和生物防治二者间的矛盾，使之在有效控制害虫的同时对天敌昆虫影响较小，研究化学杀虫剂亚致死剂量对天敌昆虫的捕食功能反应十分必要，此方面的深入研究有助于人们理解化学杀虫剂对天敌昆虫的亚致死效应[15-17]，为害虫综合防治和生产实践提供依据。试验旨在通过对吡虫啉和高效氯氰菊酯两种常用杀虫剂亚致死效应研究，掌握药剂对龟纹瓢虫的安全性，为杀虫剂的田间应用提供参考依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

1.1.1 供试虫源 龟纹瓢虫采自甘肃农业大学苜蓿试验田和小麦田(之前田地中没有喷施任何农药)，带回至养虫室用豌豆蚜饲养，饲养温度 25℃±1，光照周期 L∶D=16 h∶8 h，相对湿度75% 。

豌豆蚜(Acyrthosiphonpisum)由甘肃农业大学草业学院提供，养虫室内饲养于临蚕9号植株上，期间无任何药剂接触，饲养温度 25℃±1，光照周期L∶D=16 h∶8 h ，相对湿度75%。

1.1.2 供试药剂 10%吡虫啉可湿性粉剂，购自上海悦联化工有限公司；4.5%高效氯氰菊酯微乳剂，购自青岛润生农化有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 两种杀虫剂对龟纹瓢虫和蚜虫的毒力测定及亚致死剂量 采用滤纸接触法对龟纹瓢虫进行毒力测定,确定药剂对龟纹瓢虫的致死中浓度(LC50)。根据预试验的结果，将2种杀虫剂稀释至所需5个浓度梯度。在直径9 cm的培养皿内垫一层滤纸，吸取药剂0.5 mL均匀滴加于滤纸上，然后，将龟纹瓢虫投放于皿内浸药滤纸上，任由其爬行。处理后置于温度(25±1)℃，相对湿度65%～75%、光照周期L∶D=16∶8 h的恒温光照箱，24 h后检查成虫死亡率。每个处理10头，重复4次，对照滴加蒸馏水。

采用“带虫浸叶法”对豌豆蚜进行毒力测定，确定药剂对豌豆蚜的致死中浓度(LC50)。根据预试验的结果，将2种杀虫剂稀释至所需5个浓度梯度。将带有4龄豌豆蚜的蚕豆叶片用纱网包裹，于稀释至亚致死浓度的药液中浸渍5 s，取出后用吸水纸吸去多余药液，并让其自然风干，放入直径12 cm的保湿培养皿中，于人工气候箱内饲养，饲养条件同龟纹瓢虫，24 h后检查供试蚜虫死亡情况。每处理30头蚜虫，对照组浸渍蒸馏水，各处理重复4次。

1.2.2 药剂处理龟纹瓢虫 以引起昆虫种群死亡率25% 的农药剂量作为亚致死剂量(LC25)，采用滤纸接触法处理龟纹瓢甲，然后置于恒温光照箱饲养，24 h后检查成虫死亡率。每处理10头龟纹瓢甲，重复4次，对照滴加蒸馏水。

1.2.3 药剂处理豌豆蚜 杀虫剂对豌豆蚜的LC25采用带虫浸叶法处理豌豆蚜，然后于恒温光照箱饲养，饲养条件同龟纹瓢虫，24 h后检查供试蚜虫死亡情况。每处理30头蚜虫，对照组浸渍蒸馏水，各处理重复4次。

1.2.4 龟纹瓢虫捕食速率测定 每皿豌豆蚜数量固定为100头，投入一头瓢虫，置于人工气候箱饲养，饲养条件同1.2.1，于4、8、12、18、24 h观察统计蚜虫的被捕食头数。

1.2.5 捕食功能反应 参考王小艺等[18]的试验方法，并有改进。于9 cm的培养皿中采用离体叶片法饲养蚜虫，分别挑入20、40、60、80和100头4龄豌豆蚜作为不同密度处理，各皿投入1头龟纹瓢虫成虫，置于人工气候箱，饲养条件同1.2.1，24 h后检查各处理被食蚜数，统计捕食量。每处理重复4次。

试验分为2组，第1组用2种杀虫剂对龟纹瓢虫的LC25以滤纸接触法处理，24 h后选取存活的龟纹瓢虫供试，豌豆蚜不做任何处理；第2组用2种杀虫剂对豌豆蚜的LC25以带虫浸叶法处理，24 h后选取存活的豌豆蚜供试，龟纹瓢虫饥饿24 h后供试。对照组的龟纹瓢虫和豌豆蚜均不用杀虫剂处理，但龟纹瓢虫饥饿24 h。

1.3 数据处理与分析 功能反应模型用Holling-Ⅱ型模拟：Na=aNT/(1+aThN)

式中：Na为被捕食的猎物数量，a为瞬时攻击率，N为猎物密度，T为捕食者发现和处理猎物的总时间，Th为处理猎物的时间。

捕食速率=捕食量/捕食时间

试验数据用Excel 2003统计，SPSS19.0进行方差分析和Duncan多重比较。

2 结果与分析

2.1 两种杀虫剂对龟纹瓢虫和蚜虫的毒力测定及亚致死剂量的确定

吡虫啉对龟纹瓢甲的LC50为243.31 mg/L，LC25为95.08 mg/L；对豌豆蚜的LC50为14.97 mg/L，LC25为5.20 mg/L。高效氯氰菊酯对龟纹瓢甲的LC50为48.98 mg/L，LC25为20.03 mg/L；对豌豆蚜的LC50为16.37 mg/L，LC25为6.27 mg/L(表1)。2种药剂中高效氯氰菊酯对龟纹瓢虫和豌豆蚜的毒力较高。

表1 2种杀虫剂对龟纹瓢虫和蚜虫的LC50、LC25Table1 Toxicity LC50、LC25 of insecticides to Propylaea japonica and Acyrthosiphon pisum

注：LC50表示杀虫剂对昆虫的致死中量；LC25表示杀虫剂对昆虫的亚致死中量，两者置信区间均为95%

2.2 杀虫剂亚致死剂量处理后龟纹瓢虫的捕食量

2种杀虫剂亚致死剂量处理不同对象后结果显示(表2)，杀虫剂亚致死剂量对龟纹瓢虫捕食能力有抑制作用，但药剂不同及处理方式不同对其捕食能力的影响有差异。2种药剂亚致死剂量处理龟纹瓢虫后，各猎物密度下其捕食量均低于对照组(CK)，20头猎物密度下高效氯氰菊酯处理后捕食量最小，为12.5头，100头猎物密度下吡虫啉处理后捕食量最大，为38.25头。且高效氯氰菊酯处理后龟纹瓢虫捕食量低于吡虫啉处理，40头和60头猎物密度下差异显著(P<0.05)，捕食量分别为18.75头和24.75头。说明高效氯氰菊酯对龟纹瓢虫捕食能力的抑制作用高于吡虫啉。同种药剂的2种处理方式中，直接处理龟纹瓢虫后其捕食量低于处理豌豆蚜，但组间差异不显著(P>0.05)。因此，杀虫剂亚致死剂量对龟纹瓢虫捕食能力的影响与杀虫剂种类有关，而与接触方式关系不大。

2.3 杀虫剂亚致死剂量对龟纹瓢虫捕食速率的影响

经2种杀虫剂亚致死剂量处理后，龟纹瓢虫捕食豌豆蚜的速率均低于CK，且随着时间的延长捕食速率越来越低。第4 h时捕食速率虽有所降低，但各处理差异不显著；第8 h时高效氯氰菊酯处理瓢虫组捕食速率显著降低，为1.75头/h；第12 h时除吡虫啉处理蚜虫组与对照差异不显著外，其他各组捕食速率均显著降低，吡虫啉处理龟纹瓢虫下为1.86头/h，高效氯氰菊酯处理龟纹瓢虫下为1.77头/h，高效氯氰菊酯处理豌豆蚜下为1.85头/h；至18 h后，所有处理组捕食速率均显著低于对照(表3),相对于对照降低13.04%～18.84%；24 h后捕食速率相对于CK降低9.14%～20.00%。龟纹瓢虫单位时间内捕食量的降低，表明其控虫能力被削弱，因此，说明杀虫剂亚致死剂量对龟纹瓢虫捕食能力有明显抑制作用。

表2 杀虫剂亚致死剂量处理后龟纹瓢虫的捕食量Table2 Effects of sublethal insecticides on the predatory capacities of Propylaea japonica 头/皿

注：同列中不同字母表示差异的显著性(P<0.05)，“-”表示不做处理，下同

表3 杀虫剂亚致死剂量处理后龟纹瓢虫的捕食速率Table3 Effects of sublethal doses of insecticides on predatory rates of Propylaea japonica 头/h

2.4 杀虫剂亚致死剂量对龟纹瓢虫捕食功能反应的影响

各处理中龟纹瓢虫的捕食量随着豌豆蚜密度的升高而迅速增大，当豌豆蚜密度高于80头/皿时，捕食量的增加速度减缓，其功能反应模型均符合Holling-Ⅱ型。功能反应模型线性化后1/Na与1/N的相关系数r>r0.05=0.88，说明拟合的方程能显著地反映龟纹瓢虫捕食量与豌豆蚜密度之间的关系。试验表明：经2种杀虫剂亚致死剂量处理后，龟纹瓢虫对豌豆蚜的捕食功能反应模型的结构没有发生改变，只是模型参数发生了变化。2种杀虫剂亚致死剂量对龟纹瓢虫捕食功能反应模型参数的影响表现为瞬时攻击率a最大为0.860 4，最小为0.782 3，相对于CK下降5.21%～15.78%；处理猎物的时间Th延长，最长为0.017 6 d，最短为0.013 7 d，相对于CK延长16.10%～49.15%；最大理论捕食量下降，最大为73.09头，最小为56.74头，相对于CK下降14.00%～33.24%。2种杀虫剂中，高效氯氰菊酯对龟纹瓢虫的捕食功能反应影响较大，吡虫啉影响较小，并以瓢虫直接接触药剂对捕食功能反应的影响最大。

表4 杀虫剂亚致死剂量处理的龟纹瓢虫捕食功能反应模型及参数Table4 Functional response models of sublethal doses on Propylaea japonica

3 讨论与结论

由于化学杀虫剂长期、大量、不合理的使用，致使牧草害虫抗药性迅速提高，造成害虫的再猖獗，因此，广谱高毒农药为人们普遍所接受，但是高毒化学杀虫剂在杀死害虫的同时对天敌昆虫也造成了重大影响，这种影响可能会使其死亡，也可能使之处于亚致死状态中，并导致一部分存活个体的取食行为等一系列方面发生异常改变[2,20]。国内外学者对杀虫剂的亚致死剂量进行了阐述，但没有统一定论。杀虫剂的亚致死剂量是一个低于或等于致死中浓度的区间，使昆虫个体受到一定损害，行为能力受到一定干扰，但不令其死亡的剂量[2]。古德就等[19]建议对天敌处理时，应该使用使其死亡率低于30%的剂量。龟纹瓢虫作为我国一种干旱、半干旱地区农业生产中重要的捕食性天敌，能在高温、干旱的环境条件下有效捕食各种农作物、蔬菜、果树及林木上的多种蚜虫，部分鳞翅目和同翅目昆虫的卵、低龄幼虫(若虫)以及棉红蜘蛛，小麦吸浆虫，粉虱成虫和蚧等多种害虫。

试验利用吡虫啉和高效氯氰菊酯对龟纹瓢虫的LC25和对豌豆蚜的LC25分别处理2种昆虫，测定了2种杀虫剂亚致死剂量对龟纹瓢虫捕食豌豆蚜功能反应的影响。结果表明：龟纹瓢虫捕食功能反应模型没有发生变化，仍是典型的Holling-Ⅱ型，但模型的各项参数发生了改变，这与张建华等[20]、王华玲等[21]多位学者的研究结果一致。经2种杀虫剂亚致死剂量处理后，瞬时攻击率a下降5.21%～15.78%，处理猎物的时间Th延长16.10%～49.15%，最大理论捕食量下降14.00%～33.24%。实际捕食量以40头和60头猎物密度下有显著差异，而20头，80头，100头豌豆蚜密度下，同种受药方式中不同药剂对捕食量的抑制差异不显著，可能是因为小的猎物密度增加了捕食者搜寻猎物的难度，猎物密度大到一定程度后，降低了捕食者搜寻猎物的难度，最终其捕食量会趋于定值[22]。另外，龟纹瓢虫捕食豌豆蚜的速率也有不同程度的下降，18 h之后捕食速率降低13.04%～18.84%，表明2种杀虫剂的亚致死剂量对龟纹瓢虫的捕食能力均有抑制作用[17]。2种药剂中，高效氯氰菊酯对龟纹瓢虫捕食能力的抑制作用较强，吡虫啉的抑制作用较小，与邱良妙的研究结果不同，可能是因为不同的农药公司药剂标准不同造成。两种杀虫剂均以处理瓢虫对其捕食作用的影响较大。试验是在实验室中以杀虫剂亚致死剂量对龟纹瓢虫的捕食作用进行了研究，对于协调化学防治和生物防治之间的矛盾远远不够，为了更好的实施害虫综合治理(IPM)，还需进一步研究杀虫剂亚致死剂量对靶标生物和非靶标生物的影响。

[1] Desneux N,Decourtye A,Delpuech J M.The sublethal effects of pesticides on beneficial arthropods[J].Annu Rev Entomol,2007,52:81-106.

[2] Haynes K F.Sublethal effects of neurotoxic insecticides on insect behavior[J].Annual Review of Entomology,1988,33:149-168.

[3] 巫厚长,程遐年.不同饥饿程度的龟纹瓢虫成虫对烟蚜的捕食作用[J].应用生态学报,2000,11(5):749-752.

[4] 孟祥,欧阳革成.基于柑橘木虱CO基因的捕食性天敌捕食作用评估[J].生态学报,2013,33(23):7430-7436.

[5] 张世泽,仵均祥,张强,等.龟纹瓢虫生物生态学特性及饲养利用研究进展[J].干旱地区农业研究,2004,22(4):206-209.

[6] 张春玲,岳凤荣.龟纹瓢虫对3种果树害虫的捕食作用研究[J].山东农业大学学报,1996,27(4):425- 430.

[7] 闫占峰,袁志华,王振营,等.龟纹瓢虫对玉米蚜的捕食作用研究[J].植物保护,2012,38(3):40-43.

[8] 运鼎下,王弘法,巫后长.龟纹瓢虫成虫对棉蚜的捕食作用[J].生物数学学报,1986,1(1):64- 69.

[9] 李林懋,叶宝华.龟纹瓢虫成虫对高粱蚜的捕食作用[J].山东农业科学,2012,44(5):89-91.

[10] 辛肇军,卓德干,李照会.龟纹瓢虫成虫对亚洲玉米螟卵的捕食作用[J].山东农业大学学报,2011,42(2):191-193.

[11] 刘万学,张毅波,万方浩.龟纹瓢虫对烟粉虱和棉蚜取食选择及适合度比较研究[J].中国生物防治,2008,22(4):293-297.

[12] 李建军,李修炼,成卫宁.龟纹瓢虫成虫对麦红吸浆虫捕食作用研究[J].山西农业科学,2000,11(3):8-10.

[13] 邓玲玲,许木启,戴家银，等.农药对农田蜘蛛生态效应的研究进展[J].应用与环境生物学报,2005,11(4):509-513.

[14] 曾涛,庞红.中国食蚧瓢虫名录[J].昆虫天敌,2000,22(2):59-67.

[15] 韩文素,王丽红,孙婳婳,等.杀虫剂对昆虫的亚致死效应的研究进展[J].中国植保导刊,2011,31(11):15-20.

[16] Biddinger D J,Hull L A.Sublethal effects of selectived insecticides on growth and reproduction of a laboratory susceptible strain of tufted apple bud moth(Lepidoptea:Tortricidae)[J].Journal of Economic Entomology,1999,92(2):314-324.

[17] Desneux N,Decourtye A,Delpuech J M.The sublethal effects of pesticides on beneficial arthropoda[J].Annual Review of Entomology,2007,52:81-106.

[18] 王小艺,沈佐锐.亚致死剂量杀虫剂对异色瓢虫捕食作用的影响[J].生态学报,2002,22(1 2):2278- 2284.

[19] 古德就,余明恩,侯任环,等.农药亚致死剂量对菜蚜茧蜂搜索行为影响的研究[J].生态学报,1991,11(4):324-329.

[20] 张建华,李生才.亚致死剂量杀虫剂对星豹蛛捕食作用和胃蛋白酶活性的影响[J].山西农业大学学报(自然科学版),2007,27(3):270-272.

[21] 王华玲,陈家骅,季清娥,等.多杀菌素对阿里山潜蝇茧蜂的亚致死效应[J].热带作物学报,2011,32(3):490-494.

[22] 张建民.紫外线对黑尾果蝇的生物学效应[J].昆虫知识,1994,30(4):242-244.

Effects of sublethal doses of two insecticides on predation ofPropylaeajaponica

YUAN Wei-ning,CHEN Wei,FANG Yuan,LIU Chang-zhong

(CollegeofPrataculturalScience,GansuAgriculturalUniversity/KeyLaboratoryofGrasslandEcosystem，MinistryofEducation/PrataculturalEngineeringLaboratoryofGansuProvince/Sino-U.S.CentersforGrazinglandEcosystemSustainability,Lanzhou730070,China)

In order to coordinate the conflicts between chemical control and biological control,and to indecate the influence of functional response of insecticides on predatorPropylaeajaponica.In this study,the Imidacloprid and Alphacypermethrin were choosed to treat both P.japonica and pea aphid(Acyrthosiphonpisum) in sublethal dose LC25,finally tested functional response.The results showed that the type ofP.japonica`sfunctional response models still belong to typical Holling-Ⅱ,of which,the parameters of models were changed.Its predatory ability was inhibited most under the treatment of Alpha-cypermethrin toPro.japonica,and least while treat pea aphid with Imidacloprid.After treatingPro.japonicawith two insecticides in two modes，the searching rate(a) declined 5.21%～15.78% relative to CK,a(max) was 0.8604,a(min) was 0.7823,handling time(Th) increased 16.10%-49.15% relative to CK,Th(max) was 0.0716 d,Th(min) was 0.013 7 d,the max-predatory capacity decreased 14.00%～33.24% relative to CK,max-predatory capacity(max) was 73.09 dead,max-predatory capacity(min) was 56.74 head,after 18 hours,searching speed reduced 13.04%～18.84% relative to CK in the same time,and searching speed(max) was 1.67 head/h,searching speed(min) was 1.56 head/h.While after 24 h,the searching speed(max) was 1.66 head/h,searching speed(min) was 1.46 head/h,it reduced 9.14%～20.00% relative to CK.So the sublethal doses of two insecticides had an inhibited effects onP.japonicapredating pea aphid no matter what treating modes we utilized,of these two insecticides,Alpha-cypermethrin had more inhibitive effects,and sublethal doses of insecticides did not change its functional response models.

Propylaeajaponica;Acyrthosiphumpisim;sublethal dose;predation

2015-05-04；

2015-08-16

国家自然科学基金(31260433)；甘肃省农牧厅科技项目和高等学校博士学科点专项科研基金博导类资助课题(20136202110007)资助

袁伟宁(1989-)，男，甘肃庆阳人，硕士研究生。 E-mail：nanjueyuan@126.com 刘长仲为通讯作者。

S 433.5

A

1009-5500(2015)06-0065-06