冬季作物上主要蓟马的组成及吡虫啉的毒力测定

胡昌雄，李宜儒，殷红慧，徐天养，杨进波，杨 航，陈国华，张晓明,4

(1.云南农业大学 植物保护学院/云南生物资源保护与利用国家重点实验室，云南 昆明 650201；2.云南省烟草公司 文山州公司，云南 文山 663000； 3.弥渡格瑞生物科技有限责任公司，云南 弥渡 675602；4.农业部华南作物有害生物综合治理重点实验室，广东 广州 510642)

蓟马为缨翅目害虫的总称，是目前蔬菜、花卉等农作物上的重要害虫，全世界范围内均有分布，种类已经超过5 500种[1]。我国从20世纪50年代便不断对蓟马的防治进行研究[2]，其中包括重要入侵种西花蓟马(Frankliniellaoccidentalis)，该种于2003年在北京被发现以来迅速在全国范围内扩散，目前已成为我国多个省市的重要农业害虫之一，并造成了重大经济损失[3-4]。蓟马具有广泛的取食性，能危害许多科的多种植物，其具有虫体体型微小、各虫态发育历期较短、在植物中隐蔽性强等特点[5]。蓟马的锉吸式口器在取食时刺吸植物汁液，对蔬菜、花卉、水果等造成严重危害，成虫、若虫均能聚集在花瓣上、花蕊中以及叶片背面取食植物汁液，植物受害后首先出现白色斑块并伴有黑点，斑块后期逐渐变为褐色，严重时造成花朵和叶片卷曲和萎蔫，影响花卉的观赏性[6]。同时，部分蓟马能传播包括番茄斑萎病毒(Tomato spotted wilt virus，TSWV)在内的多种植物病毒，造成更严重的危害[7-8]。蓟马的防治问题一直备受关注，当前以化学防治为主，配合蓝板诱杀、利用天敌的生物防治以及合理的田间种植管理等方法进行。化学防治主要使用的药剂为吡虫啉、乙基多杀菌素、溴氰菊酯、阿维菌素等[9]。但是随着杀虫剂的大量施用，蓟马的抗药性有逐渐升高的趋势，并且对常用的杀虫剂阿维菌素、溴氰菊酯等产生了较高的抗药性，蓟马的防治愈发困难[9-10]。

蓟马能在普通温室中及作物田周边的杂草等植物上越冬，在植物上的越冬蓟马是第2年春季各种作物上的主要虫源扩散中心[11]。因此，越冬虫口数量的控制对防止翌年蓟马的传播具有重要作用，若能在一定程度上控制其数量，便能减小其暴发的可能性。云南省文山州地处低纬高原，大部分区域为亚热带气候，季节气温变化较小。此地为烟草(Nicotianatabacum)主要种植区，蓟马在烟草上危害严重[12]，而冬季则在烟草种植区的豌豆(Pisumsativum)、油菜(Brassicacampestris)、小麦(Triticumaestivum)等植物上越冬。目前，随着外来入侵种西花蓟马的扩散，各地主要蓟马类群的分布及抗药性不断发生变化[13]。

吡虫啉为新烟碱类杀虫剂(Neonicotinoid pesticides)，从20世纪90年代获授权投入世界各地市场使用以来，得到迅速的推广，至今运用在多种作物上防治多种农业害虫，是现阶段防治蓟马效果较为理想、应用范围广泛的杀虫剂之一[14]。但是随着吡虫啉的大量施用，各地区的蓟马陆续对吡虫啉产生了抗性[15]。近年来西花蓟马在我国各地扩散，发生及危害变得日趋复杂，抗性不断增强，并且前人对于越冬寄主上的主要蓟马分布及其对吡虫啉的抗药性还鲜有报道。为明确文山州烟草种植区主要越冬寄主植物上入侵种西花蓟马和其他主要蓟马种群的分布危害及常用杀虫剂吡虫啉目前的毒力情况，系统调查了文山州烟草种植区冬季生长的3种主要作物上西花蓟马及其他3种当地优势种蓟马的种群密度、空间分布及吡虫啉对其的毒力，以期为冬季作物上蓟马的综合防治奠定基础，同时对翌年烟草等主要作物上蓟马的发生危害趋势提出预警。

1 材料和方法

1.1 试验区及供试药剂

1.1.1 试验区概况 试验区位于云南省文山州砚山县平远镇洪湖村委会的文山烟草小含育苗基地，年平均气温约为16 ℃，当地春夏季种植烟草、三七和辣椒等作物，以烟草为主，全年经济作物种植面积超过7 000 hm2(含复种)[16]。冬季时田间的主要作物为豌豆、萝卜、油菜等。

1.1.2 供试药剂 70%吡虫啉水分散粒剂由江苏克胜集团股份有限公司生产。

1.2 调查方法

于2018年1月在3种冬季作物(豌豆、萝卜、油菜)的花期进行调查，每种作物各选取3块样地进行采集，每块样地面积约为100 m2，所有样地均未喷洒任何杀虫剂，且作物长势良好。每5～6 d调查采集1次，共采集3次。采用5点取样法，每个点采集作物开花期内长势、高度相似的带花植株3株，采集时用枝剪将植物地上部分整株剪取。单个植株用自封袋装好并标记后带回实验室统计蓟马成虫种类及数量，根据韩运发[17]对蓟马的鉴别特征(触角、单眼鬃、体躯上的特征)进行鉴定。最终采用3次采集得到的所有蓟马数据进行综合分析，分析时将每种植物上的蓟马数量汇总后进行蓟马比例计算，空间分布的计算采用所有植物单株上的同种蓟马数量进行分析。另外，在每块样地随机选取20株植物，采用排盘法和吸虫管吸取植株上的活体蓟马成虫，带回实验室鉴定后作为毒力测定虫源。

1.3 空间分布型分析方法

1.3.1 聚集度指标 根据系统调查所得数值计算每种植物上蓟马成虫的平均密度m(头/株)和方差(S2)，聚集度指标的计算分别采用以下公式[18-19]：Beall提出的扩散系数C=S2/m；Waters提出的负二项分布参数K值法，K=m2/(S2-m)；Cassie提出的CA=1/K；David和Moore提出的丛生指数I=S2/m-1；Lioyd提出的平均拥挤度m*=m+S2/m-1和聚块性指数m*/m。通过以上指标分析几种蓟马的空间分布格局。空间分布型与聚集度指标的取值范围关系为：

聚集分布：C>1、00、I>0、m*/m>1；

随机分布：C=1、K≥8、CA=0、I=0、m*/m=1；

均匀分布：C<1、K<0、CA<0、I<0、m*/m<1。

1.3.2 Iwao回归分析法 Iwao提出了平均拥挤度m*与平均密度m间的直线回归关系m*=α+βm，式中2个系数α、β为判断种群空间分布型的指标。α反映分布的性质，α>0时个体成分为个体群，α=0时为单个个体，α<0时表明个体间相互排斥；β反映基本成分的空间分布型，β>1时种群为聚集分布，β=1时种群为随机分布，β<1时种群为均匀分布[19]。

1.3.3 Taylor幂函数法则 Taylor提出了平均密度m与方差S2间的函数关系lgS2=lga+blgm，式中a、b为2个参数，其中a为取样的统计因素，b的生物学意义为所研究的种群聚集度对获得的种群密度依赖性的测度。若lga=0，b=1，则种群在一定密度下呈现随机分布；若lga>0，b=1，在一切种群密度下均呈聚集分布，但聚集度不随密度的改变而发生改变；若lga>0，b>1，在任何种群密度下均为聚集分布，并且聚集度随种群密度的增加而增大；当lga<0，b<1，种群密度越高，分布越均匀[19]。

1.3.4 聚集原因分析 利用Blackith提出的种群聚集均数λ分析蓟马成虫在采集作物上的聚集原因。其计算公式为λ=mγ/2K，m为种群密度，K为负二项分布的参数，γ为χ2分布表中设2K为自由度，概率P=0.5时对应的χ2值。当λ≥2时，蓟马成虫聚集的主要原因是蓟马自身的习性造成，λ<2时，蓟马聚集的主要原因是环境因素引起[19]。

1.3.5 理论抽样数计算 蓟马不同虫口密度下的最佳理论抽样数的计算利用Iwao提出的公式:n=(t2/D2)[(α+1)/m+β-1]，式中t为置信水平(P=95%，t=1.96)，D为允许的误差值(取值为D=0.1，0.2)，m为平均密度，α、β是Iwao直线回归关系中的截距和斜率[19]。

1.4 毒力测定方法

采用菜豆浸液饲喂法进行测定，具体参照张晓明等[20]的方法并有一定改进。准确称取70%吡虫啉水分散粒剂，加蒸馏水将其充分溶解。根据预试验的结果，在10%～90%的矫正死亡率浓度范围内设置试验中吡虫啉的毒力测定浓度。将吡虫啉呈等差梯度设置7～8个浓度，对照利用蒸馏水进行试验。测定的装置采用胡昌雄等[21]的蓟马毒力测定装置。在装置底部垫上滤纸(直径8 cm)，将菜豆切成5 cm长段后剥开，放入不同浓度的吡虫啉药液中浸泡30 s后取出，在室温下晾干后放入垫有滤纸的测定装置中，每个装置放置3根。挑选在饥饿条件下饲养12 h后活动无障碍、生长健康的蓟马成虫30～40头放于装置中，盖好装置盖子。为保证外界环境条件一致，将以上装置均放置到人工气候箱(上海三腾仪器，LTC-1000)中进行试验。经过24 h后取出装置进行观察和统计，记录蓟马成虫在不同吡虫啉浓度处理下的存活情况，观察时用软毛刷轻轻触碰虫体，2次不动则判定为蓟马死亡。每种蓟马的不同浓度处理设置3个重复。

人工气候箱的各项试验条件设置为：温度(26±1)℃，相对湿度(70±5)%，光周期L∶D=16∶8，光强20 000 lx。

1.5 数据统计分析

蓟马的各项数据统计和计算利用Excel 2016进行，利用SPSS 22.0软件进行杀虫剂对蓟马毒力测定试验中毒力回归方程、致死中浓度(LC50)及亚致死中浓度(LC30)的计算分析，并采用Duncan’s新复极差法对作物上不同蓟马的差异进行显著性分析，图片绘制在Origin 2017中进行。

2 结果与分析

2.1 花期3种作物上蓟马种类及比例

通过系统调查发现，砚山县冬季花期3种作物上主要蓟马种类为西花蓟马、花蓟马(Frankliniellaintonsa)、黄蓟马(Thripsflavus)、烟蓟马(Thripstabaci)，而其他蓟马数量均较少(图1)。不同作物上各种蓟马所占的百分比例不同，在豌豆植株上以西花蓟马的比例最高，达到38.1%，显著高于占比第二的烟蓟马16.0个百分点(F1,4=54.34，P<0.05)，西花蓟马的种群数量比例分别是烟蓟马、花蓟马、黄蓟马的1.7、2.6、2.5倍。萝卜植株上以黄蓟马所占的百分比最高，为42.8%，显著高于占比第二的烟蓟马21.6个百分点(F1,4=154.86，P<0.05)，萝卜上黄蓟马的种群数量比例分别是烟蓟马、西花蓟马、花蓟马的2.0、2.7、4.4倍，花蓟马占比最少，为9.7%。油菜上以黄蓟马占比最高，达33.9%，显著高于占比第二的西花蓟马11.8个百分点(F1,4=10.06，P<0.05)，油菜上黄蓟马的种群数量比例分别是西花蓟马、烟蓟马、花蓟马的1.6、2.0、2.2倍，油菜上花蓟马在所有蓟马中亦占比最少，为15.1%。

图中数值为平均值±标准误，图柱上不同小写字母表示同一作物上不同种类蓟马所占百分比差异显著(P<0.05)

2.2 4种主要蓟马成虫的空间分布型

从表1可以看出，4种蓟马在不同作物上均有分布，并且聚集度指标分别为扩散系数C>1，负二项分布的参数K>0，CA>0，丛生指数I>0，聚块性指数m*/m>1，可判断4种蓟马在不同作物上均为聚集分布(表1)。

由Iwao回归模型结果得出，4种蓟马在不同作物上均表现为α>0，表明不同蓟马的种群个体之间相互吸引，种群的分布成分为个体群；β>1，表明各种蓟马在不同作物上均为聚集分布，与以上各聚集度指标的结果一致。4种蓟马在作物上的Taylor模型中均表现为lga>0，b>1，表明蓟马在任何种群密度下的分布均属于聚集分布，并且种群的聚集度随密度的升高而增大(表2)。

表1 不同作物上4种蓟马的聚集度指标及空间分布型

表2 不同作物上4种蓟马的空间分布Iwao及Taylor模型

2.3 4种主要蓟马成虫的聚集原因分析

聚集均数计算结果表明，4种蓟马在不同作物上的聚集均数变化规律与种群密度变化基本一致(表3)，各种蓟马的种群密度在不同作物上呈现出不同的结果，花蓟马均在油菜上的种群密度最高，为3.267头/株；而西花蓟马、黄蓟马、烟蓟马均在萝卜上种群密度最高，分别为5.244、14.356、7.111头/株。除豌豆上的花蓟马和黄蓟马外，其余作物上蓟马成虫的聚集均数λ值均大于2，说明蓟马成虫的聚集原因主要为自身习性造成。豌豆上的花蓟马和黄蓟马具有较低的种群密度，分别为1.889头/株和1.956头/株。

2.4 4种主要蓟马成虫的理论抽样数

根据Iwao提出的理论抽样计算结果可知，蓟马在不同作物上所需的抽样数随种群密度的增大而减少(表4)，西花蓟马、花蓟马、黄蓟马、烟蓟马在种群密度为5头/株时，萝卜上所需的抽样数分别为274、239、235、213株，当种群密度为50头/株时相应则为108、61、62、46株(D=0.1)。在抽样误差D=0.1时，相同的虫口密度下，同一蓟马在不同作物上的抽样数不同，西花蓟马和烟蓟马均在油菜上的密度为5头/株时抽样数最大，分别为350株和266株；花蓟马和黄蓟马则是在豌豆上密度为5头/株时抽样数最大，分别为299株和331株。当抽样误差增大为0.2时，相同种群密度下蓟马在不同作物上的理论抽样数减小(表4)。

2.5 吡虫啉对4种主要蓟马成虫的毒力测定结果

吡虫啉对4种蓟马成虫的毒力测定结果表明，西花蓟马的LC30值和LC50值最高，分别为277.881 mg/L和390.132 mg/L；黄蓟马的LC30值和LC50值最低，分别为117.521 mg/L和174.263 mg/L(表5)。4种蓟马对吡虫啉的敏感性依次为黄蓟马>烟蓟马>花蓟马>西花蓟马，说明吡虫啉对黄蓟马有较好的毒杀效果，但是对西花蓟马的毒杀效果却很低。西花蓟马对吡虫啉的抗性倍数为花蓟马的1.483倍、烟蓟马的1.921倍、黄蓟马的2.239倍。并且西花蓟马的LC30值已经大于其他3种蓟马的LC50值，其中高于花蓟马LC50值 14.777 mg/L，高于烟蓟马74.792 mg/L，高于黄蓟马103.618 mg/L。

表3 不同作物上4种蓟马的聚集均数

表4 不同作物上4种蓟马的理论抽样数

表5 吡虫啉对4种蓟马成虫的毒力测定结果

3 结论与讨论

本研究发现，砚山县冬季3种常见作物的开花期均有蓟马危害，主要种类为西花蓟马、花蓟马、黄蓟马、烟蓟马，且可在冬季作物上以较低的虫口密度越冬，成为翌年春季农作物上的重要虫源。在我国云南、山东、贵州等多个省区的不同作物上，蓟马一年内均有发生[3-5]。徐淑娟等[22]发现，柑橘上的蓟马种群从入冬开始以较小的虫口密度为基数，春夏季随着气温回升，蓟马虫口数逐渐增多并在4—6月出现高峰。由此表明，冬季虽然蓟马数量较少，但可成为第2年蔬菜、花卉上蓟马类害虫的主要虫源。在不同作物上，蓟马的种类组成比例存在差异。其中豌豆上以西花蓟马占比最高，萝卜和油菜上则是以黄蓟马占比最高，不同作物上均以花蓟马所占比例最低。杨建忠等[23]的研究表明，文山地区冬季小麦、豌豆、油菜等作物上未发现西花蓟马。这与本研究中豌豆上的优势种为西花蓟马之间存在差异，表明近年来随着西花蓟马入侵并扩散到云南各地区后，在文山地区冬季主要作物上大暴发成为优势种，与当地蓟马种类产生了竞争并对当地蓟马种群的组成和分布造成较大影响，导致当地种的组成比例有下降的趋势，蓟马的危害复杂化，亦进一步表明入侵害虫西花蓟马能严重干扰并影响该地常见蓟马的种间生态平衡，给防治带来新的难题。胡昌雄等[24]研究表明，入侵种西花蓟马的竞争能力强于近缘种花蓟马，且在吡虫啉的作用下西花蓟马能加速对花蓟马的种间竞争取代。CAO等[25]研究了西花蓟马和黄胸蓟马在栀子花和月季上的种群变化，结果表明，在室外和室内环境中经过一定时间后，栀子花上黄胸蓟马种群竞争能力较强，而在月季上则是西花蓟马种群竞争能力较强。ATAKAN等[26]研究了土耳其地区冬春季节杂草上西花蓟马、花蓟马和烟蓟马的组成丰度，发现西花蓟马为该地区的优势种。本研究中，豌豆和油菜上西花蓟马种群所占比例均高于烟蓟马和花蓟马。4种蓟马中以黄蓟马在萝卜上的种群密度最高，达14.356头/株，以花蓟马在豌豆上的种群密度最低，为1.889头/株；西花蓟马和烟蓟马也是在萝卜上种群密度最高，分别为5.244头/株和7.111头/株。表明了萝卜上蓟马的种群密度高于其他2种作物。不同植物上的蓟马密度呈现出不同的结果，可能与植物花朵的外形、颜色以及气味、营养物质等有关，其综合因素有利于蓟马种群的定殖[27]。张晓明等[28]研究了不同花色菊花上西花蓟马的种群密度，结果表明，西花蓟马喜欢在黄色花系的菊花品种上危害，且黄色花系的菊花品种上具有最高的西花蓟马雌虫比例，此结果一方面说明了蓟马的危害程度、种群比例与植物的花色间存在较大相关性；另一方面与本研究中蓟马对萝卜花的颜色喜好结果不同，这可能是由于不同蓟马在不同植物花朵上的趋性和竞争不同[25]。

空间分布格局作为了解昆虫生活习性的重要参数之一，能在一定程度上反映出昆虫与生存环境之间的基本关系。本研究利用了5种聚集度指标以及Lioyd的聚块性指数m*/m进行测定，得到4种蓟马在不同作物上均为聚集分布。这与蒋兴川等[29]研究的西花蓟马在辣椒上，张安盛等[30]研究的棕榈蓟马在菜椒上的空间分布均为聚集分布的研究结果一致。本研究还表明，蓟马个体间表现出相互吸引，不同蓟马分布成分为个体群，其在作物上聚集性与种群密度呈正相关。聚集原因分析结果表明，除豌豆上的花蓟马和黄蓟马由于环境条件造成外，其余作物上蓟马聚集主要是由于蓟马自身的习性造成。由Iwao提出的计算理论抽样数公式得出，4种蓟马成虫在不同作物上所需的抽样数随种群密度的增大而减少，调查时应选择合适的抽样数。

本研究通过浸液饲喂法测得吡虫啉对4种蓟马的毒力结果为：吡虫啉对西花蓟马的LC50值最高达到390.132 mg/L，对黄蓟马的LC50值最小为174.263 mg/L，4种蓟马对吡虫啉的敏感性由小到大依次为西花蓟马<花蓟马(LC50=263.104 mg/L)<烟蓟马(LC50=203.089 mg/L)<黄蓟马，在所研究的4种蓟马中，吡虫啉对西花蓟马表现出较低的毒杀效果。张晓明等[9]对昆明地区采集得到的西花蓟马和花蓟马在室内饲养5代后进行毒力测定，结果发现，吡虫啉对西花蓟马的LC50值为171.270 mg/L，高于花蓟马的LC50值145.250 mg/L。这与本研究中吡虫啉对西花蓟马和花蓟马的毒力测定值存在较大差异，一方面可能与测定的方法、种群来源等有关，本研究中采用的是浸液饲喂法并放置在测定装置中，蓟马能有更大的活动空间，并且测定蓟马为田间种群，能更好地反映当时田间蓟马种群对吡虫啉的敏感性；另一方面西花蓟马的LC50测定值相对其他种较大，表明若使用西花蓟马的致死浓度对几种蓟马进行防治时，吡虫啉能在一定程度上对其他蓟马产生较好的毒杀效果，而对西花蓟马的毒杀效果则较差，这样长期的低浓度杀虫剂胁迫可能致使西花蓟马产生了抗性。王圣印等[15]研究发现，持续施用同一种类型的杀虫剂，西花蓟马容易产生较高抗性，并且在32代抗性选育后，西花蓟马对吡虫啉的抗性高达13.80倍，短时间内西花蓟马种群抗性表现出不可逆的结果。张晓明等[20]研究发现，吡虫啉的持续胁迫能在一定程度上促进西花蓟马的繁殖，并且雌虫比例升高。以上结果表明，杀虫剂的持续使用在造成蓟马类害虫抗药性发生的同时，可能导致其种群的暴发。

植食性蓟马为重要农林害虫之一，研究其在植物上的分布格局以及在各种植物上种群密度和动态变化情况，对监测蓟马危害、预测蓟马的发生具有重要意义[31]。对蓟马类害虫特别是入侵种西花蓟马的抗药性监测同样是蓟马化学防治的重要组成部分，同时化学防治也是综合防治(IPM)的组成部分，通过检测蓟马对目前市场上具有代表性且大量使用的吡虫啉的抗药性，能在一定程度上预测并防止吡虫啉持续施用下造成的蓟马大暴发，利用综合防治策略对蓟马类害虫进行防治，防止蓟马尤其是西花蓟马种群对吡虫啉甚至更多杀虫剂产生抗药性。在前人的研究中还鲜有对冬季越冬寄主上的蓟马进行系统调查和抗药性测定的报道，但是冬季的蓟马会成为翌年蔬菜、花卉上危害的虫源，本研究首次对冬季主要寄主植物上的蓟马组成及广泛使用的吡虫啉对其的毒力情况进行了系统调查研究，为今后对蓟马的越冬防治奠定基础。本研究中几种蓟马之间是否存在直接的竞争情况，以及抗药性与季节之间是否有一定关系，还需要进一步的研究。