藿香与肉桂植物精油对朱砂叶螨的生物活性

程作慧，樊芳芳，田永明，李锐，李生才*，刘庆，王旗，张鹏，赵一航

（1. 山西农业大学 基础部，山西太谷 030801；2. 山西北方兴安化学工业有限公司，山西 太原 030008；3. 山西农业大学 农学院，山西 太谷 030801；4. 山西农业大学 林学院，山西 太谷 030801）

朱砂叶螨（Tetranychus cinnabarinusBoisdu⁃val）是一种世界范围内的农林业重要害螨，寄主植物多样，发生代数多，世代重叠，危害严重［1］。目前在我国农业生产中防治害螨的主要措施仍是化学农药，在保障农作物高产丰收的同时，带来了严重的水源、土壤、空气污染和农药残留等环境问题。植保工作者将目光放在了可自然降解、几乎无残留的植物源农药上［1～6］。曹挥等［7］研究发现地肤子氯仿提取物对山楂叶螨（Tetranychus viennensis）具有良好的触杀活性。王海香等［8］报道了核桃（Jug⁃lans regia）青皮石油醚提取物对朱砂叶螨（Tet⁃ranychus cinnabarinus）具有较高的触杀活性。 梁为等［9］研究发现瑞香狼毒（Stellera chamaejasme）超临界萃取物对对朱砂叶螨触杀活性高于有机溶剂提取物的。长期对植物源农药的研究过程中发现被称为“液体黄金”的植物精油，具有无残留、专一性高、作用多样性的特征受到了植保工作者的广泛关注。吴子毅等［10］发现百里酚（Thymus vul⁃garis）精油对刺足根螨（Rhizoglyphus echinopus）具有较好的触杀活性；Cavalcanti 等［11］发现立比草（Lippia sidoides）精油对二斑叶螨（Tetranychus ur⁃ticae）具有很好的熏蒸毒杀活性；苏晓玲等［12］发现茴香（Fructus anisi）精油、丁香（Flos caryophylli）精油和肉桂（Cortex cinnamomi）精油对蜜蜂狄斯瓦螨（Varroa destructor）具有良好的熏蒸效果。课题组前期试验［1，13］发现藿香（Pogostemon cablin）精油和肉桂（Cinamomum cassia）精油对朱砂叶螨有强的触杀活性、驱避活性和产卵抑制活性以及对其移动行为的影响。目前大多数文献仅仅研究了精油单剂对于害螨的活性，植物精油混配对害螨的生物活性的系统研究较少。

为了明确植物精油混配后的作用效果，本研究在课题组前期工作的基础上，采用半数致死浓度（LC50）藿香油和肉桂油的不同配比测定了对朱砂叶螨的喷雾触杀活性、趋避活性和运动行为的影响，旨在为可自然降解、几乎无残留的植物源农药在农业领域的发展提供了广阔的应用前景。

1 材料和方法

1. 1 试验材料

朱砂叶螨由山西农业大学植物保护学院提供螨源，而后在豇豆苗上饲养数代。 饲养条件：（25±1）℃、湿度70%±10%、光周期（16 h∶8 h）（光∶暗）。

供试精油：藿香和肉桂于2018 年10 月从太谷县药材公司购得，磨碎，过筛，将粉末进行水蒸气蒸馏（8±1）h 后，将所得精油收集并冷藏备用。

1. 2 试验方法

1. 2. 1 喷雾触杀活性

将3. 75‰ 的琼脂水溶液加热至沸后分装于培养皿中（保证铺满皿底）。约5 min 后培养基冷却成型，用0 号毛笔取30 头朱砂叶螨于培养皿中的豇豆叶背上（图1）。将0. 5 mL 精油、2. 5 mL 无水乙醇和25 μL 吐温-80 混合，充分搅拌，加入蒸馏水补充至总体积为25 mL，搅拌均匀得母液［13］，采用波特喷雾塔将2 mL 的植物精油（藿香油和肉桂油浓度分别为0. 13%、0. 25%、0. 50%、1. 00%、2. 00%）喷施于带螨培养皿后，将培养皿密封倒扣于同饲养条件的培养箱中。重复5 次，采用10%的无水乙醇+1‰ 吐温-80 的水溶液做对照。分别于24、48 h 后，记录朱砂叶螨的死亡头数并统计藿香油和肉桂油喷雾触杀朱砂叶螨的毒力参数。采用LC50的藿香油∶肉桂油按不同配比（1∶9、3∶7、5∶5、7∶3、9∶1）喷雾触杀朱砂叶螨，每24 h 记录朱砂叶螨的实际伤亡情况，且分别于指定时间（3、6、12、24 h）在双目解剖镜下清点产卵数，计算产卵抑制率。

图1 喷雾装置示意图Fig.1 The schematic diagram of spray device

1. 2. 2 驱避活性

用双面胶将其中一半采用LC50藿香油（LC50肉桂油或二者最佳配比混合物）处理的半圆形滤纸与另一半为无水乙醇对照的半圆形滤纸沿中线对齐固定于培养皿中心。紧贴滤纸的圆周涂抹凡士林防止朱砂叶螨逃逸。挑取30 头朱砂叶螨于两半圆形滤纸的中线处（图2）。分别于指定时间（3、6、12、24 h）观察朱砂叶螨在两半圆形滤纸的分布情况，计算其驱避率。

图2 驱避装置示意图Fig.2 The schematic diagram of repellent device

1. 2. 3 运动行为

参照课题组前期试验［13，14］方法，测定LC50的藿香油和肉桂油以及二者最佳配比混合物分别处理朱砂叶螨的运动参数。每处理重复20 次。

1. 3 统计分析

数据采用SPSS 17. 0 进行统计。采用死亡机率值法处理喷雾毒力参数；采用F、t和χ2法进行藿香油和肉桂油以及二者最佳配比混合物处理朱砂叶螨的生物活性差异显著性检验（P＜0. 05）。

2 结果与分析

2. 1 2 种精油对朱砂叶螨的喷雾毒力

采用5 个梯度浓度的藿香油和肉桂油喷雾处理朱砂叶螨，求出毒力参数（表1）。藿香油喷雾处理朱砂叶螨的LC50为0. 48%（24 h）和0. 30%（48 h）；肉桂油喷雾处理朱砂叶螨的LC50为0. 83%（24 h）和0. 27%（48 h）。本研究中LC50是评价藿香油和肉桂油对朱砂叶螨毒性大小的指标，当用藿香油和肉桂油处理朱砂叶螨24 h，藿香油的LC50小于肉桂油的，说明24 h 藿香油对朱砂叶螨毒性高于肉桂油。随着时间的延长，当达到48 h，肉桂油的LC50小于藿香油处理，说明48 h 肉桂油对朱砂叶螨毒性高于藿香油。由表1 可知，随着时间的延长肉桂油的喷雾毒力增加趋势高于藿香油。

表1 两种精油对朱砂叶螨的喷雾毒力Table 1 Spray toxicity of two essential oils against T. cinnabarinus

2. 2 2 种精油不同配比对朱砂叶螨喷雾活性

采用LC50的藿香油和肉桂油的不同比例混配后处理朱砂叶螨，其结果见表2。

表2 不同配比的两种精油对朱砂叶螨的喷雾活性Table 2 The spray activity of two essential oils with differ⁃ent proportions against T. cinnabarinus 单位：%

从表2 可以看出，不同比例的2 种精油混合物的杀螨活性均高于肉桂油单剂的杀螨活性。随着藿香油在精油混合物中的比例增加，杀螨活性呈现上升趋势。当2 种精油达到7∶3 混配时，精油混合物的杀螨活性达到最高。24 h 朱砂叶螨的死亡率为61. 11%，是藿香油单剂杀螨活性的1. 39 倍，是肉桂油单剂杀螨活性的1. 63 倍；48 h 朱砂叶螨的死亡率达到70. 74%，死亡率高于精油混合物的其它比例，喷雾活性最强，且与其它比例均有显著差异（P＜0. 05）；由此可知，藿香油与肉桂油防控朱砂叶螨的最佳配比是7∶3，采用2 种精油的最佳配比7∶3 处理朱砂叶螨的喷雾活性高于其单剂效果。

2. 3 2 种精油及其最佳配比对朱砂叶螨的产卵抑制活性

采用LC50的藿香油和肉桂油以及二者的7∶3混合物，对朱砂叶螨进行喷雾处理，分别于等比时间段（3、6、12、24 h）记录用药后朱砂叶螨的产卵情况。当用药时间仅为3 h，7∶3 的精油混合物对朱砂叶螨的产卵抑制率为27. 90%，分别为藿香油的1. 62 倍，肉桂油的2. 29 倍。当用药时间达到24 h，藿香油、肉桂油和7∶3 的精油混合物对朱砂叶螨的产卵抑制率分别为62. 24%、54. 33% 和71. 86%，是3 h 时的3. 62、4. 47 和2. 58 倍。由图3 可见，7∶3的精油混合物的产卵抑制率在4 个时间段均显著高于LC50的藿香油和肉桂油单剂的产卵抑制率（P＜0. 05）。

图3 2 种精油及其混合物对朱砂叶螨的产卵抑制率Fig.3 The oviposition inhibition rate of two essential oils and their mixture against T. cinnabarinus

2. 4 2 种精油及其最佳配比对朱砂叶螨的驱避活性

取LC50的藿香油和肉桂油以及二者的7∶3 混合物，对朱砂叶螨进行喷雾处理，分别于等比时间段（3、6、12、24 h）记录用药后朱砂叶螨的分布情况，计算驱避率。由图4 可见，当用药3 h，7∶3 的精油混合物对朱砂叶螨的驱避率为28%，分别为藿香油单剂的1. 47 倍，肉桂油单剂的1. 56 倍。当用药时间延长至24 h，藿香油、肉桂油和7∶3 的混合物对朱砂叶螨的驱避率分别为58%、48% 和80%，比3 h 分别增加了3. 05、2. 67、2. 86 倍，7∶3 的精油混合物对朱砂叶螨的驱避活性最强。

图4 2 种精油及其混合物对朱砂叶螨的驱避率Fig.4 The percent repellency of two essential oils and their mix⁃ture against T. cinnabarinus

2. 5 2种精油及其最佳配比对朱砂叶螨的运动行为

取LC50的藿香油和肉桂油以及二者的7∶3 混合物处理朱砂叶螨后，观察并统计等比时间段（3、6、12、24 h）用药后朱砂叶螨的移动状况（图5）。由图5A 可见，当喷雾3 h 后经LC50的藿香油和肉桂油处理朱砂叶螨的移动距离分别是7∶3 混合物处理朱砂叶螨移动距离的1. 12 和1. 19 倍。随着喷雾用药时间的延长，三者处理的朱砂叶螨的移动距离均呈现下降趋势，且7∶3 混合物处理朱砂叶螨的移动距离均与藿香油和肉桂油处理朱砂叶螨的移动距离有显著差异（P＜0. 05）。当喷雾用药时间达到24 h 时，经LC50的藿香油和肉桂油喷雾处理的朱砂叶螨的移动距离，分别是7∶3 混合物处理朱砂叶螨的移动距离的1. 48 和1. 75 倍。总之，采用7∶3 混合物处理朱砂叶螨的移动距离最短且呈现时间依赖性。由图5B 可知，朱砂叶螨的移动频率随用药时间的加长呈现下降趋势。当喷雾用药时间达到24 h 时，7∶3 混合物处理朱砂叶螨的移动频率均与藿香油和肉桂油处理朱砂叶螨的移动频率有显著差异（P＜0. 05）且呈现时间依赖性。由此可见，采用7∶3 混合物处理朱砂叶螨的移动频率最低。

图5 2 种精油及其混合物对朱砂叶螨的移动距离和移动频率Fig.5 The mobile distance and mobile frequency of two essential oils and their mixture against T. cinnabarinus

3 讨论

为推动农业可持续发展策略，农药将从早期杀虫效果强的有机化学农药转向环境友好的生态合理农药，促进了全球农业的可持续发展。在药物作用机理的研究中，LC50是指实验中的动物达到一半死亡数量时所需要的药物浓度［14］。当前广泛使用LC50方法进行量化生态毒理学中的药物毒性。施时迪等［15］采用除草剂处理虎纹蛙（Rana ru⁃gulosa）蝌蚪后获得了其半数致死浓度。 朱国权等［16］测定了烟碱、苦参碱、鱼藤酮和印楝素对椰心叶甲（Brontispa longissima）的卵、幼虫和蛹的半数致死浓度。上述文献仅仅测定了农药对害虫的半数致死浓度，尚未对经半数致死浓度处理的害虫的生物活性进行系统的研究。本研究在测定单剂喷雾活性的基础上，获得藿香油24 h 的LC50为0. 48%，48 h 的LC50为0. 30%；肉桂油24 h 的LC50为0. 83%，48 h 的LC50为0. 27%。本研究进一步从有害生物综合治理（integrated pest manage⁃ment，IPM）理念出发，研究了半数致死浓度LC50的藿香油和肉桂油对朱砂叶螨产卵抑制率、趋避活性和运动行为的影响，目的是将朱砂叶螨控制在经济受害允许水平之下，维持自然界的生态平衡，以获得最佳的经济、生态、社会效益。目前对有害生物的防治不是完全杀死，而是控制到一定的范围，本研究采用LC50的藿香油和肉桂油控制朱砂叶螨，控制了其产卵量，将其种群控制在一定范围之内，既不会对农作物造成严重危害，还保持了自然界的生态平衡。

本研究表明藿香油与肉桂油防控朱砂叶螨的最佳配比是7∶3。当藿香油和肉桂油按照最佳配比7∶3 混配时，朱砂叶螨24 h 死亡率达到61. 11%，48 h 达到70. 74%，且采用最佳配比7∶3 处理朱砂叶螨的喷雾活性高于其单剂效果。该研究表明将藿香油和肉桂油进行合理混配后呈现增效作用。相关文献也有相类似报道，肖湘黔［17］发现复方精油配方对截形叶螨的毒杀作用高于单种精油。吴玮等［18］采用点滴法测定了黄篙（Artemisia annua）、艾篙（Artemisia argyi）、马尾松针（Pinus massoni⁃ana）、侧柏（Platycladus orientalis）、花椒（Zanthox⁃ylum bungeanum）的精油分别与氟虫腈混配后处理小菜蛾，发现氟虫腈与松针或侧柏精油的混合物能提高小菜蛾的生物活性。马卫宾等［19］研究发现6 种植物精油分别与天然除虫菊素混配对家蝇具有增效活性。本试验取LC50的藿香油和肉桂油以及二者7∶3 混合物处理朱砂叶螨后，其喷雾触杀活性、趋避活性和运动行为的影响均强于藿香油和肉桂油单剂的影响。这可能是不同药剂的解毒代谢酶（系）间存在抑制作用［3］，导致生物体不易代谢药剂，从而达到增效作用，为可自然降解、几乎无残留的植物源农药在农业领域的发展提供了广阔的应用前景。

4 结论

在农业害虫或害螨的有效控制方面，复配制剂仍将扮演十分重要的角色。目前农药复配的理论研究比较薄弱，许多理论问题需要解决。基于农药生产应用上的需要，有关复配药剂各方面的理论研究也必将逐步完善［3，20］。在我国未来的农业生产中，绿色农药是农药行业的主流，采用跨学科研究和系统方法相结合的方式，将纳米技术渗入绿色农药的研究中。通过不同领域专家之间的相互学习、交流与密切合作，可以促进相关学科之间的相互渗透与融合，逐渐发展成农业纳米科技的专业化学术队伍。