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植物源杀虫剂在储粮害虫防治上的研究现状及展望

2022-08-22刘静怡袁瑞雪刘呈瀚隋雨竹陈海鹏孙艳春

中国农学通报 2022年23期
关键词:储粮挥发油杀虫

刘静怡,袁瑞雪,刘呈瀚,隋雨竹,陈海鹏,孙艳春

(黑龙江大学现代农业与生态环境学院,哈尔滨 150080)

0 引言

粮食生产是国民经济的基础,保障粮食安全关系着经济社会的发展。每年全世界粮食产量的8%~14%在产后环节受到不同程度的损失[1],而粮食在储藏过程中遭受损失的重要原因之一是虫害。取食储粮及其产品造成损失的昆虫通常称为储粮害虫。据报道,全世界每年因储粮害虫造成的粮食损失多达4.2亿t[2],而中国每年由于储粮害虫造成的粮食损失约占总储粮量的10%,损失金额超20亿[3]。目前,中国已发现的储粮害虫有110多种,其中米象、谷蠹、玉米象、印度谷蛾、拟谷盗、粉斑螟蛾等的危害最为严重[4]。

以磷化氢为主的化学药剂进行熏蒸的手段仍是当前防治储粮害虫的主要措施[5],但是由于对该药剂长期的不合理使用,导致储粮害虫产生抗性,也给环境带来了较重的压力[6-7]。随着新时代绿色储粮等要求的出现,人类期待一种“环境和谐农药”或“生物合理农药”的出现[8]。植物源杀虫剂具有杀虫效果好、毒性低或无毒、对环境友好、选择性较高、害虫不易产生抗药性等优点,符合现代农药绿色安全的发展要求,因此,植物源杀虫剂已成为国内外开发和替代传统合成化学药剂的新型环境友好杀虫剂的研究热点[9-10]。本研究就植物源杀虫剂概况、国内外研究现状、中国产业化发展情况及存在的问题与展望进行较为系统的论述,以期为防治储粮害虫方面的研究与开发提供资料借鉴和理论支持。

1 植物源杀虫剂概述

植物源杀虫剂是从具备杀虫特效的植物中提取出有效成分制成的杀虫剂[11]。其有效成分来源于自然界,是天然存在的物质,进入环境后易降解、低毒和无污染,因此该类农药被认为是一种环境友好型的绿色农药,符合储粮害虫绿色防治要求[12-13]。

1.1 植物源杀虫剂的活性成分

杀虫植物中的活性成分复杂多样,根据其化学组成结构,可分为以下几类。

1.1.1 生物碱类 生物碱是存在于植物中的一类含氮的有机盐,也称为植物碱。目前具有杀虫效应的生物碱主要有:苦参碱、小檗碱、烟碱、辣椒碱、喜树碱、黄连碱、雷公藤碱等[14-15]。该类物质对昆虫毒力作用最强,是植物杀虫成分中应用最多且分布最广的一类化学物质,也是人类开发和应用最早的植物源杀虫活性成分。其对害虫的作用方式多样,主要表现为毒杀、忌避、拒食、麻醉和抑制生长发育等[16]。

1.1.2 萜烯类 目前国内外植物源农药的研究中,最受关注的、含量较多的是萜烯类化合物,主要可分为:单萜类、倍半萜类、二萜类、三萜类等。如从印楝植物中提取的印楝素为三萜类化合物,对200多种害虫有不同的作用;川楝素是从楝科植物川楝和苦楝树皮及果实中提取出来的三环四萜类化合物;苦皮藤素是来自于苦皮藤植物的多元醇酯类化合物。萜烯类物质作用方式主要表现为拒食、忌避、抑制生长、干扰信息传递和雌雄虫交配,并兼有胃毒和触杀活性[17-19]。21世纪以来,中国已相继开发出各种剂型和含量的印楝素、川楝素、苦皮藤素药剂用于生产实践。

1.1.3 精油类 植物精油又称挥发油,是一类存在于芳香植物体中的次生代谢产物,分子量较小,主要由萜类(单萜类和倍半萜类)、醇类、醛类、酚类、丙酮类等化合物及其衍生物组成,如薄荷油、肉桂油、菊蒿油、青蒿油、花椒油等。该类物质挥发性强,对害虫具有较好的驱避或熏蒸作用,部分成分还兼有拒食、毒杀、种群生长抑制和引诱活性,因此在防治储粮害虫方面具有巨大的开发潜力[20-22]。例如,从黄荆叶片中萃取出来的精油对玉米象、绿豆象、赤拟谷盗等有较好的触杀、驱避和种群持续控制作用[23]。

1.1.4 黄酮类 绝大多数黄酮类化合物是含羟基的黄酮衍生物,主要以甙或甙元、双糖甙或三糖甙状态存在,其中对鱼藤酮、苦参素、胡桃醌和毛鱼藤酮等物质的研究较多,均可诱导昆虫产生拒食现象,同时具有抗生活性[24]。

1.1.5 光活化毒素类 广泛存在于植物中,在光照条件下,该类化合物对害虫杀伤力显著增加,与无光状态相比,可以提高几倍甚至上千倍。如香豆素类的花椒毒素、醌类的金丝桃素、羟酸脂类的除虫菊酯、呋喃喹啉碱的小蘖碱等均具有光活化毒性[25]。

1.2 植物源杀虫剂的特点

1.2.1 环境相容性好 植物源杀虫剂的杀虫成分是天然的化合物,多来源于自然界,在长期的适应和进化中,其代谢途径已基本固定。所以植物源杀虫剂进入环境后易降解,不存在化学农药长期残留的问题,不污染环境,相对安全。

1.2.2 作用方式多样 植物中所含的具有杀虫活性的物质种类繁多,通常有多种类似物和异构体存在,共同发挥杀虫作用,主要有萜烯类、黄酮类、生物碱类等化合物。植物源杀虫剂对害虫有多种作用方式,如胃毒作用、熏蒸作用、触杀作用、拒食作用、驱避作用等,杀虫作用方式的多样性是由杀虫活性物质的多样性和自然界中害虫种类及其生活习性的多样性共同决定的,这也为植物源杀虫剂的应用提供了广阔的前景[16,26]。

1.2.3 对非靶标生物伤害小 植物源杀虫剂选择性高、针对性强,且作用方式多是胃毒作用、熏蒸作用等,仅少数有触杀作用,因此对天敌昆虫、中性昆虫等非靶标生物是相对安全的。

1.2.4 害虫不易产生抗性 植物源杀虫剂往往含有多种有效成分,多成分协同作用,作用位点多样,不易使害虫产生抗药性。

1.2.5 药效较为缓和 就像中草药一样,多数植物源杀虫剂的药效发挥相对缓慢,持续时间长,但其表现出特殊的作用靶标及复杂的作用机理等特点,这些特点可以结合药物、作物及害虫的综合环境生态反应而对害虫的种群繁衍产生深远的影响[13]。

1.2.6 原料丰富,开发费用低 植物源杀虫剂取材于野生或人工栽培植物,资源较为丰富,容易获得,同时杀虫成分的提取方法相对简单,具有开发费用低、成本低的优点[11,27]。

总之,植物源杀虫剂高效、安全、对环境友好、选择性高等优点,符合农药的整体发展趋势。

2 植物源杀虫剂在储粮害虫防治上的研究现状

据报道,全世界植物种类高达50万种,具有杀虫活性成分的植物超过1000种[20]。其中200余种植物已被用于储粮害虫的防治试验,供试害虫均为重要储粮害虫,达30多种[28]。前期研究较多的植物有除虫菊、鱼藤、苦楝、烟草、猪毛蒿、薄荷、山苍子、苦皮藤、蛇床子、肉桂、艾叶等,其中印楝素、蛇床子素、苦皮藤素、八角油、除虫菊等是研究较为深入、杀虫效果比较显著的植物源杀虫剂[29-30],有不少已经用于商品化生产。国内外研究者不仅注重对已知具有杀虫作用的植物进行开发和应用,还不断筛选更多新的具有杀虫活性的植物资源来用于防治储粮害虫的研究。特别是对植物精油类杀虫剂的研究越来越受欢迎,在过去的10年中,其热度甚至已经超越了对于印楝素的研究[10]。目前植物源农药对储粮害虫的防治主要体现在毒杀、熏蒸、驱避、拒食、生长发育抑制等作用上[31]。

2.1 国内植物源杀虫剂研究现状

中国物产资源十分丰富,在开发和利用植物源农药方面具有天然的优越性。李前泰等[32]对中国境内存在的20余种植物进行了筛选,结果发现:西红柿、八角、辣蓼等多种植物材料制成的粉剂,对米象、谷蠹、赤拟谷盗3种储粮害虫均有较强的驱避性和触杀性;此外,从植物中提取的八角油、黄樟油、肉桂油对成虫致死作用较好,表现出强烈的触杀及熏蒸活性,且能抑制害虫子代的发生。杀虫效果从高到低依次为肉桂油>八角油>黄樟油。另有研究发现,艾叶、茴香和肉桂3种植物提炼的精油对玉米象和杂拟谷盗有很显著的杀虫活性,且以多孔淀粉作为载体的缓释植物精油防虫剂比化学防虫剂磷化氢的防虫效果更显著,持续时间更长,更稳定[33]。任剑豪等[34]选取了银杏叶、金银花、蒲公英、柑橘、花椒等8种植物提取物,对赤拟谷盗、米象2种重要储粮害虫的触杀及驱避效果进行研究,结果表明,在这8种植物提取物中,柑橘精油对这2种害虫的触杀和驱避作用最强,且驱避效果达Ⅲ级及以上,当处理浓度高于1.05 μg/cm2,害虫校正死亡率均超过70%。

植物精油挥发性好,对害虫有较好的驱避或熏蒸效果,在控制储粮害虫方面有广阔的应用前景。胡婷婷等[35]使用5种植物精油以及精油复配处理绿豆象卵及成虫,进行熏蒸试验,结果表明,5种植物精油均对绿豆象有一定的熏杀活性,其中,大蒜精油的杀卵和杀成虫效果均最好,其熏杀的LC50分别为0.34 μL/L和7.73 μL/L,其次,对卵的熏杀作用较好的是丁香精油和山苍子精油,只对成虫有较好的熏杀效果的是桉叶精油。不同精油以一定的比例进行复配对绿豆象卵或成虫也有较好的熏杀作用。一些研究已表明:花椒、茼蒿、桂皮、小茴香、肉豆蔻、辽东蒿、野艾蒿等植物中提取的精油,对主要储粮害虫绿豆象具有一定的熏杀、驱避、触杀及抑制种群生长活性的作用[36-38]。试验结果也表明,相对于绿豆象成虫,植物精油对绿豆象卵的熏蒸效果更好,因此在绿豆象卵期,利用植物精油将其杀死,可以避免卵孵化成幼虫取食豆粒,减少绿豆象造成的损失[35]。

程昉等[39]研究发现,黄花蒿植物挥发油对储粮害虫赤拟谷盗成虫和幼虫触杀作用和驱避作用均显著,尤其对成虫效果更好。同时,通过GC-MS分析,得到黄花蒿挥发油的主要化学组分和相对含量为:蒿酮13.2%,β-芹子烯12.3%,樟脑12.2%,桉叶油醇10.3%等。这一研究结果对于开发黄花蒿挥发油制剂及其在储粮害虫防治上的应用具有一定的参考价值。

梁俊玉等[40]以赤拟谷盗和烟草甲作为供试害虫,报道了川甘亚菊挥发油对这2种储粮害虫成虫的熏蒸和触杀效果,结果发现,与对照组除虫菊酯和磷化锌相比,川甘亚菊挥发油的毒力较弱,但和其他文献[41-45]中报道的挥发油如侧柏叶、三桠苦、珠光香青、红球姜和牡荆叶挥发油相比,川甘亚菊挥发油对赤拟谷盗和烟草甲这2种害虫的触杀毒力更强;另外,川甘亚菊挥发油驱避赤拟谷盗成虫的作用显著,但不能驱避烟草甲成虫。另有研究发现,灌木亚菊挥发油对嗜卷书虱和赤拟谷盗成虫具有明显的触杀、熏蒸和驱避活性的作用[46]。杨盈盈等[47]发现柳叶亚菊植物挥发油对烟草甲和赤拟谷盗的熏蒸、触杀和驱避作用明显,且在高浓度(0.5000%,体积分数)条件下,分别处理2 h和4 h后,发现柳叶亚菊挥发油可驱避60%以上的烟草甲成虫,而对赤拟谷盗的驱避率达90%以上,防治效果显著。同时通过GC-MS技术分析了柳叶亚菊挥发油的主要成分为:樟脑(36.50%)、杜松脑(16.44%)、桉叶油醇(9.61%)和α-红没药醇(4.77%)等。以上是关于亚菊属植物对赤拟谷盗等成虫的研究,安越等[48]测试了2种亚菊属植物(川甘亚菊和灌木亚菊)挥发油及其主要成分(1,8-桉叶油醇、马鞭草烯醇、樟脑、桃金娘烯醇和冰片)对赤拟谷盗幼虫的熏蒸、触杀和驱避活性。结果表明,2种植物挥发油对赤拟谷盗幼虫表现出较明显的熏蒸、触杀和驱避活性;1,8-桉叶油醇表现出一定的熏蒸和触杀作用;高测试浓度下,桃金娘烯醇和冰片对赤拟谷盗幼虫均表现出较明显的驱避活性,且冰片驱避效果可媲美阳性对照避蚊胺。因此,这2种亚菊属植物挥发油在赤拟谷盗幼虫防治上具有一定的效果。关于其他亚菊属植物挥发油对储粮害虫赤拟谷盗等成虫和幼虫的生物活性的作用机理、对成虫产卵的干扰作用仍是现在的研究热点,将亚菊属植物精油及其活性成分开发为新型植物性熏蒸剂或防护剂具有重要意义,可以为储粮害虫进行绿色防控提供资源。

研究发现[49-50]以4种溶剂(100%乙醇、乙酸乙酯、丙酮和石油醚)提取土荆芥活性成分,每种溶剂提取物均对赤拟谷盗、玉米象和谷蠹具有明显的触杀和熏蒸活性。李敬丹等[51]研究也发现,土荆芥挥发油对玉米象和赤拟谷盗2种储粮害虫均有良好的熏蒸(LC50值分别为1.35 mg/L和2.83 mg/L)、触杀(LD50值分别为16.80 μg/头和29.35 μg/头)与驱避活性(在最高测试使用量为58.975 μg/cm2时,处理4 h,驱避率分别为47%和80%),其中熏蒸活性比其他已报道的挥发油效果显著,触杀活性比其他挥发油效果显著或相近,对赤拟谷盗的驱避活性甚至超过阳性对照避蚊胺。同时,通过GC-MS分析,从土荆芥挥发油中共检出94种化合物,相对质量分数较高的有(+)-4-蒈烯(36.136%)、2-蒈烯(23.897%)、邻伞花烃(10.992%)、驱蛔素环氧化物(9.047%)、驱蛔素(4.992%)。结果表明,对玉米象和赤拟谷盗2种储粮害虫具有良好杀虫活性的化合物有望从土荆芥中发现。

2.2 国外植物源杀虫剂研究现状

国外关于植物源杀虫剂防治储粮害虫的研究开展的比较早,研究方法也较为全面,针对性强,更注重植物杀虫活性成分的测定,以下总结了近期的一些研究进展。

Sagheer等[52]研究表明亚麻、苦楝、纳香阿魏、土牛膝、紫罗兰和雪莲6种植物的丙酮提取精油对储粮害虫锈赤扁谷盗具有一定的触杀作用和生长发育抑制作用,在储粮保护剂的开发应用中具有相当大的潜力。

Ahmad等[53]研究发现巴基斯坦常见的6种植物:大蒜、柠檬草、印楝、生姜、烟草和蓝桉对仓储害虫赤拟谷盗均有杀虫作用。其中,干燥的生姜和大蒜植物粉末处理米粒杀虫效果更好,成虫的死亡率较对照提高了15倍,粒重损失降低4~5倍。同时,印楝粉末与小麦混合后,成虫数量较对照减少3.5倍,种群增长受到明显抑制。这一结果充分支持了植物在储粮害虫防治中的应用。

Rosa等[54]研究了4种伞形科植物精油及其成分对玉米象成虫的影响,通过熏蒸和局部应用评估其急性毒性,结果表明:熏蒸法测定的LC50为51.8~535.8 mg/L,其中化合物(S)-香芹酮活性最强;局部应用测定的LD50值为23~128 g/成虫,且(S)-香芹酮>枯茗醛>莳萝精油>孜然精油>欧芹精油;在双选择驱避试验中,所有植物精油/标准化合物均显著降低了玉米籽粒对昆虫的引诱率(65%~80%);而在区域偏好生物测定中,RD50在1.4~45.2 μg/cm2之间,其中以枯茗醛、(S)-香芹酮和草蒿脑为强驱避剂;欧芹和枯茗醛对玉米象表现出抗营养作用,影响其营养参数、相对生长速率、摄取食物的效率转化指数和拒食效应;另外,欧芹精油、孜然精油和枯茗醛对离体乙酰胆碱酯酶抑制活性最高(IC50分别为 185 μg/mL、235 μg/mL 和214.5 μg/mL)。以上结果表明,研究中所用植物精油及化学成分对玉米象有急性毒性,且有些还具有抗营养作用,因此试验中的植物产品可作为防治玉米象的优良选择材料。

Patiño-Bayona等[22]从45种天然植物精油中筛选出对玉米象成虫最具有杀虫潜力的24种植物精油,进行气相色谱-质谱联用分析,并测定了这些精油的驱避性和毒性(接触和熏蒸),结果表明,熏蒸效果较好的为其中的14种植物精油及这些精油中分离出的17种有效成分,浓度为150 mg/L时死亡率均高于70%,其中活性最好的是法国薰衣草和Lippia alba精油,LC50分别为303.4 μL/L和254.1 μL/L,这2种精油中单萜类化合物含量较高;主要化合物中,含氧单萜类物质:R-(+)-蒲勒酮、S-(-)-蒲勒酮和R-(-)-香芹酮的活性最强,LC50值分别为0.580 mg/L、0.971 mg/L和1.423 mg/L,且其浓度的微量变化即可使成虫的死亡率显著增加。该分析表明,此类化合物具有开发防治储粮害虫优良产品的潜力。

Asiry等[55]以五色梅(马鞭草科)、叙利亚芸香(芸香科)和劲端兹亚(夹竹桃科)3种植物的水、乙醇和丙酮提取物为研究对象,研究了3种植物对谷斑皮蠹幼虫的毒性。结果表明,植物提取物具有不同程度的毒性,以丙酮提取物的毒性最强,且毒性从强到弱依次为五色梅>劲端兹亚>叙利亚芸香,总的来说,在测试的浓度范围内,丙酮提取物对谷斑皮蠹幼虫的毒性是水或乙醇提取物的1.3倍,6天时间就可使在小麦上取食的幼虫死亡率达到80%。因此,这3种植物中的丙酮提取物可作为一种可持续防治储粮害虫谷斑皮蠹的方法。

Chaaban等[56]研究了突尼斯南部地区芸香、普列薄荷和罗勒叶片精油的化学组分,并对重要储藏害虫地中海粉螟和石榴螟进行了毒性测试。GC-MS分析结果表明,罗勒精油的主要成分有芳樟醇(29.23%)、桂皮酸甲酯(18.97%)和丁香酚(5.84%),其次为1,8-桉叶素(5.74%)、ɑ-杜松醇(5.69%)、草蒿脑(4.72%)和ɑ-香柑油烯(4.24%);普列薄荷精油的主要成分为1,8-桉叶素(14.60%)、p-menthan-3-one(14.9%)、薄 荷 二 烯 酮(11.4%)、蒈烯(10.19%)、薄荷醇(8.76%)、反式石竹烯(6.64%)和薄荷基醇(6.14%);而芸香精油中含有丰富的烃酮类化合物(52.5%),主要为1-壬烯(19.4%)、2-十一烷酮(16.22%)和2-壬烯酮(11.9%)。另外,熏蒸毒性测试结果表明,熏蒸毒力随昆虫种类、精油浓度和暴露时间的不同而不同,罗勒精油、普列薄荷精油和芸香精油对地中海粉螟的致死中浓度(LC50)分别为0.96 μL/L、0.3 μL/L 和 1.02 μL/L,对石榴螟的 LC50值分别为1.23 μL/L、0.31 μL/L和1.97 μL/L,其中普列薄荷精油在所有测试浓度下对2种储藏期害虫的毒性均较高。

Edwin等[57]研究了黑胡椒叶片粉末及其提取物对米象和四纹豆象的防治效果,结果表明,黑胡椒对这2种储粮害虫均具有明显的杀虫活性,且对米象的活性更显著,虫口死亡率更高,处理96 h后平均死亡率达82.2%,同时,对储粮的外观、口感、整体品质等没有影响。另外,已有研究表明,黑胡椒精油对玉米象也具有显著的生物活性,处理96 h后,死亡率可达到93.3%,同时鉴定出黑胡椒果实精油中含有100多种挥发物,主要成分为 β-蒎烯(18%)、松油烯-4-醇(8.9%)、桧烯(7.2%)、ɑ-松油醇(4.1%)、1,8-桉叶素(2.5%)、桃金娘烯醇(2.4%)和贝壳杉烷衍生物(4.2%)[58]。总之,黑胡椒在发展储粮害虫绿色防治上具有很大的潜力。

从以上总结的研究现状可以看出,国内外在储粮害虫的防治上,关于植物源杀虫剂的研究更加深入,也更为全面和细致。不仅注重杀虫植物的筛选,更注重植物具体的杀虫活性是否有进一步开发的价值。同时强调对有效杀虫成分的提取、分离、鉴定,准确筛选出一种或多种活性化合物,并对其杀虫效果、杀虫机制及应用进行开发研究。在全球更加关注环境保护的今天,应用植物源杀虫剂防治储粮害虫具有十分广阔的前景。

3 植物源杀虫剂在中国储粮害虫防治中的产业化发展情况

根据农业农村部发布的《我国生物农药登记有效成分清单(2020版)》,截至2020年底,中国植物源农药有效登记的有:苦参碱、除虫菊素、雷公藤甲素、鱼藤酮、印楝素、八角茴香油、苦皮藤素、藜芦碱、烟碱、桉油精、狼毒素、蛇床子素、莪术醇、丁子香酚、香芹酚、大黄素甲醚、小檗碱、甾烯醇、茶皂素、螺威、大蒜素、d-柠檬烯、互生叶白千层提取物(萜烯醇)、异硫氰酸烯丙酯、银杏果提取物(十五烯苯酚酸、十三烷苯酚酸)、补骨脂种子提取物(苯丙烯菌酮)。(来源:农业农村部农药检定所)

中国登记的植物源农药越来越多,但是用于储粮害虫防治的品种还很少。其中1%蛇床子素粉剂(登记证号:LS20091396),可用于防治储粮害虫玉米象、谷蠹和书虱,有效作用时间超过1年[20]。实仓试验结果表明,用蛇床子素粉剂拌粮可有效抑制玉米象、印度谷螟、锯谷盗3种储粮害虫的危害,尤其是对印度谷螟的防治效果较好,且对粮食本身品质不产生影响。

0.042%溴氰·八角油微粒剂(商品名:谷虫净,登记证号:PD20080520),其基料包含有八角茴香、樟树、辣蓼等多种植物性粉末,并加入少许溴氰菊酯配制而成的粗粉状剂型,该药剂具有显著的触杀、拒食、胃毒和驱避作用,且杀虫谱广,对多种害虫有效,作用迅速,药效可长达10~12个月,无污染残留,对人畜安全,可直接拌入粮食中,发挥杀虫效应。

植物防护剂安粮仙是以橙皮、艾蒿、肉桂、高良姜为主要成分,配以少量常用防护剂,按不同比例配制而成的农药复配剂,拌入粮食后,可明显减少粮仓内玉米象、谷蠢、扁谷盗等储粮害虫的数量。现已规模化生产和应用。

全世界使用最为成功的生物农药之一当属印楝杀虫剂,其国际影响力与市场活力呈快速增长趋势;2009年6月,成都绿金生物科技有限责任公司生产的10%印楝素母药(登记证号:PD20101579)和0.3%乳油(登记证号:PD20101580)是国内首次取得正式登记的印楝素产品,主要用于防治仓储原粮害虫赤拟谷盗、谷蠹、玉米象,具有较强的忌避,拒食和种群抑制作用[59]。

在中国,苦皮藤素是绿色食品生产允许使用的农药类型,有广阔的应用前景,从21世纪初开始进入商品化推广,曾有企业临时登记苦皮藤素微乳剂产品,用来防治储粮害虫,但登记证已过期,目前未能取得正式登记[19]。

4 问题及展望

现阶段,世界人口快速增长,对粮食的需求量越来越大,导致化学农药的应用居高不下,环境污染压力日趋严重。同时随着人们生活水平的提高,人们对“绿色农业”的呼声也越来越高。植物源杀虫剂因具有低毒、低残留、不污染环境、不易产生抗药性等优点,符合环境友好型农药的发展趋势,受到人们的广泛关注。但作为新的研究领域,植物源杀虫剂的研究仍需不断深入,也存在一些问题亟待解决。对现存的主要问题及可行的解决途径分析如下。

(1)使用范围较窄,只对部分病虫害起作用,且植物源杀虫剂可用于防治储粮害虫的种类比较少,防治效果也不够全面。解决这一问题,需继续扩大杀虫植物资源的筛选范围,不断发现新的农药高活性植物,研究其有效成分,探索有效成分的作用机理和分子靶标,进而指导植物源杀虫剂的开发和应用,对扩大植物源杀虫剂的应用范围会起到很好的推动作用。

(2)稳定性较差,植物源杀虫剂的杀虫活性成分主要是植物的次生代谢物,大多易降解,不稳定,且受环境因素影响大,存在杀虫作用效果缓慢,贮藏稳定性差,药剂质量难以保障等问题,导致其产业化发展缓慢。针对这一问题,国内外研究者也通过对植物源杀虫剂更深入、更全面的探索,提出了许多解决办法。如使用纳米技术和植物源杀虫剂相结合可以开发出稳定性更高、效果更好的新型杀虫剂。纳米材料作为载体和植物源杀虫剂相结合,不仅提供了活性成分的可控释放,还能保护活性成分不被生物降解、控制活性成分释放到作用部位,提高杀虫剂对目标生物的选择性,减少对非靶标生物的影响,环境安全性高,杀虫剂稳定性强[60],提高了植物源杀虫剂的生物活性,并解决其对环境因素(光照、温湿度、pH等)的敏感性。

(3)杀虫成分不清楚、一般含量较低、药效不均一,难以进行大规模防治。对于此类问题,需加大投入,深化对植物源杀虫剂的研究,不断探索高活性杀虫物质的作用机理和分子靶标。对具有高效杀虫活性但资源有限的杀虫植物可通过植物组织培养技术进行大规模组织培养,加大繁殖力度,进而解决植物源杀虫剂的来源难题[13],另外,可通过基因工程技术对杀虫植物进行遗传改良,来解决植物体内杀虫活性物质含量低的问题[9]。对于药效问题,通过植物源杀虫剂之间、植物源杀虫剂和合适的化学药物之间的搭配使用,并辅以科学的施药技术,可能会使植物源杀虫剂的药效发挥的更好。

(4)害虫的抗性问题仍然难以完全解决,严格来讲,通过仿生合成的农药,实际上已脱离了植物性农药的含义,更多的则属于化学合成农药,因此仿生合成农药也存在抗性问题。另外,从经济方面看,植物源杀虫剂合成成本较高,合成困难,难以商品化。解决这一问题首先要改变害虫防治的理念,不片面追求高效和速效,不以“杀死”害虫为施药目的,而更强调“调控”害虫虫口密度,减少用药量。另外,注意轮换用药,避免单一药剂反复使用;推广先进的施药器械及技术,提高植物源杀虫剂的使用效果。最后,加强生物技术创新,以解决植物源杀虫剂工业化生产中存在的一系列限制问题。

中国拥有十分丰富的植物资源,很多具有优良杀虫效果的植物尚待发现,故应深入开发植物资源库,为社会经济的发展贡献力量。特别是在可持续发展理念深入人心,绿色储粮、无公害防治储粮害虫的行动日益受到关注的今天,应尽快开发出低毒、低残留、稳定性高,防效显著的植物源杀虫剂,并进行产业化开发,这在中国防治储粮害虫、实现农业绿色化发展的实践中一定能发挥更大的作用。

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