5种杀虫剂对棉蚜的防效和对多异瓢虫的安全性评价
2023-04-29李鹏飞郑艺翔苟长青武刚王兰冯宏祖
李鹏飞 郑艺翔 苟长青 武刚 王兰 冯宏祖
摘要:【目的】杀虫剂的交替施用是害虫抗药性治理的主要策略之一,筛选既能有效防治新疆棉蚜又能保护棉田优势天敌多异瓢虫的杀虫剂。【方法】以新烟碱类杀虫剂20%(有效成分质量分数,下同)啶虫脒可溶液剂为对照,评价了50 g·L-1双丙环虫酯可分散液剂和3种复配制剂(60%氟啶·噻虫嗪水分散粒剂、35%氟啶·啶虫脒水分散粒剂、39%螺虫·噻嗪酮悬浮剂)对新疆棉蚜的毒力和对多异瓢虫的毒性及田间防治效果(防效)。【结果】室内毒力测定结果表明:50 g·L-1双丙环虫酯对棉蚜的毒力最高(LC50=11.66 mg·L-1),大于对照杀虫剂20%啶虫脒(LC50=46.48 mg·L-1),而3种复配制剂对棉蚜的毒力(LC50>70 mg·L-1)均低于对照杀虫剂。50 g·L-1双丙环虫酯和3种复配制剂对多异瓢虫的毒性均低于对照杀虫剂20%啶虫脒,其中50 g·L-1双丙环虫酯、35%氟啶·啶虫脒和39%螺虫·噻嗪酮对棉蚜的毒力明显大于其对多异瓢虫的毒性,对棉蚜具有正向选择性,而20%啶虫脒和60%氟啶·噻虫嗪对棉蚜具有负向选择性。田间药效试验表明:50 g·L-1双丙环虫酯和3种复配制剂对棉蚜的防效均高于对照杀虫剂20%啶虫脒,药后7 d防效表现为60%氟啶·噻虫嗪>50 g·L-1双丙环虫酯>39%螺虫·噻嗪酮>35%氟啶·啶虫脒>20%啶虫脒,分别为93.41%、91.22%、89.43%、87.90%和79.72%。【结论】50 g·L-1双丙环虫酯可分散液剂、35%氟啶·啶虫脒水分散粒剂和39%螺虫·噻嗪酮悬浮剂不仅对棉蚜的田间防效优于20%啶虫脒可溶液剂,而且对多异瓢虫安全性好,建议在新疆棉田交替轮换使用双丙环虫酯、氟啶·啶虫脒和螺虫·噻嗪酮等杀虫剂防治蚜虫。
关键词:杀虫剂;棉蚜;多异瓢虫;毒力;防治效果;选择性
Effect of five insecticides against Aphis gossypii and their safety evaluation on Hippodamia variegata
Li Pengfei1, Zheng Yixiang1, Gou Changqing1, Wu Gang2, Wang Lan1*, Feng Hongzu1*
(1. Tarim University/Key Laboratory of Integrated Pest Management of The Xinjiang Production and Construction Corps in Southern Xinjiang/Key Laboratory of Protection and Utilization of Biological Resources in Tarim Basin, Aral, Xinjiang 843300, China; 2. Agricultural Science Research Institute of 1st Division of The Xinjiang Production and Construction Corps, Aral, Xinjiang 843300, China)
Abstract: [Objective] Alternative application of pesticides is one of the main strategies for pest resistance management. This study aims to select the insecticides against Aphis gossypii as well as safe to the dominant predatory natural enemy Hippodamia variegata in cotton fields in Xinjiang for further utilization. [Methods] The toxicity of five insecticides, a neonicotinoid insecticide acetamiprid 20% (active ingredient mass fraction) soluble concentrate (SL) as the control, afidopyropen 50 g·L-1dispersible concentrate (DC), and three compound pesticides, flonicamid thiamethoxam 60% water dispersion granules (WG), flonicamid acetamiprid 35% WG, and spirotetramat buprofezin 39% suspension concentrate(SC), against A. gossypii and H. variegata were evaluated, and their field control effects against A. gossypii were investigated. [Results] The indoor toxicity test results showed that the toxicity of afidopyropen (LC50=11.66 mg·L-1) to A. gossypii was higher than that of the control agent acetamiprid (LC50=46.48 mg·L-1), while the toxicity of flonicamid thiamethoxam, flonicamid acetamiprid, and spirotetramat buprofezin (LC50> 70 mg·L-1) was lower than that of the control agent. The toxicity of afidopyropen and three compound agents to H. variegata was lower than that of the control agent. The toxicity of afidopyropen, spirotetramat buprofezin, and flonicamid acetamiprid against A. gossypii was obviously higher than H. variegata, and showed a positive selectivity, while flonicamid acetamiprid and flonicamid thiamethoxam had negative selectivity. The field efficacy test showed that the four tested agents had higher control efficiencies than the control agent. The control efficiency of flonicamid thiamethoxam, afidopyropen, spirotetramat buprofezin, flonicamid acetamiprid, and acetamiprid on A. gossypii at 7 d after treatment was 93.41%, 91.22%, 89.43%, 87.90%, and 79.72%, respectively. [Conclusion] afidopyropen 50 g·L-1DC, flonicamid acetamiprid 35% WG, and spirotetramat buprofezin 39% SC not only had better control effect on A. gossypii than acetamiprid 20% SC, but also had higher safety to H. variegata. It is suggested that afidopyropen, flonicamid acetamiprid and spirotetramat buprofezin can be used alternately in the control of A. gossypii in cotton fields of Xinjiang.
Keywords: insecticide; Aphis gossypii; Hippodamia variegata; toxicity; control efficiency; selectivity
棉蚜(Aphis gossypii)是新疆棉花上的重要害虫,由于繁殖能力强、世代周期短且世代重叠严重,极易暴发成灾,造成棉花产量和品质的重大损失[1]。多异瓢虫(Hippodamia variegata)是新疆棉田优势天敌昆虫,在控制棉蚜种群增长中发挥重要作用[2-3]。目前,棉田的棉蚜防治主要依赖杀虫剂。但化学杀虫剂的大量使用会使棉蚜抗性快速增加,且大量杀伤有益天敌,易造成棉蚜再猖獗[4]。国内外研究表明,棉蚜已对有机磷类、拟除虫菊酯类、氨基甲酸酯类等杀虫剂产生了不同程度的抗性[5-8]。为此,以啶虫脒、吡虫啉等为代表的新烟碱类杀虫剂以其独特的作用方式和快速高效的防治效果(防效)、对非靶标生物安全等特性,成为了防治棉蚜的首选杀虫剂[9]。然而,随着这些新烟碱类杀虫剂的过量频繁使用,棉蚜对这些杀虫剂的抗性也日趋严重。郭天凤等[10]研究发现南疆植棉区棉蚜对啶虫脒的抗性高于北疆植棉区,且抗性水平有逐年增加的趋势。新疆伊犁、博乐、奎屯、石河子、五家渠、库尔勒6个地区的田间棉蚜种群对新烟碱类杀虫剂抗性倍数达到了85~412,其中对啶虫脒的抗性倍数达到了221~777[11-12]。因此,如何延缓棉蚜对啶虫脒的抗性,延长啶虫脒的使用寿命,已成为棉蚜抗性治理中最为突出的问题。
基于害虫综合治理(integrated pest management, IPM)的防治策略,棉蚜化学防治需要从抗药性治理的角度,及时更换杀虫剂品种以及统筹安排不同杀虫机理的杀虫剂轮换使用[1, 5]。因此,针对新疆棉蚜对新烟碱类杀虫剂抗性上升、防效下降等问题,以新烟碱类杀虫剂20%(有效成分质量分数,下同)啶虫脒可溶液剂为对照,评价新型杀虫剂双丙环虫酯和3种混剂(氟啶·噻虫嗪水分散粒剂、氟啶·啶虫脒水分散粒剂、螺虫·噻嗪酮悬浮剂)对棉蚜的毒力水平和田间防效以及对多异瓢虫的安全性,以期为防蚜杀虫剂科学轮换使用及棉蚜的综合治理提供数据支撑。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试虫源:棉蚜(A. gossypii)和多异瓢虫(H. variegata)采自塔里木大学农学教学科研实践基地(40°54′19″ N,81°28′58″ E),饲养于塔里木大学绿色防控实验室备用。饲养室内温度为(26±1)℃,相对湿度为(70±10)%,光照/黑暗时间分别为14 h/10 h。
5种供试杀虫剂:50 g·L-1双丙环虫酯可分散液剂(dispersible concentrate, DC)由巴斯夫欧洲公司生产,60%氟啶·噻虫嗪水分散粒剂(water dispersion granule, WG)由陕西康禾立丰生物科技药业有限公司生产,35%氟啶·啶虫脒WG由陕西恒田生物农业有限公司生产,39%螺虫·噻嗪酮悬浮剂(suspension concentrate, SC)由山东一览科技有限公司生产,对照杀虫剂20%啶虫脒可溶液剂(soluble concentrate, SL)由江苏康鹏农化有限公司生产。
1.2 试验方法
1.2.1 5种杀虫剂对棉蚜的室内毒力测定。采用浸虫法[13]测定毒力。在预试验的基础上,每种杀虫剂各设置5个质量浓度梯度(表1),分别用蒸馏水稀释配制,每个质量浓度设3个重复,以蒸馏水作空白对照。将采集的带有棉蚜的新鲜叶片放在显微镜下,用昆虫针剔除叶片上其他害虫,保留虫体大小一致的无翅成蚜30头备用,将健康的棉花叶片浸于已配好的不同质量浓度的药液中,每个重复1片叶,浸渍10 s后取出,用滤纸吸去多余药液,放入垫有滤纸的培养皿(直径为9 cm)中,并加水保湿,用毛笔将准备好的棉蚜接入培养皿中。在温度(26±1)℃、相对湿度(70±10)%的培养箱中培养24 h,在显微镜下检查棉蚜存活情况,统计活虫数和死虫数,计算死亡率。用昆虫针轻轻触碰虫体,不动者计为死亡。
Pi=ND/N×100%(1)
PA=(Pt-P0)/(1-P0)(2)
式中,Pi为死亡率,ND为死亡虫数,N为处理总虫数,PA为校正死亡率,Pt为处理死亡率,P0为空白对照死亡率。若空白对照死亡率低于5%,则各杀虫剂处理的死亡率无须校正;若空白对照死亡率为5%~20%,则各杀虫剂处理的死亡率应按校正死亡率公式进行校正;若空白对照死亡率高于20%,试验需重做。
1.2.2 5种杀虫剂对多异瓢虫的室内毒性测定。采用滤纸接触法[14]进行测定。将杀虫剂用蒸馏水稀释成表1中的质量浓度梯度。在培养皿(直径为9 cm)内垫上滤纸,吸取0.5 mL药液均匀滴加于滤纸上。将多异瓢虫成虫投放于浸药的滤纸上,每皿20头(未区分雌雄),每个处理重复3次,每个重复1皿,以滴加蒸馏水作为空白对照,任其爬行,在温度(26±1)℃、相对湿度(70±10)%的培养箱中培养24 h,不能正常爬行者视为死亡,统计死亡虫数,按照1.2.1中公式计算死亡率和校正死亡率。
1.2.3 5种药剂毒力及其对多异瓢虫的安全性评价。用相对毒力指数比较不同杀虫剂的毒力,设致死中浓度(LC50)最大的杀虫剂相对毒力指数为1,其他杀虫剂的相对毒力指数等于最大的LC50与被测杀虫剂LC50的比值[15]。以杀虫剂对多异瓢虫的LC50与杀虫剂的田间推荐使用剂量相除得到安全系数[16],评估杀虫剂对多异瓢虫的安全程度。毒性选择指数(selectivity toxicity ratio, STR)为化学药剂对天敌的致死中浓度(LC50)与对害虫的致死中浓度(LC50)的比值,以评价杀虫剂对害虫和天敌的选择性。
STR=LC50, N/LC50, V(3)
式中,LC50, N为天敌的LC50,LC50, V为害虫的LC50。STR<1,表明该杀虫剂对天敌和害虫均具有负向选择性;STR=1,表示该杀虫剂对天敌及害虫没有明显的选择性;1<STR≤10,表示该杀虫剂对天敌和害虫有正向选择性,对害虫毒力高,对天敌更安全;10<STR≤100表示该杀虫剂对天敌和害虫有中度正向选择性;100<STR≤1 000表示该杀虫剂对天敌和害虫具有高度正向选择性;STR>1 000表示该杀虫剂对天敌和害虫具有强烈的正向选择性[17]。
1.2.4 5种杀虫剂对棉蚜的田间防效。试验地设在新疆阿拉尔市的塔里木大学农学教学科研实践基地(40°54′19″N,81°28′58″E),棉花品种为新陆中73号。2021年4月19日播种,采用“一膜四行”种植模式,株距为10 cm,行距为(66+10)cm,种植密度为15万~18万株·hm-1,膜宽2.26 m,田间管理均匀一致,棉花平均株高 55 cm。于2021年6月26日施药,按照田间推荐使用剂量设置处理如下(以有效成分质量浓度计):A. 50 g·L-1双丙环虫酯DC 21.67 mg·L-1;B. 60%氟啶· 噻虫嗪WG 125.00 mg·L-1;C. 35%氟啶·啶虫脒WG 105.00 mg·L-1;D. 39%螺虫·噻嗪酮SC 97.50 mg·L-1;E. 20%啶虫脒SL 60.00 mg·L-1;F. 等量清水(空白对照),共6个处理,每个处理设3次重复,共18个小区,每个小区面积50 m2,随机区组排列。使用天文3WBD-22背负式电动喷雾器(工作压力0.15~0.4 MPa)进行叶面喷雾,为防止药液飘移,整个试验区设立宽2 m的保护带。供试药剂均采用2次稀释法,施药量为450 kg·hm-2。施药当日平均温度为24.61 ℃,风速为4.4 m·s-1。采用5点法进行调查[18],每点固定选3株,每株固定上部有蚜叶片3片,进行挂牌标记,并在药前1 d及药后1 d、3 d、7 d、14 d调查蚜虫数量。根据公式计算虫口减退率和防效。
R=(N0-N1)/N0×100%(4)
E=(R1-R0)/(1-R0)×100%(5)
式中,R为虫口减退率,N0为施药前虫口数,N1为施药后虫口数;E为防控效果,R1为处理区虫口减退率,R0为对照区虫口减退率。
1.2.5 数据处理与分析。所有试验数据均采用Microsoft Excel 2019和 SPSS 25.0软件进行处理,计算毒力回归方程和相应的LC50、卡方值(χ2)、95%置信区间。毒力差异显著性判定:若任意2种杀虫剂处理LC50的95%置信区间重叠,则表示差异不显著(α=0.05),反之则差异显著[19]。
数据进行正态分布检验和方差齐性检验,采用单因素方差分析和邓肯多重范围检验(邓肯氏新复极差)法对杀虫剂防效进行统计比较。
2 结果与分析
2.1 5种杀虫剂对棉蚜的毒力比较
5种杀虫剂对棉蚜成虫的毒力存在较大的差异。50 g·L-1双丙环虫酯DC对棉蚜的毒力最高,LC50为11.66 mg·L-1;其次是20%啶虫脒SL,LC50为46.48 mg·L-1;39%螺虫·噻嗪酮SC对棉蚜的毒力最低,LC50为76.43 mg·L-1。5种杀虫剂对棉蚜的相对毒力指数表现为50 g·L-1双丙环虫酯DC>20%啶虫脒SL>60%氟啶·噻虫嗪WG>35%氟啶·啶虫脒WG>39%螺虫·噻嗪酮SC(表2)。50 g·L-1双丙环虫酯DC对成蚜的相对毒力指数最高,为6.55,是20%啶虫脒SL对棉蚜相对毒力指数的3.99倍;60%氟啶·噻虫嗪WG、35%氟啶·啶虫脒WG和39%螺虫·噻嗪酮SC的相对毒力指数(1.00~1.05)接近,均低于20%啶虫脒SL的相对毒力指数。
2.2 5种杀虫剂对多异瓢虫的毒性比较
由表3可知,测试的5种杀虫剂对多异瓢虫成虫均有一定的毒性,且对照杀虫剂20%啶虫脒SL的毒性大于其他测试杀虫剂。对照杀虫剂对多异瓢虫成虫的毒性最高,LC50为45.12 mg·L-1;其次是60%氟啶·噻虫嗪WG和50 g·L-1双丙环虫酯DC,LC50分别为52.02 mg·L-1和63.29 mg·L-1;39%螺虫·噻嗪酮SC的毒力最低,LC50为153.27 mg·L-1。5种杀虫剂的相对毒力指数从小到大依次为39%螺虫·噻嗪酮SC、35%氟啶·啶虫脒WG、50 g·L-1双丙环虫酯DC、60%氟啶·噻虫嗪WG和20%啶虫脒SL。
2.3 5种杀虫剂对多异瓢虫的安全性评价
5种杀虫剂中,50 g·L-1双丙环虫酯DC和39%螺虫·噻嗪酮SC对多异瓢虫成虫的安全性大于对照20%啶虫脒SL,安全系数分别为2.37~3.80和0.98~1.77;安全性最低的杀虫剂为60%氟啶·噻虫嗪WG,安全系数为0.42~0.52;35%氟啶·啶虫脒WG与20%啶虫脒SL的安全性相近(表4)。
从毒性选择指数来看,5种杀虫剂对棉蚜和多异瓢虫的毒性选择指数表现为50 g·L-1双丙环虫酯DC>39%螺虫·噻嗪酮SC>35%氟啶·啶虫脒WG>20%啶虫脒SL>60%氟啶·噻虫嗪WG。其中,50 g·L-1双丙环虫酯DC的毒性选择指数为5.43,39%螺虫·噻嗪酮SC和35%氟啶·啶虫脒WG的毒性选择指数分别为2.00和1.05,均具有正向选择性,即它们对棉蚜的毒力明显大于其对多异瓢虫的毒性。而20%啶虫脒SL和60%氟啶·噻虫嗪WG的毒性选择指数较低,分别为0.97和0.71,具有负向选择性,即这2种杀虫剂对棉蚜的毒力明显小于其对多异瓢虫的毒性。
2.4 5种杀虫剂对棉蚜的田间防效
由表5可知,药后1 d,4种供试杀虫剂对棉蚜的田间防效均显著大于对照杀虫剂。60%氟啶·噻虫嗪WG对棉蚜的防效最好,达到75.61%,显著高于其他处理;39%螺虫·噻嗪酮SC和50 g·L-1双丙环虫酯DC防效次之,分别为70.51%和70.06%;而35%氟啶·啶虫脒WG的防效最差,为65.59%。
药后3 d各处理的防效均大于药后1 d的防效,4种供试杀虫剂对棉蚜的田间防效均显著大于对照杀虫剂。60%氟啶·噻虫嗪WG对棉蚜的防效最好,达到87.45%;50 g·L-1双丙环虫酯DC次之,防效为85.97%;39%螺虫·噻嗪酮SC、35%氟啶·啶虫脒WG和20%啶虫脒SL的防效分别为83.55%、80.18%和72.55%。
药后7 d,各处理的防效达到最大值。60%氟啶·噻虫嗪WG对棉蚜的防效最好,达到93.41%;50 g·L-1双丙环虫酯DC次之,为91.22%;39%螺虫·噻嗪酮SC、35%氟啶·啶虫脒WG和20%啶虫脒SL对棉蚜的防效分别为89.43%、87.90%和79.72%。
药后14 d,各药剂处理对棉蚜的防效较药后7 d的防效均有所下降;防效由高到低依次为39%螺虫·噻嗪酮SC、50 g·L-1双丙环虫酯DC、60%氟啶·噻虫嗪WG、35%氟啶·啶虫脒WG和20%啶虫脒SL,前3种杀虫剂的防效仍在70%以上。
3 讨论
作为新烟碱类杀虫剂的代表性药剂,吡虫啉和啶虫脒在国内已经推广使用了20余年,棉蚜大发生年份甚至在生产季节内连续多次使用。较大的杀虫剂选择压力导致棉蚜对这类杀虫剂的抗药性不断发展[3, 6, 11-12, 20-21],导致棉蚜防治越来越困难[22]。不同类型的杀虫剂交替使用或混用可通过攻击不同的位点达到延缓害虫抗药性发展的目的[23]。合理地轮换使用不同作用机理的杀虫剂进行害虫化学防治,在延缓害虫抗药性发展、有效防治害虫和保障棉花生产经济效益上均可取得良好效果[24]。本研究以新烟碱类杀虫剂20%啶虫脒可溶液剂为对照,评价了不同作用机理的杀虫剂50 g·L-1双丙环虫酯可分散液剂及3种混剂(60%氟啶·噻虫嗪水分散粒剂、35%氟啶·啶虫脒水分散粒剂、39%螺虫·噻嗪酮悬浮剂)对棉蚜的毒力及防效。结果表明,新型杀虫剂50 g·L-1双丙环虫酯可分散液剂对棉蚜的相对毒力指数大于对照杀虫剂和其他3种混剂。唐晓宇等[25]通过测定不同杀虫剂对玉米蚜的毒力,表明50 g·L-1双丙环虫酯可分散液剂对玉米蚜的毒力高于20%啶虫脒可溶性粉剂,这与本研究的结果一致。双丙环虫酯是近几年上市的1种专用于防控刺吸式口器害虫的新型高效低毒杀虫剂,属弦振器官香草素受体亚家族通道调节剂,与现有杀虫剂不存在交互抗性,特别适用于防治易产生抗药性的害虫,尤其是对烟碱类、有机磷类、菊酯类和吡蚜酮杀虫剂产生抗性的害虫具有卓越的防效[26]。因此,双丙环虫酯可作为新烟碱类杀虫剂的替代杀虫剂。
棉田生态系统中滋养着大量天敌资源,这些天敌对蚜虫等害虫常具有较好的控制作用[27],但一些选择性与安全性比较差的化学杀虫剂,对天敌控害功能有明显的负面作用[28-29]。大量研究表明,即使在低剂量下喷施,新烟碱类杀虫剂仍对天敌和传粉昆虫有负面影响[30-31]。因此,选用对天敌具有选择性、安全性好的化学杀虫剂作为新烟碱类杀虫剂的轮换药剂,对保护天敌和棉蚜的绿色防控极为重要。本研究结果表明,新型杀虫剂50 g·L-1双丙环虫酯可分散液剂和2种混剂39%螺虫·噻嗪酮悬浮剂、35%氟啶·啶虫脒水分散粒剂对多异瓢虫的毒性远小于其对棉蚜的毒力,表现出正向选择性,且对棉蚜的田间防效均大于20%啶虫脒可溶液剂。南杰[32]研究表明,50 g·L-1双丙环虫酯可分散液剂对蚜虫的毒力较高且对多异瓢虫成虫的毒性较低,这与本研究的结果相同。封云涛等[33]研究发现50 g·L-1双丙环虫酯可分散液剂对苹果黄蚜表现出优异的速效性和持效性,显著高于对照药剂,与本研究的结果类似。双丙环虫酯对棉蚜的毒力最高,而在田间试验中复配制剂的防效优于双丙环虫酯和啶虫脒的主要原因有可能与天敌的实际控害作用有一定的关系,今后应开展此方面的研究。双丙环虫酯用量低,对昆虫天敌影响小,可有效减轻农业可持续发展的环境负担,适用于害虫的抗药性管理和有害生物的综合治理,在协调生物防治和化学防治以及环境关系等方面可发挥重要作用[34]。
4 结论
综合本研究结果,50 g·L-1双丙环虫酯可分散液剂、35%氟啶·啶虫脒水分散粒剂和39%螺虫·噻嗪酮悬浮剂不仅对棉蚜的防效优于20%啶虫脒可溶液剂,而且对多异瓢虫安全性高,可作为啶虫脒等新烟碱类杀虫剂的替代药剂或轮换药剂用于新疆棉田棉蚜的化学防治。
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(责任编辑:王国鑫 责任校对:王小璐)
收稿日期:2022-12-26 第一作者简介:李鹏飞(1996―),男,博士,547895148@qq.com。*通信作者:王兰,wang- lan95@163.com;冯宏祖,fhzzky@163.com
基金项目:新疆生产建设兵团财政科技计划(2021DB008);新疆生产建设兵团科技创新人才计划(2022CB004-01)