CO2 浓度升高环境下9 种杀虫剂对西花蓟马和花蓟马的毒力测定*

2023-08-03樊宗芳陈亚平郑起楠孙仲享和淑琪桂富荣

云南农业大学学报(自然科学) 2023年3期

樊锐，樊宗芳，陈亚平，郑起楠，孙仲享，和淑琪，桂富荣

(云南农业大学植物保护学院，云南省生物资源保护与利用国家重点实验室，云南昆明 650201)

全球气候变化是当今人类面临的最严峻的环境问题之一，大气CO2浓度升高是引起全球气候变化的主要原因[1]。据政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC)报道，全球大气CO2体积分数已从工业革命前的280 μL/L 上升到417 μL/L，预计到21 世纪末，大气中的CO2体积分数将升至目前的约2倍[2]。西花蓟马[Frankliniella occidentalis(Pergande)]属缨翅目(Thysanoptera)蓟马科(Thripidae)，是世界性重大入侵害虫[3]，原产于北美的加利福尼亚，现已遍及约69 个国家和地区[4]。中国于2003 年在北京的辣椒上首次发现西花蓟马发生为害[5]，随后该害虫在中国迅速传播，目前在19 个省(区、直辖市)均有分布，对当地的蔬菜和花卉产业造成严重危害[6]。花蓟马[F.intonsa(Trybom)]是西花蓟马的本地近缘种，主要危害棉花、水稻和蔬菜等，在田间常与西花蓟马混合发生，是云南省的主要蓟马种类[7]。

西花蓟马和花蓟马通过传播植物病毒(如番茄斑萎病毒等)对作物造成的危害远大于其直接取食的危害[8]。由于西花蓟马具有个体小、发育历期短、繁殖能力强和极具隐匿性等特点，严重威胁当地的蔬菜及花卉生产安全。目前，西花蓟马的防治仍以化学防治为主[9]，但不合理的使用杀虫剂使其几乎对各种类型的杀虫剂均产生了不同程度的抗性，如有机磷类、有机氯类、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类及多杀菌素等[10]。因此，农业生产上急需选择高效、低毒且安全的杀虫剂，以延缓蓟马对杀虫剂的抗性发展[11]。单彩慧等[12]采用药膜法和浸叶法测定了5 类32 种常用杀虫剂对西花蓟马2 龄若虫的室内毒力，结果表明：辛硫磷、丁烯氟虫腈和噻虫嗪等杀虫剂的毒力效果较好。付步礼等[13]研究发现：阿维菌素对黄胸蓟马 (Thrips hawaiiensis)的防效可达69%。王宇飞等[14]研究表明：荞麦开花初期用噻虫嗪喷雾防治花蓟马的防效可达70%。段盼等[15]研究发现：啶虫脒、阿维菌素和噻虫嗪对西花蓟马、棕榈蓟马(T.palmi)和黄蓟马(T.flavus)的室内毒力较高，推荐用于避雨栽培葡萄的蓟马防治。包文学等[16]采用浸叶法测定了呼和浩特地区花蓟马对不同杀虫剂的敏感性，结果表明：该地区花蓟马对联苯菊酯、吡虫啉、啶虫脒和阿维菌素类杀虫剂的敏感性相对较高。董丽娜等[17]采用叶管药膜法测定了不同药剂对烟蓟马(T.tabaci)的室内毒力，结果表明：阿维菌素、乙基多杀菌素和虫螨腈对烟蓟马成虫的活性最高，其LC50均小于1 mg/L，可作为防治烟蓟马的首选药剂。

目前有关大气CO2浓度升高对杀虫剂杀虫活性直接影响的研究较少。本研究在2 种CO2体积分数下比较了9 种杀虫剂对入侵物种西花蓟马和本地近缘种花蓟马雌、雄成虫及2 龄若虫的毒力，以期筛选出未来大气CO2浓度升高环境下对蓟马高效、低毒的杀虫剂，为未来气候变化环境下田间蓟马的防治提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 人工气候箱设置

人工气候箱(LTC-1 000，上海三腾仪器)温度(25±1) ℃，相对湿度(65±5)%，光周期昼16 h/夜8 h。CO2体积分数设置为400 μL/L (当前大气CO2体积分数)和800 μL/L (模拟21 世纪末大气CO2体积分数)，人工气候箱24 h 通气，每30 min自动记录并调整CO2体积分数。

1.2 供试植株及虫源

供试四季豆(Phaseolus vulgaris)种植于云南农业大学温室内，每2 d 浇1 次水。采摘成熟的四季豆荚，清洗后用于蓟马种群的饲养。试验期间不施用化肥和农药。

西花蓟马和花蓟马均采自云南省昆明市呈贡区斗南花卉苗圃培育基地(N24°54′，E102°46′)，在室内用四季豆荚饲养于1.1 节的人工气候箱内，已连续饲养40 余代，期间未接触杀虫剂。

1.3 供试药剂

98%氯虫苯甲酰胺购自江苏泰越生物科技有限公司；90%丁硫克百威、88%辛硫磷、97%噻虫嗪、95%阿维菌素、97%氟虫腈、97.3%联苯菊酯、97%溴氰菊酯和96%高效氯氟氰菊酯均购自青岛瑞丰科特化学品有限公司。

1.4 生物测定

采用浸渍法对西花蓟马和花蓟马种群进行毒力测定。用丙酮溶解供试药剂，再用含0.1% Triton X-100 的蒸馏水将其稀释成5 个梯度，每个梯度3 个重复，以0.1% Triton X-100 为对照。将直径为35 mm 的培养皿和人工截取的四季豆荚(长15 mm)分别在药液中浸泡2 h 和15 s，取出自然晾干，每皿中放入1 根对应梯度的豆荚。每个培养皿分别接入30 头羽化2 d 的蓟马成虫或2 龄若虫，用带孔的保鲜膜封口后置于1.1 节的人工培养箱中饲养。48 h 后观察并记录蓟马的死亡数，以毛笔尖触之不动者视为死亡。

1.5 数据统计与分析

采用SPSS 26.0 软件中probit 回归分析计算致死中质量浓度(LC50)、95%置信区间和相关系数，并建立毒力回归方程。

2 结果与分析

2.1 雌成虫对杀虫剂的敏感性

由图1 和表1 可知：800 μL/L CO2条件下，西花蓟马和花蓟马雌成虫对9 种杀虫剂的敏感性均高于400 μL/L CO2，且花蓟马雌成虫对9 种杀虫剂的敏感性均高于西花蓟马雌成虫。其中，西花蓟马和花蓟雌成虫对氟虫腈的敏感性最强，LC50值分别为 0.401 和 0.381 mg/L；对氯虫苯甲酰胺的敏感性最低，LC50值分别为 1 441.903 和 964.454 mg/L。9 种杀虫剂在2 种CO2体积分数下对2 种蓟马雌成虫的毒力大小均为氟虫腈＞辛硫磷＞阿维菌素＞噻虫嗪＞丁硫克百威＞高效氯氟氰菊酯＞联苯菊酯＞溴氰菊酯＞氯虫苯甲酰胺。

表1 不同CO2 体积分数下9 种杀虫剂对西花蓟马和花蓟马雌成虫的毒力指标Tab.1 Toxicity indexes of nine insecticides to Frankliniella occidentalis and F.intonsa of famale adults under different CO2 volume fractions

图1 800 μL/L (a)和400 μL/L (b) CO2 条件下9 种杀虫剂对西花蓟马和花蓟马雌成虫的LC50 值Fig.1 LC50 values of nine insecticides to Frankliniella occidentalis and F.intonsa of female adults under 800 μL/L (a) and 400 μL/L (b) CO2 condition

2.2 雄成虫对杀虫剂的敏感性

由图2 和表2 可知：800 μL/L CO2条件下，西花蓟马和花蓟马雄成虫对9 种杀虫剂的敏感性测定结果变化规律与雌成虫一致，但其对9 种杀虫剂的敏感性均强于雌成虫。其中，氟虫腈对西花蓟马和花蓟马的毒力最高，LC50值分别为0.337 和0.263 mg/L；氯虫苯甲酰胺对西花蓟马和花蓟马的毒力最低，LC50值分别为984.868 和861.191 mg/L。9 种杀虫剂在2 种CO2体积分数下对2 种蓟马雄成虫的毒力大小顺序与雌成虫一致。

表2 不同CO2 体积分数下9 种杀虫剂对西花蓟马和花蓟马雄成虫的毒力指标Tab.2 Toxicity indexes of nine insecticides to F.occidentalis and F.intonsa of male adults under different CO2 volume fractions

图2 800 μL/L (a)和400 μL/L (b) CO2 条件下9 种杀虫剂对西花蓟马和花蓟马雄成虫的LC50 值Fig.2 LC50 values of nine insecticides to F.occidentalis and F.intonsa of male adults under 800 μL/L (a) and 400 μL/L (b) CO2 condition

2.3 2 龄若虫对杀虫剂的敏感性

由图3 和表3 可知：800 μL/L CO2条件下，西花蓟马和花蓟马2 龄若虫对9 种杀虫剂的敏感性测定结果变化规律与雌、雄成虫一致，但其对9 种杀虫剂的敏感性强于雌、雄成虫。其中，西花蓟马和花蓟马2 龄若虫对氟虫腈的敏感性最强，LC50值分别为0.261 和0.219 mg/L；对氯虫苯甲酰胺的敏感性最低，LC50值分别为741.009和668.113 mg/L。9 种杀虫剂在2 种CO2体积分数下对2 种蓟马2 龄若虫的毒力大小顺序与雌、雄成虫一致。

表3 不同CO2 体积分数下9 种杀虫剂对西花蓟马和花蓟马2 龄若虫的毒力指标Tab.3 Toxicity indexes of nine insecticides to F.occidentalis and F.intonsa of 2nd instar nymph under different CO2 volume fractions

图3 800 μL/L (a)和400 μL/L (b) CO2 条件下9 种杀虫剂对西花蓟马和花蓟马2 龄若虫的LC50 值Fig.3 LC50 values of nine insecticides to F.occidentalis and F.intonsa of 2nd instar nymph under 800 μL/L (a) and 400 μL/L (b) CO2 condition

3 讨论

近年来，随着云南省蔬菜及花卉种植面积的增加，西花蓟马的危害日益严重，导致进一步加大了杀虫剂的使用量；然而，大面积不合理的使用杀虫剂使得西花蓟马种群的抗药性迅速上升，对其防治工作造成了巨大的困难[9]。因此，通过科学的测定方法评价杀虫剂对害虫的毒力对于高效化学防治具有指导作用。当前全球气候变暖已受到国内外的高度关注[18]。研究表明：高 CO2浓度能够直接影响植食性昆虫的呼吸作用、生长发育及繁殖等[19]。本研究表明：高CO2体积分数可增强杀虫剂的毒杀效果。JONES[20]研究表明：CO2增强了熏蒸剂(甲酸乙酯、磷化氢和环氧丙烷等)对赤拟谷盗(Tribolium castaneum)等仓储害虫的毒杀效果。FAN 等[21]研究表明：与正常CO2浓度相比，高CO2浓度可增强乙基多杀菌素对西花蓟马和花蓟马的杀虫活性，与本研究结果相似，分析其原因可能是CO2浓度升高能够诱导昆虫呼吸气门持续开放，增强了昆虫的呼吸代谢速率，加速了药剂的渗透性，使其呼吸中毒而死[22]。郑晓旭[23]采用点滴法测定了不同 CO2体积分数下褐飞虱(Nilaparvata lugens)对不同杀虫剂的敏感性差异，结果表明：550 μL/L CO2条件下，褐飞虱对吡虫啉、毒死蜱和烯啶虫胺的敏感性显著低于400 μL/L CO2，这与本研究结果不同，分析其原因可能与害虫种类不同以及毒力测定方法不同有关，说明供试昆虫的种类、环境条件和测定方法均可影响毒力测定结果[24]。

西花蓟马和花蓟马对逆境的适应能力不同，对农药的敏感性也存在一定差异[11]。本研究中9 种杀虫剂对本地种(花蓟马)的毒力均大于对入侵种(西花蓟马)的毒力，张晓明等[25]和樊宗芳等[26]研究表明：不同杀虫剂对花蓟马的毒力均大于对西花蓟马的毒力，与本研究结果一致，说明西花蓟马较花蓟马的耐药性更强。昆虫在不同发育阶段、不同生理状态和不同环境条件，可能对相同药剂的相同浓度具有不同的耐药性。同种昆虫不同龄期、不同发育阶段对杀虫剂的耐药性也存在差异[27]。本研究表明：不同CO2体积分数下西花蓟马和花蓟马雌成虫对9 种杀虫剂的敏感性均低于雄成虫，说明雌成虫较雄成虫对杀虫剂胁迫的适应性更强。张晓明等[28]研究了吡虫啉胁迫对西花蓟马种群性比的影响，结果表明西花蓟马雌成虫对吡虫啉的抗逆能力强于雄成虫，与本研究结果一致。此外，西花蓟马和花蓟马2 龄若虫对9 种杀虫剂的敏感性均高于成虫，与张晓明等[25]的研究结果一致，说明蓟马成虫和若虫对杀虫剂的耐药性存在差异。张安盛等[29]研究表明：不同杀虫剂对西花蓟马2 龄若虫的毒力强于成虫，与本研究结果一致。前人研究测定了不同杀虫剂对黄胸蓟马和豆大蓟马(Megalurothrips usitatu)的毒力，结果表明不同杀虫剂对2 种蓟马2 龄若虫的毒力均高于成虫[30-31]，这与本研究结果相似，分析其原因可能是蓟马若虫的表皮结构更利于药剂渗透，使药剂迅速在靶标部位积累，从而增强毒杀活性，加速死亡[32]。

本研究通过室内生物测定比较了2 种CO2体积分数下入侵物种西花蓟马和本地近缘种花蓟马对9 种杀虫剂的敏感性差异，结果表明：西花蓟马和花蓟马对氟虫腈的敏感性最强，其次为辛硫磷、阿维菌素、噻虫嗪、丁硫克百威、高效氯氟氰菊酯、联苯菊酯和溴氰菊酯，对氯虫苯甲酰胺的敏感性最弱。WANG 等[33]研究表明：氟虫腈对甘蔗蓟马(Baliothrips serratus) 具有较好的防治效果且防效时间较长。姜建军等[34]研究发现：氟虫腈对茶黄蓟马(Scirtothrips dorsalis)有较高毒性，LC50为0.081 6 mg/L，这可能与西花蓟马抗药性强以及寄主植物不同等原因有关[35]。此外，有研究报道阿维菌素和辛硫磷对棕榈蓟马和烟蓟马均具有较好的杀虫效果[36-37]。SU 等[38]比较了入侵物种西花蓟马与本地种烟蓟马对6 种杀虫剂的敏感性，结果表明：辛硫磷对西花蓟马的毒力较强，阿维菌素对烟蓟马的毒力较强。以上结果说明氟虫腈、辛硫磷和阿维菌素对蓟马类害虫的防治效果较好，可作为田间防治的推荐药剂。

室内毒力测定是西花蓟马抗药性监测的前提，可为西花蓟马的田间防治提供理论指导，同时预测未来高CO2体积分数下西花蓟马对杀虫剂的耐受性，提高化学防治的效果。本研究仅比较了高CO2体积分数下西花蓟马和花蓟马对不同杀虫剂的敏感性差异，但其具体机制还有待进一步研究。