夏丽娟,李靖,梁竟宇,王学贵,朱新成,李彬,李涌泉

(1.四川省农业农村厅农药检定所,四川 成都 610041;2.四川农业大学农学院,四川 成都 611130; 3.成都绿金生物科技有限责任公司,四川 成都 610041)

高粱是世界上广泛种植的第五大杂粮类粮食作物[1]。我国高粱种植分布广泛,因其根系发达、叶片狭窄和植株表面覆盖蜡质等特点,高粱水分损耗少,水分利用率高,具有良好的抗旱性、耐涝性和耐盐碱性,从而在干旱地区农业生产中占有重要的位置[2]。高粱在我国常年播种面积超过70万hm2,占世界播种面积的1.5%,总产量占世界总产量的6%[3]。高粱是重要的经济作物、重要的粮食和工业原料来源[4],常用来酿酒、提供新型能源、生产乙醇等。高粱产量高、抗逆力强,但抗虫品种较少[5]。亚洲玉米螟(OstriniafurnacalisGuenee)是高粱的主要害虫[6],占高粱害虫60%以上,高粱从苗期开始就被亚洲玉米螟不同龄期幼虫危害,在孕穗期至开花期发生最为严重,生长中后期亚洲玉米螟以幼虫蛀食茎秆,主要危害高粱穗柄部、咬食籽粒造成腐烂变质。每年因亚洲玉米螟的危害造成高粱甜度降低30%以上,产量损失15%以上[7]。近年来,随着高粱种植面积不断扩大,亚洲玉米螟危害也日趋严重,生产上主要使用赤眼蜂进行预防,很难在发生时期有效防治,且高粱是农药敏感型作物[8]。因此,探寻绿色高效的防治药剂是主要研究方向。

印楝素是从印楝中提取的生物活性物质,是世界公认的高效、广谱、低毒、易降解、无残留的植物源农药,对害虫有拒食、干扰产卵、干扰昆虫变态的作用,使幼虫无法蜕变为成虫、趋避幼虫及抑制其生长发育,而达到杀虫目的;其作用机制特殊,对哺乳动物低毒且害虫不易产生抗药性,对作物安全[9-12]。目前已有将印楝素应用到农业害虫上的报道,如印楝素对梨小食心虫[13]、柑橘木虱[14]、草地贪夜蛾[15]、甘蓝夜蛾[16]等害虫均有显著防效,尚未见印楝素应用于高粱亚洲玉米螟的研究报道。本文测定印楝素对高粱亚洲玉米螟的室内活性、田间防效及对高粱植株的安全性,旨在为高粱亚洲玉米螟的绿色高效防治提供理论依据和实践参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试虫源及高粱:亚洲玉米螟未接触过任何药剂,是室内长期累代饲养的敏感品系,饲养条件:昼/夜光照时间14 h/10 h,温度(25±1)℃,相对湿度60%～70%。羽化成虫后,饲喂100 g·L-1蔗糖水以补充营养,选择亚洲玉米螟2龄幼虫为试虫。高粱品种为‘泸州红1号’‘茅台红2号’‘赤杂16号’‘泸糯8号’‘晋杂101’‘鲁梁3号’。

试虫饲料:黄豆粉4.5 g、玉米粉5 g、酵母粉3.3 g、多维葡萄糖4 g、维生素C 0.38 g、复合维生素B 0.13 g、琼脂2 g、山梨酸0.3 g、甲醛0.08 mL、水100 mL,热熔煮熟混匀,冷却切块。

供试药剂:10%印楝素浸膏、0.3%印楝素乳油(成都绿金生物科技有限责任公司),16 000 IU·mg-1苏云金杆菌可湿性粉剂(江苏省扬州绿源生物化工有限公司),0.5%阿维菌素乳油(武汉神曲生物化工有限公司),30%乙酰甲胺磷乳油(河北省沧州中天化工有限责任公司),以上均为质量分数。

仪器:RXZ-380C型智能人工气候箱(宁波东南仪器有限公司),WS-16型背负式喷雾器(山东卫士植保机械有限公司)。

1.2 印楝素对亚洲玉米螟幼虫的室内毒力测定

根据《农药室内生物测定试验准则 杀虫剂 第10部分:人工饲料混药法:NY/T 1154.10—2008》,称取印楝素浸膏1.6 g,用5 mL乙醇溶解后,用0.1%吐温-80水溶液定容至100 mL,配制成1 600 mg·L-1印楝素母液;取10 mL印楝素母液,用含5%乙醇和0.1%吐温-80的水溶液稀释得到系列浓度为800、400、200、100和50 mg·L-1印楝素药液。称取苏云金杆菌可湿性粉剂0.1 g,用100 mL磷酸缓冲液(NaCl 8.6 g·L-1、K2HPO47 g·L-1、KH2PO44 g·L-1、吐温0.001%)浸泡20 min,30 ℃振荡20 min后取10 mL浸泡液,用磷酸缓冲液稀释至40 mL,得到4 000 IU·mg-1苏云金杆菌悬液;取10 mL 4 000 IU·mg-1苏云金杆菌悬液用磷酸缓冲液稀释得到系列浓度为4 000、2 000、1 000、500和250 IU·mg-1的苏云金杆菌悬液。取40 g试虫饲料,分别加入1 mL各系列浓度药液,得到印楝素药液浓度为20、10、5、2.5和1.25 mg·L-1的饲料及苏云金杆菌浓度为100、50、25、12.5和6.25 IU·mg-1的饲料,在90～100 ℃水浴中热溶,倒入培养皿中冷却;空白对照为含5%乙醇和0.1%吐温-80的水溶液。选择亚洲玉米螟2龄幼虫,接入养虫管,在温度(25±1)℃、相对湿度60%～70%条件下饲养。每个处理4个重复,每个重复10头虫。喷药后5 d调查亚洲玉米螟死亡情况,用毛笔轻触虫体,不动者视为死亡。死亡率=死亡虫数/处理总虫数×100%;校正死亡率=(处理死亡率-空白对照死亡率)/(1-空白对照死亡率)×100%。

1.3 印楝素对高粱亚洲玉米螟的田间防效试验

参照《农药田间药效试验准则(一)杀虫剂防治玉米螟:GB/T 17980.6—2000》开展3地印楝素防治高粱亚洲玉米螟田间药效试验,试验地分别为四川省自贡市沿滩区,高粱品种为‘泸糯8号’,种植约7 000株;河北省承德市隆化县,高粱品种为‘晋杂101’,种植约7 500株;山东省淄博农业科学院试验农场,高粱品种为‘鲁梁3号’,种植约7 200株。均在高粱破口期、亚洲玉米螟卵孵高峰期喷雾1次,具体时间分别为 7月5日、7月7日、7月17日。试验共设置7个处理:0.3%印楝素乳油2.7、3.6和4.5 g·hm-2,0.5%阿维菌素乳油5 g·hm-2,30%乙酰甲胺磷乳油900 g·hm-2,16 000 IU·mg-1苏云金杆菌可湿性粉剂2 250 g·hm-2,以清水为对照。小区随机区组排列,每个处理4次重复,每个小区约200株高粱,面积50 m2,小区间设保护行30 cm。喷药后14 d调查,每个小区5点取样,每点调查20株,统计受害株数,剥查受害株活虫数,计算株防效、虫防效。受害株率=受害株数/调查总株数×100%,株防效=(对照区受害株率-处理区受害株率)/对照区受害株率×100%,活虫率=活幼虫数/调查总虫数×100%,虫防效=(对照区活虫率-处理区活虫率)/对照区活虫率×100%。

1.4 印楝素对高粱植株的安全性试验

根据农药对作物安全性评价准则《杀虫剂对作物安全性评价室内试验方法:NY/T 1965.1—2010》,采用盆栽法,设置0.3%印楝素乳油田间推荐剂量、2倍及4倍推荐剂量(4.5、9和18 g·hm-2),在3个高粱品种‘泸州红1号’‘茅台红2号’‘赤杂16号’3～4叶期喷雾,3个高粱品种各设1个空白对照,每个处理 20株高粱,每个处理4次重复。喷药后14 d调查高粱生长情况,在每个处理中选取生长相对一致的10株高粱,测量从土表到高粱生长点的高度为株高,计算株高生长速率和株高生长抑制率。株高生长速率=(施药后植株株高-施药前植株株高)/施药前植株株高×施药前后间隔时间;株高生长抑制率=(空白对照株高生长速率-药剂处理株高生长速率)/空白对照株高生长速率×100%。参考《烟草除草剂药害分级及调查方法:YC/T 526—2015》,调查每个处理20株高粱在喷药后1、7和14 d是否有变色、坏死、萎蔫、畸形等药害症状及受害株数。

1.5 数据处理与分析

采用DPS 7.05软件计算毒力回归方程、LC50及95%置信限。用Duncan’s新复极差法进行试验数据的差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 印楝素对亚洲玉米螟幼虫的毒力

从表1可知:印楝素对亚洲玉米螟2龄幼虫的LC50值为6.44 mg·L-1,表现出较高毒性,苏云金杆菌对亚洲玉米螟2龄幼虫的LC50值为29.05 IU·mg-1。印楝素和苏云金杆菌对亚洲玉米螟2龄幼虫的室内毒力差异较大。

表1 印楝素对亚洲玉米螟幼虫的室内毒力Table 1 Toxicity of azadirachtin against Ostrinia furnacalis

2.2 印楝素对高粱亚洲玉米螟田间药效试验

由表2可知:用0.3%印楝素乳油2.7、3.6、4.5 g·hm-2防治高粱亚洲玉米螟,3地株防效和虫防效均随着印楝素用量的增加而增加。在四川自贡的田间药效试验中,0.3%印楝素乳油2.7 g·hm-2的株防效与虫防效与对照药剂0.5%阿维菌素乳油5 g·hm-2防效相当,0.3%印楝素乳油3.6、4.5 g·hm-2的株防效与虫防效均显著高于对照药剂阿维菌素。河北隆化的试验中,0.3%印楝素乳油4.5 g·hm-2株防效显著高于对照药剂,0.3%印楝素乳油3.6 g·hm-2与对照药剂30%乙酰甲胺磷乳油900 g·hm-2虫防效相当,0.3%印楝素乳油4.5 g·hm-2虫防效显著高于对照药剂。山东淄博的试验中,0.3%印楝素乳油3.6、4.5 g·hm-2处理的株防效与虫防效均显著高于对照药剂16 000 IU·mg-1苏云金杆菌可湿性粉剂2 250 g·hm-2。

表2 印楝素对高粱亚洲玉米螟田间药效试验结果(喷药后14 d)Table 2 Control effect of azadirachtin against O.furnacalis in sorghum field(14 d after spraying)

2.3 印楝素对高粱植株的安全性评价

由表3可知:0.3%印楝素乳油4.5、9、18 g·hm-23个处理对‘泸州红1号’的生长抑制率分别为 0.13%、0.59%和1.24%,对‘茅台红2号’的生长抑制率分别为0.96%、1.37%和1.98%,对‘赤杂16号’的生长抑制率分别为0.79%、1.46%、1.88%,4.5、9 g·hm-2印楝素对3个高粱品种的生长抑制率无显著差异,0.3%印楝素乳油18 g·hm-2对3个品种高粱的生长抑制率均最高。在高粱药害症状方面,喷药后14 d,0.3%印楝素乳油4.5 g·hm-2处理对3个高粱品种无药害症状;9 g·hm-2处理对‘泸州红1号’和‘茅台红 2号’安全,‘赤杂16号’中1株叶片边缘有褪绿,但不影响高粱生长;18 g·hm-2处理对3个高粱品种均有1株叶片边缘出现褪绿现象,但不影响高粱生长。因此,0.3%印楝素乳油对高粱安全。

表3 印楝素对3种高粱植株生长的影响Table 3 Effect of azadirachtin on the growth of three sorghum varieties

3 讨论与结论

目前生产中防治高粱亚洲玉米螟的药剂仍以化学农药为主,但长期使用化学农药会使亚洲玉米螟的抗药性增加[17];同时,高粱是敏感型作物,化学农药使用不当会对高粱的产量和品质产生严重影响[4]。随着全社会对大量使用化学农药带来的抗药性、环境和食品安全问题的担心,高效、低毒、环境友好型植物源农药如印楝素受到普遍欢迎。印楝素通过使害虫拒食、胃毒、抑制生长发育等方式杀死害虫,其中抑制害虫生长发育是印楝素显著特点之一,印楝素作用于害虫内分泌系统,使昆虫体内蜕皮激素的滴度发生变化,如峰期延迟、下降或滞留时间延长,使其幼虫不能正常蜕皮,出现蜕皮受阻死亡、蜕皮后形成幼虫-蛹中间体、畸形蛹、羽化延迟或永久幼虫等症状[18]。赵善欢等[19]研究发现,印楝素对亚洲玉米螟的毒杀作用主要体现在抑制生长发育方面,导致亚洲玉米螟大脑萎缩,咽侧体和心侧体稍肿大并较透明,前胸腺出现病理变化症状,幼虫期显著延长,最终导致不能化蛹而死亡。目前已有生物防治技术、生物农药对亚洲玉米螟2龄幼虫毒力的研究,如拟环纹豹蛛[20]、莱氏野村菌[21]对亚洲玉米螟2龄幼虫均有较强毒力,但印楝素对亚洲玉米螟毒力的研究以3～4龄幼虫为主[19],而在实际田间防治中,施药时虫龄偏大可能会导致施药时间偏晚、用药量较大、农事成本增加等问题,因此,本研究以亚洲玉米螟2龄幼虫为供试虫体的结果表明,印楝素对亚洲玉米螟2龄幼虫毒力LC50为6.44 mg·L-1,有较强的毒力。

田间药效试验中,在河北0.3%印楝素乳油2.7、3.6 g·hm-2与化学农药30%乙酰甲胺磷乳油900 g·hm-2对高粱的株防效相当,在四川及山东对高粱株防效与虫防效中,微生物源农药0.5%阿维菌素乳油5 g·hm-2、16 000 IU·mg-1苏云金杆菌可湿性粉剂2 250 g·hm-2与0.3%印楝素乳油低剂量2.7 g·hm-2效果相当;3地药效试验中株防效和虫防效均随印楝素用量增加而增加,印楝素中剂量效果与化学农药乙酰甲胺磷相当,并显著优于微生物源农药阿维菌素和苏云金杆菌,这可能与印楝素抑制昆虫生长发育的机制有关[22-23];喷施印楝素后14 d,株防效保持在80%以上,虫防效保持在73%以上,持效期较长且防效稳定。

印楝素作为植物源农药,在1989年就被世界卫生组织(WHO)及联合国环境规划署(UNEP)确认为环境友好型农药,易光解、水解及在土壤中降解,不易造成地下水污染,几乎无残留,对环境安全,对哺乳动物低毒,不易引起害虫产生抗药性[24-26]。已有研究表明印楝素对水稻、茶树、山楂树安全[27-28]。不同高粱品种的亚洲玉米螟发生程度差异较大,导致农药用量差异偏大[4],从而增加高粱植株的药害风险性。本研究使用印楝素田间最高用量4.5 g·hm-2、田间最高用量2倍量 9 g·hm-2、4倍量18 g·hm-2在3个高粱常规品种上开展安全性试验,结果表明,0.3%印楝素乳油 18 g·hm-2对3个品种高粱生长抑制率均显著高于4.5、9 g·hm-2;喷药后14 d,0.3%印楝素乳油18 g·hm-2处理时3个品种高粱均有1株出现边缘褪绿现象,0.3%印楝素乳油9 g·hm-2时‘赤杂16号’有1株出现边缘褪绿现象,但均不影响高粱生长,说明对高粱安全,这与前人研究结论一致[27-29]。

印楝素作为天然植物源农药,符合植物保护和谐化、生态化的可持续发展方向,符合国家倡导的生物农药替代行动和建立资源节约型和环境友好型的生态文明和绿色生产模式。考虑到生产实际,可结合多种措施,如印楝素与其他农药混配或与天敌昆虫结合使用,达到控制高粱亚洲玉米螟的目的。