2020, Vol. 41
2. 仲恺农业工程学院 农业与生物学院，广东 广州 510225
2. College of Agriculture and Biology, Zhongkai University of Agriculture and Engineering, Guangzhou 510225, China
草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda J. E. Smith起源于美洲热带和亚热带地区，是典型的迁飞性害虫[1]，其幼虫可取食玉米、水稻、高粱和甘蔗等350多种植物[2-3]。草地贪夜蛾于2019年1月入侵我国云南[4-7]，截至2019年7月23日，已经蔓延到我国21个省(市、自治区)，严重威胁我国农业及作物生产[8]。自草地贪夜蛾侵入我国以来，传播迅速，且我国大部分地区均适宜草地贪夜蛾生存，如果不进行人为干预，其势必会对我国作物安全造成重大影响[9]。化学农药对草地贪夜蛾的防治已有几十年的应用历史[10]，目前许多国家的田间种群对多数传统农药已产生了不同程度的抗性[11]，靶标害虫产生抗性使得农药的使用剂量加大，而农药使用剂量的增加会引发农产品质量安全、环境安全和生物多样性问题[12-14]。近年来，世界各国都在大力推广和使用生物农药来防治害虫，生物农药防治效果独特，具有多重作用机制，不易引起抗药性，而且对环境安全[15]。印楝素是一种从印楝中提取出来的生物活性物质，是世界公认的广谱、高效、低毒、易降解、无残留的杀虫剂[16-17]。许多研究表明，印楝素对多种害虫具有拒食、触杀、胃毒、抑制生长发育和影响卵巢发育的作用[18]。本文测定了室内0.3%(φ)印楝素乳油和40%(w)印楝素干粉对草地贪夜蛾毒杀活性和拒食活性以及0.3%印楝素乳油对草地贪夜蛾的田间防效，旨在为科学防治草地贪夜蛾提供参考和依据。
1 材料与方法 1.1 材料 1.1.1 供试虫源2019年5月在广州市花都区花山镇紫西村玉米地(113°26′50.43″N，23°48′66.63″E)采集草地贪夜蛾卵块，因1龄和2龄幼虫取食叶片后会留下一层膜，3龄及高龄幼虫可以把叶片吃穿，1龄幼虫取食量较小，试验叶片可能无法满足高龄幼虫的取食量，故卵孵化后，以玉米嫩叶饲养至2龄和3龄幼虫供试。饲养条件为温度25 ℃ ± 2 ℃、湿度为60% ± 5%、光周期为16 h光∶8 h暗。
1.1.2 供试玉米供试玉米种植地为广州市花都区花山镇紫西村，试验时玉米处于喇叭口期，植株长势均匀。试验前及试验过程中均未喷施其他农药，玉米栽培及管理条件符合当地的农业实践管理。
1.1.3 供试药剂0.3%印楝素乳油，成都绿金生物科技有限责任公司；40%印楝素干粉，华南农业大学天然农药与化学生物学教育部重点实验室。
1.1.4 试验仪器及工具电动喷雾器、叶面积测定仪、定量药匙、移液枪、培养皿、天平、水桶、量杯、滤纸、剪刀、毛刷等。
1.2 方法 1.2.1 室内毒力试验采用浸叶法[19]测定了40%印楝素干粉对草地贪夜蛾2龄和3龄幼虫的毒力，根据预备试验结果，将40%印楝素干粉用φ为70%的丙酮溶液配制成0.1、0.5、1.0和5.0 mg/L的 4个印楝素质量浓度。将洁净的新鲜玉米嫩叶剪成3 cm×5 cm的叶片，浸渍药液3 s，自然晾干后置于垫有滤纸(直径9 cm)保湿的培养皿中，再选取大小一致的2龄幼虫20头饥饿处理4 h后接入培养皿内，3龄幼虫每皿只接入1头，每处理测定20头，每处理重复3次。以φ为70%的丙酮溶液浸渍3 s后自然晾干的嫩叶喂食为对照。
将0.3%印楝素乳油用水稀释成0.1、0.5、1.0和5.0 mg/L的 4个印楝素质量浓度，以清水为对照，均匀喷洒至盆栽玉米叶片上，待其晾干后，选取新鲜玉米嫩叶剪成3 cm×5 cm的叶片，置于垫有滤纸(直径9cm)保湿的培养皿中，再选取大小一致的2龄幼虫20头饥饿处理4 h后接入培养皿内，3龄幼虫每皿只接入1头，每处理测定20头、重复3次。
处理后1、2和3 d用叶面积测定仪测定取食面积，并根据以下公式计算拒食率：
拒食率 = (对照组取食叶面积−处理组取食叶面积)/对照组取食叶面积×100%。
并使用Excel进行毒力回归计算，得到毒力回归方程、AFC50、上下限及相关系数。
处理后1、2、3、5和7 d检查幼虫的存活状态，以毛刷轻触幼虫体表，无反应判定为死亡，记录死亡数，按照以下公式计算各处理幼虫的死亡率和校正死亡率：
死亡率 = 死虫数/供试虫数 × 100%，
校正死亡率 = (处理组死亡率−对照组死亡率)/(100−对照组死亡率)× 100%。
使用Excel进行毒力回归计算，得到毒力回归方程、LC50、上下限及相关系数，采用GraphPad Prism 5作图，SPSS19.0数据处理软件进行差异显著性分析。
1.2.2 田间药效试验田间药效试验于2019年6月17日至6月24日在广东省广州市花都区花山镇紫西村玉米地进行，草地贪夜蛾为害期为幼虫各个阶段，试验期间玉米正处于喇叭口期，试验地玉米52 500株/hm2。试验共设3个处理浓度，即用水将0.3%印楝素乳油稀释500、800和1 000倍，稀释倍数越高，药剂浓度越低。每个处理设置3个重复小区，每个小区30 m2，各小区之间设置1 m宽的隔离带，另设对照小区3个，各30 m2。试验用药时天气多云，施药当天及施药后3 d无降雨。
将0.3%印楝素乳油稀释后，对玉米进行全株均匀喷雾施药，制剂用药量为750 mL/hm2。对照小区使用清水按照相同方法处理。
在每个小区中采用“Z”字型六点取样法，每点5株，共计30株，试验前做好标记并统计玉米上的虫口数量，施药后1、3 和7 d按照相同方式调查虫口数量，并同时观察小区玉米生长情况及药害发生情况。按照以下公式计算虫口减退率和防治效果，并用SPSS19.0数据处理软件进行差异显著性分析。
虫口减退率 = (药前活虫数−药后活虫数)/ 药前活虫数 × 100%，
防治效果 = (处理区虫口减退率−对照组虫口减退率)/(1−对照组虫口减退率)× 100%。
2 结果与分析 2.1 印楝素对草地贪夜蛾幼虫的室内毒杀活性为评价使用印楝素对草地贪夜蛾的毒杀活性与防效，在室内测定了0.3%印楝素乳油和40%印楝素干粉对草地贪夜蛾幼虫的毒杀活性，结果见图1和表1。从图1可以看出，质量浓度为5 mg/L的印楝素对草地贪夜蛾2龄和3龄幼虫具有良好的毒杀活性。在质量浓度为5 mg/L时，0.3%印楝素乳油处理草地贪夜蛾后1、2、3、5和7 d，2龄幼虫的死亡率分别为6.67%、23.33%、53.33%、70.00%和86.67%，3龄幼虫的死亡率分别为8.33%、26.67%、60.00%、80.00%和90.00%；40%印楝素干粉处理草地贪夜蛾后1、2、3、5和7 d，2龄幼虫的死亡率分别为1.67%、16.67%、50.00%、61.67%和75.00%，3龄幼虫的死亡率分别为6.67%、20.00%、53.33%、65.00%和83.33%。经Tukey法差异显著性分析，在P<0.05水平上，7 d后处理组与对照组的死亡率差异显著，处理组之间无显著差异，对照组之间无显著差异。试验发现，印楝素对草地贪夜蛾的毒杀效果较为缓慢，未死亡的幼虫出现行动迟缓、躯体僵硬等现象。
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图 1 印楝素(ρ=5 mg/L)对草地贪夜蛾2龄和3龄幼虫的室内毒杀活性
Fig. 1 Indoor toxicity activity of azadirachtin (ρ=5 mg/L) on the 2nd and 3 rd instar larvae of Spodoptera frugiperda |
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表 1 印楝素对草地贪夜蛾2龄和3龄幼虫的毒力分析 Table 1 The toxicity analyses of azadirachtin on the 2nd and 3 rd instar larvae of Spodoptera frugiperda |
从表1可以看出，相较于40%印楝素干粉，0.3%印楝素乳油对草地贪夜蛾有更好的毒力，处理后7 d 2龄和3龄幼虫的LC50值为0.59和0.46 mg/L，而40%印楝素干粉处理草地贪夜蛾后7 d，2龄和3龄幼虫的LC50值为0.93和0.79 mg/L。试验中，印楝素对草地贪夜蛾3龄幼虫的毒杀活性要高于2龄幼虫。
2.2 印楝素对草地贪夜蛾幼虫的室内拒食活性本文为评价使用印楝素对草地贪夜蛾的拒食活性与防效，在室内测定了0.3%印楝素乳油和40%印楝素干粉对草地贪夜蛾幼虫的拒食活性，结果见表2。从表2可以看出，印楝素对草地贪夜蛾3龄幼虫的拒食效果要较好于2龄幼虫；相较于40%印楝素干粉，0.3%印楝素乳油对草地贪夜蛾具有更好的拒食活性，处理后3 d，2龄和3龄幼虫的AFC50值分别为0.30和0.12 mg/L；而40%印楝素干粉处理草地贪夜蛾后3 d，2龄和3龄幼虫的AFC50值分别为0.53和0.30 mg/L。试验观察发现，处理组的幼虫出现逃避叶片、显著减少取食的现象。
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表 2 印楝素对草地贪夜蛾2龄和3龄幼虫的拒食活性 Table 2 The anti-feedant activities of azadirachtin on the 2nd and 3 rd instar larvae of Spodoptera frugiperda |
田间测定了0.3%印楝素乳油对草地贪夜蛾的防治效果，并与10%(φ)氯氰菊酯乳油1 000倍液进行比较，结果见表3。施药后观察，0.3%印楝素乳油对玉米安全，玉米正常生长，无药害产生，对非靶标生物也未见明显的不良影响。从表3可以看出，在印楝素药剂稀释500倍时，施药后7 d，0.3%印楝素乳油对草地贪夜蛾具有良好的防效，可以将虫口密度控制在较低的水平。稀释500倍时，施药后1、3和7 d防效分别达到24.83%、50.34%和75.50%，稀释800倍时，施药后1、3和7 d的防效分别为19.76%、41.51%和66.03%，稀释1 000倍时，施药后1、3和7 d的防效分别为10.90%、32.70%和53.37%。试验发现，0.3%印楝素乳油3个处理浓度之间，稀释倍数越低，即浓度越高，对草地贪夜蛾的防效越佳。施药后草地贪夜蛾对小区玉米再取食率低，叶片的完整程度较为理想；草地贪夜蛾的卵块明显减少，但0.3%印楝素乳油防治草地贪夜蛾的速效性不佳。
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表 3 0.3%印楝素乳油对草地贪夜蛾的田间防效1) Table 3 The field control effect of 0.3% azadirachtin EC for Spodoptera frugiperda |
本文通过测定印楝素对草地贪夜蛾的毒杀活性、拒食活性以及防治效果，评价了印楝素在草地贪夜蛾防治工作中的应用潜力。试验中发现，相较于40%印楝素干粉，0.3%印楝素乳油对草地贪夜蛾具有更好的毒力。在生产过程中，40%印楝素干粉经除杂净化，会去除一些活性物质，而0.3%印楝素乳油中的活性物质较多，这些活性物质与印楝素发生一定的协同作用，从而造成0.3%印楝素乳油对草地贪夜蛾的毒力作用优于40%印楝素干粉。对比2龄幼虫和3龄幼虫，发现印楝素对3龄幼虫具有更好的毒杀活性和拒食活性。一般情况下，鳞翅目1~2龄害虫是对农药抵抗力最弱的阶段，杀虫剂对鳞翅目2龄害虫的毒力作用要强于3龄幼虫[20]。本研究对草地贪夜蛾取食行为的观察发现，2龄幼虫由于吃不穿叶片，取食后叶片还留下一层膜，取食同等的叶面积，2龄幼虫取食的药量接近3龄幼虫取食药量的一半，因而造成印楝素对草地贪夜蛾3龄幼虫的毒力作用强于2龄幼虫。
抗药性是杀虫剂使用留给害虫的遗传特征[21]，草地贪夜蛾作为一种迁飞性害虫，无疑会将抗性基因扩散，从而放大抗药性的问题，抗药性问题会增加农药的使用剂量，进而引发农产品的质量安全和环境安全等问题。生物农药对环境安全，并且由于具有多重作用机制不易引起抗药性，目前已成为防治害虫的重要手段之一[22]，虽然试验中印楝素对草地贪夜蛾的防治时效性不佳，但印楝素作为植物杀虫剂的代表，几乎达到了理想农药所要求的全部标准，不仅无明显的脊椎动物毒性或植物药害，还能在环境中迅速降解[23]。试验中发现，印楝素不仅对草地贪夜蛾具有良好的毒杀活性，还具有明显的拒食活性，在田间施药后，草地贪夜蛾对玉米取食率明显降低，叶片较为完整，在印楝素毒杀和拒食双重作用机制下，草地贪夜蛾的危害得到了有效控制。综上所述，在草地贪夜蛾的防治工作中，印楝素具有广阔的应用前景。
| [1] |
LUGINBILL P. The fall army worm[J]. USDA Technology Bulletin, 1928, 34: 2-7. (  0) |
| [2] |
EARL Y R, GONZALEZ-MORENO P, MURPHY S T, et al. Forecasting the global extent of invasion of the cereal pest Spodoptera frugiperda, the fall armyworm
[J]. Neobiota, 2018, 40: 25-50. DOI:10.3897/neobiota.40.28165 ( 0) |
| [3] |
KRIS A, WYCKHUYS G, ROBERT J, et al. Population dynamics of Spodoptera frugiperda Smith (Lepidoptera:Noctuidae) and associated arthropod natural enemies in Honduran subsistence maize
[J]. Crop Prot, 2006, 25(11): 1180-1190. DOI:10.1016/j.cropro.2006.03.003 ( 0) |
| [4] |
杨学礼, 刘永昌, 罗茗钟, 等. 云南省江城县首次发现迁入我国西南地区的草地贪夜蛾[J]. 云南农业, 2019(1): 72. ( 0) |
| [5] |
界面新闻. 草地贪夜蛾入侵中国21个省份, 如何快速监测识别仍是防控痛点[EB/OL]. [2019-07-17]. http://baijiahao.baidu.com/s?id=1639275743535174345&wfr=spider&for=pc.
( 0) |
| [6] |
姜玉英, 刘杰, 朱晓明. 草地贪夜蛾侵入我国的发生动态和未来趋势分析[J]. 中国植保导刊, 2019, 39(2): 33-35. DOI:10.3969/j.issn.1672-6820.2019.02.006 ( 0) |
| [7] |
吴秋琳, 姜玉英, 吴孔明. 草地贪夜蛾缅甸虫源迁入中国的路径分析[J]. 植物保护, 2019, 45(2): 1-6. ( 0) |
| [8] |
杨普云, 朱晓明, 郭井菲, 等. 我国草地贪夜蛾的防控对策与建议[J/OL]. 植物保护, [2019-06-28]. https://doi.org/10.16688/j.zwbh.2019260.
( 0) |
| [9] |
林伟, 徐淼锋, 权永兵, 等. 基于MaxEnt 模型的草地贪夜蛾适生性分析[J/OL]. 植物检疫, [2019-08-06]. http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1990.s.20190422.1026.002.html.
( 0) |
| [10] |
ARAHAMS P, BEALE T, COCK M, et al. Fall armyworm status: Impacts and control options in Africa: Preliminary evidence note(April 2017)[R]. CABI, UK, 2017.
( 0) |
| [11] |
李永平, 张帅, 王晓军, 等. 草地贪夜蛾抗药性现状及化学防治策略[J/OL]. 植物保护, [2019-08-03]. https://doi.org/10.16688/j.zwbh.2019315.
( 0) |
| [12] |
吴孔明. 中国农作物病虫害防控科技的发展方向[J]. 农学学报, 2018, 8(1): 35-38. ( 0) |
| [13] |
陈印军, 方琳娜, 杨俊彦. 我国农田土壤污染状况及防治对策[J]. 中国农业资源与区划, 2014, 35(4): 1-5. DOI:10.7621/cjarrp.1005-9121.20140401 ( 0) |
| [14] |
李晓强, 孙跃先, 叶光祎, 等. 使用化学农药对农业生物多样性的影响[J]. 云南大学学报(自然科学版), 2018, 30(S2): 365-369. ( 0) |
| [15] |
邱德文. 生物农药与生物防治发展战略浅谈[J]. 中国农业科技导报, 2011, 13(5): 88-92. DOI:10.3969/j.issn.1008-0864.2011.05.14 ( 0) |
| [16] |
谭卫红, 宋湛谦. 天然植物杀虫剂印楝素的研究进展[J]. 华南热带农业大学学报, 2004, 10(1): 23-28. DOI:10.3969/j.issn.1674-7054.2004.01.006 ( 0) |
| [17] |
熊忠华, 席运官, 陈小俊, 等. 4种天然源农药对有机橘园柑橘全爪螨的防治技术研究[J]. 江西农业大学学报, 2013, 35(1): 97-101. DOI:10.3969/j.issn.1000-2286.2013.01.018 ( 0) |
| [18] |
SCHMUTTERER H. Properties and potential of natural pesticides from the neem tree, Azadirachta indica
[J]. Annu Rev Entomol, 1990, 35: 271-279. DOI:10.1146/annurev.en.35.010190.001415 ( 0) |
| [19] |
中华人民共和国农业部. 农药室内生物测定试验准则杀虫剂: 第14部分 浸叶法: NY/T1154.14—2008[S]. 北京: 中国农业出版社, 2008.
( 0) |
| [20] |
赵胜园, 孙小旭, 张浩文, 等. 常用化学杀虫剂对草地贪夜蛾防效的室内测定[J]. 植物保护, 2019, 45(3): 10-14. ( 0) |
| [21] |
吴孔明, 郭予元. 棉铃虫种群的地理型分化和区域性迁飞规律[J]. 植物保护, 2007, 33(5): 6-11. DOI:10.3969/j.issn.0529-1542.2007.05.002 ( 0) |
| [22] |
赵梦琳. 生物农药发展现状及发展趋势分析[J]. 农业开发与装备, 2019(6): 37. DOI:10.3969/j.issn.1673-9205.2019.06.029 ( 0) |
| [23] |
刘熙东, 陈铃诗, 徐汉虹. 基于专利分析印楝素产业发展特征及其对策研究[J]. 中国农业科技导报, 2018, 20(2): 19-26. ( 0) |