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沙棘绕实蝇(Rhagoletis batava obseuriosa Kol.)隶属双翅目(Diptera)实蝇科(Tephritidae)绕实蝇属Rhagoletis。成虫产卵于沙棘青果的果皮下,幼虫孵化后蛀食果肉,致使受害沙棘果实只剩外面的果皮而干瘪,导致受害果实丧失经济价值,大发生时能够造成沙棘果减产90%以上,是国家林业局发布的国内检疫害虫[1-2]。沙棘绕实蝇于1985年首先在我国辽宁省建平县罗福沟乡沙棘林中发现,后来在该县其他地方,以及邻近的阜新县都有发生[3-4]。另外,在陕西的榆林、山西右玉等地及黑龙江北部地区也有沙棘绕实蝇发生[5-6]。目前,该实蝇在内蒙古西部地区巴彦淖尔盟的人工沙棘林[1]和新疆阿勒泰地区的沙棘种植基地大规模发生,造成巨大经济损失,使当地沙棘产业的发展停滞。因此,应尽快找到有效控制沙棘绕实蝇危害的方法。
由于幼虫营蛀果性生活,并在地表土层中化蛹,不太容易防治,所以已有的化学防治措施主要是通过在地表和林间喷洒有机化学农药防治成虫[4]。但是有机农药的不合理使用常导致大量天敌死亡,生物多样性降低,而且农药残留超标将给环境和人类健康带来一系列负面影响。近年来,随着绿色食品的迅猛发展以及规范化防治措施的实施,化学农药的研究已开始转向开发新型生物农药和可快速降解的专一性农药[7-8]。国内外在防治实蝇方面已试验过多种药剂,如应用氰戊菊脂、高效氯氟氰菊酯、阿维菌素、印楝素、苦参碱、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐等防治瓜实蝇[9-10],阿维菌素、乙基多杀菌素、毒死蜱等控制柑桔大实蝇[9],溴氰菊酯、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐、阿维菌素、高效氯氟氰菊酯防治桔小实蝇[10],但对绕实蝇属的昆虫还从未见有较为详细的农药防治研究。
基于低毒、低残留和易降解的原则,本研究选取了印楝素、高效氯氟氰菊酯、苦参碱、阿维菌素这4种生物源或仿生药剂,通过室内对沙棘绕实蝇成虫触杀活性的研究,以期筛选出在林间具有较高实用价值的药剂种类。
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沙棘绕实蝇成虫接触印楝素和阿维菌素后,并无明显特殊行为反应,正常趴附在培养皿内,爬动、拨动前后足或翅膀,偶有跳跃,表现正常;接触高效氯氟氰菊酯后比较活跃,爬动、弹跳,不停的拨动前后足、摩擦翅膀,之后身体开始出现颤抖,逐渐开始倒下,偶有倒下再奋力翻起来跳动,或者就用翅膀挣扎着旋转,翻不过身的会慌乱的拨动足,然后慢慢变得安静,多数都趴着不再乱动,紧紧附着在滤纸上;接触苦参碱后异常兴奋,不停地到处爬动、弹跳,拨动前后足、摩擦翅膀,弹跳中有的会躺倒落下,然后扇动翅膀,拨动足,挣扎着翻身,之后继续活跃地爬行、弹跳,但很快其爬行变得颤颤巍巍,已不能正常行动,逐渐开始倒下,不停地抖动足,有的还用翅膀在滤纸上旋转。
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根据农药在不同浓度下,沙棘绕实蝇在死亡1~5头、6~10头、11~15头、16~20头每个阶段的死亡数与对应的死亡时间,得出4种药剂的击倒中时回归方程及KT50,再根据雌雄的KT50值拟合得出触杀趋势函数。
数据分析KT50结果显示,同种农药同种浓度时,药物对雄性的触杀效果比雌性稍高,但偶有个别情况出现雌性触杀效果比雄性高的情况(表 1)。
浓度/(mg·mL-1) 印楝素
Azadirachtin KT50/h±SE高效氯氟氰菊酯
Lambda-cyhalothrin KT50/h±SE苦参碱
Matrine KT50/h±SE阿维菌素
Avermectins KT50/h±SE雄性 Male 雌性 Female 雄性 Male 雌性 Female 雄性 Male 雌性 Female 雄性 Male 雌性 Female 5 33.61±5.62 42.50±9.02 0.12±0.03 0.14±0.02 0.11±0.03 0.11±0.02 4.33±1.49 5.97±1.75 0.5 53.76±1.32 57.94±6.07 0.22±0.07 0.18±0.02 2.77±0.94 1.66±0.23 2.13±0.81 3.14±1.09 0.05 49.81±6.78 62.89±11.76 0.57±0.05 0.45±0.07 15.76±2.25 12.39±0.39 5.70±1.87 7.70±2.14 0.005 54.53±6.69 64.32±7.77 7.81±1.84 13.25±3.29 39.21±4.59 56.13±11.20 7.33±0.61 10.73±2.53 0.000 5 53.21±4.04 65.86±5.88 38.92±6.14 38.80±6.92 54.09±2.94 53.98±5.40 32.24±1.82 35.88±1.24 清水 68.22±6.40 60.07±6.31 49.88±2.41 58.57±4.52 55.43±1.31 58.24±4.98 52.10±3.70 49.71±5.89 Table 1. KT50(median knockdown time)of Rhagoletis batava obseuriosa adults by four pesticides
印楝素、高效氯氟氰菊酯、苦参碱、阿维菌素4种农药之间触杀效果差异性显著(F=11.094,DF=3,36,P<0.05),其中印楝素触杀效果最差;高效氯氟氰菊酯与印楝素、阿维菌素差异性显著(F=15.240,DF=2,27,P<0.05),与苦参碱差异性不显著(t=-1.363,DF=18,P=0.190);苦参碱与印楝素差异性显著(t=2.794,DF=18,P<0.05),与高效氯氟氰菊酯、阿维菌素差异性均不显著(F=2.061,DF=2,27,P=0.147);阿维菌素与印楝素、高效氯氟氰菊酯差异性显著(F=15.240,DF=2,27,P<0.05),与苦参碱差异性不显著(t=-0.287,DF=18,P=0.777)。
印楝素的KT50数据显示,5个浓度梯度相比触杀效果差异性不显著(F=3.990,DF=4,9,P=0.081),5个浓度梯度与清水对照相比差异也不明显(F=3.347,DF=5,11,P=0.087),但是印楝素在浓度为0.05 mg·mL-1时出现了雄性用时降低的现象,这可能与这一时期选用虫体的生命质量有关。
高效氯氟氰菊酯的KT50数据显示,5个浓度梯度和清水对照的触杀效果差异性显著(F=41.440,DF=5,11,P<0.05),其中,0.000 5 mg·mL-1浓度时与清水对照差异性不显著(t=-4.143,DF=2,P=0.054),说明在浓度为0.000 5 mg·mL-1时与其他浓度相比触杀效果明显降低。5和0.5 mg·mL-1浓度时触杀效果差异性不显著(t=-4.000,DF=2,P=0.057)。5和0.05 mg·mL-1浓度时触杀雌性的KT50值相对于雄性稍快速些,但用时差异不大。0.5、0.05、0.000 5 mg·mL-1浓度时,农药触杀雄性的KT50值均大于雌性,但雌雄间差异不显著(t=0.057,DF=4,P=0.957)。
苦参碱的KT50数据显示,5个浓度梯度和清水对照的触杀效果差异性显著(F=32.101,DF=5,11,P<0.05),其中0.005、0.000 5 mg·mL-1浓度时与清水对照差异性不显著(F=0.864,DF=2,5,P=0.505)。在0.05 mg·mL-1及以上浓度时,雌性的KT50值均较小于雄性的KT50值,说明这3个浓度梯度触杀雌性较快;在0.005 mg·mL-1及以下浓度时,雄性与雌性的KT50值相对增大,说明这两个浓度梯度触杀效果不明显。
阿维菌素的KT50数据显示,5个浓度梯度和清水对照的触杀效果差异性显著(F=64.061,DF=5,11,P<0.05),其中0.000 5 mg·mL-1浓度与清水对照差异性显著(t=-8.050,DF=2,P<0.05),该浓度及以上均有明显触杀效果。其中0.5 mg·mL-1时的KT50值与0.05和0.005 mg·mL-1浓度相比时触杀效果差异性显著(t=-4.817,DF=4,P<0.05)。但5和0.5 mg·mL-1浓度时触杀效果差异性不显著(t= 2.679,DF=2,P=0.116),5、0.05和0.005 mg·mL-1浓度间的触杀效果差异性不显著(F=2.784,DF=2,5,P=0.207),0.005和0.000 5 mg·mL-1浓度时的KT50数值与高效氯氟氰菊酯的KT50数值接近,即浓度为0.005和0.000 5 mg·mL-1时阿维菌素和高效氯氟氰菊酯的触杀效果类似(t=-0.235,DF=6,P=0.822),但在0.05 mg·mL-1及以上浓度时,高效氯氟氰菊酯的半数击倒时间比阿维菌素更显著快速(t=9.097,DF=10,P<0.05)。阿维菌素在5个浓度梯度下雄性实蝇的KT50数据均比雌性小,说明对雄性触杀效果比雌性稍好,但不显著(t=-0.492,DF=8,P=0.636)。
根据沙棘绕实蝇成虫对4种农药的反应以及击倒中时KT50,药剂浓度为0.05 mg·mL-1及以上时,高效氯氟氰菊酯、苦参碱和阿维菌素的触杀效果显著,其中,药剂浓度为5、0.5 mg·mL-1时,高效氯氟氰菊酯和苦参碱的击倒中时大概在2 h内,比阿维菌素的击倒速度快。阿维菌素在浓度为0.005 mg·mL-1及以上时击倒中时在4至10 h内,高效氯氟氰菊酯在浓度为0.05 mg·mL-1及以上时的击倒中时都在0.6 h内。高效氯氟氰菊酯和阿维菌素在浓度为0.005 mg·mL-1及以上时击倒时间都较短,当浓度为0.000 5 mg·mL-1时,阿维菌素的击倒时间比高效氯氟氰菊酯稍快。
根据沙棘绕实蝇雌雄成虫在4种药剂下的KT50值拟合得出药剂的触杀趋势函数(图 1)。
根据印楝素的KT50值拟合得到对数曲线模型,雄性对数拟合方程为:y=11.579 ln(x)+37.898,R2=0.702 2;雌性对数拟合方程为:y=14.47 ln(x)+44.848,R2=0.931 1。雌雄方程中R2值接近1,说明方程拟合良好,a>1,随着x的增大,曲线趋向于与x轴平行,说明随着浓度的降低,作用将不再显著,方程中44.848明显大于37.898,说明雌性的Y值大于雄性的Y值,印楝素对雄性的触杀效果较好。
根据高效氯氟氰菊酯的KT50值拟合得到指数曲线模型,雄性方程为:y=0.014 2e1.518 2x,R2=0.944 8;雌性方程为:y=0.013 9e1.547 9x,R2=0.899 6,雌雄方程中R2值接近1,方程拟合良好。根据函数增长趋势以及高效氯氟氰菊酯的KT50数据可知,高效氯氟氰菊酯在浓度为0.005 mg·mL-1及以上时对雌、雄性均有明显触杀效果,对雄性的触杀效果更好。
苦参碱的KT50值拟合得到指数曲线模型,雄性为:y=0.068 3e1.508 4x,R2=0.874 5;雌性为:y=0.050 4 e1.586 2x,R2= 0.905 3,雌雄方程中R2值接近1,方程拟合良好。根据指数函数的增长趋势及其KT50数据,苦参碱的药效趋势与高效氯氟氰菊酯类似,且苦参碱触杀雄性的效果较好。
阿维菌素的KT50值拟合得到指数曲线模型,雄性为:y=1.363 9e0.525 1 x,R2= 0.688 5;雌性为:y=2.095 9e0.4816x,R2=0.714 3。根据指数函数的增长趋势及其KT50数据,说明阿维菌素的药效趋势与高效氯氟氰菊酯、苦参碱类似,在浓度为0.005 mg·mL-1及以上时对雌性雄性均有明显触杀效果,对雄性的效果比雌性稍好。
上述结果中,高效氯氟氰菊酯、苦参碱、阿维菌素的KT50呈指数增长趋势,说明这三种药剂触杀效果显著;而印楝素呈对数增长趋势,说明印楝素在浓度低时效果不明显。
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触杀作用时间为12 h时(表 2),4种农药的致死中浓度LC50分别为:印楝素7.737 mg·mL-1、高效氯氟氰菊酯0.002 mg·mL-1、苦参碱0.042 mg·mL-1、阿维菌素0.008 mg·mL-1。其中,高效氯氟氰菊酯的LC50最小,印楝素较大,与高效氯氟氰菊酯、苦参碱、阿维菌素的LC50有明显差异(F=96.049,DF=1,6,P<0.05)。其触杀毒力次序为:印楝素<苦参碱<阿维菌素<高效氯氟氰菊酯。
供试药剂
Pesticides毒力趋势函数
Trend function of toxic effectLC50/(mg·mL-1) R2 致死中浓度
Median lethal dose95%置信区间
95% Confidence interval印楝素 Azadirachtin y = 0.437 5x2 - 3.312 5x + 5.85 7.737 5.62120.306 0.917 2 高效氯氟氰菊酯 Lambda-cyhalothrin y = -1.589 3x2 + 5.810 7x + 15.575 0.002 0.0010.004 0.981 6 苦参碱 Matrine y = 72.003e-0.838x 0.042 0.020.088 0.925 2 阿维菌素 Avermectins y = -1.482 1x2 + 6.417 9x + 9 0.008 0.0030.017 0.959 5 Table 2. LC50(median lethal dose)of four pesticides to Rhagoletis batava obseuriosa adults during 12 hours bioassay
触杀作用时间为24 h时(表 3),4种农药的致死中浓度LC50分别为:印楝素6.963 mg·mL-1、高效氯氟氰菊酯0.001 mg·mL-1、苦参碱0.008 mg·mL-1、阿维菌素<0.001 mg·mL-1。高效氯氟氰菊酯与阿维菌素、苦参碱的LC50值均较小,差异不显著(F=0.551,DF=2,3,P=0.593);而印楝素相对另外3种农药的LC50数值差异较大(F=36.44,DF=1,6,P<0.05),触杀效果不显著。其触杀毒力次序为:印楝素<苦参碱<高效氯氟氰菊酯<阿维菌素。
供试药剂
Pesticides毒力趋势函数
Trend function of toxic effectLC50/(mg·mL-1) R2 致死中浓度
Median lethal dose95%置信区间
95% Confidence interval印楝素 Azadirachtin y = 0.732 1x2 - 5.517 9x + 11.375 6.963 4.44419.084 0.951 5 高效氯氟氰菊酯 Llambda-cyhalothrin y = -1.571 4x2 + 6.228 6x + 14.9 0.001 0.0000.002 0.986 8 苦参碱 Matrine y = -0.848 2x2 + 0.251 8x + 21.575 0.008 0.0040.017 0.91 阿维菌素 Avermectins y = -1.464 3x2 + 6.635 7x + 10.975 <0.001 0.0040.017 0.965 7 Table 3. LC50(median lethal dose)of four pesticides to Rhagoletis batava obseuriosa adults during 24 hours bioassay
触杀作用时间为48 h时(表 4),4种农药的致死中浓度LC50分别为:印楝素0.891 mg·mL-1、高效氯氟氰菊酯<0.001 mg·mL-1、苦参碱0.002 mg·mL-1、阿维菌素<0.001 mg·mL-1。触杀毒力次序为:印楝素<苦参碱<阿维菌素=高效氯氟氰菊酯。
供试药剂
Pesticides毒力趋势函数
Trend function of toxic effectLC50/(mg·mL-1) R2 致死中浓度
Median lethal dose95%置信区间
95% Confidence interval印楝素 Azadirachtin y = 0.419 6x2 - 3.555 4x + 14.75 0.891 5.66925.121 0.729 1 高效氯氟氰菊酯 Llambda-cyhalothrin y = -1.214 3x2 + 5.085 7x + 15.65 <0.001 0.0000.001 0.968 3 苦参碱 Matrine y = -1.017 9x2 + 2.532 1x + 18.95 0.002 0.0010.004 0.869 3 阿维菌素 Avermectins y = -0.741 1x2 + 3.308 9x + 16.825 <0.001 0.0000.001 0.915 Table 4. LC50(median lethal dose)of four pesticides to Rhagoletis batava obseuriosa adults during 48 hours bioassay
综上,阿维菌素、高效氯氟氰菊酯、苦参碱在12 h、24 h的致死中浓度与印楝素的差异均较大,说明前3种药剂对成虫具有明显触杀效果。当12 h时,高效氯氟氰菊酯的效果最好,但随着时间增加,24 h时阿维菌素的效果显著,48 h时阿维菌素和高效氯氟氰菊酯的效果基本一致。