9種殺蟲劑對中華大刀螂幼蟲的毒性

曹雪艷，王會利，張弛，張杰，王繼紅，鄭林，李建中

中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心環(huán)境生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100085

中華大刀螂(Paratenodera sinensis Saussure)屬螳螂科(Mantidae)，是田間控制害蟲種群增加的重要捕食性天敵之一［1-3］。螳螂幾乎可以獵食所有的昆蟲，特別喜食蝗蟲、雙翅目幼蟲以及同翅目、鱗翅目昆蟲等［4］。20世紀(jì)80—90年代，國內(nèi)學(xué)者主要研究了螳螂生物學(xué)、生態(tài)學(xué)和分類學(xué)。如葛德燕等［5-6］對螳螂桑螵蛸的藥用價(jià)值和螳螂分類學(xué)進(jìn)行了研究;馮照軍等［7］對螳螂卵塊孵化進(jìn)行了研究;陶長銀等［2］對螳螂卵塊空間分布型進(jìn)行了研究。到21世紀(jì)初期，楊朗等［3］和周興苗等［8］等進(jìn)一步研究了螳螂捕食性功能反應(yīng)和生長發(fā)育環(huán)境。在國外，螳螂除了在生物防治方面有廣泛的應(yīng)用之外，還成為動物行為學(xué)、生理學(xué)、生態(tài)學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)等學(xué)科研究的模式昆蟲之一，目前已引起較多關(guān)注［6，9-10］。而有關(guān)螳螂生態(tài)毒理學(xué)方面的研究尚未見報(bào)道。

隨著我國化學(xué)殺蟲劑的普遍使用，天敵自然控制作用受到嚴(yán)重破壞，這引起了研究人員的極大關(guān)注［11-12］。農(nóng)藥直接或間接地對天敵昆蟲的諸多方面產(chǎn)生影響，如影響天敵昆蟲的行為和取食［13］，降低天敵繁殖率，獵物的殺傷導(dǎo)致天敵食物源減少［14］，甚至導(dǎo)致天敵死亡［15］等。中華大刀螂作為一種重要的田間天敵種群，其種群密度的數(shù)量和質(zhì)量對田間害蟲的自然控制作用有著重大的科研意義，因此，了解殺蟲劑對中華大刀螂的毒性，對合理使用殺蟲劑，保護(hù)中華大刀螂種群，穩(wěn)定其生物防治功能具有重要的生產(chǎn)意義和生態(tài)保護(hù)價(jià)值。

研究了國內(nèi)農(nóng)藥市場常用的9種殺蟲劑對中華大刀螂的毒性，探討和了解了不同種類殺蟲劑對中華大刀螂的危害程度，為選擇性使用農(nóng)藥、保護(hù)中華大刀螂田間種群提供了理論依據(jù)，還為今后評價(jià)殺蟲劑對天敵種群動態(tài)和生物防治奠定了基礎(chǔ)。

1 材料與方法(M aterials and methods)

1．1 供試材料

1．1．1 供試蟲源

從北京市郊區(qū)采集中華大刀螂卵塊，置于智能可控溫室內(nèi)(3 m×3 m×2．5 m)，室內(nèi)溫度(25±2)℃，濕度(65 ±5)%，16 h(L)∶8 h(D)光照條件下孵出中華大刀螂幼蟲［2，7］。模擬螳螂戶外生存環(huán)境，將螳螂幼蟲散養(yǎng)于可控溫室內(nèi)，放置大量攀爬物和食材。在幼蟲期，齡期與殺蟲劑感受性呈負(fù)相關(guān)［16］，而且螳螂1～2齡幼蟲自殘率極高，無活蟲飼養(yǎng)不易成活［6，17］，因此挑選生長發(fā)育一致、蟲體活躍的中華大刀螂3齡幼蟲作為供試試蟲。

1．1．2 供試蟲源食材

在智能可控溫室內(nèi)，使用塑料置物盒(30 cm×50 cm×15 cm)培養(yǎng)大量蠶豆苗并繁殖豌豆修尾蚜(Me-goura japonica)，飼養(yǎng)1～3齡螳螂幼蟲。人工繁殖黃粉蟲(Tenebriomolitor)飼養(yǎng)大齡螳螂幼蟲及成蟲。

1．1．3 供試農(nóng)藥

97%毒死蜱原粉、95%茚蟲威原粉、98%聯(lián)苯菊酯原粉、95%高效氯氟氰菊酯原粉、95%吡蟲啉原粉、98%噻蟲嗪原粉、99．7%啶蟲脒原粉、50 000 IU·mg-1蘇云金桿菌原粉(Bt)、95%阿維菌素原粉，以上農(nóng)藥均由北京有機(jī)農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展中心提供。

1．1．4 供試儀器和試劑

賽多利斯萬分之一天平(德國艾科勒)，9 cm塑料培養(yǎng)皿(江蘇康健醫(yī)療用品有限公司)，喉頭噴霧器(上海嘉定醫(yī)療設(shè)備廠)。國產(chǎn)化學(xué)純吐溫80(西隴化工股份有限公司)。

1．2 實(shí)驗(yàn)方法

1．2．1 毒性測定方法

由于中華大刀螂幼蟲蟲體活動強(qiáng)度大，采用麻醉-噴霧法測定殺蟲劑對中華大刀螂幼蟲的毒性。先用丙酮溶解供試原粉，再用體積分?jǐn)?shù)為10%的吐溫80水溶液定容制成母液，最后用純凈水稀釋母液制成5個(gè)系列濃度梯度的供試試劑。每個(gè)濃度分別處理20頭中華大刀螂幼蟲，重復(fù)3次。把幼蟲置于500 mL三角瓶(每瓶20頭)經(jīng)CO2氣體輕度麻醉后，均勻散開于自制紗網(wǎng)網(wǎng)面，用40 mL喉頭噴霧器處理，至蟲體表面略沾細(xì)霧為止，待藥液晾干后，將試蟲分別放入已墊有濾紙的直徑9 cm的塑料培養(yǎng)皿中(每皿1頭)，同時(shí)設(shè)丙酮+吐溫80的空白對照組。測試蟲噴霧處理后，加入足量帶蚜蟲的蠶豆苗作飼料。置于智能可控溫室內(nèi)，在室內(nèi)溫度(25±2)℃，濕度(65±5)%，16 h(L)∶8 h(D)光照條件下飼養(yǎng)觀察。飼養(yǎng)24、48和72 h時(shí)，調(diào)查測試蟲的死亡數(shù)(用鑷子觸碰蟲體，無任何反應(yīng)者視為死蟲)。

1．2．2 實(shí)驗(yàn)處理

實(shí)驗(yàn)濃度按等比數(shù)列進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)藥劑設(shè)97%毒死蜱原粉 34．01、18．89、10．49、5．83 和 3．24 mg·L-1;95%茚蟲威原粉 61．64、41．09、27．39、18．26和12．17 mg·L-1;98% 聯(lián)苯菊酯原粉 3．92、1．96、0．98、0．49和0．25mg·L-1;95%高效氯氟氰菊酯原粉2．11、1．17、0．65、0．36 和0．20 mg·L-1;95%吡蟲啉原粉63．45、42．30、28．20、18．80 和 12．53 mg·L-1;98% 噻蟲嗪原粉 66．49、44．33、29．55、19．70 和 13．14 mg·L-1;99．7%啶蟲脒原粉20．54、10．27、5．13、2．57 和1．29mg·L-1;50 000 IU·mg-1蘇云金桿菌(Bt)原粉560．36、311．31、172．95、96．08 和53．38mg·L-1;95%阿維菌素原粉239．25、159．50、106．34、70．89 和 47．26 mg·L-1。

1．3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

1．3．1 計(jì)算公式

據(jù)實(shí)驗(yàn)調(diào)查原始數(shù)據(jù)，計(jì)算各處理的死亡率，用Abbott公式校正處理組的死亡率，死亡率按式(1)計(jì)算，單位為百分率(%)。

式中:P1為死亡率;K為死亡蟲數(shù);N為處理總蟲數(shù)。

式中:P2為校正死亡率;P1為處理死亡率;P0為空白對照死亡率。

若對照死亡率＜5%，無需校正，對照死亡率在5% ～20%之間，應(yīng)按式(2)進(jìn)行校正;對照死亡率＞20%，實(shí)驗(yàn)重做。1．3．2 統(tǒng)計(jì)分析

利用SPSS 13．0數(shù)據(jù)處理軟件，按劑量對數(shù)、死亡蟲數(shù)、供試蟲數(shù)作 probit模塊［18］(概率單位回歸)，計(jì)算24、48和72 h毒性回歸方程、致死中濃度(LC50)、LC95、可決系數(shù)(R2)、死亡率或校正死亡率。

1．3．3 相對毒性指數(shù)計(jì)算

選擇微生物殺蟲劑蘇云金桿菌對中華大刀螂的LC50值為標(biāo)準(zhǔn)。用其他各藥劑的LC50值作為除數(shù)計(jì)算，具體計(jì)算方法見式(3)。

相對毒性指數(shù)=蘇云金桿菌的LC50值/其他各藥劑的LC50值 (3)

1．3．4 濃度比計(jì)算

濃度比=各處理濃度(LC50)/各藥劑田間推薦濃度 (4)

田間推薦濃度=(有效成分用藥量/750 000)×1 000 000 (5)

其中，有效成分用藥量為該有效成分最低田間用藥量。

2 結(jié)果(Results)

2．1 供試殺蟲劑對中華大刀螂幼蟲的室內(nèi)毒性

由表1中可以看出，9種不同供試殺蟲劑對中華大刀螂幼蟲的毒性差異很大。不同殺蟲劑對中華大刀螂幼蟲的毒性差異最高達(dá)到543．46倍。毒性大小依次為:高效氯氟氰菊酯﹥啶蟲脒﹥聯(lián)苯菊酯﹥毒死蜱﹥噻蟲嗪﹥茚蟲威﹥吡蟲啉﹥阿維菌素﹥蘇云金桿菌。此外，隨著施藥時(shí)間的延長，不同殺蟲劑對中華大刀螂幼蟲的LC50值和LC95值降低。

表1 室內(nèi)條件下9種殺蟲劑對中華大刀螂3齡幼蟲的毒性Table 1 Toxicity of nine kinds of insecticides to 3-instar Paratenodera sinensis Saussure in laboratory

2．2 供試殺蟲劑對中華大刀螂幼蟲死亡率的影響

在自然界中，螳螂種群數(shù)量的增長受到多種因素的制約，如自然環(huán)境、食物、天敵、自殘行為和人類活動等。近幾年，殺蟲劑成為螳螂種群數(shù)量降低的重要因素，而要恢復(fù)到原來的水平則需要相當(dāng)長的時(shí)間［17］?？疾旄魉巹┑腖C50和田間推薦濃度對中華大刀螂幼蟲的致死率，為降低各藥劑的田間推薦量，控制田間螳螂死亡率，穩(wěn)定螳螂種群數(shù)量提供參考。

由表2可知，以9種殺蟲劑的田間推薦濃度處理中華大刀螂3齡幼蟲，各殺蟲劑毒性的差異很大。參照郭玉杰等［19］的方法，分4個(gè)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn):無害(﹤30%);微害(30% ～79%);中度有害(80% ～98%);有害(﹥99%)。24～72 h處理中，毒死蜱、聯(lián)苯菊酯、啶蟲脒、高效氯氟氰菊酯接近或超過有害水平，蘇云金桿菌接近或超過中度有害水平，吡蟲啉、茚蟲威、噻蟲嗪接近微害水平，阿維菌素接近無害水平。供試殺蟲劑毒性主要集中在有害和微害之間。24 h處理中，啶蟲脒為中度有害，毒死蜱和聯(lián)苯菊酯為有害，其余殺蟲劑為微害或無害水平;48 h處理中，啶蟲脒和高效氯氟氰菊酯為中度有害，毒死蜱和聯(lián)苯菊酯為有害，其余殺蟲劑為微害或無害水平;72 h處理中，蘇云金桿菌為中度有害，啶蟲脒、高效氯氟氰菊酯、毒死蜱和聯(lián)苯菊酯為有害，其余殺蟲劑為微害水平。此外，在24～72 h處理中，所有供試殺蟲劑的毒性均呈現(xiàn)隨施藥時(shí)間的延長而增大的現(xiàn)象。

同時(shí)，由表2可見，阿維菌素、吡蟲啉的LC50明顯高于田間推薦濃度，在田間推廣應(yīng)用中，若按田間推薦量施用不會對中華大刀螂種群數(shù)量產(chǎn)生太大影響;茚蟲威、噻蟲嗪和蘇云金桿菌的LC50略超過或接近田間推薦濃度，若按田間推薦量施用對中華大刀螂種群數(shù)量會產(chǎn)生一定影響;而毒死蜱、啶蟲脒、聯(lián)苯菊酯和高效氯氟氰菊酯的LC50明顯低于田間推薦濃度，尤其毒死蜱、啶蟲脒和聯(lián)苯菊酯的LC50與田間推薦濃度的比值更小，說明此類殺蟲劑的田間推薦量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于中華大刀螂幼蟲可承受范圍，將嚴(yán)重影響螳螂種群數(shù)量的穩(wěn)定性。

表2 9種殺蟲劑對中華大刀螂3齡幼蟲的致死率Table 2 Mortality of 3-instar Paratenodera sinensis Saussure caused by nine kinds of insecticides

3 討論(Discussion)

殺蟲劑是影響生物防治效果最重要的因素之一，不同殺蟲劑對天敵的影響差異很大［20］。了解殺蟲劑對螳螂的安全性，對搞好害蟲生物防治和主要病蟲綜合治理有重要意義。

考察了目前應(yīng)用較廣泛的有機(jī)磷類、氨基甲酸酯類、擬除蟲菊酯類、新煙堿類、微生物類和抗生素類等殺蟲劑對中華大刀螂的毒性，發(fā)現(xiàn)各殺蟲劑的LC50值差異很大，這與前人的研究結(jié)果相似［20］。本研究發(fā)現(xiàn)，擬除蟲菊酯類、有機(jī)磷類和新煙堿類殺蟲劑對中華大刀螂幼蟲毒性最強(qiáng)。9種殺蟲劑的毒性大小依次為:高效氯氟氰菊酯﹥啶蟲脒﹥聯(lián)苯菊酯﹥毒死蜱﹥噻蟲嗪﹥茚蟲威﹥吡蟲啉﹥阿維菌素﹥蘇云金桿菌。不同殺蟲劑對中華大刀螂的毒性不同，其原因可能是不同殺蟲劑的作用機(jī)理或生物活性不同。此外，隨著施藥時(shí)間的延長，不同藥劑對中華大刀螂的LC50值和LC95值降低。這說明，中華大刀螂幼蟲對藥劑的短期分解代謝能力不高，在一定時(shí)間范圍內(nèi)，暴露時(shí)間越長毒性越大。因此，在田間推廣施用時(shí)，應(yīng)盡量選擇對中華大刀螂毒性較低的農(nóng)藥，保護(hù)中華大刀螂的種群數(shù)量和質(zhì)量，提高天敵種群對害蟲的自然控制作用。

結(jié)果表明，以供試9種殺蟲劑的田間推薦濃度對中華大刀螂3齡幼蟲進(jìn)行處理后，各殺蟲劑的毒性存在很大差異。根據(jù)死亡率判斷，供試9種殺蟲劑毒性主要集中在有害和微害之間，其毒性均呈現(xiàn)隨施藥時(shí)間的延長而增大的現(xiàn)象。根據(jù)LC50與田間推薦濃度的比值判斷，阿維菌素和吡蟲啉對螳螂種群數(shù)量不會產(chǎn)生太大影響;茚蟲威、噻蟲嗪和蘇云金桿菌對中華大刀螂種群數(shù)量會產(chǎn)生一定危害;而毒死蜱、啶蟲脒、聯(lián)苯菊酯和高效氯氟氰菊酯對中華大刀螂幼蟲危害最大。這說明擬除蟲菊酯類、有機(jī)磷類和新煙堿類殺蟲劑的田間推薦量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于中華大刀螂幼蟲可承受范圍，將嚴(yán)重影響螳螂種群數(shù)量的穩(wěn)定性。

藥劑田間使用劑量越高，則安全系數(shù)越低，其毒性也就越大［21］。目前常用的大部分殺蟲劑若按田間推薦劑量施用，對中華大刀螂幼蟲均有一定危害。若因害蟲抗性增強(qiáng)而進(jìn)一步增大常用殺蟲劑的田間推薦劑量，則抗生素類、微生物類等安全性較高的殺蟲劑對螳螂的危害程度也會增加。因此，根據(jù)殺蟲劑對天敵安全性的評價(jià)范疇，在推薦各藥劑的田間使用劑量時(shí)，除考慮對防治對象的防效，還應(yīng)考慮對天敵種群的危害，提高藥劑安全系數(shù)，保護(hù)天敵種群的穩(wěn)定性，建議在中華大刀螂生活區(qū)域范圍內(nèi)，減少化學(xué)農(nóng)藥，適當(dāng)增加生物殺蟲劑的施用以共同防治害蟲。

本實(shí)驗(yàn)僅限于室內(nèi)條件下幼蟲階段的研究，而田間影響因素較為復(fù)雜［22］，本研究結(jié)果不能完全反映藥劑在田間對中華大刀螂的毒性。而且，實(shí)驗(yàn)只測定了供試殺蟲劑對中華大刀螂3齡幼蟲在72 h內(nèi)的毒性和死亡率，對卵、成蟲等其他蟲態(tài)的影響未作測定，對藥劑的慢性毒性未作探討，也未研究殺菌劑、除草劑和生物鏈富集累積對中華大刀螂的致死效應(yīng)和亞致死效應(yīng)，對田間其他主要天敵種類的毒性等也尚未明確。所以還需要做大量的研究工作，以達(dá)到利用田間天敵種群及其與殺蟲劑協(xié)調(diào)控制害蟲的目的。

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