用三維坐標(biāo)評判農(nóng)藥混用對多種害蟲的聯(lián)合作用及綜合毒力

顧中言， 徐廣春， 徐德進(jìn)， 許小龍

(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，江蘇 南京210014)

農(nóng)藥的混合使用是中國農(nóng)藥應(yīng)用中非常普遍的現(xiàn)象。但長期以來，都是在室內(nèi)用孫云沛法［1，2］判斷殺蟲劑的混用效應(yīng)，用Wadley 或?qū)O云沛法［3］判斷殺菌劑的混用效應(yīng)，嚴(yán)格控制試驗條件，使用標(biāo)準(zhǔn)的試驗材料和測定方法，測定結(jié)果反映了混用農(nóng)藥對供試病蟲的互作效應(yīng)類型。然而，基層農(nóng)業(yè)技術(shù)部門常常需要根據(jù)田間病蟲的發(fā)生種類和發(fā)生程度，提出用于病蟲總體防治的農(nóng)藥桶混配方，告知施藥人員桶混藥劑的種類，這就需要了解農(nóng)藥混用后對各兼治對象的互作效應(yīng)和田間綜合毒力。但有些害蟲在室內(nèi)難以飼養(yǎng)，不同病蟲的室內(nèi)生物活性測定方法也不相同，結(jié)果難以橫向比較，更重要的是一些基層農(nóng)技部門不具備室內(nèi)測定的基本條件。由于缺乏適用于基層農(nóng)技部門的農(nóng)藥混用效應(yīng)的評判方法，田間使用的農(nóng)藥桶混配方大都是經(jīng)驗配方，同時存在隨意混用、甚至亂混亂配的現(xiàn)象，造成超量使用農(nóng)藥。作者曾提出通過田間試驗來評價農(nóng)藥混劑的合理性，通過一次田間施藥獲得單、混劑對各兼治對象的防效，利用劑量反應(yīng)曲線找出單、混劑對各對象獲得同等防效的等效劑量，利用等效線來評判農(nóng)藥二元“桶混”的聯(lián)合作用方式和田間綜合毒力，結(jié)果表明一些稻田常用的農(nóng)藥混用配方并不適合在稻田使用［4-5］。甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽和毒死蜱是廣泛用于防治水稻螟蟲的農(nóng)藥混劑，在該混劑中常加入吡蚜酮兼治稻飛虱。本研究將根據(jù)3 種農(nóng)藥單劑的田間用量，利用三維坐標(biāo)來探討該混配組合對水稻二化螟、褐飛虱和灰飛虱的互作效應(yīng)和綜合毒力。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 殺蟲劑 90% 甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽(河北威遠(yuǎn)生物化工股份有限公司產(chǎn)品)、96.1%吡蚜酮(鹽城利民化工有限公司產(chǎn)品)、97%毒死蜱(江蘇寶靈化工股份有限公司產(chǎn)品)。

1.1.2 分析純?nèi)軇?甲苯、二甲苯(上海化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品)，二甲基甲酰胺(江蘇華康科技公司化學(xué)試劑廠產(chǎn)品)，甲醇(汕頭市西隴化工廠產(chǎn)品)，95%乙醇(上海殷洋生物科技有限公司產(chǎn)品)。

1.1.3 表面活性劑 0203-B、0204-C、100 號(南京太化化工有限公司產(chǎn)品)，吐溫60、吐溫80(北京益利精細(xì)化學(xué)品有限公司產(chǎn)品)。

1.1.4 供試?yán)ハx 二化螟(Chilo suppressalisWalker)，每年5 月下旬在江蘇省南京市高淳縣水稻秧田內(nèi)采集卵塊，室內(nèi)用水稻幼苗飼養(yǎng)。飼養(yǎng)條件:溫度(28 ±2)℃，相對濕度80%左右，14 h 光照。將分蘗期水稻苗放入30 cm×30 cm×50 cm 的養(yǎng)蟲網(wǎng)箱內(nèi)，供二化螟成蟲產(chǎn)卵。將南京11 號水稻種子催芽后播于廣口瓶中，待稻苗長成5 ～8 cm 時接入二化螟卵塊或幼蟲飼養(yǎng)。取2 齡的二化螟幼蟲進(jìn)行試驗。褐飛虱(Nilaparvata lugensSt?l)，每年9 月份，在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻試驗田內(nèi)采集褐飛虱成(若)蟲，室內(nèi)用水稻苗飼養(yǎng)。飼養(yǎng)條件:溫度(28 ±2)℃，相對濕度70%以上，14 h 光照。水稻種子催芽后播于20 cm×20 cm×30 cm 的塑料箱內(nèi)，待稻苗生長至10 cm 以上時飼養(yǎng)褐飛虱若蟲至成蟲。將盆栽的無稻飛虱蟲卵的水稻植株放入30 cm×30 cm×50 cm 的養(yǎng)蟲網(wǎng)箱，接抱卵雌成蟲產(chǎn)卵2 ～3 d，取出稻苗，再換無蟲卵的水稻植株于養(yǎng)蟲箱內(nèi)。待從養(yǎng)蟲箱內(nèi)取出的稻株上褐飛虱卵孵化后，每次取1 日齡的褐飛虱若蟲進(jìn)行試驗。灰飛虱(Laodelphax striatellusFallén)，每年5 月下旬，在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥試驗田內(nèi)采集灰飛虱成(若)蟲，室內(nèi)用水稻苗飼養(yǎng)，方法同褐飛虱。

1.2 試驗方法

試驗前，采用多步稀釋的方法將農(nóng)藥制劑(甲維鹽、毒死蜱、吡呀酮)先配制成以mg/L 為單位的單劑母液，再由單劑母液按農(nóng)藥有效成分質(zhì)量比配制混劑母液。

采用稻莖浸漬法［6］進(jìn)行試驗。將30 d 左右秧齡的稻苗剪成18 cm 左右的稻稈，根部留少許稻根，洗凈晾干，在藥液中浸漬30 s，取出，稍晾干后放入3 cm×20 cm 的試管中，試管底部有少許水。將飼養(yǎng)的褐飛虱、灰飛虱初齡若蟲，二化螟2 齡幼蟲小心移入試管內(nèi)，每個試管內(nèi)只移接一種供試害蟲，每管30 ～50 頭，黑布封口。將不含藥劑的相應(yīng)有機(jī)溶劑和表面活性劑處理作為對照。每處理3 次重復(fù)。試驗結(jié)束后將試管轉(zhuǎn)移至養(yǎng)蟲室。按藥劑對供試害蟲作用的快慢確定藥劑處理后的檢查時間。

檢查時對照死亡率如大于20%，試驗重做;小于20%，用Abbott 公式校正各處理死亡率。

校正死亡率= (處理組死亡率- 對照組死亡率)/(100% -對照組死亡率)× 100% (1)

用SAS 統(tǒng)計分析系統(tǒng)求回歸方程，計算LC50和95%置信限。用孫云沛的方法［1］計算共毒系數(shù)，共毒系數(shù)＞120 為增效作用，80 ～120 為相加作用，＜80 為拮抗作用。

按圖1 所示，用等效線判斷農(nóng)藥二元混用對3種害蟲的聯(lián)合作用方式和綜合毒力。

在直角坐標(biāo)內(nèi)，X 軸上A 點和Y 軸上B 點是兩種藥劑導(dǎo)致防治對象50% 死亡率的劑量，連接AB 的直線上所有的點都能導(dǎo)致防治對象50%的死亡率，為理論等效線。如混劑的實測劑量與理論劑量重疊或在其附近，則混劑為相加作用;如實測劑量在理論等效線內(nèi)側(cè)靠近坐標(biāo)原點的一邊，為增效作用;如實測劑量在理論等效線外側(cè)遠(yuǎn)離坐標(biāo)原點的一邊，為拮抗作用。圖1Ⅲ則是B 藥對防治對象無效時，A、B 兩種農(nóng)藥混用后的相加作用、增效作用和拮抗作用的等效線［7-8］。

圖1 2 種農(nóng)藥混用的等效線和聯(lián)合作用示意圖Fig.1 Sketch map of equivalent lines and joint action of binary mixture of pesticides

2 結(jié)果與分析

2.1 甲維鹽-毒死蜱-吡蚜酮混用對褐飛虱、灰飛虱和二化螟聯(lián)合作用的室內(nèi)測定

由表1 可知，甲維鹽-毒死蜱和甲維鹽-毒死蜱-吡蚜酮混用后對3 種稻田主要害蟲的聯(lián)合作用方式不同，毒力也不一樣。甲維鹽-毒死蜱二元混用對褐飛虱為拮抗作用，對灰飛虱和二化螟為增效作用;對褐飛虱的LC50值最大，分別是二化螟的6.6 倍和灰飛虱的3.6 倍。甲維鹽-毒死蜱-吡蚜酮三元混用對褐飛虱仍為拮抗作用，對二化螟仍為增效作用，但對灰飛虱僅有相加作用。三元混用擴(kuò)大了混劑對3 種害蟲的毒力差異，對褐飛虱的LC50值分別是二化螟的21.1 倍和灰飛虱的5.4 倍。

2.2 等效線判斷農(nóng)藥二元混用的聯(lián)合作用

圖2 是用綜合等效線評判甲維鹽-毒死蜱混劑對3 種害蟲的綜合效應(yīng)。從圖中可看到，混劑對二化螟和灰飛虱的實測等效點在各自理論等效線的內(nèi)側(cè)，為增效作用;對褐飛虱的實測等效點在理論等效線的外側(cè)，為拮抗作用。同時混劑對二化螟的實測等效點離坐標(biāo)原點最近，毒力最高，灰飛虱次之，而混劑對褐飛虱的實測等效點離坐標(biāo)原點最遠(yuǎn)，毒力最差。僅用防治二化螟的劑量不能同時兼治稻飛虱，使用防治灰飛虱的劑量可以同時兼治二化螟，但不能兼治褐飛虱，使用防治褐飛虱的劑量可以兼治3 種害蟲，但必須增加農(nóng)藥劑量，因此該混劑對3 種害蟲的綜合效應(yīng)和綜合毒力較差。

表1 甲維鹽、毒死蜱、吡蚜酮混用對褐飛虱、灰飛虱和二化螟的聯(lián)合作用Table 1 Joint action of pesticides mixture against N.lugens，L.striatellus and C.suppressalis

圖2 甲維鹽-毒死蜱混用對褐飛虱、灰飛虱和二化螟的綜合等效線Fig.2 Comprehensive equivalent lines of emamectin benzoate mixed with chlorpyrifos against N.lugens，L.striatellus and C.suppressalis

2.3 等效面判斷農(nóng)藥三元混用的聯(lián)合作用

2.3.1 農(nóng)藥三元混用聯(lián)合作用的等效面判斷方法

根據(jù)幾何理論，兩點成線、三點成面。兩種農(nóng)藥混用可在直角坐標(biāo)內(nèi)形成等效線，那么3 種農(nóng)藥混用時，就可在三維坐標(biāo)內(nèi)形成等效面。三維坐標(biāo)內(nèi)的3 個軸分別代表A、B 和C 3 種農(nóng)藥，軸上的a 點、b點和c 點是3 種藥劑導(dǎo)致防治對象50%死亡的等效劑量，表示3 種農(nóng)藥對防治對象發(fā)揮了相同的毒力。連接a 點、b 點和c 點形成了△abc 的平面，此平面上任意點P 的坐標(biāo)值之和相等(圖3)，說明當(dāng)A、B、C 為3 種作用機(jī)制完全相同的農(nóng)藥，3 種農(nóng)藥的劑量可以被互相替代時，導(dǎo)致50%死亡的總劑量不變，也就是說平面△abc 上的任意點都能導(dǎo)致防治對象50%的死亡率，此平面為理論等效面。

因此，當(dāng)農(nóng)藥的三元混劑導(dǎo)致防治對象50%死亡的實測等效點在等效面上或在等效面附近時，說明3 種農(nóng)藥混用后并沒有減少或增加農(nóng)藥用量，為相加作用(圖4Ⅰ);當(dāng)農(nóng)藥的三元混劑導(dǎo)致防治對象50%死亡的實測等效點在接近坐標(biāo)原點的凹面上，說明3 種農(nóng)藥混用后減少了農(nóng)藥用量，為增效作用(圖4Ⅱ);如在遠(yuǎn)離原點的凸面上即為拮抗作用(圖4Ⅲ)。當(dāng)A、C 兩種農(nóng)藥對防治對象有效，B 藥對防治對象無效時，先標(biāo)出A 藥和C 藥之間的理論等效線，按混用比例標(biāo)出A、C 兩種農(nóng)藥混用劑量的坐標(biāo)點，通過該點分別畫出平行于Y 軸的表示B 藥的直線和垂直于Y 軸并連接坐標(biāo)原點的直線(圖4Ⅳ);或標(biāo)出A、C 兩種農(nóng)藥混用后的實測等效點，通過該點分別畫出平行于Y 軸的表示B 藥的直線和垂直于Y 軸并連接坐標(biāo)原點的直線(圖4Ⅴ)。圖4Ⅳ和圖4Ⅴ中的①②③分別為B 藥與A、C 混用后的相加、增效和拮抗作用。

圖3 等效面上任意點的坐標(biāo)值Fig.3 The coordinate value of an arbitrary point on the equivalent plane

2.3.2 甲維鹽、毒死蜱和吡蚜酮混用對褐飛虱、灰飛虱和二化螟的聯(lián)合作用 圖5 反映了甲維鹽+毒死蜱+吡蚜酮對水稻3 種害蟲的聯(lián)合作用效果。吡蚜酮對二化螟的毒力極差，在低濃度時視作無效，甲維鹽和毒死蜱對二化螟有效，因此按圖4Ⅳ的方法作3 種藥劑對二化螟的三維坐標(biāo)圖。從圖5 中可以看到，3 種農(nóng)藥混用后對二化螟有顯著的增效作用。3 種農(nóng)藥單獨使用時對兩種稻飛虱均有效果，因此先在三維坐標(biāo)內(nèi)作理論等效面，然后標(biāo)出3 種農(nóng)藥混用后的實測等效點。從圖中可以看到，3 種農(nóng)藥混用后對褐飛虱的實測等效點位于遠(yuǎn)離原點的凸面上，為拮抗作用;對灰飛虱的實測等效點位于等效面附近，為相加作用。

圖6 是甲維鹽+毒死蜱+吡蚜酮3 元混劑對3種害蟲的綜合效應(yīng)評判結(jié)果，與甲維鹽+毒死蜱二元混用一樣，用防治二化螟的劑量不能兼治稻飛虱，使用防治灰飛虱的劑量可以兼治二化螟，但不能兼治褐飛虱，使用防治褐飛虱的劑量可以兼治3 種害蟲，但必須增加農(nóng)藥劑量。同樣，該三元混劑對3 種害蟲的綜合效應(yīng)和綜合毒力較差。

3 討論

農(nóng)田中經(jīng)常是多種害蟲甚至病蟲同時發(fā)生，為一次用藥兼治同時發(fā)生的害蟲或病蟲，經(jīng)常將不同的農(nóng)藥混合后使用。對單一防治對象而言，農(nóng)藥混用有增效、相加和拮抗3 種完全不同的聯(lián)合作用方式，而產(chǎn)生拮抗作用的混用肯定是不合理的。對于多個防治對象而言，農(nóng)藥混用的合理性取決于對各兼治對象的聯(lián)合作用方式和對各兼治對象的綜合毒力。一些田間經(jīng)常使用的經(jīng)驗配方看似合理，但實際并非如此，如防治水稻螟蟲的甲維鹽-毒死蜱混劑，對水稻螟蟲有非常顯著的增效作用且有良好的防治效果，吡蚜酮對稻飛虱有優(yōu)異的防治效果，當(dāng)水稻螟蟲和稻飛虱同時發(fā)生時，生產(chǎn)上常在甲維鹽-毒死蜱二元混劑中加入吡蚜酮使用，而測定結(jié)果表明，三元混合后，對水稻螟蟲仍有增效作用，對灰飛虱由增效作用變?yōu)橄嗉幼饔茫瑢诛w虱則是非常顯著的拮抗作用，對褐飛虱的LC50為2.2 mg/L，是灰飛虱的5.4 倍和二化螟的21.1 倍，這樣的混用顯然不合理。

圖4 三種農(nóng)藥混用的等效面和聯(lián)合作用示意圖Fig.4 Sketch map of equivalent planes and joint action of the termary mixture of pesticides

圖5 甲維鹽-毒死蜱-吡蚜酮混用對褐飛虱、灰飛虱和二化螟的等效面Fig.5 Equivalent of the mixture of emamectin benzoate-chlorpyrifos-pymetrozine against N.lugens，L.striatellus and C.suppressalis

圖6 甲維鹽-毒死蜱-吡蚜酮混用防治褐飛虱、灰飛虱和二化螟的綜合等效面Fig.6 Comprehensive equivalent planes of the mixture of emamectin benzoate-chlorpyrifos-pymetrozine against N.lugens，L.striatellus and C.suppressalis

通過室內(nèi)測定計算致死中量LD50或致死中濃度LC50及共毒系數(shù)等傳統(tǒng)方法，可以來評判混用農(nóng)藥對各兼治對象的綜合效應(yīng)，但不是所有害蟲均能在室內(nèi)飼養(yǎng)(如水稻縱卷葉螟)。另外室內(nèi)試驗時，不同病蟲測定方法和測定效果的評判標(biāo)準(zhǔn)不一樣，如針對不同的害蟲和不同作用機(jī)制的殺蟲劑，有點滴法［9］、浸漬法［10］、浸蟲法［11］、連續(xù)浸葉法［12］等測定方法;針對防治真菌病害的殺菌劑，室內(nèi)測定則用抑制病害孢子的萌發(fā)［13］或抑制菌絲生長［14］等方法來評價。不同方法的測定結(jié)果難以橫向比較，也就難以直觀了解混用農(nóng)藥對田間各兼治對象的綜合效應(yīng)。田間試驗以相同的施藥方式和藥液量來兼治田間同時發(fā)生的病蟲害，更適合評判混用農(nóng)藥對各兼治對象的綜合效應(yīng)［5］。但田間試驗工作量大，難以設(shè)置多個處理劑量或濃度用于計算致死中量LD50或致死中濃度LC50，也就難以用共毒系數(shù)來評判混用農(nóng)藥對各兼治對象的聯(lián)合作用方式。

劑量反應(yīng)曲線是農(nóng)藥活性測定中的基本曲線。室內(nèi)活性測定產(chǎn)生的毒力回歸線就是有害生物的死亡率(或抵制率等)經(jīng)機(jī)率值轉(zhuǎn)化，藥劑供試劑量(或濃度)經(jīng)對數(shù)轉(zhuǎn)化后的劑量反應(yīng)曲線，其本質(zhì)就是反映農(nóng)藥劑量(或濃度)與有害生物的死亡率(或抵制率等)之間的對應(yīng)關(guān)系。

按《農(nóng)藥田間藥效試驗準(zhǔn)則》［15］進(jìn)行田間試驗，以防治效果作為農(nóng)藥防治有害生物的累積生物效果，田間試驗設(shè)置不少于3 個處理劑量(或濃度)，產(chǎn)生不少于3 個累積生物效果，作劑量(或濃度)與累積生物效果之間的劑量反應(yīng)曲線，就能從劑量反應(yīng)曲線中找到參試的單劑和混劑獲得相同防治效果的等效劑量(或濃度)［5，8］。通過等效劑量(或濃度)就能用等效線(二元混用)或等效面(三元混用)來評價混用農(nóng)藥對各兼治病蟲的聯(lián)合作用方式和田間綜合毒力，并且獲得與混用農(nóng)藥互作效應(yīng)的室內(nèi)評判方法一致的結(jié)果［5］。

［1］ SUN Y P，JOHNSON E R.Analysis of joint action of insecticides against house flies［J］.J Econ Entomol，1960，53(5):887-892.

［2］ NT/T 1154.7-2006 農(nóng)藥室內(nèi)生物測定試驗準(zhǔn)則——殺蟲劑混配的聯(lián)合作用測定［S］.

［3］ NT/T 1156.6-2006 農(nóng)藥室內(nèi)生物測定試驗準(zhǔn)則——殺菌劑混配的聯(lián)合作用測定［S］.

［4］ 顧中言，徐德進(jìn)，徐廣春，等.農(nóng)藥二元混用對二化螟、褐飛虱和灰飛虱的綜合毒力與互作效應(yīng)［J］.江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報，2011，27

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［5］ 顧中言，許小龍，徐德進(jìn)，等.用等效線評判稻田“桶混”農(nóng)藥聯(lián)合作用方式的研究［J］.江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報，2013，29(5):1025-1033.

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［8］ 千坂英雄.除草劑混合效果的判別(一)［J］.雜草科學(xué)，1989(4):35-37.

［9］ NT/T 1154.1-2006 農(nóng)藥室內(nèi)生物測定試驗準(zhǔn)則——殺蟲劑觸殺活性試驗點滴法［S］.

［10］ NT/T 1154.5-2006 農(nóng)藥室內(nèi)生物測定試驗準(zhǔn)則——殺蟲劑殺卵活性試驗浸漬法［S］.

［11］ NT/T 1154.6-2006 農(nóng)藥室內(nèi)生物測定試驗準(zhǔn)則——殺蟲劑殺蟲活性試驗浸蟲法［S］.

［12］ NT/T 1154.4-2006 農(nóng)藥室內(nèi)生物測定試驗準(zhǔn)則——殺蟲劑內(nèi)吸活性試驗連續(xù)浸葉法［S］.

［13］ NT/T 1156.1-2006 農(nóng)藥室內(nèi)生物測定試驗準(zhǔn)則——殺菌劑抑制病原真菌孢子萌發(fā)凹玻片法［S］.

［14］ NT/T 1156.2-2006 農(nóng)藥室內(nèi)生物測定試驗準(zhǔn)則——殺菌劑抑制病原真菌菌絲生長平皿法［S］.

［15］ 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會 農(nóng)藥田間藥效試驗準(zhǔn)則［M］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版.2000.