羊角拗對紅火蟻的殺蟲活性與行為抑制

黃玲俊，肖春霞，張志祥

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)天然農(nóng)藥與化學(xué)生物學(xué)教育部重點實驗室，廣東 廣州 510642)

【研究意義】 紅火蟻(Solenopsis invicta Buren)原產(chǎn)于南美洲巴拉那流域，為膜翅目蟻科家蟻亞科火蟻屬。其適生力強(qiáng)，習(xí)性兇猛，傳播繁殖迅速，防治和鏟除難度大，對入侵區(qū)域的人體安全、公共安全、農(nóng)林畜牧業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境危害嚴(yán)重，被列為世界上最危險的100種入侵有害生物之一[1-4]。從2004年在廣東省吳川市發(fā)現(xiàn)入侵紅火蟻以來，我國已先后在香港、澳門、福建等地發(fā)現(xiàn)了紅火蟻入侵[5-6]。紅火蟻已經(jīng)被列為我國30種農(nóng)業(yè)植物檢疫性有害生物之一[7]。到2014年12月，中國大陸已經(jīng)在11個省數(shù)10個地區(qū)發(fā)現(xiàn)紅火蟻為害，并呈現(xiàn)進(jìn)一步擴(kuò)散蔓延的趨勢[8]。因此，研究防治紅火蟻的新型方法對人類安全、公共安全和生態(tài)環(huán)境等問題具有重大意義。

【前人研究進(jìn)展】 當(dāng)前防治紅火蟻的方法主要有檢疫、物理、化學(xué)藥劑和生物防治等[9]。在各種措施中，化學(xué)防治更容易在實際生活中推廣應(yīng)用，其中毒餌法被認(rèn)為是最具有價值的方法[10]。目前，國內(nèi)對紅火蟻防治的化學(xué)藥劑使用較多的是毒死蜱、氟蟻腙、多殺菌素、噻蟲嗪、高效氯氰菊酯、蟲螨腈、啶蟲脒、吡蟲啉、蘇云金桿菌等[11-13]。雖然使用化學(xué)殺蟲防治能在短時間內(nèi)達(dá)到較好的防治效果，但也具有以下缺點：選擇性低，易對原有土著動物造成破壞；傳毒不徹底，易使群體遷移；易產(chǎn)生抗藥性；有化學(xué)殘留等。因此研究高效率、低毒、低殘留、環(huán)境污染小的農(nóng)藥新品種是未來農(nóng)藥的發(fā)展趨勢[14]。羊角拗〔Strophanthus divaricatus (Lour.) Hook.et Arn.〕為夾竹桃科植物，又名羊角紐、羊角藤、倒釣筆等，是主要分布于福建、廣東、廣西、貴州等地，具有殺蟲功效，還可以祛風(fēng)濕、通經(jīng)絡(luò)、解瘡毒，常用其治跌打、蛇傷、骨折、風(fēng)濕、多發(fā)性膿腫、小兒麻痹后遺癥等疾病。據(jù)文獻(xiàn)報道，羊角拗所含的主要化學(xué)成分為強(qiáng)心苷類化合物，如羊角拗苷(divaricoside)[15]。趙紅梅等研究證實羊角拗苷具有良好的殺蟲活性[16-17]。因此，羊角拗的種植兼具生態(tài)價值和經(jīng)濟(jì)價值。

【本研究切入點】 本研究利用天然植物羊角拗防治紅火蟻。植物源農(nóng)藥具有不破壞生態(tài)環(huán)境、靶標(biāo)有害生物不易產(chǎn)生抗藥性、對非靶標(biāo)生物安全、活性成分的作用方式特異等特點，在有機(jī)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[18]。而目前尚未有羊角拗應(yīng)用于紅火蟻防治的報道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】 測定羊角拗對紅火蟻中小型工蟻的殺蟲活性和對其行為能力的抑制效果，以期為應(yīng)用羊角拗科學(xué)防控紅火蟻提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

紅火蟻、羊角拗葉、沙土于2018年8月采自華南農(nóng)業(yè)大學(xué)校園內(nèi)。紅火蟻采集和飼養(yǎng)方法參照文獻(xiàn)[19-20]，用塑料桶從室外采回一個帶土紅火蟻蟻群，在室內(nèi)放置1～2 d，采用滴水法使紅火蟻從土中轉(zhuǎn)出。用漏勺將蟻群轉(zhuǎn)入盒壁涂有滑石粉的塑料盒中飼養(yǎng)，塑料盒內(nèi)放置人工蟻巢、水試管和足量火腿腸。本研究選用小、中型工蟻進(jìn)行試驗，中型工蟻長度為5～6 mm，小型工蟻長度為 3～4 mm[21-23]。

1.2 試驗方法

1.2.1 羊角拗葉的水浸土壤配置方法 將3只底部扎有均勻針孔的直筒杯（高6 cm，直徑8 cm）裝滿土后，將粉碎的羊角拗葉均勻鋪撒在土壤表面，葉片質(zhì)量設(shè)置0.5、1、2 g 3個處理，土壤自碎葉以下按深度分為 0～1.2、1.2～2.4、2.4～3.6 cm，用裝有自來水的實驗噴霧瓶模擬下雨情景，直至容器底部有水滴勻速滴落而不成流。靜置2 h，除去表層碎葉，取出同一杯中同一深度的土壤，并均等分成3份，分別裝入杯口至以下3 cm 涂有聚四氟乙烯的干燥塑料杯( 高9 cm，直徑7 cm)，各重復(fù)土壤重約20 g，每杯放入25只中小型工蟻。對照僅用自來水處理，將靜置2 h后，將杯內(nèi)的土壤混勻，取出相等重量的土壤放入塑料杯，同樣設(shè)置3個重復(fù)，每杯放入25只中小型工蟻。試驗時間為7 d，所用紅火蟻工蟻均取自同一蟻巢。

1.2.2 羊角拗葉對紅火蟻工蟻毒殺活性的測定 在1.2.1的方法基礎(chǔ)上，每天測定羊角拗對中小型工蟻的毒殺活性。觀察并記錄各組工蟻的死亡數(shù)量，計算死亡率，死亡率（%）= (死亡的工蟻數(shù)/存活工蟻總數(shù))×100。

1.2.3 羊角拗葉對紅火蟻工蟻攀爬能力的影響 每天測定羊角拗葉對中小型工蟻攀爬能力的影響，輕微震動塑料杯使工蟻在杯底處散開，將普通長竹簽放入塑料杯中，將爬上竹簽的工蟻轉(zhuǎn)移至另一干凈的空塑料杯中，能成功轉(zhuǎn)移而不掉落的工蟻認(rèn)定其具有攀爬能力。計算攀爬率，攀爬率（%）=（具有攀爬能力工蟻數(shù)/存活工蟻總數(shù)）×100。

1.2.4 羊角拗葉對紅火蟻工蟻行走能力的影響 每天測定羊角拗葉對中小型工蟻行走能力的影響，參照劉娜等[24]的方法：將工蟻置于平放的坐標(biāo)紙（50 cm×50 cm）中間，同時用手機(jī)拍攝工蟻行走視頻，觀察工蟻的行走情況，連續(xù)行走3 s以上認(rèn)定其具有行走能力。計算行走率，行走率（%）=（具有行走能力工蟻數(shù)/存活工蟻總數(shù)）×100。

采用Excel2016對測定的紅火蟻中小型工蟻死亡率、攀爬率、行走率等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 羊角拗葉對紅火蟻工蟻的毒殺活性

0.5 g羊角拗葉對紅火蟻小型工蟻有良好的毒殺作用，對中型工蟻有一定的毒殺作用。從圖1 可見，各土壤深度小型工蟻死亡率分別為80.00%、60.00%、85.33%,明顯高于對照死亡率8.00%；各土壤深度中型工蟻死亡率分別為37.33%、34.67%、40.00%，均高于對照死亡率9.33%。

1 g羊角拗葉對紅火蟻小型工蟻具有良好的毒殺作用，對中型工蟻有一定的毒殺作用。從圖2可見，各土壤深度小型工蟻死亡率為50.67%、62.67%、88.00%，明顯高于對照死亡率8.00%；中型工蟻死亡率分別為33.33%、33.33%、40.00%，明顯高于對照死亡率9.33%。

2 g羊角拗葉對小型工蟻有明顯的毒殺作用，對中型工蟻的毒殺作用不明顯。從圖3可見，各土壤深度小型工蟻死亡率分別為90.67%、88.00%、73.33%，明顯高于對照死亡率8.00%；中型工蟻死亡率分別為18.67%、28.00%、12.00%，對照死亡率為9.33%。

圖1 0.5 g羊角拗葉對紅火蟻的毒殺活性Fig.1 Mortality rate of RIFA treated with fresh smashed leaves of S.divaricatus (0.5 g)

圖2 1 g羊角拗葉對紅火蟻的毒殺活性Fig.2 Mortality rate of RIFA after treated with fresh smashed leaves of S.divaricatus (1.0 g)

圖3 2 g羊角拗葉對紅火蟻的毒殺活性Fig.3 Mortality rate of RIFA treated with fresh smashed leaves of S.divaricatus (2.0 g)

2.2 羊角拗葉對紅火蟻工蟻攀爬能力的影響

經(jīng)0.5 g羊角拗葉處理后，小型工蟻攀爬率明顯降低，中型工蟻攀爬率降低效果不明顯。從圖4可見，處理后7 d，各土壤深度小型工蟻攀爬率分別為14.67%、12.00%、9.33%，均明顯低于對照攀爬率86.67%；中型工蟻攀爬率分別為61.33%、51.33%、65.33%，均低于對照攀爬率88.00%。

經(jīng)1 g羊角拗葉處理后，紅火蟻小型工蟻攀爬率明顯降低，中型工蟻攀爬率有一定的降低。從圖5可見，處理后7 d，各土壤深度小型工蟻攀爬率分別為49.33%、33.33%、4.00%，明顯低于對照死亡率86.67%；中型工蟻攀爬率分別為61.33%、49.33%、56.00%，均低于對照攀爬率88.00%。

圖4 0.5 g羊角拗葉對紅火蟻攀爬能力的影響Fig.4 Climbing rate of RIFA treated with fresh smashed leaves of S.divaricatus (0.5 g)

圖5 1 g羊角拗葉對紅火蟻攀爬能力的影響Fig.5 Climbing rate of RIFA treated with fresh smashed leaves of S.divaricatus (1.0 g)

經(jīng)2 g羊角拗葉處理后，紅火蟻小型工蟻攀爬率明顯降低，中型工蟻攀爬率有一定的降低。從圖6可見，各土壤深度小型工蟻攀爬率分別為5.33%、1.33%、18.67%，明顯低于對照攀爬率86.67%；中型工蟻攀爬率分別為80.00%、66.67%、84.00%，低于對照攀爬率88.00%。

2.3 羊角拗葉對紅火蟻工蟻行走能力的影響

經(jīng)0.5 g羊角拗葉處理后，紅火蟻小型工蟻行走率明顯降低，對中型工蟻行走率有一定的抑制作用。從圖7可見，各土壤深度小型工蟻行走率分別為16.00%、13.33%、9.33%，明顯低于對照行走率88.00%；中型工蟻攀爬率分別為61.33%、65.33%、54.67%，均低于對照攀爬率89.33%。

圖6 2 g羊角拗葉對紅火蟻攀爬能力的影響Fig.6 Climbing rate of RIFA treated with fresh smashed leaves of S.divaricatus (2.0 g)

圖7 0.5 g羊角拗葉對紅火蟻行走能力的影響Fig.7 Walking rate of RIFA after treated with fresh smashed leaves of S.divaricatus (0.5 g)

經(jīng)1 g羊角拗葉處理后，紅火蟻小型工蟻行走率明顯降低，中型工蟻行走率有一定的降低。從圖8可見，各土壤深度小型工蟻行走率分別為49.33%、33.33%、5.33%，明顯低于對照行走率88.00%；中型工蟻行走率分別為61.33%、50.67%、57.33%，低于對照攀爬率89.33%。

經(jīng)2 g羊角拗葉處理后，紅火蟻小型工蟻行走率明顯降低，中型工蟻行走率有一定的降低。從圖9可見，小型工蟻行走率分別為4.00%、4.00%、18.67%，明顯低于對照行走率88.00%；中型工蟻行走率分別為80.00%、69.33%、86.67%，低于對照攀爬率89.33%。

3 討論

試驗結(jié)果顯示羊角拗對紅火蟻中小型工蟻具有良好的毒殺活性和行為抑制作用。羊角拗是華南山坡常見的野生灌木，其活性成分是天然物質(zhì),在環(huán)境中能完全降解，無殘留污染[25-26]。國內(nèi)外均有利用羊角拗根做殺蟲劑的報道，但目前關(guān)于利用羊角拗葉防治紅火蟻的報道罕見，而采集一定數(shù)量的葉片于植物生長無害，因此利用其葉中的成分顯然更具有生態(tài)價值和經(jīng)濟(jì)價值。

圖8 1 g羊角拗葉對紅火蟻行走能力的影響Fig.8 Walking rate of RIFA treated with fresh smashed leaves of S.divaricatus (1.0 g)

圖9 2 g羊角拗葉對紅火蟻行走能力的影響Fig.9 Walking rate of RIFA treated with fresh smashed leaves of S.divaricatus (2.0 g)

紅火蟻是一種適生性很強(qiáng)的入侵生物，入侵到新的環(huán)境就會迅速筑巢，利用紅火蟻在土壤中穿梭搬運(yùn)土壤的過程，羊角拗中的水溶性成分可進(jìn)入紅火蟻體內(nèi)。在巢內(nèi)黑暗條件下，由于紅火蟻的交哺和清潔行為[27-28]，藥劑得以在蟻群中傳播，表現(xiàn)出良好的慢性毒殺活性，并降低了紅火蟻的攀爬能力和行走能力。紅火蟻的野外生存環(huán)境條件復(fù)雜，對植株、土粒、石塊及巢壁的攀爬能力是其生存能力的重要體現(xiàn)[29]，而喪失行走能力將難以躲避天敵的攻擊，工蟻回巢率也就明顯降低，從而影響蟻群的食物供應(yīng)，使蟻群生活質(zhì)量下降，最終導(dǎo)致紅火蟻死亡率大大提升，從而有效控制紅火蟻的數(shù)量和蔓延。

本試驗中，羊角拗對紅火蟻工蟻的殺蟲毒性表現(xiàn)為相對較慢的作用。處理后3 d，工人死亡率、行走率、攀爬率變化不明顯，直至處理后6 d，工蟻死亡率開始明顯上升，而行走率和攀爬率開始顯著下降。因此，紅火蟻的正常生活行為可能不會立即被打斷并迅速死亡，則毒性會在一段時間后慢慢感染整個蟻群，不會造成紅火蟻棄巢的蔓延。試驗結(jié)果表明，葉片質(zhì)量為2.0 g時對紅火蟻小型工蟻毒殺效果最好，處理后7 d，由淺至深各土層小型工蟻死亡率分別為90.67%、88.00%、73.33%，明顯高于對照死亡率8.00%，對其行走能力和攀爬能力的抑制作用最強(qiáng)，葉片質(zhì)量為0.5 g次之，葉片質(zhì)量為1.0 g效果最差，試驗葉片質(zhì)量與紅火蟻的毒殺活性并不具同增效果。羊角拗對紅火蟻中型工蟻的毒殺活性和行為影響隨著試驗葉片質(zhì)量的增加而降低。當(dāng)葉片質(zhì)量相同時，羊角拗對紅火蟻小型工蟻的毒殺作用和對其行走能力、攀爬能力的降低作用均強(qiáng)于中型工蟻。

本試驗結(jié)果顯示羊角拗葉對中小型紅火蟻工蟻有一定的防治作用，但土壤深度對藥劑的作用效果沒有明確的影響，尚需進(jìn)一步試驗驗證，試驗采用沙質(zhì)土壤，而不同土壤的作用差別尚需進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

試驗結(jié)果表明，羊角拗葉對紅火蟻小型工蟻具有良好的毒殺活性，對中型工蟻具有一定的毒殺活性，可以降低紅火蟻中小型工蟻的行走能力和攀爬能力。綜上所述，羊角拗對紅火蟻中小型工蟻具有明顯的致死作用，抑制其行走能力和攀爬能力，有望成為防治紅火蟻的安全環(huán)保新材料。