防治光肩星天牛膏劑的制備及保濕性能研究*

管凌君 陳小軍 沈殿晶 范添樂 宋玥頤 石祖貴 楊 文

（揚(yáng)州大學(xué) 園藝與植物保護(hù)學(xué)院/農(nóng)業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品安全國際合作聯(lián)合實驗室，江蘇 揚(yáng)州 225009）

天牛屬于咀嚼式口器的植食性蛀干害蟲，其主要以幼蟲鉆蛀為主，已對楊樹人工林和城市綠化造成嚴(yán)重威脅，成為樹木的“心腹之患”。我國的“三北”防護(hù)林，由于天牛的大肆為害，難以防治，一代林網(wǎng)已幾乎完全毀滅，二代林網(wǎng)也有80%以上受害，其中50%以上的楊樹林由于嚴(yán)重受害而完全砍除[1]。對樹木為害嚴(yán)重的天牛主要有光肩星天牛（Anoplophora glabripennis）、青楊楔天牛（Saperda populnea）、云斑天牛（Batocera horsfieldi）、黃斑星天牛（Anoplophora nobilis）和桑天牛（Apriona gemari）[1-6]。在我國，北方主要是光肩星天牛和黃斑星天牛危害，南方主要是桑田牛和云斑天牛危害[7]。隨著天牛種群數(shù)量增多，分布范圍不斷擴(kuò)大，寄主種類也在不斷擴(kuò)大，已給林業(yè)生產(chǎn)和園林建設(shè)造成了嚴(yán)重?fù)p失[8,9-12]。如今，天牛為害的樹木非常廣泛，大部分的楊、柳、松、柏、蘋果、柑橘、茶等都受到其危害[8,13]。天牛幼蟲為害時，幼蟲鉆蛀進(jìn)入樹體，蛀食主干和樹干基部的木質(zhì)部；在樹體內(nèi)形成蟲道，破壞樹木的輸導(dǎo)組織，使樹木不能進(jìn)行正常的水分養(yǎng)分輸送，進(jìn)而長勢衰微，生長緩慢，嚴(yán)重可導(dǎo)致樹木干枯死亡，影響了城市園林綠化景觀和行道樹的景觀[14]；成蟲為害主要是啃食新枝嫩皮，造成小枝枯萎死亡[15]。

由于天牛適生范圍廣，生命力強(qiáng)，生活隱蔽，卵、幼蟲、蛹都在樹體內(nèi)為害，生活環(huán)境隱蔽，食性選擇專一，競爭性強(qiáng)，世代歷期長，受環(huán)境和天敵的影響小，因而蟲口密度穩(wěn)定，治理難度大[16]。此外，由于對天牛防治的重視程度不夠，社會各界對天牛危害嚴(yán)重性認(rèn)識不足，檢疫力量薄弱，監(jiān)管不到位，檢測預(yù)警體系不健全，且缺乏針對性的防治藥劑，僅是使用廣譜高毒選擇性差的藥劑，對天牛的防治效果甚微，造成了天牛泛濫和為害猖獗[17]。同時，由于林木皮厚實，天牛蟲孔隱蔽，樹體高大，現(xiàn)有的化學(xué)防治方法難以到達(dá)預(yù)期的防治效果，并且噴霧施藥法存在操作不便等問題[18]。因此，研制一種新型、便于操作的天牛防治藥劑和施藥技術(shù)勢在必行。本研究利用高效防治天牛的農(nóng)藥噻蟲林和PPTE（2-苯基-1-（5-(2-苯乙炔基)噻吩-2-基）乙酮）為有效成分，通過制劑加工手段制備成固態(tài)、施用方便的農(nóng)藥膏劑，并評估其保濕性能，為膏劑的應(yīng)用提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 儀器及試劑

85-2 恒溫磁力攪拌器，上海司樂儀器有限公司生產(chǎn)；RXZ-436 智能人工氣候箱，寧波江南儀器廠生產(chǎn)；水浴鍋，杭州艾普儀器設(shè)備有限公司生產(chǎn)；玻璃干燥器，上海歡奧科技有限公司生產(chǎn)；DHG-9123A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海精宏實驗設(shè)備有限公司生產(chǎn)。

95%噻蟲啉原藥：江蘇中旗科技股份有限公司生產(chǎn)；95.5% PPTE（2-苯基-1-（5-(2-苯乙炔基)噻吩-2-基）乙酮）：揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)藥研究所合成；水包油型乳膏基質(zhì)，購自廣州市歐研化妝品有限公司；透明質(zhì)酸，購自上海源葉生物科技有限公司；無水碳酸鈉，購自天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；干燥變色硅膠，購自上海昌全硅膠干燥劑有限公司；丙三醇（甘油）；無水硫酸銨等購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 膏劑的制備 將一定量水包油型乳膏基質(zhì)水浴加熱，60～70℃水浴加熱5 min，待基質(zhì)成均勻乳液狀加入噻蟲啉原藥，恒溫磁力攪拌，攪拌均勻，置于冷水中冷卻，直至最后成膏狀。

1.2.2 膏劑體外吸濕試驗 將飽和碳酸鈉溶液、飽和硫酸銨溶液、干燥變色硅膠分別置于干燥器中，長時間放置，待干燥器內(nèi)濕度平衡后，各干燥器的相對濕度分別為43%、81%和干燥硅膠環(huán)境[19]。根據(jù)鄭必勝等人[20]的體外稱量法，稱取一定量的膏劑放入烘箱中105℃烘3 h，然后取出放入干燥器中冷卻至室溫，得到干燥膏劑[21]。將干燥膏劑分別置于直徑6cm 的培養(yǎng)皿中，溫度控制在25±1℃，分別放置在濕度為43%、81%和干燥環(huán)境中[22]。在0、12、24、36、48 和60 h 稱取所有膏劑的質(zhì)量，同時采用甘油、透明質(zhì)酸作對照處理，每處理重復(fù)3 次，按以下公式計算吸濕率（Ra），其中W0是干燥膏劑的質(zhì)量，Wt為吸濕t 時間的膏劑的質(zhì)量。

1.2.3 膏劑體外保濕試驗 根據(jù)Zhang 等人[23]稱取一定量的干燥膏劑，加入30%的蒸餾水，分別置于直徑為6 cm 的培養(yǎng)皿中，放于溫度為25±1℃，濕度為43%和干燥硅膠環(huán)境的干燥器內(nèi)，脫水一定的時間[24]。在0、12、24、36、48 和60 h 稱取所有膏劑的質(zhì)量，同時設(shè)置甘油、透明質(zhì)酸對照處理組，每處理重復(fù)3 次，按以下公式計算保濕率（Rr），其中W0為干燥膏劑的質(zhì)量，Wt為脫水t 時間膏劑質(zhì)量，H0為加水質(zhì)量。

1.2.4 膏劑藥效試驗 傳統(tǒng)的防治光肩星天牛的防治方法采用噴霧法，但是其靶向性缺乏，易造成藥劑漂移和環(huán)境污染等問題，制備成膏劑后實現(xiàn)制劑固態(tài)化，通過膏劑的田間試驗評價其殺蟲效果。試驗地點為江蘇省泗陽縣經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)柳樹種植區(qū)，柳樹樹齡8 年，其生長條件和管理條件一致，此種植區(qū)光肩星天牛為害嚴(yán)重。試驗時間為2019 年7 月-8 月，試驗期間氣溫28.1～36.2℃，濕度65%，無其他異常天氣。試驗區(qū)種植的柳樹高15 m，直徑30 cm，生長及管理條件一致，在離柳樹樹根垂直約距離1.5 m 處用刀具在樹干由上而下螺旋環(huán)割除去柳樹樹皮，從上至下螺旋剝開樹皮（不閉口），形成螺旋形凹槽，剝開的起點與終點垂直距離為50 cm，凹槽寬度4 cm。將所制備的10%噻蟲林·PPTE 膏劑、10%噻蟲啉膏劑和10%PPTE 膏劑分別均勻涂在所割開的凹槽部位，在施藥42 d 后調(diào)查各處理的樹干中光肩星天牛的死亡情況，計算各藥劑的防治效果，同時設(shè)置清水噴霧施用的對照處理組，每處理重復(fù)3 次。

2 結(jié)果與分析

2.1 膏劑的外觀性狀

按照1.2.1 的制備方法，制備出的膏劑見圖1，可見膏體色澤均勻、質(zhì)地柔軟細(xì)膩、粘稠度適中、易于涂抹。

圖1 膏劑外觀性狀Fig.1 Shape and properties of the ointment preparation

2.2 膏劑吸濕性能結(jié)果

膏劑及對照處理甘油、透明質(zhì)酸在干燥硅膠、相對濕度43%、相對濕度為81%的環(huán)境中各處理的吸濕率結(jié)果如圖2～4 所示，吸濕性大小均為甘油＞膏劑＞透明質(zhì)酸。由于在農(nóng)藥制劑領(lǐng)域基本上沒有進(jìn)行農(nóng)藥膏狀制劑的制備研究，質(zhì)量評價體系不健全，缺乏參考價值，因而本試驗所選取的對照是化妝品領(lǐng)域廣泛使用的甘油和透明質(zhì)酸。甘油是化妝品中最早使用的保濕劑，價格低廉，易于獲得，是一種優(yōu)良的保濕劑。透明質(zhì)酸是皮膚和其他組織中廣泛存在的天然生物分子，保濕作用極佳，國際上稱為理想的天然保濕因子，是目前自然界中發(fā)現(xiàn)的化妝品保濕性能最好的物質(zhì)之一[25]。根據(jù)圖2～4 所示，在各濕度環(huán)境中，甘油的吸濕率始終大于零，吸濕效果較好，能夠從外界環(huán)境中穩(wěn)定地吸收水分；膏劑和透明質(zhì)酸地吸濕率小于零，不能從外界環(huán)境吸收水分，同時還蒸發(fā)喪失了部分水，但膏劑失水比透明質(zhì)酸少。試驗結(jié)果表明，農(nóng)藥膏劑的吸濕性優(yōu)于透明質(zhì)酸，但弱于甘油。

圖2 膏劑在干燥硅膠環(huán)境的吸濕率Fig. 2 Hygroscopicity efficiency of the ointment sample in dry silica gel environment

圖3 膏劑在相對濕度43%環(huán)境中的吸濕率Fig.3 Hygroscopicity efficiency of the ointment sample in the environment with relative humidity of 43%

圖4 膏劑在相對濕度81%環(huán)境中的吸濕率Fig.4 Hygroscopicity efficiency of the ointment sample in the environment with relative humidity of 81%

圖5 膏劑在不同濕度環(huán)境中60 h 后的吸濕率Fig.5 Hygroscopicity efficiency of the ointment sample in the environment with different relative humidities after treated for 60 h

由圖5 可知，在60 h 時，膏劑和甘油在不同環(huán)境中的吸濕性能表現(xiàn)為43%濕度＞81%濕度＞干燥硅膠環(huán)境；透明質(zhì)酸在不同環(huán)境中的吸濕性能表現(xiàn)為81%濕度＞43%濕度＞干燥硅膠環(huán)境。甘油和膏劑都表現(xiàn)為在43%相對濕度的吸濕性比81%吸濕性更好，Hou 等人[26]在研究海洋魚類的魚皮膠原蛋白多肽的吸濕性時，也發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象，即環(huán)境相對濕度越低，樣品的吸濕率反而越高。此外，也有相關(guān)報道稱，在低濕度環(huán)境下，甘油的保濕效果更佳[20]，這是因為甘油具有很強(qiáng)的吸濕性能，能夠強(qiáng)烈吸收外界水分來保持濕潤；但在高濕度環(huán)境下，甘油的吸濕性能并不是特別突出。

2.3 膏劑保濕性能結(jié)果

膏劑及對照處理甘油、透明質(zhì)酸在干燥硅膠、相對濕度43%環(huán)境中的保濕率結(jié)果如圖6～7 所示，保濕率大小均為甘油＞膏劑＞透明質(zhì)酸。在干燥硅膠環(huán)境下，膏劑和對照的甘油、透明質(zhì)酸水分流失較快，失水速度大于相對濕度為43%的環(huán)境。在干燥硅膠環(huán)境中，甘油水分仍不斷增加；膏劑水分緩慢減少，在60 h 時保濕率為-4.137%，即在60 h 時，加入的水已全部喪失；透明質(zhì)酸水分喪失迅速，在36 h 時保濕率為-31.225%，即在36 h 后，加入的水已完全喪失。在相對濕度為43%的環(huán)境中，在60 h 內(nèi)，甘油、膏劑和透明質(zhì)酸均表現(xiàn)為較好的保濕效果，保濕率始終大于零。在43%濕度環(huán)境中，甘油中的水分不斷增加，膏劑中水分緩慢損失，透明質(zhì)酸水分損失較快。

圖6 膏劑在干燥硅膠環(huán)境中的保濕率Fig.6 Moisturizing efficiency of the ointment sample in dry silica gel environment

圖7 膏劑在相對濕度43%環(huán)境中的保濕率Fig.7 Moisturizing efficiency of the ointment sample in the environment with relative humidity of 43%

2.4 膏劑藥效試驗結(jié)果

所制備的藥膏對光肩星天牛的防控效果見表2，結(jié)果表明所制備的10%噻蟲啉·PPTE 膏劑對光肩星天牛具有優(yōu)異的防治效果，并且其藥效優(yōu)于10%噻蟲啉膏劑和10%PPTE 膏劑，兩者混配后有增效作用，持效期達(dá)42 d。由于噻蟲啉主要作用于昆蟲神經(jīng)接合后膜，通過與煙堿乙酰膽堿受體結(jié)合，干擾昆蟲神經(jīng)系統(tǒng)正常傳導(dǎo)，引起神經(jīng)通道的阻塞，造成乙酰膽堿的大量積累，從而使昆蟲異常興奮，全身痙攣、麻痹而死。具有較強(qiáng)的內(nèi)吸、觸殺和胃毒作用[27-29]。PPTE 是一種光活化殺蟲劑，對天牛具有良好的觸殺活性[29]。在防治光肩星天牛時，首先在樹干的基部或距離地面30～60 cm 處，或者有蟲洞的高度，圍繞樹干纏繞數(shù)圈透明膠帶，透明膠帶的寬度約為4～6 cm；然后在透明膠帶的上下邊緣涂抹一薄層制備的膏劑，根據(jù)樹體的大小及透明膠帶的寬度用膏劑5～10 g；膏劑的涂抹寬度3 cm 即可。

表2 各膏劑對光肩星天牛的防治效果Table 2 Control effects of the ointment preparations against Anoplophora glabripennis

3 結(jié)論與討論

隨著城市化進(jìn)程加快，園林綠化面積不斷擴(kuò)大，隨之造成的就是天牛、椰心葉甲等一系列的園林害蟲對樹木為害猖獗?，F(xiàn)行的園林植物的防治方法通常是高頻率使用高濃度、高毒的化學(xué)農(nóng)藥進(jìn)行噴霧施用控制害蟲，在噴霧的操作上是采用高架臺噴霧法、高壓水槍法等方式進(jìn)行，這樣的操作方式需要大型機(jī)械的配合使用，在城市人行道、綠化等區(qū)域操作極其不便，并且需要大量的人力財力，噴霧施用的藥劑會散發(fā)出刺激性氣味，且控制害蟲的持效期短。目前，對天牛的物理防治措施主要包括捕捉成蟲、擊殺卵和幼蟲、人工減除“蟲癭”、釋放天敵等[31]。生物防治措施有保護(hù)招引灰喜鵲（Cyanopica cyanus）和啄木鳥等益鳥、利用植物引誘劑和產(chǎn)卵引誘劑誘殺[32]、利用寄生性昆蟲赤眼蜂、蛀姬蜂、腫腿蜂、繭蜂、花絨堅甲（Dastarcus helophoroides）等防治、利用泰山1 號線蟲、噬菌異小桿線蟲（Heterorhabditis bacteriophora）、芫菁夜蛾線蟲（Steinernema feltiae）防治，利用白僵菌和綠僵菌防治桑田牛（Apriona germari）成蟲[33-37]。但是物理方法和生物防治方法存在人工成本高和防治效果不穩(wěn)定等問題?；瘜W(xué)防治因其速效便捷在天牛防治中起著至關(guān)一定的作用，如對已蛀干的幼蟲用40%氧化樂果500 倍液或40%毒死蜱1 000 倍液進(jìn)行樹干噴霧、用80%敵敵畏或50%久效磷20～40 倍液打孔注藥、用磷化鋁藥簽堵孔、打孔熏蒸等[34-35]。采用毒簽、鉆孔注射、埋藥、噴霧等方法，但是這些方法在防治效果或具體實施操作上遇到很大的難題，毒簽法需要找到天牛幼蟲和成蟲的洞口，進(jìn)行大面積防治時，工作量太大；鉆孔注射在大面積防治時工作量太大，并且鉆孔后會傷及樹木的木質(zhì)部。由于樹木的自愈能力有限，鉆孔后樹木很大部分會出現(xiàn)腐亂的現(xiàn)象，農(nóng)民在接受鉆孔施藥方法上有一定的困難；噴霧時用藥量大，霧滴會隨風(fēng)漂移，需要動用高壓力噴霧機(jī)械，同時藥劑也很難有效到達(dá)蟲體，農(nóng)藥的有效利用率低，并且易造成環(huán)境污染等問題。正是基于上述所述的園林害蟲天牛等害蟲防治上困難，本研究針對天牛等鉆蛀性害蟲防治上的難題，選擇具有內(nèi)吸性、觸殺作用的殺蟲劑進(jìn)行有效組合，充分發(fā)揮兩種殺蟲劑在作用方式上的優(yōu)勢，通過制劑加工方法將藥劑固態(tài)化，將所制備的藥膏涂抹在樹干的環(huán)剝處，使得內(nèi)吸性殺蟲劑在韌皮部具有良好的輸導(dǎo)作用而達(dá)到天牛為害的部位，同時在樹干環(huán)剝處涂上具有內(nèi)吸和觸殺性的藥劑，可以阻止天牛從樹干底部與樹干上部的來回爬行，大大減少了害蟲為害的機(jī)會。固態(tài)化的藥劑，在操作上易于定向施藥操作、儲存運(yùn)輸方便，采用環(huán)剝施藥的方式，操作簡便，便于靶向施藥和延長持效期，提高農(nóng)藥的有效利用率。

本研究根據(jù)光肩星天牛鉆蛀危害的特點，利用內(nèi)吸性殺蟲劑噻蟲啉，研究開發(fā)針對性防治光肩星天牛的膏狀制劑，同時對膏劑進(jìn)行質(zhì)量控制。試驗結(jié)果表明，膏劑的外觀性狀均勻細(xì)膩，符合要求；膏劑的吸濕性在干燥硅膠、相對濕度為43%和相對濕度為81%時環(huán)境中均優(yōu)于透明質(zhì)酸，而弱于甘油；膏劑的保濕性在干燥硅膠和相對濕度為43%環(huán)境中均優(yōu)于透明質(zhì)酸，而弱于甘油。甘油和透明質(zhì)酸作為化妝品保濕劑，保濕效果突出，而膏劑作為一種新型農(nóng)藥制劑保濕效果優(yōu)于透明質(zhì)酸，保濕效果較為滿意，所制備的膏劑對光肩星天牛具有優(yōu)異的防治效果。并根據(jù)所制備的膏劑特殊性質(zhì)，提出了相應(yīng)的施用 方法。