2種植物源農(nóng)藥對(duì)紅火蟻的毒殺活性和行為影響

陳慧雅，楊留鵬，程?hào)|美，黃素青，張志祥*

（1.天然農(nóng)藥與化學(xué)生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/廣東省生物農(nóng)藥工程技術(shù)研究中心/華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，廣州 510642；2.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，廣州 510642）

紅火蟻（Solenopsis invicta Buren）是最具危險(xiǎn)入侵物種之一[1]，具有強(qiáng)大的繁殖力和競(jìng)爭(zhēng)力，傳播途徑多，一旦進(jìn)入新地區(qū)，會(huì)因缺少天敵等因素的控制，種群數(shù)量極度膨脹，短期內(nèi)即可暴發(fā)成災(zāi)[2]。2004年，紅火蟻入侵我國(guó)華南地區(qū)[3]，2005年，紅火蟻被同時(shí)列入《中華人民共和國(guó)進(jìn)境植物檢疫性有害生物名錄》和《全國(guó)農(nóng)業(yè)植物檢疫性有害生物名單》，成為我國(guó)對(duì)內(nèi)和對(duì)外植物檢疫對(duì)象之一[4]。紅火蟻影響農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)，破壞生態(tài)平衡，甚至危及社會(huì)公共安全和人類生命安全，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)等方面造成嚴(yán)重?fù)p失，因此其防治受到高度重視[5-6]。目前我國(guó)主要采用植物檢疫、物理防治、化學(xué)防治和PIM等方法防控紅火蟻，其中，化學(xué)防治技術(shù)是目前研究得最多、最深入且應(yīng)用最為廣泛的一類防治方法[7-8]。然而，長(zhǎng)期使用化學(xué)藥劑給環(huán)境帶來(lái)了一定危害，因此，研究綠色環(huán)保的紅火蟻防控技術(shù)具有重要意義。

植物源殺蟲劑是現(xiàn)代新農(nóng)藥開發(fā)重要途徑，由于環(huán)境友好等因素目前受到越來(lái)越多的關(guān)注[9]。除蟲菊素（pyrethrins）與硫酸煙堿（nicotine sulfate）都是應(yīng)用歷史悠久的植物性殺蟲農(nóng)藥[10]，兩者均具有殘效期短，防效高，環(huán)保低毒，不易產(chǎn)生抗藥性等優(yōu)點(diǎn)[11-13]。除蟲菊素來(lái)源于多年生草本菊科植物除蟲菊（Pyrethrum cinerariifolium），其殺蟲譜包括鱗翅目、同翅目和雙翅目等的百種以上害蟲[14]，對(duì)多種農(nóng)業(yè)害蟲、儲(chǔ)糧害蟲、衛(wèi)生害蟲等具有良好控制作用[15]，與其他殺蟲劑混合使用還具有增效作用[16]。煙堿是煙草植物中的次生代謝物質(zhì)，其中硫酸煙堿為煙堿生產(chǎn)過(guò)程中最主要的中間產(chǎn)品，由于硫酸煙堿比煙堿穩(wěn)定，是配制煙堿類農(nóng)藥的主要成分[17]。硫酸煙堿在害蟲防治中以觸殺為主，兼有麻痹神經(jīng)和熏殺作用，可用于和其他植物有效成分復(fù)配或直接用作天然植物源農(nóng)藥[18]。

本文研究了除蟲菊素與硫酸煙堿對(duì)紅火蟻中型工蟻的毒殺活性，藥劑處理后不同時(shí)段的紅火蟻攻擊率、爬桿率、抓附率等行為能力指標(biāo)的變化，以及除蟲菊素餌劑的田間藥效，為除蟲菊素與硫酸煙堿對(duì)紅火蟻的綠色防控提供參考。

1 材料和方法

1.1 供試材料

1.1.1 供試藥劑

40%硫酸煙堿原藥：寶雞市方晟生物開發(fā)有限公司生產(chǎn)。

95.6 %除蟲菊素原藥：陜西昊辰生物科技有限公司生產(chǎn)。

1.1.2 供試生物

紅火蟻于2019年10月在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)校園內(nèi)采集，參照呂利華等[19]的方法。將采集所得帶土紅火蟻蟻群裝入涂有聚四氟乙烯的塑料桶中，放置2～3 d直至紅火蟻在塑料桶內(nèi)穩(wěn)定筑巢。采用滴水緩浸法，使紅火蟻從巢穴中上移聚集于土層表面，用鏟子將蟻群移至涂有聚四氟乙烯的塑料盒。以火腿腸，裝有水的小管（用適量棉花堵住管口）飼養(yǎng)，7 d后供試驗(yàn)使用。養(yǎng)蟲室溫度23～27℃，濕度65%～85%[20]。

試驗(yàn)所用紅火蟻為頭寬0.65～0.9 mm、體型一致、健康活躍的中型工蟻[21]。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 除蟲菊素與硫酸煙堿餌劑的制備

制作紅火蟻餌劑[22]，以魚粉、玉米和花生油等作為餌劑原材料，顆粒大小為1 200～1 500 μm。用丙酮分別對(duì)除蟲菊素和硫酸煙堿原藥進(jìn)行溶解，少量多次均勻噴灑在餌料中，邊噴灑邊攪拌均勻，制成0.005%和0.01%除蟲菊素餌劑、0.005%和0.01%硫酸煙堿餌劑。待餌劑中的丙酮揮發(fā)至干后，置于（0～4℃）冰箱中備用。

對(duì)照組餌料用等量丙酮重復(fù)上述操作。

1.2.2 餌劑對(duì)紅火蟻中型工蟻毒殺活性的測(cè)定

參照曾鑫年等[23]的方法研究餌劑對(duì)紅火蟻中型工蟻毒殺活性的影響。取干燥塑料杯并于杯口至以下4 cm均勻涂抹聚四氟乙烯，倒置晾干。稱取0.5 g毒餌，放入對(duì)應(yīng)塑料杯，放入20頭已饑餓處理12 h的工蟻進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)期間，以裝有水的小管（用適量棉花堵住管口）供水。在處理后第1 d、3 d、5 d、7 d、9 d觀測(cè)結(jié)果，按下述公式計(jì)算死亡率和校正死亡率。每個(gè)處理重復(fù)3次。

1.2.3 餌劑對(duì)紅火蟻中型工蟻攻擊率、爬桿率、抓附率的影響測(cè)定

紅火蟻中型工蟻處理方法同本文“1.2.2”，于分別施加不同含量除蟲菊素和硫酸煙堿的餌劑后1 d、3 d、5 d和7 d進(jìn)行觀察。攻擊率、爬桿率、抓附率僅在活蟲數(shù)大于10頭時(shí)進(jìn)行測(cè)定，以確保測(cè)定結(jié)果的可靠性。

攻擊率調(diào)查參照李梓豪等[24]的方法：用細(xì)小鐵絲輕觸工蟻頭部前端，并反復(fù)挑逗，若工蟻將鐵絲咬住，且輕提時(shí)不掉落，則定為具有攻擊能力。

爬桿率測(cè)定：振動(dòng)塑料杯使杯中工蟻分散，用削尖光滑竹簽輕觸蟲體，紅火蟻能順著木竿爬行4.0 cm及以上，則為有爬桿能力。記錄成功爬桿工蟻數(shù)，計(jì)算爬桿率。

抓附率調(diào)查參照王智楠等[25]的方法：將工蟻轉(zhuǎn)移至涂有聚四氟乙烯的塑料杯中，10 min后翻轉(zhuǎn)塑料杯，杯口垂直向下，3 s后未掉落于紙上的工蟻則定為具有抓附能力。

1.2.4 田間試驗(yàn)

參照孫祖雄等[26]的方法，進(jìn)行餌劑對(duì)紅火蟻田間藥效試驗(yàn)。試驗(yàn)于2019年10月在廣東省廣州市花都區(qū)花山鎮(zhèn)紫西村番石榴園進(jìn)行，除蟲菊素餌劑含量0.005%、0.01%和空白對(duì)照，每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)。以蟻丘為中心，半徑10 cm，環(huán)狀均勻撒20 g毒餌。用誘餌誘集法對(duì)紅火蟻進(jìn)行種群數(shù)量調(diào)查，即在小塑料瓶?jī)?nèi)放入火腿腸，誘集時(shí)使塑料瓶平放，瓶口緊貼地面，每個(gè)蟻巢放4個(gè)誘測(cè)瓶（瓶口直徑8.5 cm）。誘測(cè)瓶離蟻巢大約 7.0～8.0 cm，約30 min后收集誘測(cè)瓶（收集時(shí)瓶?jī)?nèi)要加入少量丙酮，然后蓋上瓶蓋），帶回實(shí)驗(yàn)室調(diào)查各瓶中收集的紅火蟻數(shù)量，計(jì)算蟻口減退率。在藥前1 d和藥后1 d、3 d、7 d、14 d和35 d調(diào)查各瓶中收集的紅火蟻數(shù)量。

1.2.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2016對(duì)試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)誤差分析，利用SPSS對(duì)測(cè)定的紅火蟻中型工蟻校正死亡率、攻擊率、爬桿率、抓附率以及田間蟲口減退率數(shù)據(jù)采用Tukey多重比較方法，在α=0.05的水平下，進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 除蟲菊素和硫酸煙堿餌劑對(duì)紅火蟻中型工蟻毒殺活性的影響

采用餌劑法研究了0.005%和0.01%除蟲菊素餌劑、0.005%和0.01%硫酸煙堿餌劑對(duì)紅火蟻中型工蟻的毒殺活性，結(jié)果見圖1、2。

圖1 除蟲菊素餌劑對(duì)紅火蟻中型工蟻的毒殺活性Figure 1 Toxicities of pyrethrins baits to medium-sized workers of S.invicta

圖2 硫酸煙堿餌劑對(duì)紅火蟻中型工蟻的毒殺活性Figure 2 Toxicities of nicotine sulfate baits to mediumsized workers of S.invicta

從圖1可以看出，在試驗(yàn)劑量下，除蟲菊素對(duì)工蟻具有良好的毒殺活性（P＜0.01）。0.005%除蟲菊素餌劑處理后1 d、3 d、5 d、7 d和9 d，工蟻校正死亡率為11.67%、15.00%、28.33%、36.67%和46.67%；0.01%除蟲菊素餌劑處理后 1 d、3 d、5 d、7 d 和 9 d，工蟻校正死亡率為28.33%、31.67%、40.00%、48.33%和71.67%。

從圖2可以看出，在試驗(yàn)劑量下，硫酸煙堿對(duì)工蟻具有優(yōu)異的毒殺活性（P＜0.05）。0.005%硫酸煙堿餌劑處理后1 d、3 d、5 d、7 d和9 d，工蟻校正死亡率為7.78%、15.56%、23.33%、27.78%和33.33%；0.01%硫酸煙堿餌劑處理后，工蟻校正死亡率為20.00%、31.67%、40.00%、45.00%和55.00%。

2.2 除蟲菊素和硫酸煙堿餌劑對(duì)紅火蟻中型工蟻攻擊能力的影響

采用餌劑法研究了0.005%和0.01%除蟲菊素餌劑、0.005%和0.01%硫酸煙堿餌劑對(duì)紅火蟻中型工蟻攻擊能力的影響，結(jié)果見圖3、4。

圖3 0.005%和0.01%除蟲菊素餌劑對(duì)紅火蟻中型工蟻攻擊能力的影響Figure 3 The effects of 0.005%and 0.01%pyrethrins baits on attacking ability of medium-sized workers of S.invicta

圖4 0.005%和0.01%硫酸煙堿餌劑對(duì)紅火蟻中型工蟻攻擊能力的影響Figure 4 The effects of 0.005%and 0.01%nicotine sulfate baitsonattackingabilityofmedium-sizedworkersofS.invicta

從圖3可以看出，在試驗(yàn)劑量下，除蟲菊素餌劑可以極顯著降低工蟻的攻擊能力（P＜0.001）?？瞻讓?duì)照組處理后1～7 d，工蟻攻擊率均為95%以上；0.005%除蟲菊素餌劑處理后1d、3 d、5 d和7 d，攻擊率為 80.00%、70.00%、56.67%和 41.67%；0.01%除蟲菊素餌劑處理后1d、3 d、5 d和7 d，攻擊率為63.33%、46.67%、31.67%和21.67%。

從圖4可以看出，在試驗(yàn)劑量下，硫酸煙堿餌劑可以顯著降低工蟻的攻擊能力（P＜0.01）?？瞻讓?duì)照組處理后1～7 d，工蟻攻擊率均為95%以上；0.005%硫酸煙堿餌劑處理后1d、3 d、5 d和7 d，攻擊率為86.67%、70.00%、61.67%和58.33%；0.01%硫酸煙堿餌劑后1d、3 d、5 d和7 d，攻擊率為56.67%、48.33%、40.00%和36.67%。

2.2 除蟲菊素和硫酸煙堿餌劑對(duì)紅火蟻中型工蟻爬桿能力的影響

采用餌劑法研究了0.005%和0.01%除蟲菊素餌劑、0.005%和0.01%硫酸煙堿餌劑對(duì)紅火蟻中型工蟻爬桿能力的影響，結(jié)果見圖5、6。

圖5 0.005%和0.01%除蟲菊素餌劑對(duì)紅火蟻中型工蟻爬桿能力的影響Figure 5 The effects of 0.005%and 0.01%pyrethrins baits on climbing ability of medium-sized workers of S.invicta

圖6 0.005%和0.01%硫酸煙堿餌劑對(duì)紅火蟻中型工蟻爬桿能力的影響Figure6Theeffectsof0.005%and0.01%nicotinesulfatebaits on climbing ability of medium-sized workers of S.invicta

從圖5可以看出，在試驗(yàn)劑量下，除蟲菊素餌劑可以極顯著降低工蟻的爬桿能力（P＜0.001）。空白對(duì)照組處理后1～7 d，工蟻爬桿率均為95%以上；0.005%除蟲菊素餌劑處理后1d、3 d、5 d和7 d，爬桿率為71.67%、70.00%、55.00%和31.67%；0.01%除蟲菊素餌劑處理后1 d、3 d、5 d和7 d，爬桿率為51.67%、41.67%、25.00%和18.33%。

從圖6可以看出，在試驗(yàn)劑量下，硫酸煙堿餌劑可以極顯著降低工蟻的爬桿能力（P＜0.001）?？瞻讓?duì)照組處理后1～7 d，工蟻爬桿率均為95%以上；0.005%硫酸煙堿餌劑處理后1d、3 d、5 d和7 d，爬桿率為70.00%、58.33%、53.33%和48.33%；0.01%硫酸煙堿餌劑后1d、3 d、5 d和7 d，爬桿率為51.67%、41.67%、35.00%和30.00%。

2.3 除蟲菊素和硫酸煙堿餌劑對(duì)紅火蟻中型工蟻?zhàn)ジ侥芰Φ挠绊?/h3>

采用餌劑法研究了0.005%和0.01%除蟲菊素餌劑、0.005%和0.01%硫酸煙堿餌劑對(duì)紅火蟻中型工蟻?zhàn)ジ侥芰Φ挠绊?，結(jié)果見圖7、8。

從圖7可以看出，在試驗(yàn)劑量下，除蟲菊素餌劑可以極顯著降低工蟻的抓附能力（P＜0.001）?？瞻讓?duì)照組處理后1～7 d，工蟻?zhàn)ジ铰示鶠?5%以上；0.005%除蟲菊素餌劑處理后1 d、3 d、5 d和7 d，抓附率為70.00%、61.67%、41.67%和35.00%；0.01%除蟲菊素餌劑后1 d、3 d、5 d和7 d，抓附率為43.33%、36.67%、25.00%和18.33%。

圖7 0.005%和0.01%除蟲菊素餌劑對(duì)紅火蟻中型工蟻?zhàn)ジ侥芰Φ挠绊慒igure 7 The effects of 0.005%and 0.01%pyrethrins baits on adhesive ability of medium-sized workers of S.invicta

圖8 0.005%和0.01%硫酸煙堿餌劑對(duì)紅火蟻中型工蟻?zhàn)ジ侥芰Φ挠绊慒igure 8 The effects of 0.005%and 0.01%nicotine sulfate baits on adhesive ability of medium-sized workers of S.invicta

從圖8可以看出，在試驗(yàn)劑量下，硫酸煙堿餌劑可以極顯著降低工蟻的抓附能力（P＜0.001）?？瞻讓?duì)照組處理后1～7 d，工蟻?zhàn)ジ铰示鶠?5%以上；0.005%硫酸煙堿餌劑處理后1d、3 d、5 d和7 d，抓附率為66.67%、61.67%、55.00%和48.33%；0.01%硫酸煙堿餌劑后1d、3 d、5 d和7 d，抓附率為43.33%、33.33%、28.33%和20.00%。

2.4 除蟲菊素餌劑對(duì)紅火蟻的田間藥效

從表1可以看出，在試驗(yàn)劑量下，除蟲菊素餌劑可對(duì)紅火蟻具有良好的防治效果。0.005%除蟲菊素餌劑處理35 d后，紅火蟻蟲口減退率為48.85%；0.01%除蟲菊素餌劑處理35 d后，紅火蟻蟲口減退率為75.74%。試驗(yàn)結(jié)果表明，除蟲菊素餌劑處理后1～35 d，紅火蟻減退率極顯著高于對(duì)照處理（P＜0.001），0.01%除蟲菊素餌劑處理紅火蟻減退率極顯著高于0.005%除蟲菊素餌劑處理（P＜0.001）。

3 結(jié)論與討論

紅火蟻屬于社會(huì)性昆蟲，過(guò)群居棲地生活，其工蟻負(fù)責(zé)搜集食物，抵抗侵入者、防衛(wèi)巢穴，喂食、照顧幼蟻及蟻后和危險(xiǎn)時(shí)將蟻后搬離等工作[27]，而工蟻完成以上職責(zé)則需良好的攻擊、爬桿和抓附能力[28]，同時(shí)，紅火蟻對(duì)農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的破壞亦需較好的行為能力，因此，可以通過(guò)降低其行為能力，達(dá)到較好的防治紅火蟻的效果。室內(nèi)結(jié)果表明，除蟲菊素餌劑和硫酸煙堿餌劑對(duì)紅火蟻中型工蟻具有良好的毒殺活性，可顯著降低紅火蟻中型工蟻的攻擊能力、爬桿能力和抓附能力，且除蟲菊素餌劑的作用效果比硫酸煙堿餌劑更強(qiáng)。田間試驗(yàn)表明，除蟲菊素餌劑對(duì)紅火蟻具有良好的防治效果，對(duì)紅火蟻的毒殺作用隨著藥劑處理的時(shí)間延長(zhǎng)和劑量增加呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，持效期可達(dá)35d以上，與室內(nèi)結(jié)果具有一致性。

表1 除蟲菊素餌劑對(duì)紅火蟻田間防治效果Table 1 Decline rates of S.invicta in different contents of pyrethrins

本文在田間藥效試驗(yàn)中，采用撒施毒餌的方法。相關(guān)研究表明，除蟲菊素具有光不穩(wěn)定性[29]，可通過(guò)紅火蟻喜搬運(yùn)質(zhì)輕餌料的取食習(xí)性[30]，以及選擇在晴天早晨和傍晚投放餌劑，雨后6 h不投放餌劑[31]，從而避免引誘作用下降和除蟲菊素的光解。除蟲菊素屬于觸殺性藥劑[32]，野外使用除蟲菊素防治紅火蟻時(shí)，可通過(guò)增加藥劑與紅火蟻的接觸面積來(lái)加強(qiáng)藥劑對(duì)紅火蟻的毒殺效果。

當(dāng)前對(duì)紅火蟻的控制仍然以化學(xué)防治為主，化學(xué)農(nóng)藥如呋蟲胺、氟蟻腙、氟蟲腈等雖對(duì)紅火蟻有較好的毒力作用，但是其施用給環(huán)境帶來(lái)了一些危害，而一些植物源農(nóng)藥高效低毒的特性避免了此缺點(diǎn)。目前市面上有很多化學(xué)農(nóng)藥制作的餌劑，但是植物源農(nóng)藥制作的餌劑還有待開發(fā)。除蟲菊素餌劑對(duì)紅火蟻中型工蟻具有良好的毒殺活性，可顯著降低紅火蟻中型工蟻的攻擊能力、爬桿能力和抓附能力，因此，在紅火蟻的綠色防控上具有廣闊的應(yīng)用前景。