稻田二化螟綜合防治研究進展

張凱， 曹凱歌， 周長勇， 陳澄宇， 趙云霞， 唐藝婷， 張學(xué)峰， 付佑勝

(江蘇徐淮地區(qū)淮陰農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所， 江蘇 淮安 223001)

二化螟屬鱗翅目螟蛾科昆蟲，是我國水稻常發(fā)性害蟲，寄主除水稻外，還有茭白、玉米、甘蔗、稗草等作物，早春越冬蟲還能為害麥苗、蠶豆、油菜等[1]。二化螟在我國分布比較廣泛，北起黑龍江，南抵海南省，東自臺灣，西至新疆。自20世紀(jì)70年代中后期，全國大面積推廣雜交水稻。在江淮稻麥兩熟區(qū)，二化螟一直是稻螟中的優(yōu)勢種群，為害水稻，形成枯鞘、枯心、白穗、枯孕穗和蟲傷株等癥狀[2-4]。目前生產(chǎn)上以化學(xué)防治為主。本文結(jié)合田間實際情況，對當(dāng)前稻田二化螟化學(xué)藥劑選擇及防治方法作綜述，為田間科學(xué)防控二化螟提供參考。

1 抗藥性研究進展

目前生產(chǎn)上用于防治二化螟的主要藥劑包括大環(huán)內(nèi)酯抗生素類殺蟲劑阿維菌素和甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽，沙蠶毒素類殺蟲劑殺蟲單，雙酰胺類殺蟲劑氯蟲苯甲酰胺、氟苯蟲酰胺和四氯蟲酰胺[5]，微生物源類殺蟲劑乙基多殺菌素，雙酰肼類殺蟲劑甲氧蟲酰肼。下面就這幾類殺蟲劑的特點、抗藥性現(xiàn)狀及田間應(yīng)用情況作分析。

1.1 阿維菌素和甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽

1975年日本科學(xué)家在土壤里分離到一種鏈霉菌，后經(jīng)美國科學(xué)家從該發(fā)酵菌絲中提取1組由8個結(jié)構(gòu)相近的同系物組成的混合天然物，并命名阿維菌素[6-7]。我國自20世紀(jì)80年代末引進并分離阿維菌素產(chǎn)素菌種，經(jīng)由多家單位進行誘變育種、發(fā)酵工藝、精制提取等研究[8]，后廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)。阿維菌素殺蟲譜較廣，包括節(jié)肢動物中的蜱螨目、鞘翅目、同翅目、鱗翅目等害蟲害螨80余種[9]。阿維菌素主要通過胃毒和觸殺起作用，通過谷氨酸門控Cl-通道加強氯離子的傳導(dǎo)性，從而刺激大量釋放γ-氨基丁酸(GABA)，使中毒昆蟲麻痹、癱瘓而死亡[10]。阿維菌素單劑或復(fù)配劑被廣泛用于防治稻田二化螟[11-12]，由于種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整[13-14]、抗藥性變化[15]、新農(nóng)藥的開發(fā)與應(yīng)用[16]等因素，全國各地區(qū)的防治效果也存在差異。

圖1為2009—2018年二化螟對阿維菌素的抗性發(fā)展動態(tài)。2009—2011年所監(jiān)測二化螟種群對阿維菌素處于敏感至低水平抗性。至2018年，73.3%二化螟種群對阿維菌素產(chǎn)生中等水平抗性至極高水平抗性，抗藥性水平顯著提升[17-21]。針對二化螟對阿維菌素抗藥性問題，2019年全國農(nóng)業(yè)推廣中心建議在中等水平抗性和高水平抗性地區(qū)分別限制和停止使用阿維菌素防治二化螟[22]。2020年監(jiān)測結(jié)果顯示，相比于2019年，江西、湖南二化螟種群對阿維菌素抗性倍數(shù)增加3～10倍，其余二化螟種群對阿維菌素抗性水平變化不大。

甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽(下稱甲維鹽)是由南開大學(xué)元素有機化學(xué)研究所和山東京博農(nóng)化有限公司通過對阿維菌素母體結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基礎(chǔ)上研制的一種高效、廣譜、無公害生物源殺蟲劑[23-24]，其作用機制與阿維菌素相同，但防效優(yōu)于阿維菌素，毒性低于阿維菌素，被廣泛應(yīng)用于防治稻田二化螟和稻縱卷葉螟[25-26]。高鵬[27]于2008—2009年監(jiān)測了四川省6個二化螟種群對甲維鹽的抗性，結(jié)果顯示，所有二化螟種群對甲維鹽處于敏感至敏感性下降階段(抗性倍數(shù)≤5)，2009年抗性倍數(shù)略高于2008年。

圖1 2009—2018年二化螟對阿維菌素抗性情況

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)殺蟲劑毒理與抗性實驗室于2012—2018年在全國范圍內(nèi)調(diào)查二化螟對甲維鹽的抗性情況，結(jié)果顯示(圖2)，二化螟對甲維鹽的抗性水平不斷上升，低水平抗性至中等水平抗性二化螟種群比例不斷增大[5,18-20,28]，抗性發(fā)展動態(tài)與阿維菌素較類似，這可能與二者存在交互抗性具有一點關(guān)聯(lián)，因此，建議謹(jǐn)慎使用甲維鹽防治二化螟，尤其在二化螟種群對阿維菌素抗性較高的地區(qū)，做到合理輪換用藥。

圖2 2012—2018年二化螟對甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽抗性情況

1.2 殺蟲單

殺蟲單屬沙蠶毒素類殺蟲劑，此類殺蟲劑作用機制多樣，如在昆蟲體內(nèi)轉(zhuǎn)化成沙蠶毒素后作用于神經(jīng)系統(tǒng)的突觸體，使得神經(jīng)沖動受阻于突觸部位[29]；通過競爭性占據(jù)煙堿型乙酰膽堿受體(nACHR)抑制神經(jīng)興奮的傳遞[30]，影響受體通道電流[31]，破壞神經(jīng)興奮的傳導(dǎo)等[32]。

20世紀(jì)80年代至21世紀(jì)初，殺蟲單成為我國防治稻田二化螟首選藥劑，這也導(dǎo)致了二化螟對殺蟲單的抗性水平逐漸上升，于2006—2007年達到最高，部分地區(qū)如江蘇、安徽、四川、湖南、湖北、江西等地已達極高水平抗性[33-42]。由于抗藥性問題導(dǎo)致防效逐漸下降甚至喪失，2001—2003年邗江地區(qū)二化螟一、二代為害增幅分別為1 051.16%和1 766.67%[43]，這與二化螟對殺蠶毒素類殺蟲劑抗性水平增加有很大關(guān)聯(lián)。隨后，殺蟲單逐漸被暫停使用，二化螟對殺蟲單逐漸恢復(fù)至敏感至中等水平抗性[5,18-20,28]，其中敏感至低水平抗性種群比例逐漸增加(圖3)，2018年所監(jiān)測的8個種群二化螟均處于敏感至低水平抗性。因此，在抗性水平較低的地區(qū)可以將殺蟲單作為防治水稻二化螟的主要輪換藥劑。

圖3 2010—2018年二化螟對殺蟲單抗性情況

1.3 雙酰胺類殺蟲劑

雙酰胺類殺蟲劑是一類以魚尼丁受體為靶標(biāo)的新型殺蟲劑，該藥劑通過激活昆蟲肌肉細(xì)胞中魚尼丁受體，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鈣庫中鈣離子無限制釋放，使昆蟲肌肉松弛性麻痹、癱瘓、停止取食，最終導(dǎo)致死亡[44-45]。自2008年起，雙酰胺類殺蟲劑氯蟲苯甲酰胺和氟蟲雙酰胺進入中國市場，由于其獨特的作用機理，成為防治小菜蛾、稻縱卷葉螟、甜菜夜蛾、水稻螟蟲首選[46-48]。氯蟲苯甲酰胺作為雙酰胺類殺蟲劑中應(yīng)用最廣泛的藥劑，自進入中國就存在抗藥性問題，且抗性發(fā)展較為迅速。

吳敏等[18-19]研究顯示，2012年，江蘇、浙江等部分地區(qū)二化螟種群對氯蟲苯甲酰胺和氟苯蟲酰胺均產(chǎn)生低水平抗性，浙江金華二化螟種群對氟苯蟲酰胺已升至中等水平抗性(11.8倍)。2013—2016年，二化螟種群對雙酰胺類藥劑抗性水平不斷上升，同一種群二化螟抗性倍數(shù)不斷增加，抗性種群所占比例也越來越大。2014年浙江余姚的二化螟種群已對氯蟲苯甲酰胺產(chǎn)生高水平抗性(77.6倍)，2015年超過一半的二化螟種群對氯蟲苯甲酰胺產(chǎn)生高水平抗性；2020年，楊進等[49]使用超過氯蟲苯甲酰胺推薦濃度的200倍防治二化螟，死亡率僅有7%，防效嚴(yán)重下降。交互抗性結(jié)果顯示，對氟苯蟲酰胺和氯蟲苯甲酰胺均產(chǎn)生中到高水平抗性(27.6～133.6倍)的象山、余姚的二化螟種群，對溴氰蟲酰胺、四氯蟲酰胺和氯氟氰蟲酰胺同樣也產(chǎn)生了中到高水平抗性(30.3～127.0倍)，存在交互抗性[50]。針對二化螟對雙酰胺類藥劑抗性增加情況，全國農(nóng)技推廣中心于2012年建議減少雙酰胺類藥劑使用；2015年限制使用雙酰胺類藥劑[51]；2018年在高水平抗性地區(qū)停止使用氯蟲苯甲酰胺防治二化螟，中等抗性水平地區(qū)限制使用氯蟲苯甲酰胺[52]。此外，譚曉偉等[53]研究表明，抗氯蟲苯甲酰胺小菜蛾種群對溴氰蟲酰胺(12.0倍)具有中等水平交互抗性，賴添財[54]研究表明，甜菜夜蛾對氯蟲苯甲酰胺具有一定的抗性風(fēng)險。由此可見，二化螟對雙酰胺類藥劑的抗性已相當(dāng)嚴(yán)峻，需采取相關(guān)措施保護此類藥劑。

1.4 乙基多殺菌素和甲氧蟲酰肼

乙基多殺菌素是一個新型高效的廣譜性農(nóng)用抗生素類殺蟲劑，作用于昆蟲的乙酰膽堿受體和γ-氨基丁酸(GABA)，該化合物對于小菜蛾[55]、稻縱卷葉螟[56]、二化螟[57]、薊馬[58]等害蟲均有較高活性[59]，當(dāng)前僅柯迪華農(nóng)業(yè)科技有限公司的25%水分散粒劑登記水稻防治二化螟。近兩年抗藥性監(jiān)測結(jié)果顯示，全國范圍內(nèi)二化螟種群對乙基多殺菌素基本處于敏感至低水平抗性之間，田間表現(xiàn)較好，可作為田間防治二化螟的主要輪換藥劑。甲氧蟲酰肼是非甾醇類蛻皮激素競爭物中的新型化合物，該化合物能夠模擬鱗翅目幼蟲蛻皮激素功能，促進其提前蛻皮，成熟，發(fā)育不完全，對鱗翅目害蟲有很強的毒殺作用，且對非靶標(biāo)生物安全性較高[60]，目前被廣泛用來防治水稻二化螟。近幾年的抗藥性監(jiān)測結(jié)果顯示，各地區(qū)二化螟種群對甲氧蟲酰肼抗性水平存在差異，中等至高水平抗性種群所占比例不斷上升，雖然目前尚無針對二化螟對甲氧蟲酰肼的抗性風(fēng)險評估報道，但已有相關(guān)研究表明，甲氧蟲酰肼存在一定的抗性風(fēng)險[61]。因此，生產(chǎn)上應(yīng)謹(jǐn)慎使用該藥劑單劑防治二化螟，盡量采用含甲氧蟲酰肼的復(fù)配劑，從而延緩抗性上升。

2 防治方法

目前二化螟的綜合防治多包括冬季翻耕、春季灌溉及苗期化防[62]，而苗后化學(xué)防治多采用對稻苗整株噴霧的方式。二化螟為害包含兩方面。首先，成蟲于葉片上產(chǎn)卵，蟻螟孵化后為害水稻葉片；其次，蟻螟鉆蛀水稻莖稈進行為害。由于我國土地扭轉(zhuǎn)面積不斷擴大，以及勞動力短缺，使用植保無人機施藥已經(jīng)越來越廣泛，但植保無人機存在用水量小、藥劑漂移等問題，且二化螟后期鉆蛀水稻莖稈為害，加上水稻葉片間的相互遮蔽，使得藥劑進入水稻莖稈更加困難，盲目施藥對防治效果及生態(tài)安全均存在一定的影響。結(jié)合江蘇省“狠治1代，決戰(zhàn)2代”的二化螟防治策略，1代二化螟的防治顯的尤為關(guān)鍵，確定防治適期及選擇對路藥劑是重點。表1整理了當(dāng)前常用藥劑的特性，包括抗藥性、藥劑特點、作用方式等，在防治時，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厣a(chǎn)實際情況選擇合適藥劑進行防治。

表1 常規(guī)防治二化螟藥劑的特點

3 問題及展望

化學(xué)防控依然是生產(chǎn)上防治二化螟的主要手段，但江蘇地區(qū)二化螟種群抗藥性水平仍需進一步研究。提升化學(xué)防控效果主要包括選擇合理藥劑以及改進施藥方法，而抗性發(fā)展動態(tài)是藥劑選擇的基礎(chǔ)，目前二化螟對各類藥劑如雙酰胺類、沙蠶毒素類、大環(huán)內(nèi)酯抗生素類、微生物源類等均產(chǎn)生不同程度抗性且抗性發(fā)展快，中至高抗種群所占比例逐漸增加，部分地區(qū)二化螟種群甚至出現(xiàn)高至極高水平抗性，如殺蟲單，安徽望江463.8倍[63]，三唑磷，浙江金華350.5倍，氯蟲苯甲酰胺，浙江蒼南138.4倍，甲氧蟲酰肼，浙江瑞安188.2倍[5，18]。近年來，全國農(nóng)技推廣中心不斷調(diào)整用藥思路以延緩二化螟抗性。江蘇是全國稻麥主產(chǎn)區(qū)，隨著種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整、耕作制度的改革、秸稈禁燒及免耕栽培的推廣，二化螟的發(fā)生為害不斷呈現(xiàn)加重趨勢，目前對于江蘇稻區(qū)二化螟的抗藥性監(jiān)測報道較少，因此，亟須全面掌握江蘇地區(qū)稻田二化螟對常規(guī)藥劑的抗性水平，為藥劑選擇提供依據(jù)。

植保無人機施藥模式下水稻冠層藥劑分布動態(tài)研究較多，而霧滴在水稻莖稈沉積分布研究則相對缺乏。近年來，隨著土地扭轉(zhuǎn)面積不斷擴大，植保無人機的應(yīng)用越來越廣泛，促進了航空植保領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展。目前國內(nèi)外學(xué)者多集中在通過改變無人機飛行參數(shù)來考察霧滴在作物冠層的沉積規(guī)律，同時采取添加助劑、增加用水量等方式增加葉片藥液沉積量或沉積率[64-69]，但該研究僅適用于為害葉片的病蟲害如蟻螟、白粉病、赤霉病、稻飛虱、稻縱卷葉螟、蚜蟲等，并不適用于鉆蛀為害的二化螟，二化螟孵化后鉆蛀至水稻莖稈，加上水稻冠層遮蔽以及植保無人機用水量少等因素的影響，使得二化螟接觸藥液更加困難，盲目施藥不僅不能有效防控病蟲害，甚至對環(huán)境都會造成一定的污染。此外，二化螟在江蘇地區(qū)一年發(fā)生2～3代，發(fā)生時期從5月上旬至8月下旬，水稻苗期至穗期均有為害，水稻的不同生育期決定了不同的田間密度，密度的差異勢必對藥劑霧滴的穿透有一定的影響。研究植保無人機施藥模式下霧滴在靶標(biāo)上的沉積動態(tài)是飛防的基礎(chǔ)，如何在不同田間密度下將藥劑有效、精準(zhǔn)運輸至水稻莖稈位置，對不同為害時期二化螟的防控具有一定的指導(dǎo)，該研究對于農(nóng)藥減量控害、二化螟綠色精準(zhǔn)防控具有現(xiàn)實意義。