根部吸收氟啶蟲酰胺在玉米植株中的分布特點及對玉米蚜蟲活性效果評價

周 超 張?zhí)锾?楊麗娜張 勇 馬 沖 代偉程吳翠霞 宋 敏

（1泰安市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，271000，山東泰安；2泰安市植物保護站，271000，山東泰安）

玉米是我國播種面積最大的糧食作物，2021年播種面積達4332.00萬hm2，產(chǎn)量2.73億t，分別占全國糧食作物面積和產(chǎn)量的36.83%和39.91%[1-2]，在我國糧食安全和糧食增產(chǎn)中起著重要作用。近年來，隨著免耕、貼茬播種和秸稈還田等栽培方式的實行[3]，為害蟲的發(fā)生提供了充足的棲息庇護場所，提高了害蟲的存活率，使玉米蟲害加重，成為玉米栽培中的新問題[4]，蚜蟲和灰飛虱等害蟲的發(fā)生常造成玉米生產(chǎn)的重大損失，因此加強玉米害蟲的田間管理，做好害蟲防治工作，對保障玉米生產(chǎn)和提高玉米產(chǎn)量具有重要的意義。

氟啶蟲酰胺是日本石原產(chǎn)業(yè)株式會社開發(fā)的新型吡啶酰胺類內(nèi)吸性殺蟲劑，具有新穎的作用機理，對蚜蟲等刺吸式口器害蟲具有類似于吡蚜酮的口針阻塞效應(yīng)和很好的神經(jīng)毒性，抗藥性行動委員會（IRAC）將氟啶蟲酰胺劃分為9C類，選擇性同翅目拒食劑[5-6]。作為一種高效低毒殺蟲劑，氟啶蟲酰胺已經(jīng)在40多個國家獲得登記和使用[7]，主要用于棉花、果樹、蔬菜和觀賞植物等多種作物防治蚜蟲、粉虱、薊馬和盲蝽等害蟲[8-10]。目前，田間施用氟啶蟲酰胺主要以噴霧施藥為主，但噴霧施藥持效期相對較短，有傷害有益生物和天敵的風(fēng)險，充分利用氟啶蟲酰胺的內(nèi)吸性特點，通過滲透作用進入植物體內(nèi)，提高藥劑與靶標接觸幾率并減少在環(huán)境中的浪費[11]。本文通過根部吸收氟啶蟲酰胺在玉米植株內(nèi)的分布特點及對玉米蚜蟲活性的研究，評價氟啶蟲酰胺在玉米害蟲防治上的應(yīng)用前景，為該藥劑在玉米田害蟲防治方面的應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試蚜蟲

玉米蚜蟲采自泰安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院試驗基地玉米田，將田間采集帶蚜植株置于室內(nèi)玉米苗上，讓蚜蟲自行轉(zhuǎn)移，每株玉米苗接蟲20～50頭，于人工氣候室內(nèi)擴繁使用。

1.2 試驗方法

1.2.1 根部吸收氟啶蟲酰胺在玉米植株內(nèi)的分布規(guī)律 試驗采用Hoagland水培營養(yǎng)液配方[12]加體積比為0.1%吐溫-80配制營養(yǎng)液；將氟啶蟲酰胺原藥用丙酮溶解，用0.1%吐溫-80+Hoagland營養(yǎng)液配制 0.00（對照，CK）、7.81、31.25 和 125.00mg/L 4個梯度濃度，水培盒內(nèi)標記營養(yǎng)液刻度，過程中根據(jù)營養(yǎng)液消耗情況及時補充蒸餾水至刻度。采用基質(zhì)營養(yǎng)土在室內(nèi)育苗盤中單粒播種玉米，選擇播種后7d完整帶根健康玉米苗，洗凈根部，將植株浸泡于不同濃度藥液中，置于人工氣候室，光暗時間和對應(yīng)的溫度分別設(shè)置為16h/8h和26℃/18℃，光照強度為14 000lx，期間采用電動氣泵通氣，于藥后0、1、2、4、8、16和32d（玉米齊苗至拔節(jié)期）分別取植株地上部（去除枯萎葉片）和根，同時取水樣5mL，每個處理重復(fù)4次，每個重復(fù)5株植株，取樣時玉米地上部和根分別用蒸餾水和丙酮交替沖洗3遍。

樣品提取凈化：樣品分別用組織搗碎機打碎后混勻縮分，然后存儲于-20℃冰柜內(nèi)待測。稱取5.0g待測樣品于50mL離心管中，加入20mL乙腈，然后勻漿提取3min，加入NaCl 3g和MgSO43g，渦旋1min后以6000轉(zhuǎn)/min離心5min，用移液器取上清液約1mL，過0.22μm有機系濾膜后待測[4]。

1.2.2 基質(zhì)標準曲線制作 將100mg/L氟啶蟲酰胺標準溶液用色譜乙腈稀釋配制成0.05、0.20、2.00、10.00和100.00mg/L的系列標準溶液，取1mL于氮吹儀吹至近干，分別準確加入按照1.2.1提取方法得到的植株地上部、根和營養(yǎng)液空白樣品1mL，渦旋混勻即得相應(yīng)基質(zhì)標準溶液，以乙腈溶劑制得的標準溶液為對照。

1.2.3 回收率測定 分別稱取根和地上部空白樣品5g，營養(yǎng)液樣品5mL，共設(shè)3個添加質(zhì)量濃度，分別為0.05、0.20和2.00mg/L，每個水平重復(fù)5次，按照1.2.1方法處理，計算添加回收率。

1.2.4 儀器方法 液相色譜條件：色譜柱為Poroshell 120 EC-C18（100mm×4.6mm，2.7μm），進樣體積為1μL；柱溫：15℃；流動相為0.1%甲酸水溶液:乙腈（40:60），流速為0.8mL/min。

質(zhì)譜條件：電噴霧離子源ESI；加熱塊溫度400℃；干燥氣溫度250℃；干燥氣流量15.0L/min；霧化氣流量3.0L/min；反應(yīng)氣（Ar）壓力230kPa。

1.2.5 氟啶蟲酰胺對玉米蚜蟲的活性效果評價方法 接種蚜蟲完全適應(yīng)后，分別移入不同濃度藥液中，于藥后0、1、2、4、8、16和32d調(diào)查全株活蚜蟲數(shù)，計算防治效果；同時采用蜜露色斑法[13]調(diào)查蚜蟲蜜露分泌數(shù)，于調(diào)查前24h在玉米植株下方放入濾紙，調(diào)查當天將各處理濾紙用鑷子放入1g/L水合茚三酮的丙酮溶液中充分浸濕，晾干后放入100℃烘箱中烘烤5min，蜜露即顯示出淺紫紅色斑點，根據(jù)蚜蟲數(shù)量計算單蚜蜜露數(shù)，計算抑制率，以評價氟啶蟲酰胺對玉米蚜蟲的影響。

蜜露抑制率（%）=（對照蚜蟲蜜露分泌數(shù)-處理蚜蟲蜜露分泌數(shù)）/對照蚜蟲蜜露分泌數(shù)×100

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用DPS 17.10軟件進行數(shù)據(jù)分析，采用Duncan新復(fù)極差（DMRT）法進行差異顯著性分析（P＜0.05，P＜0.01）。

2 結(jié)果與分析

2.1 方法的線性范圍與基質(zhì)效應(yīng)

氟啶蟲酰胺保留時間為1.349min（圖1），在0.05～100.00mg/L范圍內(nèi)，玉米地上部、根和營養(yǎng)液中的質(zhì)量濃度與對應(yīng)的響應(yīng)值間呈良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)（r）≥0.9999（表1）。采用外標法基質(zhì)匹配標準曲線定量消除基質(zhì)效應(yīng)，效果良好、操作簡便[14]，從表1可知，氟啶蟲酰胺在玉米地上部、根和營養(yǎng)液中均為基質(zhì)減弱效應(yīng)，分別為-26.09%、-39.89%和-7.93%。

圖1 氟啶蟲酰胺總離子流色譜圖Fig.1 Total ion chromatogram of flonicamid

表1 氟啶蟲酰胺在3種基質(zhì)中的線性范圍及基質(zhì)效應(yīng)Table 1 Linear range and matrix effect of flonicamid in three matrices

2.2 方法的準確度和精密度

從表2可知，0.05、0.20和2.00mg/kg添加水平下，氟啶蟲酰胺在玉米地上部的平均回收率為84.37%～95.17%，相對標準偏差為4.36%～14.60%；氟啶蟲酰胺在玉米根部的平均回收率為88.96%～95.04%，相對標準偏差為4.45%～16.31%；氟啶蟲酰胺在營養(yǎng)液中添加的平均回收率為96.89%～100.18%，相對標準偏差為3.63%～9.53%。數(shù)據(jù)表明該分析方法準確性和穩(wěn)定性滿足農(nóng)藥殘留分析的要求[15]。

表2 氟啶蟲酰胺在玉米植株和營養(yǎng)液中的添加回收試驗Table 2 Recoveries of flonicamid in corn and nutrient solution

2.3 氟啶蟲酰胺在玉米植株內(nèi)的持留量動態(tài)

從表3可知，采用氟啶蟲酰胺水培營養(yǎng)液處理玉米植株，從藥后1d開始，氟啶蟲酰胺在玉米地上部的積累量隨著水培時間的延長，積累量也在逐漸增加，藥后4d氟啶蟲酰胺7.81和125.00mg/L濃度處理在玉米地上部持留量達到最高，分別為13.45和247.62mg/kg，31.25mg/L濃度處理藥后8d持留量達到最高，為70.50mg/kg，之后隨著時間增長，持留量逐漸下降；氟啶蟲酰胺7.81、31.25和125.00mg/L濃度處理在玉米根部的持留量在藥后1～2d逐漸上升，藥后2～32d分別維持在3.68～4.00、16.20～17.38 和 52.53～54.82mg/kg。從玉米根部和地上部氟啶蟲酰胺的持留量來看，同一處理濃度下，根部施用氟啶蟲酰胺，玉米地上部的持留量隨著時間的延長而增加，達到最高值后，隨著時間的延長持留量緩慢減少，玉米根部藥后2～32d持留量相對穩(wěn)定，表明氟啶蟲酰胺于根部施藥后，藥劑能被根系吸收并向上運輸，且向上傳導(dǎo)過程中根部沒有積累大量藥劑。

表3 根部施藥后氟啶蟲酰胺在玉米根部及地上部的持留量和在營養(yǎng)液中的含量動態(tài)Table 3 Residues of flonicamid in roots and aboveground of corn after application by root absorption and content dynamics in nutrient solution

2.4 氟啶蟲酰胺對蚜蟲防治效果及蜜露代謝的影響

根部吸收氟啶蟲酰胺對玉米蚜蟲具有較好的防治效果（表4），隨處理時間的延長防治效果逐漸增加，其中31.25和125.00mg/L處理在藥后8d防治效果分別達85.70%和95.53%，表現(xiàn)出良好的防治效果；從蚜蟲蜜露分泌情況來看，藥后1d開始，單頭蚜蟲蜜露分泌數(shù)隨著處理濃度的增加逐漸降低，同一濃度處理蜜露分泌數(shù)隨著處理時間的延長逐漸減少，其中藥后16d時125.00mg/L處理的蜜露分泌數(shù)僅為0.51滴/頭，極顯著低于空白對照的11.50滴/頭。同樣濃度處理下，蜜露抑制率要高于蚜蟲的蟲口防治效果，表明氟啶蟲酰胺對玉米蚜蟲并非簡單的毒殺效果，亦對玉米蚜蟲取食行為造成影響，進而影響蚜蟲的蜜露代謝。

表4 氟啶蟲酰胺對蚜蟲防治效果及對蚜蟲蜜露代謝的影響Table 4 The control effects of flonicamid and inhibitory effect on honeydew excretion to Rhopalosiphum maidis

3 討論

地下部施藥防治地上害蟲是一種針對內(nèi)吸性農(nóng)藥的特殊施藥方式，可以通過根部吸收藥劑后將有效成分運輸?shù)降厣喜糠侄鴮οx起作用。這種施藥方式對害蟲具有針對性，可以有效保護天敵，最大程度上減少藥劑施用對有益生物的影響；同時可以省工省力，減少藥劑流失，提高農(nóng)藥利用率[11,16]，對農(nóng)藥減量應(yīng)用具有積極的推動作用。有研究[17-20]表明，吡蟲啉施用于草莓、番茄、油菜、小麥和棉花根部后，在根莖等水分運輸通道部位持留量相對穩(wěn)定，但在葉部和地上部等部位持留量呈逐漸增加和富集的規(guī)律，并且距離葉部越遠，吡蟲啉濃度越低。氟啶蟲酰胺具有良好的內(nèi)吸和滲透作用，可從植物根部向莖部和葉部傳導(dǎo)，本研究通過水培玉米苗根部內(nèi)吸的方法研究發(fā)現(xiàn)，氟啶蟲酰胺在玉米根部持留量相對穩(wěn)定，但在玉米地上部持留量隨時間延長呈逐漸累積的規(guī)律，這與吡蟲啉在其他作物上的吸收規(guī)律基本一致，可能是植物的蒸騰作用導(dǎo)致的。

不同濃度氟啶蟲酰胺處理玉米地上部持留量在4～8d達到最高，說明玉米對氟啶蟲酰胺的吸收和傳導(dǎo)是一個緩慢的富集和代謝過程，這符合氟啶蟲酰胺持效期長的特性，臨界點的發(fā)生說明植株對藥劑的吸收量是有限的，防治上可以作為參考。宗建平等[18]通過吡蟲啉在番茄上的分布及對煙粉虱的防效研究表明，通過根部吸收藥劑較噴霧處理可延長藥劑持效期，對作物害蟲起到持續(xù)控制作用。

氟啶蟲酰胺可通過阻斷昆蟲Kir通道的鉀離子內(nèi)流而干擾其唾液腺和馬氏管的正常生理功能[21]，通過干擾唾液腺可明顯抑制昆蟲取食，并且這種抑制作用是不可逆的，可明顯導(dǎo)致蚜蟲體重減輕，甚至饑餓而死[22]，另外破壞昆蟲馬氏管的正常生理功能，也可影響昆蟲蜜露分泌或排泄，最后導(dǎo)致昆蟲死亡。Ren等[23]研究表明，氟啶蟲酰胺處理后可顯著降低褐飛虱蜜露的排泄量，Powell等[24]研究發(fā)現(xiàn)，桃蚜經(jīng)氟啶蟲酰胺處理后0.5h即停止蜜露分泌，并從取食葉面墜落。本研究表明，氟啶蟲酰胺處理后，隨著時間的延長，玉米蚜蟲蜜露分泌量逐漸降低，表明氟啶蟲酰胺可通過玉米植株吸收和傳導(dǎo)，影響玉米蚜蟲取食，進而影響玉米蚜蟲的蜜露分泌。

通過氟啶蟲酰胺在玉米植株內(nèi)的時空變化結(jié)合玉米蚜蟲數(shù)量和蜜露分泌情況來看，氟啶蟲酰胺對玉米蚜蟲具有較好的持續(xù)控制作用，蚜蟲種群數(shù)量增長較慢，蜜露分泌量與對照相比，明顯降低，在一定程度上也會減少玉米煤污病的發(fā)生，對玉米具有較好的保護效果。李冠楠等[25]研究發(fā)現(xiàn)，吡蟲啉種衣劑處理玉米后，對玉米田節(jié)肢動物群落造成一定影響，在玉米蚜蟲發(fā)生嚴重時，能夠有效抑制玉米蚜蟲種群數(shù)量；田體偉等[26]研究表明，吡蟲啉和噻蟲嗪等新煙堿類殺蟲劑處理種子可明顯降低玉米地下害蟲和蚜蟲的為害，提高玉米產(chǎn)量，但種衣劑處理區(qū)非靶標害蟲有進一步加劇的趨勢；宗建平等[18]研究表明，吡蟲啉噴霧施藥對煙粉虱7d內(nèi)防效好于灌根施藥，但灌根施藥持效期要好于噴霧施藥，防效一直保持在65%以上。

4 結(jié)論

玉米可通過根系將氟啶蟲酰胺快速吸收傳導(dǎo)至玉米的地上部分而對害蟲起作用，這種作用方式可有效防治蚜蟲等害蟲，對天敵等不為害玉米的昆蟲起到很好的保護作用，因此氟啶蟲酰胺通過根系吸收用于玉米田害蟲治理具有廣闊的發(fā)展前景，但應(yīng)密切關(guān)注非靶標害蟲種群的變化趨勢，及時制定非靶標害蟲防治措施，以建立更高效便捷的玉米蟲害防治體系。