防治黏蟲藥劑對日本鵪鶉的急性毒性研究

張燕寧, 唐敬新, 張 蘭, 毛連綱, 馮 磊, 蔣紅云

(中國農業科學院植物保護研究所,植物病蟲害生物學國家重點實驗室, 北京 100193)

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防治黏蟲藥劑對日本鵪鶉的急性毒性研究

張燕寧, 唐敬新, 張 蘭, 毛連綱, 馮 磊, 蔣紅云*

(中國農業科學院植物保護研究所,植物病蟲害生物學國家重點實驗室, 北京 100193)

黏蟲Mythimnaseparata(Walker)在我國近幾年多次暴發,為了尋找對環境生物安全的防治黏蟲替代藥劑,采用急性經口毒性試驗方法測定了27種對黏蟲有防治效果的殺蟲劑對日本鵪鶉Coturnixjaponica的7 d半致死劑量(LD50)。結果表明,聯苯菊酯等9種藥劑對日本鵪鶉低毒,乙酰甲胺磷等7種為中毒,丙溴磷等10種為高毒,三唑磷為劇毒,高毒和劇毒品種占40%以上,對鳥類生態系統存在較大的潛在威脅。黏蟲防治應優先選擇擬除蟲菊酯類、昆蟲生長調節劑類等對鳥類毒性低的農藥品種。

防治黏蟲; 殺蟲劑; 日本鵪鶉; 急性經口毒性

黏蟲是我國玉米、小麥、水稻三大主糧作物上的重大害蟲,對我國糧食安全有重大威脅,每年在我國南北往返遷飛危害[1]。2012年和2013年黏蟲連續兩年在全國大發生,其發生面積之大,蟲口密度之高,損失之重,均屬歷史罕見[2-3]。由于黏蟲是一種遷飛性、暴發性、雜食性、毀滅性害蟲[4],且具有隱蔽性,幼蟲3齡前不易發現,發現時往往已到5～6齡的暴食期,短時間暴發成災[5],這就使得化學防治成為黏蟲防治過程中不得不使用的最重要手段。目前我國在黏蟲上登記的殺蟲劑只有高效氯氟氰菊酯、溴氰菊酯、氯蟲苯甲酰胺、乙酰甲胺磷、敵百蟲等少數幾個品種。而近年來的研究表明,田間黏蟲的抗藥性程度明顯增強[6],特別是華北地區和東北地區的2代和3代黏蟲,噴施常規殺蟲劑很難有效控制黏蟲的危害,防治難度增大[1]。抗性的增強往往導致農藥過量使用,加大對生態環境的風險。因此篩選對環境生物安全、黏蟲尚未產生明顯抗藥性的高效低風險藥劑對黏蟲的可持續治理和生態環境的保護都具有重要意義。

鳥類作為昆蟲和小型嚙齒類動物的捕食者、開花植物的傳粉者和植物種子的傳播者在維持自然界生態平衡中起著重要作用。許多鳥類是農業和林業害蟲的天敵,如一只大山雀Parusmajor的幼鳥每天可啄食松毛蟲幼蟲1 800頭,捕食成蟲30頭[7];1 000只紫翅椋鳥Sturnusvulgaris在繁殖季節能消滅約22 t蝗蟲[8]。以鳥治蟲是生物防治的一個重要手段。

然而,在化學農藥大量使用的農田,鳥類可能通過多種途徑暴露于化學農藥的污染下,如鳥類可能攝食沾染農藥的農作物葉片、果實、草種、地表砂礫;取食農藥處理過的種子;將農藥顆粒劑當做砂礫等直接攝取;攝食殺蟲劑中毒后的害蟲或其他非靶標節肢動物等。農藥對鳥類的毒性包括急性毒性、亞慢性毒性、慢性毒性[9]。其中急性中毒死亡對鳥類產生的影響最大,后果最嚴重。如根據法國的研究發現,在紅鳶中毒死亡事件中,化學農藥的原因占了約33%[10]。黏蟲暴發時,農田中大量的黏蟲作為食物吸引鳥類取食,如何在使用化學農藥防治黏蟲的農田減少農藥對鳥類的風險,開展農藥風險評估是重要手段,而農藥對鳥類的急性毒性是風險評估必不可少的基礎數據。此外,鳥類還被作為模式生物用于評價農藥等化學品對陸生脊椎動物的風險[11]。

本文以環境毒理評價中常用的日本鵪鶉為受試生物,在實驗室條件下研究了27種對黏蟲有防治效果的化學農藥對日本鵪鶉的急性毒性,以了解化學防治黏蟲過程中對鳥類生態系統的潛在風險,為建立對生態環境低風險的黏蟲防治體系提供依據。

1 材料與方法

1.1 供試藥劑

供試藥劑共計27種(表1),均由中國農業科學院植物保護研究所農藥毒理及天然產物化學組提供。包含有機磷類、擬除蟲菊酯類、新煙堿類等8類殺蟲劑,其中原藥12種,制劑15種,制劑均為單劑,包含6種不同劑型。其有效成分均對黏蟲具有較好的防治效果。

表1 供試藥劑

Table 1 Pesticides used in this study

序號Number有效成分Activeingredient含量Content劑型Formulation類別Category1甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽emamectinbenzoate5.7%水分散粒劑微生物源類2阿維菌素abamectin1%顆粒劑微生物源類3多殺菌素spinosad25g/L懸浮劑微生物源類4高效氯氟氰菊酯lambda-cyhalothrin95.2%原藥擬除蟲菊酯類5高效氯氟氰菊酯lambda-cyhalothrin2.5%水乳劑擬除蟲菊酯類6高效氯氰菊酯beta-cypermethrin94.1%原藥擬除蟲菊酯類7溴氰菊酯deltamethrin98%原藥擬除蟲菊酯類8聯苯菊酯bifenthrin7.20%懸浮劑擬除蟲菊酯類9氰戊菊酯fenvalerate93.5%原藥擬除蟲菊酯類10辛硫磷phoxim92.7%原藥有機磷類11毒死蜱chlorpyrifos15%顆粒劑有機磷類12三唑磷triazophos80%原藥有機磷類13乙酰甲胺磷acephate98%原藥有機磷類14丙溴磷profenofos50%乳油有機磷類15蟲螨腈chlorfenapyr98.6%原藥吡咯類16蟲螨腈chlorfenapyr20%懸浮劑吡咯類17甲氧蟲酰肼methoxyfenozide96%原藥昆蟲生長調節劑18蟲酰肼tebufenozide24%懸浮劑昆蟲生長調節劑19滅幼脲chlorbenzuron25%懸浮劑昆蟲生長調節劑20氟啶脲chlorfluazuron96%原藥昆蟲生長調節劑21茚蟲威indoxacarb30%水分散粒劑噁二嗪類22啶蟲脒acetamiprid70%水分散粒劑新煙堿類23吡蟲啉imidacloprid70%水分散粒劑新煙堿類24噻蟲嗪thiamethoxam98%原藥新煙堿類25噻蟲嗪thiamethoxam3%顆粒劑新煙堿類26苦參堿matrine3%水劑植物源類27氯蟲苯甲酰胺chlorantraniliprole95%原藥雙酰胺類

1.2 供試生物

日本鵪鶉Coturnixjaponica,從北京劉鳳英養殖專業合作社引種,齡期約30 d,健康狀況良好且沒有明顯畸形的鵪鶉。試驗前在本實驗室條件下(見1.4)預養7 d,死亡率<5%。試驗前1 d停止喂食,僅供清水。

1.3 儀器設備

試驗用鳥籠(不小于300 cm2/羽)、分析天平、移液器等。

1.4 試驗條件

溫度為25～28℃,相對濕度50%～75%,自然光照條件下進行。

1.5 染毒方法

供試藥劑根據預試驗設置5～7個劑量組,并設空白對照組。每組10只鵪鶉,雌雄各半。根據每只鵪鶉的體重,計算給藥量,將藥劑配成溶液或直接以經口灌注法,一次性分別給藥。

1.6 數據測定

連續7 d每隔24 h觀察試驗用鳥的中毒癥狀與死亡情況,記錄試驗用鳥的死亡數。

1.7 數據處理

用DPS 13.01數據處理系統計算供試樣品對日本鵪鶉每一觀察時間的LD50和95%置信限。

1.8 毒性等級劃分

參考國家標準《化學農藥環境安全評價試驗準則第9部分:鳥類急性毒性試驗》[12],依據藥劑對日本鵪鶉LD50(7 d)劃分毒性等級,LD50>500 mg/kg體重為低毒,50 mg/kg體重

2 結果與分析

日本鵪鶉對27種防治黏蟲藥劑的中毒癥狀見表2,7 d的急性毒性試驗結果見表3。

從結果可以看出27種防治黏蟲藥劑中,滅幼脲等9種藥劑對日本鵪鶉為低毒,噻蟲嗪等7種藥劑為中毒,啶蟲脒等10種藥劑為高毒,三唑磷為劇毒。其中,昆蟲生長調節劑類、雙酰胺類、氨基甲酸酯類藥劑均對日本鵪鶉低毒;3種微生物源類藥劑有2種為高毒,1種為中毒;6種擬除蟲菊酯類藥劑中除2.5%高效氯氟氰菊酯水乳劑為高毒外,其余5種為中低毒;而5種有機磷類藥劑中除乙酰甲胺磷為中毒外,其余4種對日本鵪鶉為高毒甚至劇毒;2種吡咯類藥劑為高毒;4種新煙堿類藥劑為中毒或高毒;1種植物源藥劑為中毒。高效氯氟氰菊酯和噻蟲嗪的原藥和制劑毒性比較,均為制劑毒性高于原藥毒性。

3 討論

近年來,我國殺蟲劑不合理使用現象嚴重,加之黏蟲種群遺傳變異等因素,導致黏蟲抗藥性水平上升[1]。科學使用殺蟲劑,實現黏蟲可持續控制,篩選不同作用機理的殺蟲劑輪換使用是解決抗性發展的一個重要手段。但是,不同的藥劑由于作用機理不同,施藥方式以及劑型不同等原因,導致其對環境生物的毒性也不盡相同。鳥類在生態系統食物鏈中占重要位置,對害蟲防治也具有重要作用,但是長期大量農藥的使用給鳥類帶來了極大的危害[13-14]。因此,在以化學農藥防治黏蟲的農田中,為減少誤傷率,應該使用對鳥類低毒性的化學農藥。

新煙堿類殺蟲劑是一類通過選擇性激活昆蟲神經系統nAChRs受體,阻斷昆蟲中樞神經系統,導致害蟲死亡的殺蟲劑。由于其選擇性強、高效以及對環境相容性好而得到廣泛應用。鄧兆榮等[9]研究發現,吡蟲啉原藥對日本鵪鶉的LD50(7 d)為30.25 mg/kg體重,噻蟲嗪原藥的LD50(7 d)為163.14 mg/kg體重,與本試驗結果相一致,分別為高毒和中毒。吡蟲啉結構式中雜環部分為6-氯-3-吡啶,噻蟲嗪雜環部分為2-氯-5-噻唑,由于兩種化合物結構的差異,導致其在鳥類體內的分解代謝不同,因此吡蟲啉和噻蟲嗪對日本鵪鶉毒性產生較大差異[9]。另外,吳長興等[15]研究了啶蟲脒對日本鵪鶉生長與繁殖的影響,其中20%啶蟲脒可溶性粉劑對鵪鶉的LD50(7 d)為26.7 mg/kg體重,與本試驗結果一致,都為高毒,與吡蟲啉的毒性等級一樣,其都是第一代新煙堿類殺蟲劑,毒性較高[13]。

阿維菌素類農藥是一類高效廣譜的新型生物農藥,由鏈霉菌發酵菌絲產生的一組大環內酯類物質[16]。甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽是阿維菌素B1組分羥基衍生化產物與苯甲酸反應形成的[17]。游泳等[18]測定了5%甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽微乳劑對鵪鶉的毒性,其LD50(7 d)為148.369 mg/kg體重;魏方林等[19]測定了2%甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽乳油對鵪鶉的毒性,其LD50(7 d)為115 mg/kg體重;高越等[20]測定的2%阿維菌素微乳劑對雄鵪鶉的LD50(7 d)為69.3 mg/kg體重，對雌鵪鶉LD50(7 d)為63.8 mg/kg體重,2.2%甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽微乳劑對雄雌鵪鶉LD50(7 d)均大于220 mg/kg體重,都與本試驗結果一致,為中毒。本試驗中,甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽對鵪鶉的毒性低于阿維菌素和多殺菌素。畢富春等指出甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽對甜菜夜蛾、小菜蛾、菜青蟲、棉鈴蟲等鱗翅目害蟲的效果顯著優于阿維菌素[21],因此,在田間防治黏蟲可以選用甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽。

表3 27種殺蟲劑對日本鵪鶉急性毒性(按毒性從高到低排序)

藥劑名稱Nameofpesticide致死中量/mg·kg-1LD5095%置信限/mg·kg-195%confidencelimit回歸方程Regressionequation卡方值(自由度)χ2(df)毒性等級Toxicitygrade80%三唑磷TC triazophos80%TC7.253.63～8.82Y=0.506+5.22X0.701(3)劇毒50%丙溴磷EC profenofos50%EC13.312.4～14.4Y=-1.42+5.70X0.695(5)高毒25g/L多殺菌素SC spinosad25g/LSC13.911.4～16.8Y=1.12+3.40X0.436(3)高毒92.7%辛硫磷TC phoxim92.7%TC14.912.2～17.8Y=-2.82+6.66X2.21(3)高毒20%蟲螨腈SC chlorfenapyr20%SC18.816.3～21.7Y=1.02+3.12X1.13(5)高毒15%毒死蜱GR chlorpyrifos15%GR20.017.9～22.2Y=-5.69+8.23X0.904(3)高毒70%啶蟲脒WG acetamiprid70%WG21.116.8～26.4Y=-0.952+4.50X0.883高毒98.6%蟲螨腈TC chlorfenapyr98.6%TC24.218.7～60.0Y=0.368+3.35X0.275(4)高毒70%吡蟲啉WG imidacloprid70%WG30.015.9～56.6Y=-9.42+9.76X3.95(4)高毒1%阿維菌素GR abamectin1%GR34.229.0～40.5Y=0.150+3.16X0.911(5)高毒2.5%高效氯氟氰菊酯EW lambda-cyhalothrin2.5%EW47.738.2～59.5Y=-2.90+4.71X0.707(3)高毒98%乙酰甲胺磷TC acephate98%TC11599.5～141Y=-8.90+6.74X3.62(4)中毒3%噻蟲嗪GR thiamethoxam3%GR129106～156Y=-9.24+6.75X5.16(4)中毒95.2%高效氯氟氰菊酯TC lambda-cyhalothrin95.2%TC15537.7～206Y=-2.02+3.20X0.0819(4)中毒3%苦參堿AS matrine3%AS183165～204Y=-9.40+6.36X1.24(4)中毒5.7%甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽WGemamectinbenzoate5.7%WG186175～198Y=-6.96+5.27X0.144(3)中毒98%噻蟲嗪TC thiamethoxam98%TC248182～338Y=-4.68+4.04X1.13(3)中毒94.1%高效氯氰菊酯TC beta-cypermethrin94.1%TC370125～482Y=-4.24+3.60X1.66(4)中毒7.2%聯苯菊酯SC bifenthrin7.2%SC>800---低毒24%蟲酰肼SC tebufenozide24%SC>1000---低毒30%茚蟲威WG indoxacarb30%WG>1000---低毒95%氯蟲苯甲酰胺TC chlorantraniliprole95%TC>2000---低毒98%溴氰菊酯TC deltamethrin98%TC>2000---低毒93.5%氰戊菊酯TC fenvalerate93.5%TC>2000---低毒96%甲氧蟲酰肼TC methoxyfenozide96%TC>2000---低毒25%滅幼脲SC chlorbenzuron25%SC>2000---低毒96%氟啶脲TC chlorfluazuron96%TC>2000---低毒

高效氯氟氰菊酯是一種擬除蟲菊酯類殺蟲劑,對鱗翅目、鞘翅目和半翅目等多種害蟲以及螨類都有一定的防治效果[22]。史夢竹等[22]研究了8%高效氯氟氰菊酯微乳劑對環境生物的安全性,其中對鵪鶉的經口毒性LD50(7 d)為54.5 mg/kg體重。高越等[20]研究了2.5%高效氯氟氰菊酯微乳劑對鵪鶉的毒性,其對雄鵪鶉LD50(7 d)為60.6 mg/kg體重,對雌鵪鶉LD50(7 d)為51.6 mg/kg體重,為中毒。但本試驗中2.5%高效氯氟氰菊酯水乳劑對鵪鶉的經口毒性LD50(7 d)為47.7 mg/kg體重,為高毒,而95.2%高效氯氟氰菊酯原藥對鵪鶉的經口毒性LD50(7 d)為155 mg/kg體重,為中毒。龔瑞忠等[23]報道10%溴氰菊酯乳油對鵪鶉的經口毒性LD50(7 d)為337 mg/kg體重,,為中毒,而本試驗中98%溴氰菊酯原藥對鵪鶉LD50(7 d)為>2 000 mg/kg體重,為低毒。高越等[20]研究表明4.5%高效氯氰菊酯微乳劑對雄鵪鶉LD50(7 d)為23.0 mg/kg體重,對雌鵪鶉LD50(7 d)為24.4 mg/kg體重;而本研究中94.1%高效氯氰菊酯原藥對鵪鶉LD50(7 d)為370 mg/kg體重[20,22-23],可以看出,微乳劑對鵪鶉的毒性要大于原藥對鵪鶉的毒性,可能是因為微乳劑中的有效成分不容易在鳥類的脂肪體中儲存,更容易進入大腦等敏感器官的原因,田間用藥應該盡量避免選擇該類劑型。

有機磷類殺蟲劑具有高效廣譜的特點,廣泛用于防治多種作物上的黏蟲、蚜蟲、薊馬、棉鈴蟲和螨類等害蟲[24,26]。但是由于在靶標生物和非靶標生物間的低選擇性及高毒性,2007年,甲胺磷、對硫磷、甲基對硫磷、久效磷及磷胺等5種有機磷類殺蟲劑在我國被禁用[27]。本試驗研究了三唑磷、丙溴磷、辛硫磷、毒死蜱和乙酰甲胺磷對鵪鶉的毒性,其中除乙酰甲胺磷為中毒外,其余4種對鵪鶉均為高毒甚至劇毒。朱魯生[25]研究了辛硫磷、甲氰菊酯及其混劑對鵪鶉的毒性,其中50%辛硫磷乳油對鵪鶉的LD50(7 d)為13.09 mg/kg體重,與本試驗結果一致,都為高毒[25];趙華等[26]研究表明40%毒死蜱乳油對鵪鶉的LD50(7 d)為6.69 mg/kg體重;季靜等[28]研究了兩種不同劑型毒死蜱對四種環境生物的毒性評價,其中40%毒死蜱乳油對鵪鶉的LD50(7 d)為7.45 mg/kg體重,而30%毒死蜱微囊懸浮劑對鵪鶉的LD50(7 d)為56.97 mg/kg體重[26,28]。本試驗中15%的毒死蜱顆粒劑對鵪鶉的LD50(7 d)為20.0 mg/kg體重。3種不同劑型的毒死蜱對鵪鶉的毒性由高到低依次為乳油>顆粒劑>微囊懸浮劑。另外,陳麗萍等[29]測定表明30%乙酰甲胺磷乳油對鵪鶉的LD50(7 d)為31 mg/kg體重,為高毒,而本文中乙酰甲胺磷原藥對鵪鶉的LD50(7 d)為115 mg/kg體重,為中毒,這可能與劑型有關,乳油對鵪鶉的影響較大。從上述結果可知,有機磷類殺蟲劑對鵪鶉的影響很大,在實際應用中應盡可能選用其他對環境生物毒性較低的劑型或藥劑。

1967年Williams[30]提出以保幼激素及蛻皮激素為主的昆蟲生長調節劑(IGRs)作為第三代殺蟲劑。這類藥劑作用于昆蟲生長發育的關鍵階段,阻礙昆蟲的發育進程,具有很高的選擇性,對人畜十分安全,具有明顯的選擇毒性[31-32]。本文研究了昆蟲生長調節劑類的甲氧蟲酰肼、蟲酰肼、滅幼脲和氟啶脲對鵪鶉的毒性,不論是制劑還是原藥均表現為低毒。此類藥劑作用機理不同于作用于神經系統的傳統殺蟲劑,其毒性低、污染少、對天敵和有益生物影響小[31]。而吡咯類藥劑蟲螨腈對鵪鶉的毒性為高毒,因此在選用防治黏蟲藥劑時應該注意其對鵪鶉等有益生物的影響。

4 結論

從以上分析可以看出,不同類藥劑對鵪鶉的毒性不盡相同,毒性由高到低依次為有機磷類>新煙堿類>阿維菌素類>擬除蟲菊酯類>昆蟲生長調節劑類;不同劑型對鵪鶉的毒性也不相同,制劑毒性一般高于原藥毒性。因此在田間防治黏蟲時,應該考慮不同劑型的藥劑對鵪鶉等環境生物的影響,在達到防治黏蟲的目的同時,盡量選用對環境生物低毒的藥劑和劑型。

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(責任編輯：楊明麗)

The acute toxicity of insecticides for armyworm control to Japanese quail (Coturnixjaponica)

Zhang Yanning, Tang Jingxin, Zhang Lan, Mao Liangang, Feng Lei, Jiang Hongyun

(InstituteofPlantProtection,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,StateKeyLaboratoryforBiologyofPlantDiseasesandInsectPests,Beijing100193,China)

The acute oral toxicity of 27 insecticides used for armyworm control to Japanese quail (Coturnixjaponica) was determined in this paper. The results showed that 9 insecticides were less toxic to Japanese quail, 7 were moderately toxic, 10 were highly toxic, and only one was extremely toxic. More than 40% of the tested insecticides were highly toxic or extremely toxic against Japanese quail, which is a potential threat to the birds’ ecosystem. The insecticides which were less toxic to the birds, for example, pyrethroid insecticides and insect growth regulator (IGR), are recommended as the priorities for armyworm control.

armyworm control; insecticides;Coturnixjaponica; acute oral toxicity

2016-10-19

2016-12-28

公益性行業(農業)科研專項(201403031)

S 481.1

B

10.3969/j.issn.0529-1542.2017.04.042

* 通信作者 E-mail: hyjiang@ippcaas.cn