毒死蜱對褐飛虱的亞致死效應研究

李定銀 王燕 羅群 韋治艷 王召 楊洪 金道超

摘要：為探討毒死蜱（Chlorpyrifos）對褐飛虱Nilaparvata lugens（Stl）的亞致死效應，本文采用稻莖浸漬法，分別以LC10和LC25濃度的毒死蜱脅迫褐飛虱3齡若蟲，觀察受脅迫后試蟲發育歷期、存活數、產卵量和雌蟲壽命的變化情況，并組建經LC10、LC25濃度處理后F1代種群生命表，為褐飛虱的綜合防治提供數據參考。結果表明：以毒死蜱LC10和LC25濃度分別處理褐飛虱3齡若蟲，其F0代的孵化率與對照相比明顯下降;處理組褐飛虱的種群相對適合度分別僅為0.86 和0.74，表明亞致死濃度毒死蜱可有效抑制褐飛虱種群的增長;通過組建F1代生命表發現，亞致死濃度處理褐飛虱后，能夠顯著抑制孵化率。另外，處理后褐飛虱的存活率、羽化率、孵化率與對照組相比均有所降低，對褐飛虱的發育歷期有輕度延長。根據研究結果推測，將毒死蜱用于防治水稻害蟲時，毒死蜱不但對褐飛虱有致死作用，其亞致死濃度脅迫能進一步抑制下一代褐飛虱的種群增長。

關鍵詞：毒死蜱;褐飛虱;亞致死效應;生命表

Research of the Sublethal Effect of Chlorpyrifos on Nilaparvata lugens（Stl）

LI Ding?yin1，WANG Yan1，LUO Qun1，WEI Zhi?yan1，WANG Zhao1，3，YANG Hong1，2，JIN Dao?chao1*

（1. Guizhou Key Laboratory for Agricultural Pest Management of Mountainous Region， Institute of Entomology，Guizhou University，Guiyang， Guizhou 550025， China; 2. College of Tobacco Science，Guizhou University， Guiyang，Guizhou 550025， China; 3.School of Environment and Life Sciences，Kaili College，Kaili，Guizhou 556011， China）

Abstract：Rice stem dipping method was used to investigate the sublethal effect of chlorpyrifos on Nilaparvata lugensus（Stl）.Third instar nymphs of N. lugensus were treated with the sublethal chlorpyrifos concentrations. The change in developmental duration， fecundity and female longevity was recorded and the time specific life table of F1 generation population was established. The results showed that the hatching rate of the F0 generation was significantly lower than that in control group. The relative fitness of N. lugens in the treatment group was only 0.86 and 0.74， indicating that the sublethal concentration of chlorpyrifos could effectively inhibit the growth of the population of N. lugens. The F1 generation life table indicated that exposure to LC10 and LC25 could significantly inhibit the hatching rate of N. lugens. In addition， the survival rate， emergence rate and hatchability of N. lugens after treatments were lower than those of control group， and the developmental period of N. lugens was slightly prolonged. The results suggested that chlorpyrifos could not only kill N. lugens but also further inhibit the population growth of the next generations when using it to control rice pests.

Key words：chlorpyrifos; Nilaparvata lugens （Stl）;sublethal effect; life table

褐飛虱Nilaparvata lugens（Stl），屬半翅目Hemiptera、飛虱科Delphacidae，是我國最主要的水稻害蟲之一。其成蟲和若蟲均集中在水稻莖稈或穗基部取食，造成稻株萎焉，嚴重時整株枯死，成蟲還可用產卵器刺破葉鞘產卵造成直接為害[1]，此外，褐飛虱還能傳播水稻草矮病毒（Rice grassy stunt virus，GSV）、水稻齒葉矮縮病毒（Rice ragged stunt virus，RRSV）等病害，對水稻造成間接為害[2]，對水稻危害性極大，已成為最有毀滅性的水稻害蟲，是我國以及許多亞洲國家當前水稻上的首要害蟲[3]。近年來由于不利的氣候條件、水稻耕作制度及化學防治等因素，造成褐飛虱大面積暴發成災，已嚴重威脅我國的糧食安全[4-5]。

褐飛虱具有極高的內稟增長率，對環境具有較強的適應性，在外界條件適宜時易于暴發成災，在當前的害蟲防治策略中，化學防治仍是稻飛虱最有效的防治措施[6-7]。一直以來，殺蟲劑對昆蟲殺傷作用的研究主要集中在致死劑量方面，即以藥劑對昆蟲的致死濃度（LC50）來評價殺蟲劑的防效。有研究表明田間施用殺蟲劑后，隨著時間的推移及個體接觸藥量的差異，低劑量殺蟲劑對存活個體的生物學和生態學行為會產生不同程度的影響[8-9]，即產生亞致死效應。殺蟲劑對害蟲的亞致死效應一方面可以抑制害蟲種群擴大，如亞致死濃度毒死蜱能夠縮短小麥禾谷縊管蚜成蚜的壽命，降低其繁殖力[10-11]。另一方面能夠誘導害蟲體內解毒酶系，促使害蟲在亞致死濃度的選擇壓力下有利于抗藥性的積累和發展，并刺激害蟲的生殖，導致害蟲的再猖獗[12-16]。因此，研究殺蟲劑對靶標害蟲的亞致死效應對指導水稻生產科學用藥、制定害蟲防控措施以及避免害蟲抗藥性意義重大。

毒死蜱是一種高效、廣譜、中等毒性的有機磷殺蟲劑，具有觸殺、胃毒和熏蒸作用，可作為取代高毒農藥的首推品種[17]。毒死蜱的毒性機理是通過抑制中樞神經系統中的乙酰膽堿酯酶的活性進而阻止神經傳導最終導致動物的死亡。最初是作為高毒農藥的替代產品被引入稻田防治稻縱卷葉螟等害蟲，而在稻田的大量使用則源自近年灰飛虱和褐飛虱的防治需要，特別是2005年褐飛虱對吡蟲啉抗性急劇上升后，被大面積用于控制褐飛虱的暴發危害。目前，雖然毒死蜱對褐飛虱亞致死效應的研究有相關報道，但其對褐飛虱的產卵量、卵塊數及產卵歷期與對照組相比差異不顯著[18];長期大量、單一、持續不合理使用化學藥劑，褐飛虱對毒死蜱產生了一定的抗性，且不同地區害蟲種群對毒死蜱的抗性發展存在明顯差異[19]。

為了明確亞致死濃度的毒死蜱對褐飛虱的控制效應，本文以LC10和LC25濃度的毒死蜱處理褐飛虱3齡若蟲，并通過組建其F1代特定時間生命表，研究了毒死蜱對褐飛虱室內種群的亞致死效應，以期為正確評價毒死蜱在水稻害蟲防治方面的作用提供參考依據。

1材料和方法

1.1供試蟲源

褐飛虱成蟲于2014年采自中國貴州省貴陽市花溪區周邊水稻田，在室內不接觸藥劑的情況下用TN1水稻飼養繁殖，飼養條件為：溫度（25±1）℃，光照L∶D=（16∶8）h，相對濕度（70±5）%。試驗以大小一致且活動能力強的3齡若蟲作為供試蟲源。

1.2無蟲水稻的培育

先將TN1水稻種子在室內催芽，待發芽后移栽至直徑35 cm、深25 cm的塑料桶內，置于以100目（0.15 mm） 紗網自制的防蟲網內，以保證水稻無蟲侵害。定期對水稻澆水和施肥，以保證水分充足及營養供給，培育至分蘗期待用。

1.3供試藥劑

95.6%毒死蜱原藥（有機磷類），廣西田園生化股份有限公司。

1.4實驗器具

人工氣候箱（4000lx，寧波江南儀器廠）、吸蟲器（自制）、電子天平（0.0001 g，上海菁海儀器有限公司）、自制養蟲籠（150 cm×150 cm×150 cm）、外罩100目（0.15 mm）自制防蟲網，雙通玻璃管（內徑3 cm，長30 cm）、解剖鏡（江西鳳凰光學儀器有限公司）、紗布、脫脂棉、筆刷、植物燈、飼養籠、育苗盤、移液槍、200 ml燒杯、量筒等。

1.5試驗方法

1.5.1毒死蜱對褐飛虱室內毒力測定

參照莊永林[20]、王召[21]報道的稻莖浸漬法，連根拔起分蘗期的水稻，每組3株洗凈，晾干后待用;用丙酮將藥劑先配成母液，再用等比法稀釋成5個濃度，將3株一組的稻株分別在不同濃度的藥液中浸泡處理30 s，以蒸餾水為對照。待自然晾干稻株后，用脫脂棉包裹住稻株根部，再將處理好的稻株移入兩通玻璃管內;隨后用吸蟲器取20頭3齡若蟲，移入處理過的稻株中飼養，所有處理重復5次。處理后的褐飛虱一并移至人工氣候箱中，飼養條件為：溫度（25±1）℃，光照L∶D=（16∶8） h，相對濕度（70±5）%;24 h、48 h和72 h 后分別檢查并記錄死亡蟲數;最后用SPSS 20.0軟件的Probit模塊擬合毒力回歸方程，并確定殺蟲劑處理72 h后的亞致死濃度（LC10、LC25），用于后續實驗。

1.5.2毒死蜱對褐飛虱的亞致死效應

1.5.2.1毒死蜱亞致死濃度對褐飛虱F0代的影響

根據毒死蜱對褐飛虱的毒力測定結果，采用稻莖浸漬法，分別以LC10、LC25、CK（蒸餾水）處理過的水稻飼養褐飛虱3齡若蟲（每處理各200頭）;72 h后，將存活的褐飛虱移入到干凈兩通玻璃試管中以新鮮稻苗飼養，每管10頭，每天觀察一次，每兩天更換一次新鮮稻苗，記錄3齡到5齡的存活率、羽化率（飼養條件：溫度（25±1）℃，光照（16∶8 h）;待褐飛虱5齡若蟲羽化后，收集成蟲雌雄配對置于有健康稻苗的玻璃管中單對飼養，每處理10對（注：由于在褐飛虱自然種群中短翅型比例很大，故本實驗中褐飛虱選用短翅型）;雌雄成蟲配對后，每2天換一次新鮮稻苗，記錄雌蟲單雌產卵量、孵化率、壽命并收集初孵若蟲，重復5次。

1.5.2.2毒死蜱亞致死濃度對褐飛虱F1代的影響

收集經過亞致死濃度處理的F0代褐飛虱產生的初孵若蟲各100頭（N0），即F1代試蟲，分別置于有新鮮稻苗的兩通玻璃管中飼養，每管10頭，即每處理各10管;每天對其進行觀察，每2 d更換一次新鮮稻苗，并記錄1齡到3齡成活率（Sr1）以及3齡到5齡的成活率（Sr2）及發育歷期;5齡以后每天收集雌雄成蟲，統計羽化率（Er）、雌蟲比例（雌蟲數與總成蟲數的百分比）;將收集到的初羽化雌雄成蟲配對后置于有新鮮稻苗的試管中單對飼養，每2 d更換一次新鮮稻苗，從F2代初孵若蟲出現起，每天記錄初孵若蟲數，10 d后解剖換出的稻苗，記錄尚未孵化的卵，直至F1代雌成蟲死亡，統計單雌產卵量（初孵若蟲數與未孵化卵量之和）、孵化率（初孵若蟲數與單雌產卵量之比）、雌雄蟲壽命等。每組試驗重復5次。參照楊航等[22]的方法構建褐飛虱經 LC10、LC25劑量處理后的生殖力生命表。

1.6生命表參數的計算

分別按照公式（1）至（3）計算種群增長趨勢指數（I）及相對適合度（relative fitness）。

N=N0×Sr1×Sr2×Er×Fr×Cr×Fd×Ha（1）

I=N/N0（2）

relative fitness=It/I（3）

式中，N0為初始種群個體數量，N為下一代種群個體數量，It為處理后種群增長趨勢指數，Ic為對照種群增長趨勢指數。

1.7數據處理

試驗數據采用Microsoft Excel 2010 進行整理，通過SPSS 20.0進行單因素方差分析，擬合毒力回歸方程，并計算相關系數、致死中濃度（LC50）及其95%置信區間。百分數進行反正弦轉換后再進行方差分析，當方差具有齊次性時，采用新復極差法（Duncan）進行多重比較分析;當方差不具有齊次性時，采用Tamhanes T2進行多重比較。

2結果與分析

2.1毒死蜱對褐飛虱的毒力測定

采用稻莖浸漬法測定亞致死濃度毒死蜱對褐飛虱的毒力結果如表1所示，根據回歸方程可看出，毒死蜱濃度與褐飛虱死亡數呈正相關，即隨著毒死蜱濃度的增加，褐飛虱死亡數增加，本實驗選擇處理后72 h的結果，LC10、LC25、LC50值分別為0.599、1.130、2.287 mg/L，回歸方程為y=2.203x-0.792。

2.2毒死蜱對褐飛虱F0代的亞致死效應

采用亞致死濃度毒死蜱處理褐飛虱F0代3齡若蟲后，試蟲生物學特性變化情況見表2。其中，以LC10濃度處理后，5齡若蟲發育歷期及總歷期顯著縮短（P<0.05），但其4齡若蟲發育歷期及試蟲孵化率與對照無顯著差異;經亞致死濃度處理后，各齡期試蟲的發育歷期、總歷期及試蟲孵化率與對照相比均有顯著差異，實驗組表現為降低;此外，無論是LC10還是LC25濃度處理后，雌蟲壽命、羽化率、存活率與對照相比均有所下降。

2.3亞致死濃度毒死蜱對褐飛虱F1代發育歷期的影響

采用LC10的毒死蜱處理F0代褐飛虱3齡若蟲后，其F1代發育總歷期延長0.96 d，采用LC25濃度處理的F0代褐飛虱3齡若蟲其F1代發育總歷期則無明顯延長。LC10濃度處理組F1代1～5齡歷期與對照相比差異均不顯著，而LC25濃度處理后，F1代1 齡歷期比對照縮短了0.52 d，且差異顯著（P<0.05）。

2.4亞致死濃度毒死蜱對F1代生命表參數的影響

根據褐飛虱F1代各發育階段的存活率和成蟲的繁殖力，組建了不同濃度處理后F1代的特定時間生命表（表4）。結果表明：經LC10和LC25濃度的毒死蜱處理后，褐飛虱F1代的存活率（Sr）、羽化率（Er）、雌蟲比例（Fr）、交尾率（Cr）及繁殖力（Fd）與對照組均無顯著差異;但其孵化率（Ha）比對照組分別降低了4.81%和4.26%，從而導致其預測的后代數量（N）及種群增長趨勢指數（I）低于對照組。此外，LC10和LC25濃度處理組褐飛虱的種群相對適合度分別為0.86 和0.74。表明亞致死濃度毒死蜱可有效抑制褐飛虱種群的增長。

3結論與討論

農藥是影響害蟲防治效果的重要因素之一，不同劑量的農藥對害蟲的影響差異很大，表現為低濃度達不到抑制效果，高濃度易造成害蟲的再猖獗和次要害蟲大爆發，且高濃度的農藥對環境的危害極大。亞致死濃度則是綜合考慮上述情況選擇的最好農藥使用劑量。本文使用稻莖浸漬法對褐飛虱進行毒力測定，通過以LC10和LC25濃度的毒死蜱分別處理褐飛虱3齡若蟲，其F0代的雌成蟲產卵量比對照相比略有增加，這與顧中言[23]研究的毒死蜱處理灰飛虱后促進生殖和湯愛兵[24]以亞致死濃度的溴氰菊酯（deltamethrin）處理褐飛虱3齡若蟲后，其F0代單雌產卵量顯著增加的結果相似，但與楊洪等[25-26]采用亞致死濃度氯蟲苯甲酰胺（chlorantraniliprole）脅迫白背飛虱和褐飛虱后，其F0代表現為產卵量均低于對照組的研究結果不同，分析原因主要是：一方面與殺蟲劑本身的性質、殺蟲效果及作用機理等存在差異，另一方面可能與供試昆蟲有關，室內擴繁后，仍具有一定的抗藥性，且不同地區昆蟲抗藥性不同[19]。通過組建F1代生命表發現，處理后褐飛虱的存活率、繁殖力及孵化率均有下降趨勢，且亞致死濃度處理后的褐飛虱，其F0代高齡若蟲數明顯降低，F1代種群數也有所降低，這與楊燕濤等[27]研究的毒死蜱、噻嗪酮能在短期內控制褐飛虱的結果相似。同時，亞致死濃度的毒死蜱對褐飛虱的總發育歷期有明顯延長，試蟲的適合度明顯下降，沒有刺激靶標害蟲繁殖引起再猖獗的潛在危險。故推測，將毒死蜱用于防治水稻害蟲時，毒死蜱不但對褐飛虱有致死作用，其亞致死濃度脅迫能進一步抑制下一代褐飛虱的種群增長，因而對其種群增長具有持續控制的作用，可達到長期控制的效果。以上研究結果可作為大田防治褐飛虱時的用藥參考。

此外，本研究通過建立種群生命表的方式，考察了亞致死濃度毒死蜱處理褐飛虱3齡若蟲后對其F0及F1代繁殖力等生物學特性的影響。但有關亞致死濃度毒死蜱脅迫對褐飛虱體內生化體系的影響及其機制尚不明確，有待進一步研究;此外，由于褐飛虱屬遷飛性害蟲，因此亞致死濃度毒死蜱對其F0及F1代成蟲遷飛能力的影響也需要進一步研究。

參考文獻：

[1]韓麗敏.當前稻飛虱的防治誤區與對策[J]. 現代農村科技，2017 （12）：26.

[2]王召，楊洪，金道超，等.貴州道真縣褐飛虱發生規律[J]. 植物保護，2014，40（4）：135-139.

[3]孫夢秋.湖南省褐飛虱遷飛軌跡及其高度變化成因[D]. 南京：南京信息工程大學，2015.66-74

[4]王彥華，王鳴華.近年來我國水稻褐飛虱暴發原因及治理對策[J]. 農藥科學與管理，2007，28（2）：49-54.

[5]程家安，朱金良，祝增榮，等.稻田飛虱災變與環境調控[J]. 環境昆蟲學報，2008，30（2）：176-182.

[6]王彥華，陳進，沈晉良，等.防治褐飛虱的高毒農藥替代藥劑的室內篩選及交互抗性研究[J]. 中國水稻科學，2008，22（5）：519- 526.

[7]余華洋.褐飛虱的抗藥性監測及對氟啶蟲胺腈的抗性風險評估[D]. 南京：南京農業大學，2015：1-2.

[8]Perveen F.Sublethal effects of chlorfluazuron on reproductivity and viability of Spodoptera litura （F.） （Lep.Noctuidae）[J]. Journal of Applied Entomology，2010，124（5-6）：223-231.

[9]James D G，Price T S.Fecundity inTwospotted Spider Mite （Acari：Tetranychidae） is Increased by Direct and Systemic Exposure to Imidacloprid[J]. Journal of Economic Entomology，2002，95（4）：729-732.

[10]謝桂英，孫淑君，趙艷芹，等.亞致死濃度毒死蜱對小麥禾谷縊管蚜生長和繁殖的影響[J]. 農藥學學報，2014，16（6）：681-686.

[11]段辛樂，喬憲鳳，陳茂華.亞致死濃度毒死蜱和異丙威對禾谷縊管蚜試驗種群的影響[J]. 中國生態農業學報，2015，23（03）：329-336.

[12]高君曉，梁沛，宋敦倫，等.高效氯氰菊酯亞致死劑量對大豆蚜實驗種群的影響[J]. 植物保護學報，2008，35（4）：379-380.

[13]段辛樂.二斑葉螨對甲氰菊酯和螺螨酯的抗性機理及兩種藥劑的亞致死效應研究[D]. 蘭州：甘肅農業大學，2011：29-38.

[14]何恒果.桔全爪螨對甲氰菊酯和阿維菌素的抗性及其酯酶基因的克隆與表達研究[D]. 重慶： 西南大學，2010：22-26.

[15]李錦鈺，肖達，曲焱焱，等.馬拉硫磷亞致死濃度對大豆蚜蟲實驗種群生理特征和生命表參數的影響[J]. 農藥學學報，2014，16（2）：119-124.

[16]楊保軍，江云珠，劉淑華，等.幾種殺蟲劑亞致死劑量處理對褐飛虱繁殖力影響[C]. 糧食安全與植保科技創新，2009：1.

[17]蔡美艷，馮永斌，陳海波，等.5%毒死蜱顆粒劑防治水稻不同生態位稻飛虱藥效試驗[J]. 湖北植保，2010（2）：48-49.

[18]趙興華.褐飛虱對苯基吡唑類殺蟲劑抗性風險評估及交互抗性研究[D].南京：南京農業大學，2010：1-3.

[19]萬秀秀.粘質沙雷氏菌對褐飛虱的亞致死效應[D]. 南京：南京農業大學，2015：1-5.

[20]莊永林，沈晉良.稻褐飛虱對噻嗪酮抗性的檢測技術[J].南京農業大學學報，2000（3）：114-117.

[21]王召，楊洪，金道超.兩種方法測定氯蟲苯甲酰胺對黑肩綠盲蝽的毒性[J].山地農業生物學報，2015，34（5）：86-88.

[22]楊航，楊洪，金道超，等.噻蟲嗪對白背飛虱試驗種群繁殖力的亞致死效應[J]. 植物保護學報，2017，44（3）：509-514.

[23]顧中言，徐德進，徐廣春，等.稻田用殺蟲劑對灰飛虱種群數量的影響[J]. 江蘇農業學報，2014，30（6）：1328-1335.

[24]湯愛兵.溴氰菊酯對稻褐飛虱繁殖力的影響[J]. 江西植保，2007，30（2）：70-71.

[25]楊洪，王召，金道超.氯蟲苯甲酰胺對白背飛虱實驗種群的亞致死效應[J]. 昆蟲學報，2012，55（10）：1161-1167.

[26]楊洪，王召，金道超.氯蟲苯甲酰胺對非靶標害蟲褐飛虱實驗種群的亞致死效應[J]. 應用生態學報，2013，24（2）：549-555.

[27]楊燕濤，楊凌峰.毒死蜱、噻嗪酮對褐飛虱的防控效果分析[J]. 農藥科學與管理，2007（8）：24-27.