復配四聚乙醛對福壽螺的殺滅效果

蘇奕人　王友志　陳慧健　高玉忠　范飛　陳讓讓　楊緒勤

摘要：傳統化學農藥的大量使用會污染土壤，破壞生態環境，危害人體健康。為了降低6%四聚乙醛化學農藥的含量，用四聚乙醛和茶皂素粗品復配成生物源農藥，研究其殺螺效果。52 ℃熱擊試驗表明，茶皂素的性質較為穩定，通過繪制茶皂素標準曲線，測出茶皂素粗品的含量為80%。將5%四聚乙醛和1%茶皂素按5 ∶1的質量比進行復配，同理依次按5 ∶2、5 ∶3、5 ∶4的質量比進行復配，將4%四聚乙醛和1%茶皂素按質量比4 ∶1、4 ∶2、4 ∶3、4 ∶4復配后進行殺螺試驗。大量試驗結果表明，復配比例為5 ∶2、4 ∶3時，殺螺效果不低于6%四聚乙醛制劑（對照組）的殺螺效果，研究結果為降低生態環境污染及生產殺螺劑復配生物源農藥提供了研究基礎。

關鍵詞：四聚乙醛;茶皂素;復配;福壽螺;殺滅

中圖分類號： TQ459

文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2020）02-0113-05

收稿日期：2018-11-12

作者簡介：蘇奕人（1996—），男，江蘇徐州人，碩士，主要從事植物學研究。E-mail：suyiren1996@163.com。

通信作者：楊緒勤，博士，碩士生導師，主要從事植物學研究。Tel：（0516）83403606;E-mail：xuqin800715@163.com。

在我國，大量使用化學農藥已有30多年的歷史。我國農產品的農藥殘留量嚴重超過了國家標準，部分地區超標比例為80%[1]。據不完全統計，每年因農藥殘留量超標造成食物中毒的人口約有20萬～40萬人[2]。過度攝入含有農藥殘留的食物，對人民群眾的健康安全造成了極大的危害[3-4]。為了改變當前這一現狀，減少化學農藥的使用，生物源農藥的研發正日益受到人們的關注和重視。田本志等利用2%苦參堿水劑配制生物源農藥，研究其對十字花科蔬菜害蟲的防治效果，結果顯示，2%苦參堿水劑使用劑量為15～20 g/hm2時的防治效果較好[5]。問榮榮等利用生物源農藥魚藤酮驗證了其對舞毒蛾幼蟲的殺蟲活性，結果表明，生物源農藥魚藤酮對舞毒蛾幼蟲具有低毒、高毒殺作用[6]。

福壽螺（Pomacea canaliculata），又名金寶螺，被我國列為危害最為嚴重的首批外來入侵物種[7]，1只雌螺經1年2代共可繁殖幼螺32.5萬余只，繁殖力極強，潛在危害巨大。據統計，福壽螺等軟體動物對水稻、蔬菜、慈菇、紫云英等的危害率一般為4%～5%，高的可達10%～15%，水稻受害株率一般為7%～15%，最高的達64%，已成為嚴重危害我國水稻種植區的水生軟體動物[8]。福壽螺在我國很多地區被大量發現。利用福壽螺的天敵如鴨子、烏龜、鯉魚[9]、螞蟻[10]去防治福壽螺，如果使用不合理，會導致生態不平衡，進而引起生態危機。當前防止福壽螺暴發的途徑有很多，例如生物、物理、藥物防治，但主要為化學農藥防治[11-14]。其中防止福壽螺暴發的殺螺劑的主要成分是四聚乙醛，為白色針狀結晶，熔點高，溫度高，難溶于水，微溶于有機溶劑，可作為殺螺劑[15]去殺滅福壽螺。經過調查分析，目前市場上流通的化學農藥殺螺劑為6%四聚乙醛制劑，雖然其殺滅效果顯著，然而長期使用會造成嚴重環境污染和生態破壞，極大危害人類健康。茶皂素是一種從茶餅中發現的純天然植物提取物，具有溶血作用[16]、魚毒作用[17]、殺螺作用[18]，可以作為化學農藥的助劑，起到高效殺滅福壽螺的作用。

本研究將四聚乙醛和茶皂素復配成生物源農藥，研究其殺螺效果，通過大量試驗尋求四聚乙醛和茶皂素復配農藥的最適比例，以期得到既能降低四聚乙醛含量、減小環境污染、保護人類健康，又能達到更好的殺螺效果的生物源農藥，為將來新型殺螺生物源農藥的產業化提供理論和科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

所用福壽螺由徐州諾特化工有限公司提供，選擇具有很強生命力體態、5～7旋的福壽螺進行殺滅試驗，每輪試驗設800～1 000只備用，設3次重復試驗。茶皂素標準品由中科質檢生物技術有限公司提供;茶皂素粗品、6%四聚乙醛制劑（市場流通殺螺劑）和98%四聚乙醛原藥均由徐州諾特化工有限公司提供。其他試劑有甲醇（分析純，生工）、冰醋酸（生工）、8%香草醛（阿拉丁）、77%濃硫酸（生工）。

電子天平（SartoriusBSA224S，賽多利斯科學儀器有限公司）;5、100 mL容量瓶;移液管;移液槍;水浴鍋;紫外-可見分光光度計（Evolution 300，賽默飛世爾科技）。

1.2 試驗方法

1.2.1 茶皂素樣品穩定性的驗證 稱取5 mg茶皂素樣品，用適量甲醇溶解，加入10 mL容量瓶中，并定容至10 mL刻度處。量取5 mL溶液，在常溫下加入含有8%香草醛的冰醋酸溶液，在冰水浴中加入 4 mL 77%濃硫酸，搖勻后密塞，于 60 ℃ 水浴加熱15 min，然后用冰水冷卻以終止反應。重復測定3次吸光度（波長為551 nm）。再取剩下的5 mL溶液，在52 ℃（模擬田間最高溫度）下熱擊4 h（1 d中的溫度最高一般出現在12：00—15：00），隨后的方法同上，重復測定3次吸光度（波長為551 nm），用Excel對原始數據進行初步整理，最后的數值為平均值±標準差。

1.2.2 繪制茶皂素標準曲線及測定茶皂素粗品中的茶皂素含量 稱取5 mg茶皂素標準品，用適量甲醇溶解，置于 10 mL 容量瓶中并定容，使標準品濃度為0.5 mg/mL。精確吸取0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mL 標準品溶液，分別置于5個試管中，用適量甲醇溶液分別將體積補充至0.5 mL。分別加入 0.5 mL 香草醛的冰醋酸溶液，在冰水浴過程中加入濃度為77%的濃硫酸各4 mL，搖勻后密塞，于60 ℃水浴15 min，最后用冰水終止反應。以甲醇為對照，以茶皂素的濃度為橫坐標，在551 nm（茶皂素標準品的最大吸收波長）處以測定3次的吸光度的平均值為縱坐標來繪制茶皂素標準曲線，根據標準曲線公式測定粗品茶皂素含量。

1.2.3 四聚乙醛與茶皂素樣品的復配試驗 （1）5%四聚乙醛+80%粗品茶皂素復配制劑配方。確定6%四聚乙醛制劑的福壽螺最低致死量后，進行復配試驗。將四聚乙醛和茶皂素按質量比例制成可濕性制劑，復配配方見表1。

（2）4%四聚乙醛+80%粗品茶皂素復配制劑配方。確定6%四聚乙醛制劑的福壽螺最低致死量后，進行復配試驗。將四聚乙醛和茶皂素按比例制備成可濕性制劑，復配配方見表2。

（3）分組。準備試驗用具——透明塑料盆，分為8組，依次為0、5、10、15、20、25、30、35 mg/L 5%四聚乙醛復配可濕性制劑;0、5、10、15、20、25、30、35 mg/L 4%四聚乙醛復配可濕性制劑;以相同含量的6%四聚乙醛為對照組，以0 mg/L為空白組。每組倒入2 L脫氯水并加入12只福壽螺，同時加空心菜、白菜等蔬菜作為福壽螺的食物，每隔2 d換1次食物，設3次試驗重復。

（4）施藥。用天平準確稱取5%四聚乙醛與1%茶皂素復配可濕性制劑，分為A組（5 ∶1）、B組（5 ∶2）、C組（5 ∶3）、D組（5 ∶4），4%四聚乙醛復配可濕性制劑分為A組（4 ∶1）、B組（4 ∶2）、C組（4 ∶3）、D組（4 ∶4）對應編號施加藥液，另取1組，以6%四聚乙醛為對照組。在更換藥物種類和濃度時，要用去離子水反復清洗，本研究方法能夠有效避免試驗因為藥物殘留等原因而造成的交叉污染或誤差。

（5）觀察與紀錄。施藥后持續觀察1周時間。試驗觀察時首先挑揀出已明顯開口死亡的福壽螺個體，對于始終緊閉螺殼的福壽螺個體，可選擇洗去表面藥物后放置于清水中，數日后觀察是否死亡或者選擇用敲擊法來確定福壽螺的死活。觀察后及時記錄死亡螺數，錄入表格。

由于福壽螺生命力頑強，對環境的耐受力極高，因此為了防止試驗結束后福壽螺對環境造成嚴重危害，需要對其尸體進行特殊處理，在指定位置進行集中掩埋。對一些試驗剩余的福壽螺進行人工粉碎處理，之后用殺螺劑均勻覆蓋粉碎后的福壽螺個體，使其徹底死亡后，再進行掩埋。

2 結果與分析

2.1 熱擊試驗的結果分析

如表3所示，在常溫與52 ℃熱擊4 h后的D值變化不大，表明茶皂素在加熱條件下不易降解，穩定性較高。

2.2 標準曲線的繪制

表4中的D551 nm均為測定3次最后計算得到的平均值。根據標準曲線得到標準回歸方程為y=12.57x+0.009 9，r2=0.997 1。采用F檢驗法對此回歸方程進行檢驗，茶皂素的質量濃度與吸光度呈現高度的正相關（圖1），根據標準曲線測得粗品茶皂素含量為80%。

2.3 福壽螺殺滅效果分析

進行復配試驗后，施藥后12 h開始出現死亡的福壽螺個體，第7天藥效趨向于穩定。設3次重復，用Excel對原始數據進行初步整理，進行差異顯著性分析，最后的數值為平均 值+ 標準差，然后繪制柱形圖。由于試驗所在地早晚氣溫變化幅度大，在重復試驗時發現，早晚的低溫會影響福壽螺的活性，使施藥的防治效果下降。因此可見，溫差與福壽螺的殺滅效果具有相關性[19]。

圖2顯示，空白組福壽螺沒有死亡;復配的A、B、C、D組對福壽螺的殺滅效果較為明顯的用量區間為20～35 mg/L，表明5%四聚乙醛制劑從濃度為20 mg/L開始殺滅效果加強，7 d后都具有良好的致死效果，B、C、D組福壽螺的死亡率均達到100%。本研究結果顯示，四聚乙醛和茶皂素復配的最適比例為5 ∶2（B組），可在較短的時間內達到殺傷福壽螺的效果，與6%四聚乙醛制劑（對照組）的殺滅效果類似。

圖3顯示，空白組福壽螺沒有死亡;復配的A、B、C、D組對福壽螺的殺滅效果較為明顯的用量區間為25～35 mg/L，顯示4%四聚乙醛制劑從濃度為25 mg/L開始殺滅效果加強，7 d后都具有良好的致死效果，C、D組福壽螺的死亡率均達到100%。本研究結果顯示，四聚乙醛和茶皂素復配的最適比例為4 ∶3（C組），可在較短時間內達到殺傷福壽螺的效果，與6%四聚乙醛制劑（對照組）的殺滅效果類似。本試驗可以降低四聚乙醛對環境的毒害作用，同時保證對福壽螺的滅殺效果，使用安全便捷，并且生產該生物農藥的原料易獲取，經過估算，生產成本可低于常見的化學藥劑。本研究結果為降低生態環境污染及未來生產殺螺劑復配生物農藥提供了研究基礎。

3 討論

國家“十三五”科學和技術發展規劃將生物產業作為新興產業的一部分，把農業生物藥物與生態農業作為優先發展的主題，因此，國家明確提出“雙減”計劃——減化肥、減農藥。當前的植物源農藥研究十分火熱，對于保護生態環境而言，它將會是一個很有前景的選擇。目前，全世界科學家已經找到了1 000多種植物作為殺螺試劑的成分，例如含羞草科、云實科、大戟科等[20]。徐武兵等研究認為，白千層、扶桑對福壽螺有較強的誘導作用[21]。曾坤玉研究認為，五爪金龍、馬纓丹、蟛蜞菊等植物的提取物可以有效地殺死福壽螺[22]。Joshi等研究指出，昆阿諾藜植株中的昆阿諾藜皂苷同樣對福壽螺有較強的殺滅作用[23]。因此，眾多研究的最終目的為了降低傳統農藥的化學含量，增加含有殺螺作用的植物成分[24]。使用復配的方式是最行之有效的途徑，劉芳等研究認為，半夏和夾竹桃的復配殺螺劑效果比單一殺螺劑的效果要好[25]。朱亞紅從薯蕷、蒺藜中提取皂類物質復配成植物型殺螺劑，與本試驗相比較兩者都具有化學農藥殘留少、生產成本低的優點[26]，但本研究突出的特點在于茶皂素粗品原料易于獲取、試驗便于操作。當前，很多科學家在嘗試獲取更優的復配比例，既可以實現殺螺效果，又可以保護環境[27]。比如何軍在使用不同濃度的茶皂素復配三苯基乙酸錫（百螺敵）WP（可濕性粉劑）時取得了較好的復配農藥殺螺效果[28]。本試驗使用不同濃度的茶皂素復配四聚乙醛，借助于對福壽螺殺滅效果的研究，結合復配生物農藥生產原料成本、藥效時間長短、土壤化學殘留和環境污染程度等因素，最終選定四聚乙醛和茶皂素復配質量比5 ∶2、4 ∶3的復配制劑，使其能與當前市場流通的6%四聚乙醛制劑殺螺效果相似。本研究為未來產業化殺螺劑復配生物農藥提供了研究基礎，同時，筆者將繼續研究更低濃度的四聚乙醛與不同濃度的茶皂素復配，以便于深入地進行復配殺螺劑的研究，努力尋找殺螺的機制，做到增強殺螺效果、提高靶向能力，同時降低環境污染。通過茶皂素與四聚乙醛的復配，研制出快捷有效的新一代生物源農藥殺螺劑，使其達到1+1>2的作用，實現產業化，這將會有利于生態環境的平衡和無公害農業的發展，更加有助于人類的健康和社會的發展。

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