生物殺蟲劑組合在有機水稻種植中的作用效果

劉蓉 趙薇 農向群 周燕 石育萍 于麗 楊金娟 王廣君 涂雄兵 張澤華

摘要

針對上海市崇明區有機水稻生產過程中病蟲害防治效果不佳的問題，在水稻無化肥、無化學農藥種植條件下開展了生物殺蟲劑對水稻主要害蟲稻縱卷葉螟和稻飛虱的田間防控效果評價。在崇明區的2個試驗基地，于水稻不同生長時期，以綠僵菌、白僵菌產品分別與病毒殺蟲劑MbNPV、植物源殺蟲劑苦參堿和細菌殺蟲劑Bt組合進行施藥處理。結果表明，應用綠僵菌/白僵菌與MbNPV組合，能夠有效防治稻縱卷葉螟，在稻縱卷葉螟發生較早的基地，施藥后7?d和14?d的防效可達58.2%～81.2%，而在稻縱卷葉螟發生較晚的另一基地，施藥后7?d防效可達61.3%和65.6%;綠僵菌/白僵菌與苦參堿組合，可用于防治稻飛虱，7?d和14?d的防效達64.7%～76.1%;綠僵菌/白僵菌與蘇云金桿菌組合防治稻縱卷葉螟的14?d防效分別達64.0%和75.4%，優于對稻飛虱的防效;各組合試驗結果顯示，白僵菌有相對較長的持效作用，且在害蟲遷入早期階段（水稻發育分蘗盛期至拔節期）施用生物農藥比在中后期（抽穗期及之后）施用的防效高。可見，生物殺蟲劑組合可作為農作物綠色防控的有效手段。

關鍵詞

綠僵菌;?白僵菌;?稻縱卷葉螟;?稻飛虱;?防治效果

中圖分類號：

S?482.39

文獻標識碼：?B

DOI：?10.16688/j.zwbh.2022165

Efficacy?of?combined?biological?insecticides?under?rice?farming?without?chemical?fertilizers?and?chemical?pesticides

LIU?Rong1#，?ZHAO?Wei2#，?NONG?Xiangqun1*，?ZHOU?Yan3，?SHI?Yuping4，?YU?Li5，?YANG?Jinjuan5，

WANG?Guangjun1，?TU?Xiongbing1，?ZHANG?Zehua1

（1.?State?Key?Laboratory?for?Biology?of?Plant?Diseases?and?Insect?Pests，?Institute?of?Plant?Protection，?Chinese?Academy?of

Agricultural?Sciences，?Beijing?100193，?China;?2.?College?of?Agriculture，?Yangtze?University，?Jingzhou?434000，?China;

3.?Shanghai?Chongming?District?Agricultural?Technology?Extension?Center，?Shanghai?202150，?China;?4.?Shanghai

Beihu?Modern?Agriculture?Development?Co.，?Ltd.，?Shanghai?202156，?China;?5.?Ningxia?Agricultural?Technology

Extension?Station，?Yinchuan?750000，?China）

Abstract

Aiming?at?the?poor?effect?of?disease?and?insect?pest?control?in?rice?production?in?Chongming?district，?the?field?control?effect?of?biological?insecticides?on?the?main?pests?of?rice?without?chemical?fertilizer?and?chemical?pesticide?was?evaluated.?In?two?experimental?bases?in?Chongming?district?of?Shanghai，?Metarhizium?anisopliae?and?Beauveria?bassiana?products?were?combined?with?viral?insecticide?MbNPV，?botanical?insecticide?matrine?and?bacterial?insecticide?Bt?at?different?stages?of?rice?growth.?The?results?showed?the?combination?of?M.anisopliae/B.bassiana?and?MbNPV?could?effectively?control?Cnaphalocrocis?medinalis.?In?the?base?where?the?C.medinalis?occurred?earlier，?the?control?efficacy?could?reach?to?58.2%-81.2%?7?and?14?days?after?application，?while?in?the?base?where?the?C.medinalis?occurred?later，?the?control?efficacy?reached?61.3%?and?65.6%?7?days?after?application.?The?combination?of?M.anisopliae/B.bassiana?and?matrine?can?be?used?to?control?rice?planthoppers，?and?the?control?efficacy?can?reach?64.7%-76.1%?7?and?14?days?after?application.?The?14daycontrol?efficacy?of?M.anisopliae/?B.bassiana?combined?Bacillus?thuringiensis?（Bt）?against?C.medinalis?was?64.0%?and?75.4%，?respectively，?which?was?better?than?that?against?rice?planthoppers.?Among?these?combinations，?B.bassiana?demonstrated?a?relatively?long?lasting?effect.?Besides，?the?control?efficacy?of?applying?biological?pesticides?in?the?early?stage?of?pest?migration?（from?the?peak?tillering?stage?to?jointing?stage?of?rice）?was?higher?than?that?in?the?middle?and?late?stage?（heading?stage?and?after）.?It?suggested?that?the?combinations?of?biological?insecticides?can?be?an?effective?means?for?green?crop?pest?management.

Key?words

Metarhizium?anisopliae;?Beauveria?bassiana;?Cnaphalocrocis?medinalis;?rice?planthopper;?control?efficacy

近年來，可持續生態農業愈加受到重視，環保型肥料、農藥技術的研究和集成是實現生態農業的必要基礎。上海崇明區為了打造高品質有機稻米、建立“稻蝦鱉蟹共生”模式和培植動植物友好依存共生的生態鏈，開展了全過程不施用化學肥料和化學農藥的水稻種植技術研究和示范，擬通過科研和農技部門對種植全過程的科學管理、優選有機肥和生物農藥等技術措施集成，實現高品質生態農業的可持續發展。

崇明當地水稻的主要害蟲有飛虱類和螟蛾類，褐飛虱Nilaparvata?lugens、白背飛虱Sogatella?furcifera、灰飛虱Laodelphax?striatellus、稻縱卷葉螟Cnaphalocrocis?medinalis是常發多發種類，還有二化螟Chilo?suppressalis、三化螟Tryporyza?incertulas等混合發生。飛虱類和稻縱卷葉螟具有遷飛性，除了灰飛虱、二化螟、三化螟等少數種類可在當地越冬，大部分在相對溫暖區域越冬，每年春末夏初，成蟲隨季風由南向北遷飛，成為當地的初始蟲源，之后定殖、產卵，伴隨水稻發育不斷生長繁殖，加上還有迭代遷入，造成混合種群為害。長期應用化學農藥使這些水稻害蟲抗藥性日趨嚴重，以生物農藥減少和取代化學農藥，已成為保障水稻優質高產的重要技術。

昆蟲病原真菌是一類能夠特異性侵染昆蟲，導致昆蟲罹病死亡，從而控制昆蟲種群的真菌。其中金龜子綠僵菌Metarhizium?anisopliae、球孢白僵菌Beauveria?bassiana具有寄主廣譜性，分別可寄生13目200多種和15目700多種昆蟲及螨類，是研發作為生物殺蟲劑的重要潛力資源［12］。目前，已有金龜子綠僵菌、球孢白僵菌產品用于防治水稻害蟲試驗［34］。其他生物農藥如細菌類的蘇云金芽胞桿菌Bacillus?thuringiensis、病毒類的甘藍夜蛾核型多角體病毒（Mamestra?brassicae?nucleopolyhedrovirus）和棉鈴蟲核型多角體病毒（Helicoverpa?armigera?nucleopolyhedrovirus）、植物源的苦參堿和印楝素等也陸續進入田間試驗［46］。不同類別的生物農藥在針對靶標害蟲特性、適應水稻種植環境等方面各存在優勢和不足。本研究在基本了解當地水稻害蟲發生規律的基礎上，在水肥管理與病、蟲、草害防控一體化條件下，應用真菌生物農藥結合細菌、病毒、植物源生物農藥對崇明當地水稻害蟲進行防治試驗，以評估不同組合處理對水稻主要害蟲的防治效果，為水稻有機種植的害蟲治理提供必要基礎數據。

1?材料與方法

1.1?試驗地點及種植概況

試驗分別在上海市崇明區2處試驗地進行。泛信農業種植專業合作社基地（以下簡稱泛信，121°24′E，31°43′N）試驗面積1.5?hm2;北湖現代農業發展有限公司生產基地（以下簡稱北湖，121°34′E，31°42′N）試驗面積3.6?hm2。兩地近年均采用綠色有機方式種植，土質均為沙壤土，肥力中上、均勻，排灌方便。水稻品種均為‘南粳46號，泛信和北湖水稻移栽日期分別為6月3日和6月9日，按當地常規種植管理，以有機肥作基肥和追肥，全季不施用化學肥料和化學農藥。

1.2?試驗藥劑

100億孢子/g金龜子綠僵菌可濕性粉劑（以下簡稱綠僵菌）、200億孢子/g球孢白僵菌可濕性粉劑（以下簡稱白僵菌）由寧夏中微泰克生物技術有限公司生產。32?000?IU/mg?蘇云金桿菌可濕性粉劑（以下簡稱Bt）由武漢科諾生物科技股份有限公司生產，30億PIB/mL甘藍夜蛾核型多角體病毒懸浮劑（以下簡稱MbNPV）由江西省新龍生物科技有限公司生產，1.5%苦參堿水劑由內蒙古赤峰市帥旗農藥有限責任公司生產。

1.3?試驗處理與設計

以綠僵菌和白僵菌為基礎，2個試驗地分別設置綠僵菌+組合的處理區（T1）、白僵菌+組合的處理區（T2）和本地常規處理即在蟲害發生期每旬施用1次苦參堿為對照區（T3），按實際田埂分隔面積。泛信試驗地T1區0.5?hm2、T2區0.4?hm2和T3區0.5?hm2。北湖試驗地T1區1.3?hm2、T2區1.1?hm2?和T3區1.2?hm2。處理區內按排灌水方向平均分設3個并列的小區重復。

在種植期間，根據水稻發育期和實際蟲情調查情況，進行各階段施用綠僵菌、白僵菌分別與Bt、MbNPV或苦參堿的防蟲處理，具體施藥日期和藥劑組合見表1。施藥用量為T1區內每667?m2綠僵菌200?g加Bt?75?g或MbNPV?30?mL或苦參堿100?mg;?T2區內每667m2白僵菌100?g加Bt?75?g或MbNPV?30?mL或苦參堿100?mg。施用時各組合用60?L水配制，進行噴霧處理。T3區由當地按常規方法管理。

1.4?調查

在水稻移栽20?d后，每周觀察2次，監測蟲害發生情況，當發現稻縱卷葉螟蟲口密度≥10頭/百叢成蟲或新蟲苞15個/百叢（約5?m2）或稻飛虱≥40頭/百叢（約5?m2）時，開始實施防治。設定在施藥后7?d、14?d調查，如調查日遇降雨等情況順延次日。

在水稻不同發育期，分別對當期主要蟲種稻縱卷葉螟或稻飛虱的數量進行調查評估。調查稻縱卷葉螟時，在每個小區內采用五點取樣，每點調查20叢，共計100叢，調查卷葉數（包括有蟲苞的卷葉和蟲已出苞的條斑葉或枯白葉）。3個重復小區之間相鄰的采樣點相距至少20?m。調查稻飛虱時，采用平行跳躍式取樣，間隔4～5行取稻叢，每叢?＜5頭時調查50叢;5～10頭時調查30叢;＞10頭時調查25叢。采用拍查法用力拍擊植株下部3下和中上部3下，收取并記錄飛虱數量。

1.5?防效分析

參照《稻縱卷葉螟和稻飛虱防治技術規程》NY/T?2737.1～2—2015的藥效評價方法，對于稻縱卷葉螟，根據調查的各小區卷葉數計算卷葉率，防治效果為處理區相對于對照區減少的卷葉率［7］；對于稻飛虱，根據調查的各小區蟲口數，計算施藥前、后的蟲口減退率作為防治效果［8］。利用SPSS?20.0?對數據進行分析，以單因素ANOVA中的Duncan和LSD法進行差異顯著性分析。

卷葉率=（卷葉數/調查總葉數）×100%;

稻縱卷葉螟防治效果=（對照區卷葉率-處理區卷葉率）/對照區卷葉率×100%;

稻飛虱防治效果即蟲口減退率=（施藥前蟲數-施藥后蟲數）/施藥前蟲數×100%。

2?結果與分析

2.1?綠僵菌、白僵菌與MbNPV組合對稻縱卷葉螟的防治效果

根據水稻生長發育進程及田間監測調查，適時針對性地施用綠僵菌+、白僵菌+的生物殺蟲劑組合。在泛信基地，稻縱卷葉螟出現早于稻飛虱。移栽后42?d（7月14日）時，水稻發育處于分蘗期，多點調查的稻縱卷葉螟平均數量為22頭/百叢。于次日在T1區、T2區分別施用了綠僵菌+MbNPV、白僵菌+MbNPV的組合。結果顯示，施用綠僵菌與MbNPV組合后，對稻縱卷葉螟在7?d和14?d的防治效果分別為58.2%和68.1%;施用白僵菌與MbNPV組合后，在7?d和14?d的防治效果分別為70.3%和81.2%，顯著優于綠僵菌組合（P<0.05）（圖1）。

在北湖基地，稻縱卷葉螟種群發生相對晚于稻飛虱，在施用防治稻飛虱藥劑（見2.2小節）2周后即8月初時，水稻已開始破口抽穗，稻縱卷葉螟數量明顯上升，成為田間主要害蟲。8月6日調查T1、T2、T3區的卷葉率分別達到10.0%、8.3%和8.0%，于次日用綠僵菌、白僵菌分別與MbNPV組合對T1區和T2區實施防控，T3按本地管理施藥。結果顯示，施藥后7?d，綠僵菌與MbNPV組合對稻縱卷葉螟的防治效果為61.3%，白僵菌與MbNPV組合的防治效果達到65.6%。在第11?天時，T3本地管理因蟲口快速上升，額外增加1次施藥，結果在14?d后的調查顯示，T1、T2、T3的卷葉率分別為51.0%、34.0%和43.0%，綠僵菌或白僵菌與MbNPV組合相對T3二次施藥的防治效果為-18.6%和20.9%（圖2），說明白僵菌組合保持了較長的防效。

2.2?綠僵菌、白僵菌與苦參堿組合對稻飛虱的防治效果

在北湖基地，稻飛虱種群的出現早于稻縱卷葉螟，且蟲口密度快速上升，在移栽后40?d（7月20日）時，水稻發育處于分蘗期，T1、T2和T3區的稻飛虱數量均已超過1?000頭/百叢，于次日對試驗地進行了首次施藥處理。針對主要害蟲稻飛虱，在T1區、T2區分別施用綠僵菌、白僵菌與苦參堿組合，在T3區按本地管理用藥。試驗結果顯示，施藥7?d后，3個小區的防治效果即蟲口減退率在64.7%～68.3%，之間無顯著差異（P>0.05）;而至14?d時，白僵菌處理顯示較高的蟲口減退率，為76.1%，反映了白僵菌有較好的持續作用（圖3）。

在泛信基地，7月下旬至8月初期間，水稻逐漸破口抽穗，稻飛虱種群數量上升較快，成為田間主要害蟲。8月1日調查T1、T2和T3區的稻飛虱蟲口數量已分別達到149、148、170頭/百叢，于次日在T1區和T2區實施了綠僵菌、白僵菌分別與苦參堿組合處理。

調查顯示，施藥后7?d時T1?、T2?、T3蟲口數量分別為68、73、173頭/百叢，對照區蟲口數量是處理區的2～3倍;14?d時T1、T2?、T3蟲口數量分別為41、49、157頭/百叢，對照區蟲口數量是處理區的3倍以上。計算結果表明，施藥后7、14?d的防效上升，防治效果即蟲口減退率在T1區由54.5%?上升到72.3%，在T2區由50.4%?上升到66.7%，而在本地管理區T3的蟲口數量持續上升，蟲口減退率為負值，對比十分明顯（圖4）。

2.3?綠僵菌、白僵菌與蘇云金桿菌組合對稻縱卷葉螟和稻飛虱的防治效果

9月中旬水稻進入灌漿乳熟后期逐漸成熟，此時田間蟲害混合發生，調查顯示蟲害總數較前期明顯減少。在泛信基地，稻縱卷葉螟仍然相對較多，T1、T2、T3區的卷葉率分別為18.3%、10.5%、29.5%，稻飛虱也有一定的蟲口數量。9月16日以綠僵菌、白僵菌分別與蘇云金芽胞桿菌（Bt）組合進行了防治。結果顯示，根據卷葉率評估，施用綠僵菌與Bt組合后，

7、14?d的防治效果分別為37.4%和64.0%;施用白僵菌與Bt組合后，7?d的防治效果為58.4%，14?d上升到75.4%（圖5）。同時，根據稻飛虱蟲口減退率評估，2種菌劑組合起效較慢，在7?d?時綠僵菌與Bt組合的防治效果為24.7%，白僵菌與Bt組合的防治效果為-11.7%，即沒能抑制害蟲種群發展;但在14?d時，2種菌劑組合的防效分別快速上升到77.3%和78.1%，二者之間無顯著差異，比本地施藥管理效果（84.1%）略低，但存在顯著差異（P＜0.05）（圖6）。

在北湖基地，9月中旬時，水稻也進入灌漿乳熟后期，田間調查發現多種害蟲混合發生，T1、T2、T3區的蟲口數量分別為189、102頭/百叢和350頭/百叢，卷葉率分別為29.2%、56.5%和57.3%，T1、T2處理區的蟲害總體低于對照區T3，但仍然存在較高數量。于9月17日用綠僵菌、白僵菌分別與蘇云金芽胞桿菌（Bt）組合進行了防控處理。結果顯示，根據稻飛虱蟲口減退率評估，施用綠僵菌與Bt組合后，7、14?d的蟲口數量逐漸下降，蟲口減退率逐步上升，分別為44.8%和65.2%，在14?d時超過了本地用藥管理的效果;施用白僵菌與Bt組合在前期未能阻止害蟲種群發展，7?d的調查蟲口減退率僅為1.1%，隨后逐漸起控制作用，14?d防效為14.3%。相比之下，綠僵菌組合的優勢更明顯（圖7）。同時，根據卷葉率評估，2種組合防治稻縱卷葉螟的防效在前期均低于本地常規施藥管理，顯示7?d時的防效為負值，只有白僵菌組合在14?d后相對于常規管理提高了34.6%（圖8）。但從小區內施藥前后比較，綠僵菌與Bt組合沒能有效控制為害，卷葉率小幅上升波動，至14?d時卷葉率仍有37.8%。施用白僵菌與Bt組合使卷葉率逐步減少，至14?d時卷葉率為22.3%，比施藥前減少了60.5%。

3?結論與討論

生物殺蟲劑由對昆蟲有寄生或毒性作用的天然生物資源研發而成，包括真菌、細菌、病毒和植物源物質等，與環境友好兼容，是減少化學農藥使用的重要替代品。生物殺蟲劑通常專性作用較強，不同種類各有優勢和局限，例如細菌Bt具有高效殺蟲毒蛋白，需經昆蟲腸道發揮效用，對刺吸式口器害蟲難以奏效;真菌具有表皮侵入特性，致病寄主范圍廣，對咀嚼式、刺吸式口器害蟲均有效;病毒NPV專一性更強等，組合使用可以互補不足或協同增效［4，6，9］。綠僵菌屬和白僵菌屬是具有較廣泛殺蟲譜的真菌類群，但不同菌株對不同害蟲的毒力范圍和強度有差異。除了對稻縱卷葉螟、稻飛虱有防控效果外，還有報道綠僵菌、白僵菌對二化螟Chilo?suppressalis、煙粉虱Bemisia?tabaci有高效防治作用［1011］。在印度Thiruvallur和Kancheepuram地區水稻田中，施用綠僵菌防治稻黑蝽Scotinophara?lurida可減少蟲害達60.8%［12］。本試驗在前期了解生物殺蟲劑產品特性的基礎上，針對水稻生長發育過程中的主要害蟲種類及優勢種群，設計了以綠僵菌、白僵菌分別與病毒殺蟲劑MbNPV、細菌殺蟲劑Bt和植物源殺蟲劑苦參堿的組合，以應對水稻主要遷飛性害蟲稻縱卷葉螟和稻飛虱的為害，兼顧防控其他害蟲。試驗證明，在水稻無化肥、無化學農藥的種植條件下，綠僵菌＼白僵菌與MbNPV組合，綠僵菌與蘇云金桿菌組合防治稻縱卷葉螟有優勢，而白僵菌與苦參堿組合，用于防治稻飛虱可獲得較高防效。這些防效優勢不僅取決于生物殺蟲劑本身的毒力選擇性，還取決于其作用機理，并與靶標害蟲的取食習性有關。綠僵菌、白僵菌為昆蟲病原真菌，有較寬的寄主譜，主要從昆蟲表皮侵入感染，適用于噴施防治各種害蟲，但其感病進程相對較慢;蘇云金芽胞桿菌殺蟲譜較寬，而MbNPV專一性強，二者都主要通過消化道侵染發揮作用，用于防治在葉片表面取食的害蟲。稻縱卷葉螟為咀嚼式口器昆蟲，直接啃食為害植株，而稻飛虱以刺吸式口器取食，將口針刺入植株組織汲取營養，因此蘇云金芽胞桿菌和MbNPV適用于稻縱卷葉螟，而對稻飛虱效果欠佳。苦參堿為植物源提取物，植物源種類和提取組分的差異可能會影響其作用效果。本試驗的生物農藥組合協同提高防效，可為實現有機種植提供技術保障。

生物農藥通常不像化學藥劑那樣快速見效，一般需要1～2?d或更長時間與害蟲作用，因此應當抓住害蟲發生早期施用。同時綠僵菌、白僵菌還具有田間宿存和增殖的優勢，表現出較長的持效作用，早期施用后宿存和增殖菌群有利于追隨害蟲侵染而發揮作用。

本研究在崇明兩個試驗基地進行。在種植品種相同、栽種日期相近的條件下，兩地水稻生長發育進程大致相同。但兩地稻縱卷葉螟和稻飛虱的遷入有先后差別，在泛信基地，稻縱卷葉螟較早遷入成為水稻分蘗期的主要為害種群，而在北湖基地的水稻分蘗期，較早遷入并快速形成主要種群的是稻飛虱。兩地相距只有約30?km，北湖處于泛信東略偏北，離長江岸邊和入海口更近，周邊是連片的稻田，可見微小地理差異和周邊小環境因素差異可能影響蟲害遷移和發生情況。因此，兩個試驗基地在同一時期針對各自的主要害蟲采用了不同的生物農藥組合，而相同的生物農藥組合則先后在兩個試驗基地在不同時期應用，地理和時間的差異可能會影響防治效果的穩定性。隨著水稻的發育進程，水稻害蟲的種類、種群的繁殖和迭代變化趨于復雜化，也會影響防治效果的評估，在實際投入殺蟲劑時應考量其相對廣譜多效性、長效性，因此，以綠僵菌和白僵菌為基礎與其他種類生物殺蟲劑的組合應用是一個合理的選擇。

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（責任編輯：田?喆）