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    新煙堿類殺蟲劑在農藥復配中的應用進展
    責任編輯:左彬彬 來源:《農藥》2022年第5期 日期:2022-05-13
     

           化學農藥作為農作物穩產豐收的重要保障,在有害生物防治中發揮不可替代的作用。新煙堿類殺蟲劑是全球重要的化學農藥品種,在我國以及歐盟、美國、加拿大等120多個國家登記使用,自上市以來成為增速最快、銷量最大的殺蟲劑種類,2014年市場份額占全球25%以上。它通過選擇性控制昆蟲神經系統煙堿乙酰膽堿酯酶受體(nAChRs),麻痹中樞神經系統致使昆蟲死亡,對同翅目、鞘翅目、鱗翅目等乃至抗性靶標害蟲防效優異。截至2021年9月我國登記的新煙堿類農藥有12種,分別為吡蟲啉、噻蟲嗪、啶蟲脒、噻蟲胺、呋蟲胺、烯啶蟲胺、噻蟲啉、氟啶蟲胺腈、哌蟲啶、氯噻啉、環氧蟲啶和氟吡呋喃酮,制劑產品達3,400多種,其中復配制劑占比超過31%,以吡蟲啉、噻蟲嗪、啶蟲脒、噻蟲胺、呋蟲胺、烯啶蟲胺等為主。

           隨著農業生態環境中新煙堿類殺蟲劑的持續大量投入,靶標抗性、生態風險、人類健康等系列科學問題也隨之凸顯。2018年新疆地區棉蚜田間種群對新煙堿類殺蟲劑產生中、高水平抗藥性,其中對吡蟲啉、啶蟲脒和噻蟲嗪的抗性分別增加了85.2~412倍、221~777倍和122~1,095倍。國際上煙粉虱種群抗藥性研究也指出,2007-2010年煙粉虱對新煙堿類農藥出現較高的抗藥性,吡蟲啉和噻蟲啉尤為突出。其次,新煙堿類殺蟲劑不僅嚴重影響蜜蜂的種群密度、取食行為、空間動態及體溫調節,而且對蚯蚓的發育繁殖也有顯著負作用。此外,從1994-2011年,人類尿液中新煙堿類農藥的檢出率顯著增加,表明了人類對新煙堿類農藥的間接攝入量和體內累積量逐年增多。通過對大鼠腦內的微量透析發現,噻蟲胺和噻蟲嗪脅迫會誘導大鼠釋放多巴胺,噻蟲啉則可誘導大鼠血漿中甲狀腺激素水平上升,推斷新煙堿類農藥會對哺乳動物的神經系統和內分泌系統造成損傷。人骨髓間充質干細胞體外模型研究證實,烯啶蟲胺能夠造成DNA損傷和染色體畸變,導致細胞內活性氧升高,進而影響成骨分化;诖,加拿大害蟲管理局(PMRA)針對部分新煙堿類殺蟲劑啟動再評價程序,歐盟食品安全局(EFSA)也對吡蟲啉、噻蟲嗪和噻蟲胺采取了禁限用措施。

           不同農藥間的復配不僅能夠延緩單一農藥靶標抗性,提高農藥活性,還能夠減少農藥用量,降低環境暴露風險,為上述科學問題的緩解與農藥可持續應用提供了廣闊前景。因此,本文結合國內外研究進展,旨在闡述實際農業生產中應用廣泛的新煙堿類殺蟲劑與其他類農藥的復配研究,涵蓋有機磷類農藥、氨基甲酸酯類農藥、擬除蟲菊酯類農藥、酰胺類農藥、苯甲酰脲類農藥、沙蠶毒素類農藥、雜環類農藥、生物農藥及其他農藥,以期為新煙堿類農藥的合理使用及其有效管理提供科學參考。

    1  與有機磷類農藥復配進展

           有機磷農藥是我國早期有害生物防治中的典型殺蟲劑品種,通過抑制乙酰膽堿酯酶的活性,影響正常神經傳遞導致害蟲死亡。有機磷農藥殘留期長,生態毒性與人畜安全問題突出,將其與新煙堿類殺蟲劑復配能夠有效緩解上述科學難題。吡蟲啉與典型有機磷農藥馬拉硫磷、毒死蜱、辛硫磷復配配比為1∶40~1∶5時對韭蛆防效較好,共毒系數可達122.6~338.6(見表1)。其中,吡蟲啉與辛硫磷復配制劑對油菜蚜蟲的田間防效高達90.7%~95.3%,持效期7個月以上。同時吡蟲啉與辛硫磷復配制劑(商品名地蚜靈)以900 g/hm2施用,對油菜蚜蟲整個生育期的防效在90%以上。噻蟲嗪與乙酰甲胺磷、毒死蜱的復配制劑對菜青蟲具有良好的殺蟲活性,共毒系數達到131.1~459.0。另外,噻蟲嗪與毒死蜱配比為1∶16時,對于灰飛虱的半致死濃度(LC50值)為8.0 mg/L,共毒系數為201.12;其30%復配水乳劑對稻飛虱防效優良。烯啶蟲胺與毒死蜱的復配比為1∶30時對防治白背飛虱具有良好的增效作用,LC50值僅為1.3 mg/L。環氧蟲啶和毒死蜱、三唑磷、敵敵畏復配對于防治小麥蚜蟲、棉鈴蟲和黃曲條跳甲等均有較好的協同增效作用,共毒系數為134.0~280.0。氟吡呋喃酮與辛硫磷按1∶4的比例混配時,共毒系數為176.8,對4齡韭蛆的防治體現出明顯增效作用。

           綜上,新煙堿類殺蟲劑常與馬拉硫磷、毒死蜱、辛硫磷、乙酰甲胺磷、三唑磷、敵敵畏等有機磷類農藥復配組合,復配后的藥劑用量減少、防效提高,有效減輕了對生態環境的影響。建議后續進一步開發新煙堿類殺蟲劑與辛硫磷、馬拉硫磷的復配制劑,進一步發揮復配制劑的防治優勢。

    2  與氨基甲酸酯類農藥復配進展

           氨基甲酸酯類農藥通過抑制昆蟲乙酰膽堿酶和羧酸酯酶的活性,導致乙酰膽堿和羧酸酯的積累使昆蟲死亡,在農林牧生產中應用廣泛;但其遇堿和強光易分解,持效期短,害蟲抗性問題嚴峻。通過與新煙堿類殺蟲劑復配可延長氨基甲酸酯類農藥的使用周期。吡蟲啉與異丙威按7∶400配比用于防治白背飛虱時,共毒系數達到最高,為638.1(見表1)。吡蟲啉與異丙威配比為1∶16時防治稻飛虱效果最明顯,共毒系數為178.1,持效期相對單劑更長。研究還表明,噻蟲嗪和丁硫克百威復配的13%微囊懸浮劑對田間小麥蚜蟲的防效和安全性均表現良好,藥后3 d防效達到87.1%~90.2%,7 d增長為97.7%~98.6%。48%啶蟲脒.丁硫克百威可分散油懸浮劑按36~60 g a.i./hm2施用后,對棉花蚜蟲防效為87.1%~96.9%,持效期可達14 d,且對棉蚜天敵安全。

           綜上,新煙堿類殺蟲劑與異丙威、丁硫克百威等復配較多,能夠延緩靶標害蟲如煙粉虱、蚜蟲等抗性產生,并能有效延長農藥的持效期,復配制劑防治效果顯著優于單劑,在實際農業生產中應用廣泛。但需要警惕丁硫克百威的降解產物克百威,其毒性高,已在蔬菜栽培中禁用。

    3  與擬除蟲菊酯類農藥復配進展

           擬除蟲菊酯類殺蟲劑通過影響神經膜中鈉離子通道造成神經傳遞障礙,進而導致害蟲中毒死亡。由于投入過多導致害蟲解毒代謝能力增強,靶標敏感性降低,極易產生抗藥性,其與新煙堿類農藥復配制劑市場占比高。表1指出:吡蟲啉與氰戊菊酯的復配對馬鈴薯桃蚜防效較佳,2∶3配比共毒系數達到276.8。吡蟲啉、噻蟲嗪與醚菊酯復配制劑是防止褐飛虱種群泛濫的有效方法,其中吡蟲啉與醚菊酯以5∶1的比例混合最佳,噻蟲嗪與醚菊酯以7∶1的比例混合最佳,共毒系數為174.3~188.7。13%噻蟲嗪與9%高效氯氟氰菊酯復配的微囊懸浮劑具有顯著的協同增效作用,共毒系數為232,在123.6~169.5 g/hm2范圍內對煙草蚜蟲防效可達90%,是防治煙草蟲害的主要復配藥劑。噻蟲胺與高效氯氟氰菊酯按1∶9復配時,對黃曲條跳甲的共毒系數最高(210.5),延緩了噻蟲胺抗藥性的發生。啶蟲脒與聯苯菊酯、高效氯氰菊酯、氰戊菊酯配比為1∶2、1∶4、1∶4時,共毒系數最高,為409.0~630.6。噻蟲嗪∶聯苯菊酯、烯啶蟲胺∶高效氯氟氰菊酯配比均為5∶1時,共毒系數分別為414.0和706.0,對蚜蟲聯合防效最顯著。噻蟲胺與高效氯氟氰菊酯混劑(LC50值1.4~4.1 mg/L)對瓜蚜防效顯著高于單劑(LC50值42.7 mg/L),藥后7 d的防效高于92%。

           目前新煙堿類殺蟲劑與擬除蟲菊酯類農藥復配技術相對成熟,在我國的病蟲害防治中廣泛應用,延緩了擬除蟲菊酯類農藥的靶標抗性,也降低了新煙堿類殺蟲劑高殘留和非靶標毒性。此外,通過新煙堿類殺蟲劑與溴氰菊酯、增效醚等聯合應用可防治耐擬除蟲菊酯類農藥的埃及伊蚊和岡比亞按蚊,對于全球范圍內衛生害蟲的防治具有指導性意義。

    表1  典型新煙堿類農藥復配組合匯總(1) 

    4  與酰胺類農藥復配進展

           酰胺類殺蟲劑主要抑制昆蟲的魚尼丁受體,導致昆蟲肌肉持續收縮僵硬而死。新煙堿類殺蟲劑與其復配能緩解害蟲抗性,延長其使用周期,例如多種新煙堿類殺蟲劑與氟苯蟲酰胺(曾用名:氟蟲雙酰胺)復配用于靶標害蟲的防治,共毒系數為121.0~183.0(見表2)。噻蟲嗪與氯蟲苯甲酰胺以15∶11混配防治橘小實蠅幼蟲時,共毒系數最高為157.9;噻蟲嗪、噻蟲胺、烯啶蟲胺3種藥劑與殺螺胺配比為10∶1時,共毒系數達到170.2~194.1,呋蟲胺與殺螺胺配比為1∶1時,共毒系數最高,對褐飛虱防效顯著。吡蟲啉、噻蟲胺、呋蟲胺和氟啶蟲胺腈分別與溴蟲氟苯雙酰胺配比為5∶1、5∶1、1∶5和10∶1時防效最佳,共毒系數分別為245.5、697.8、198.6和403.8,對棉蚜的防效(7 d)可達92.4%~98.1%,對小菜蛾的防效(7 d)可達91.9%~96.8%,應用潛力巨大。

           綜上,通過新煙堿類與酰胺類農藥復配,不僅緩解了靶標害蟲的抗藥性,而且減少了用藥量,降低了經濟成本,促進了與生態系統環境的兼容發展。酰胺類農藥對抗性靶標害蟲防治突出,且對于一些高毒、殘留期長的農藥具備很好的替代作用,市場份額逐漸增大,在實際農業生產中具有廣闊的發展前景。

    5  與苯甲酰脲類農藥復配進展

           苯甲酰脲類殺蟲劑屬幾丁質酶合成抑制劑,通過影響害蟲正常發育消滅害蟲。它與其他種類的殺蟲劑不易產生交互抗性,能有效防治抗有機磷和菊酯類農藥的靶標害蟲,在新煙堿類農藥復配制劑中應用廣泛。由表2可見:吡蟲啉、噻蟲嗪與除蟲脲組合對韭菜遲眼蕈蚊幼蟲防治起到良好的增效作用,噻蟲嗪與除蟲脲按5∶1復配時效果最佳,共毒系數高達207.4。噻蟲胺與氟蟲脲的混配比例為2∶1時,對韭菜遲眼蕈蚊幼蟲的共毒系數為176.5,田間防效達到94.4%。環氧蟲啶與多氟脲、氟蟲脲等多種苯甲酰脲類農藥復配對小菜蛾和稻縱卷葉螟防治效果均良好,共毒系數為100.7~228.9,可有效減少農藥的投入量。

           新煙堿類農藥與苯甲酰脲類殺蟲劑聯合應用相對有機磷、菊酯類農藥更符合綠色農藥的發展理念,可以有效擴大防治譜、減少農藥的投入量,協同增效明顯,對生態環境也更加安全。

    6  與沙蠶毒素類農藥復配進展

           沙蠶毒素類殺蟲劑屬煙堿乙酰膽堿受體抑制劑,通過抑制神經遞質的正常傳遞使昆蟲中毒死亡。由于其應用廣泛,無內吸和熏蒸作用,極易產生抗性。通過與新煙堿類殺蟲劑復配對產生抗性的水稻二化螟、三化螟種群的防效良好。表2指出:吡蟲啉和殺蟲單以2∶68比例復配時,對二化螟害蟲的防治效果最好,共毒系數為146.7。噻蟲嗪與殺蟲單混劑配比1∶1時對玉米蚜蟲有顯著的協同增效,共毒系數為214.2。40%噻蟲嗪.殺蟲單懸浮劑在第15天時防效仍高達93.0%~97.0%,持效期長,且對玉米生長安全。50%吡蟲啉.殺蟲環可溶粉劑對蘋果金紋細蛾的防治效果優良,在害蟲盛發期時噴藥,藥后15 d防效高達79.8%~91.7%。

           殺蟲單作為我國自主研發的殺蟲劑,對禾本科植物敏感,一定程度上限制了使用。沙蠶毒素類農藥與新煙堿類殺蟲劑的復配,為實際生產中靶標害蟲的防治提供了更多的防治方案,也是藥劑復配發展征程中的良好應用案例。

    表2  典型新煙堿類農藥復配組合匯總(2) 

    7  與雜環類農藥復配進展

           雜環農藥是農業生產中應用最多、數目最為龐大的有機農藥,多數在環境中殘留期長、較難降解。與新煙堿類殺蟲劑農藥的復配可有效減少雜環農藥的用量、減輕藥害,低劑量的藥劑復配即可發揮協同增效作用。由表3可知:吡蟲啉與吡蚜酮復配比為1∶3時,共毒系數達到最高為616.2;呋蟲胺與吡蚜酮復配比1∶7時,共毒系數為3,712.6,對稻飛虱防治兼具速效性和持效性。吡蟲啉、呋蟲胺、噻蟲啉分別與甲磺酰菌唑復配對大黑鰓金龜幼蟲、小地老虎幼蟲、溝金針蟲防治效果佳,噻蟲啉、烯啶蟲胺、氯噻啉分別與甲磺酰菌唑復配對柑橘木虱具有優異防效。吡蟲啉、噻蟲嗪等7種新煙堿類殺蟲劑與蟲螨腈的復配對韭蛆的防治均有協同增效作用。噻蟲嗪與氟蟲腈復配配比為2∶1~71∶1時,共毒系數為152.2~519.2,噻蟲嗪與蟲螨腈復配配比為217∶1,共毒系數為857.4,對白蟻具有明顯的防效。噻蟲嗪與氟蟲腈復配作為種子處理劑,可有效減少田間小麥害蟲密度,保護作物種子和發芽的幼苗。啶蟲脒與氟蟲腈混用比例為1∶10時,對產生抗藥性家蠅的協同增效防治最為顯著。

           綜上,雜環類農藥復配制劑以殺菌劑為主,包括吡啶類、吡咯類和吡唑類。農業生產中常用來拌種,提高發芽率,也可降低病蟲害,對作物和非靶標生物相對安全。雜環類農藥作為防治病蟲害的聯合制劑,對綠色農業發展具有良好推進作用,體現出省時、省力、經濟、增產的優勢。

    8  與生物農藥及農用抗生素復配進展

           生物農藥及農用抗生素見效慢,持效期短,受環境影響大,通過與新煙堿類農藥復配發揮良好的協同增效作用,擴大防治譜的同時還可以延長藥效、提高穩定性。由表3可見:吡蟲啉和白僵菌或綠僵菌組合,96 h后殺蟲活性較單獨使用白僵菌和綠僵菌分別提高了60.0%和50.6%。噻蟲嗪與綠僵菌復配可有效增加臭蟲的總體死亡率和真菌侵染率。其次,吡蟲啉和綠僵菌組合對于長角甲蟲的防治具有顯著的協同增效作用,雖然減少了真菌分生孢子量。吡蟲啉和線蟲混用可增加白蛉感病率,進而提高其田間持久性和生物防治潛力。7種新煙堿類農藥與氧化苦參堿聯合使用對稻飛虱的防效良好,共毒系數為123.2~173.0。此外,噻蟲胺和阿維菌素按4∶1混配對煙粉虱的共毒系數為171.3,增效顯著。烯啶蟲胺和阿維菌素復配比例為1∶4時,對褐飛虱7 d的防效可達93.1%。噻蟲胺和多殺霉素的比例為5∶44時,對橘小實蠅成蟲防效最好,共毒系數為169.8,多殺霉素和大多數新煙堿類藥物之間未顯示交叉抗性,聯合使用防效佳。

           生物農藥聯合防治是綠色農業發展的熱點,常見的白僵菌、綠僵菌等均與化學藥劑具有良好的協同防效。單一生物藥劑易受天氣影響,藥效不穩定,與新煙堿類殺蟲劑復配克服了這一缺點,在減少化學藥劑用量的同時,保證了復配制劑的速效性和持效期,擴大了防治譜,減輕了環境負擔。生物農藥與化學農藥復配為綠色農藥的發展提供了新思路,應用前景巨大。

    表3  典型新煙堿類農藥復配組合匯總(3)

     

    9  與其他農藥復配進展

           新煙堿類農藥與其他農藥復配也表現出優異防效,由表3可知:吡蟲啉和噻蟲嗪分別與戊唑醇組合作為種子處理劑時,對麥蚜的防治效果優良,對非靶標生物安全,同時提高了種子發芽率。吡蟲啉、三唑酮和烯唑醇復配制劑在小麥病蟲害防治中表現出良好的效果,對小麥葉銹病、白粉病和蚜蟲的防效分別為89.6%~90.2%、91.2%~92.5%和98.7%~99.1%。新煙堿類殺蟲劑與丁香菌酯復配(1∶20~20∶1)對棉蚜具有明顯的協同增效作用。噻蟲嗪、呋蟲胺、烯啶蟲胺與戊吡蟲胍質量比為50∶1~1∶50時,共毒系數為129.0~186.0,可以有效防治刺吸式口器害蟲。環氧蟲啶和苯氧威配比為1∶4時,共毒系數250.0,對于稻飛虱的防效最優。吡蟲啉與雙甲脒組合對棉蚜具有明顯的抑制作用,在吡蟲啉為最低劑量LC10時協同率最高。噻蟲嗪和螺蟲乙酯質量比為10∶30~30∶10時,共毒系數為109.8~246.5,無植物毒性效應。此外,礦物油農藥綠穎、硅藻土等其他農藥或助劑與新煙堿類農藥組合也能提高對于靶標害蟲的防效。

           其他農藥類別復配應用中主要包括三唑類、甲氧基丙烯酸酯類、硝基縮氨基胍類、雙甲脒、季酮酸類、礦物油類及硅藻土等。在篩選農藥時要警惕藥害問題,有效甄別不同類別農藥間的反應。復配實例也體現出了越來越多種類的農藥可與新煙堿類殺蟲劑進行復配,為害蟲防治提供更多選擇。

    10  結論與展望

           新煙堿類農藥的廣泛使用導致靶標害蟲抗藥性的顯著增加,加之其生態弊端與健康暴露風險,成為當前研究熱點和應用難點。不同農藥合理復配或研制殺蟲增效藥劑是延緩抗藥性、減施增效的重要舉措,也是實際農業生產中該類農藥可持續應用的重大策略。本文綜述了典型新煙堿類農藥與其他類別農藥復配的應用進展,明確了農藥復配優勢:① 延緩抗藥性;② 提高防效;③ 擴大防治譜;④ 增強持效期;⑤ 提高速效性;⑥ 調節作物生長;⑦ 減少農藥用量;⑧ 改善環境風險;⑨ 降低經濟成本;⑩ 改良化學農藥。同時,需要高度關注復配制劑聯合環境暴露問題,尤其對非靶標生物(例如,害蟲天敵)和敏感作物不同生長階段的安全性,以及農藥化學特征改變引起的防效差異等科學問題。傳統農藥創制費時費力,成本高,研發周期長,農藥復配作為一種有效替代措施,其合理、科學、規范的應用,不僅延長了農藥的應用周期,而且推動了有害生物防治良性循環,為生態環境的可持續發展提供了強有力的支撐。

    作者:張明浩1,2,康珊珊1,3,郭靖立2,劉子琪2,程有普2,陳增龍1(1.中國科學院動物研究所農業蟲害鼠害綜合治理研究國家重點實驗室;2.天津農學院園藝園林學院;3.河北大學生命科學學院)

     

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