全 文 ：桃蚜对吡虫啉次亚致死用量反应的时间剂量
死亡率模拟分析*
顿玉慧 冯明光* *
(浙江大学微生物研究所/应用昆虫学研究所,杭州 310029)
摘要 采用电动弥雾法测定了桃蚜对吡虫啉次亚致死浓度( 0 01~ 1 0g!ml- 1)为期 1 周的反应. 所获
数据经时间剂量死亡率模拟分析, 获得了根据不同期望杀蚜水平的致死浓度和致死时间, 且二者互为函
数关系,即达到同一期望杀蚜水平的时间越长,所需药液浓度越低, 反之亦然. 以弥雾后第 1 d 和第 5 d 为
例, LC50及其 95%置信限分别为 2 8( 1 8~ 4 6)和 0 5( 04~ 0 6)g!ml- 1 , LC90分别为71( 38~ 130)和
1 2( 1 0~ 1 5)g!ml- 1, LC99分别为 11 9( 60~ 239)和 2 0( 15~ 2 8)g!ml- 1 . 当药液浓度为 10、2 0
和 3 0 g!ml- 1时, LT 50分别为 29、14 和 1 0 d, LT 90分别为 58、36 和 24 d.结果表明, 吡虫啉的田间
常规使用浓度( ~ 33 g!ml- 1)是按快速击倒要求确定的, 它比 24 h 内 LC99的上限还高;稍放宽时间要求,
达到特定杀蚜水平所需的药液浓度可大幅降低.
关键词 桃蚜 吡虫啉 次亚致死剂量弥雾 生物测定 时间剂量死亡率模拟
文章编号 1001- 9332( 2004) 04- 0615- 04 中图分类号 Q948. 3 文献标识码 A
Timeconcentrationmortality modeling for responses of Myzus persicae to low sublethal sprays of imidaclo
prid. DUN Yuhui, FENG Mingguang ( I nstitute of M icrobiology , I nstitute of Applied Entomology , Zhej iang U
niver sity , Hangzhou 310029, China) . Chin. J . A pp l. Ecol. , 2004, 15( 4) : 615~ 618.
The r esponse of the g reen peach aphid, Myzus persicae, to low sublethal concentrations of imidacloprid ( 0. 01~
1 0 g!ml- 1) spr ayed by an electronic sprayer w as assessed at the regime of 23∀ and 12#12( L#D) during a 7
day per iod. The resultant data were fitted to timeconcent rat ionmortality model, generating estimates of let hal
concentrations ( LCs) and lethal times ( LTs) that depended on each other at an expected efficacy level. On days
1 and 5 after spray , for instance, the LC50 with 95% confidential limits were estimated as 2. 8( 1. 8~ 4. 6) and 0.
5( 0. 4~ 0. 6)g!ml- 1, LC90 7. 1( 3. 8~ 13. 0) and 1. 2( 1. 0~ 1. 5) , and LC99 11. 9( 6. 0~ 23. 9) and 2. 0( 1. 5
~ 2. 8) , r espectiv ely. At the concentr at ions of 1. 0, 2. 0 and 3. 0g!ml- 1, t he LT 50 est imates were 2. 9, 1. 4, and
1. 0 days, r espectiv ely; and LT 90 5. 8, 3. 6, and 2. 4 days. T he r esults indicate that t he fast knockdown concentra
tion of imidacloprid commonly recommended for field spray in aphid control( ~ 33 g!ml- 1 ) was even higher
than the upper limit of its LC99 wit hin 24 h. Based on the above r esponse of M . persicae to the low sublethal con
centrations sprayed, the applicat ion rate of imidaclopr id for an expected efficacy level against aphids could be
greatly decreased if a longer period o f action time w as allow ed. A discussion was g iven on more rational applica
tion of imidacloprid in relation to relief of aphid r esistance to the chemical insecticide and its potential to stimulate
fer tilit y of spider mites.
Key words Myzus p er sicae, Imidaclopr id, L ow sublet hal sprays, Bioassay , T imeconcentr ationmortalit y mod
eling .
* 国家自然科学基金项目 ( 30270897)、浙江省科技计划项目
( 02110266, 2003C31031)和宁波市科技计划资助项目( 22002D40001) .
* * 通讯联系人. Email: mgfeng@ cls. zju. edu. cn
2002- 08- 12收稿, 2003- 12- 04接受.
1 引 言
蚜虫防治长期主要依赖于化学杀虫剂, 抗药性
问题日益突出, 成为无公害农产品可持续生产的主
要制约因素.近 10年来, 若干有机磷、有机氮及除虫
菊酯类化学杀虫剂因害虫抗药性引起的用药量增
大、残留加剧而在蔬菜、瓜果、茶叶等敏感作物上被
禁用或限用,吡虫啉逐渐取而代之.作为一种新尼古
丁类化合物 ( neonicot inoid compound) , 吡虫啉商品
名称繁多,属内吸性杀虫剂,不仅具有胃毒、击倒和
触杀作用,还兼具拒食及抑制取食作用,高效低毒低
残留,因而成为目前防治蚜虫、叶蝉、飞虱等刺吸式
口器害虫的主要药剂[ 2, 7, 13] . 尽管吡虫啉对主要靶
标害虫的直接抗药性问题目前并不突出, 但其助增
螨类产卵的作用已被证实[ 8, 9] ,在虫、螨混发的作物
上或环境中过多地使用吡虫啉有可能导致后期螨害
猖獗.因此, 吡虫啉的谨慎使用应引起人们的足够重
视.低剂量使用吡虫啉不仅有利于减轻靶标害虫产
应 用 生 态 学 报 2004 年 4 月 第 15 卷 第 4 期
CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY, Apr . 2004, 15( 4)#615~ 618
生抗药性的风险[ 10] , 还有利于防止植食性螨类爆发
成灾.国产吡虫啉制剂通常为 10% 可湿性粉剂或
10%乳剂,一般用 3000倍稀释液(即有效成份的浓
度为 333 g!ml- 1 )常规喷雾[ 1] . 本文报道桃蚜
(Myz us per sicae ) 对吡虫啉在次亚致死用量水平
( 005~ 10 g!ml- 1)下的时间剂量死亡率反应,
以期为在害虫防治中合理使用吡虫啉提供理论依
据.
2 材料与方法
21 供试桃蚜
供试桃蚜源于室内饲养的实验种群. 取新鲜甘蓝( Bras
sica oleracea)植株的中位叶片, 用清水洗净, 将其剪成与培养
皿(直径 15 cm)吻合的圆片, 并在其边缘刷上 01%萘乙酸
溶液,然后以吸足标准十字花科蔬菜营养液[ 1]的棉球(每天
补充营养液)包裹叶柄基部, 叶背朝下放入培养皿中, 使叶片
边缘切口产气生根与培养皿边缘紧贴,如此可维持百头蚜虫
取食 20 d 左右.将生殖盛期无翅成蚜 5 头一组移至上述叶
片上,在人工气候室( 20~ 23 ∀ , L#D 12#12)中任其繁殖 24 h
后去除成蚜,每皿叶片上遗下若蚜 30~ 40 头,继续饲养至成
蚜时即最后一次蜕皮后 1~ 2 d 内用于试验, 其蚜龄差异不
超过 24 h.
22 供试药剂
从农药市场购得 10%吡虫啉可湿性粉剂产品, 江苏常
隆化工有限公司生产.
23 生物测定
将 10% 吡虫啉可湿性粉剂用水稀释成浓度分别为 5、
10、50、100 g!ml- 1的药液, 各浓度药液中再与稀释 100 倍
的自配乳油水悬液混合,获得终浓度分别为 005、0 1、05、
10 g!ml- 1的药液. 自配乳油是专门用于杀虫真菌孢子悬
乳剂配制的介质, 以矿物油为基础, 不含任何杀虫成份[ 12] .
对照 ( CK )为稀释 100 倍的该乳油水悬液. 每 3 皿叶片上的
蚜虫作为一组,平置于一高 60 cm、直径 48 cm 的塑料桶底
部,揭去皿盖后, 接受手持式电动弥雾器( M icro U lva hand
held CDA sprayer, M icron Sprayers L imited, Herefordshire,
UK )在 11 000 T / min 的转速下(雾滴直径为 50~ 60( m)从
桶的上沿中央向下每浓度药液弥雾 5 sec, 再让雾滴自由沉
降 3 min, 每浓度下处理蚜虫数为 89~ 95 头, 3 次重复. 然
后,取出培养皿加盖后置于光照培养箱( 23 ∀ , L#D 12#12)中
饲养, 连续 7 d 逐日定时观察记录, 死亡蚜尸和新产若蚜及
时移出. 该电动弥雾器在田间弥雾通常需 4~ 5 h 才能使雾
滴充分沉降到植被各部位(制造商使用说明) ,是新一代生态
型用药器械.
24 数据处理
所获生物测定数据采用时间剂量死亡率模型模拟方
法进行分析.该模型的模拟过程主要是将时间剂量死亡率
数据首先拟合条件死亡概率模型:
qij = 1 - exp[ - exp( j + log10( d i) ) ] ( 1)
然后通过特定时间效应参数 j 的叠加而计算累计时间效应
参数.
!j = ln( j
k= 1
ek ) ( 2)
由此建立起累计死亡概率模型:
p ij = 1- exp[- exp( !j + lo g10( d i ) ) ] ( 3)
上列三式中, q ij 表示接种某一剂量 ( d i) 后特定时间区间
[ t j- 1 , t j ] 内的死亡率 ,称为条件死亡概率; p ij 表示接种剂量
d i后至某特定时间 t j 的死亡率, 称为累计死亡概率; 为剂量
效应参数, 在两式中相通.最后, 用模型模拟获得的剂量效应
参数和累计时间效应参数估计出随时间而变化的致死浓度
LC50、LC70、LC85、LC90、LC95和 LC99以及随剂量而变化的致
死时间 LT 50、LT 70及 LT 90. 该模型的基本原理、推导、参数生
物学意义及其致死浓度和致死时间的计算方法参见文
献[ 3~ 5] .由于该模拟分析方法使剂量效应和时间效应统一于
一个模型之中, 可计算时间与剂量的互作效应, 故适用于评
价各种化学与生物杀虫剂[ 5] . 所有模拟及运算过程均采用
DPS 数据处理系统软件完成, 模拟中各浓度下的死亡数据自
动以对照中的自然死亡数进行校正.
3 结果与分析
31 生测概况
吡虫啉各浓度弥雾后桃蚜的累计死亡率观察值
见图 1所示.在含吡虫啉 005~ 10 g!ml- 1的次
亚致死浓度范围内, 桃蚜死亡率随药液浓度和作用
时间而增大.对照与 005 g!ml- 1药液处理的累计
死亡率在整个观察过程中未见有明显差异.在 005
~ 05 g!ml- 1浓度范围内的桃蚜死亡率差异明显
小于该浓度范围与 10 g!ml- 1浓度间的死亡率差
异,显示后一浓度是吡虫啉对桃蚜致死效应从量变
到质变的重要分界, 尽管该浓度仅为常规使用浓度
的 1/ 33.两因素(药液浓度与弥雾后时间)方差分析
显示,浓度间桃蚜死亡率差异极显著( F= 9108; df
= 4, 68; P< 001) , 01、05 及 10 g!ml- 1各浓度
下 7 d的加权平均死亡率分别为 172%、292%和
693% ,第 7 d的最高死亡率分别为 327%、550%
和 100% ; 最低浓度药液 ( 005 g!ml- 1 ) 与对照
( CK)的加权平均死亡率分别为 59%和 57%, 最
终死亡率分别为 107%和 106%,相互间差异均不
显著,但均显著低于其余 3 浓度药液. 不同时间段
间,桃蚜死亡率差异也达极显著水平( F= 1758; df
= 6, 68; P < 001) , 但第 6 d与第 7 d 间差异不显
著;时间和浓度间的互作效应达极显著水平( F=
301; df= 24, 68; P< 001) .
616 应 用 生 态 学 报 15卷
图 1 吡虫啉次亚致死浓度药液( g!ml- 1) 弥雾后桃蚜累计死亡率
的变化趋势
Fig. 1 Trends in cumulative mortalities of M . per si cae over t ime after
low lsublethal spray of imidacloprid aqueous solut ions( g!ml- 1) . Error
bars: SD.
32 时间剂量死亡率模拟
图1 中数据经时间剂量死亡率模型模拟分
析,结果列于表 1.参数 和 j 估计值的 t 测验除 6
外均达显著或极显著水平. 剂量效应参数 为
304,符合国外报道的昆虫对多种化学杀虫剂反应
表 1 吡虫啉次亚致死浓度( 005~ 10 g!ml- 1)对桃蚜的时间剂
量死亡率模型及参数估计
Table 1 Timeconcentrationmortali ty model ing for estimating parame
ters for the dose( ) and time effects( j, j ) of low sublethal sprays of
imidacloprid( 005~ 10 g!ml- 1) against Mpersicae
条件死亡概率模型
Conditional mort ality probability model
参数 a
Parameter
均值
Mean
标准误
SE
t 测验P
P for ttest
累计死亡概率模型
Cumulative mortality probability model
参数a
Parameter
均值
Mean
方差
Var(!) 协方差Cov. ( , !)
3041 0262 0000 3041 0097 0097
1 - 1748 0220 0000 !1 - 1748 0069 00172 - 1241 0185 0000 !2 - 0770 0030 00153 - 1346 0224 0000 !3 - 0324 0022 00144 - 0782 0203 0001 !4 0166 0019 00175 - 0478 0220 0042 !5 0588 0019 00226 - 0382 0252 0145 !6 0910 0020 00277 - 0865 0357 0025 !7 1066 0022 0029
a参数符号下标表示时间效应参数( j , !j ) 所对应的弥雾后时间区间或天数
T he subscripts for t he timeeffect parameters( j , !j ) represent t he corresponding
time int ervals or the number of days after spray
的剂量效应范围( 12~ 45) .特定时间效应参数 i
的估计值在弥雾后第 6 d达最大值,累计时间效应
参数 !I 一直随时间推移而增大, 说明时间、剂量及
其互作效应对桃蚜死亡率贡献的重要性.
33 致死浓度
根据表 1中所列累计死亡概率模型的剂量与时
间效应参数及方差和协方差, 按文献[ 3~ 5]中给出的
公式计算出杀蚜 50%、70%、85%、90%、95% 及
99% 的致死浓度 LC50、LC70、LC85、LC90、LC95和
LC99及其 95%置信区间(图 2) . 各致死浓度显然是
时间的函数,即达到同一致死水平的时间越长, 所需
药液浓度越低,反之亦然. 以弥雾后第 1 d和第 5 d
为例, LC50值分别为 28( 18~ 46)和 05( 04~
06)g!ml- 1, LC70分别为 43( 25 ~ 74) 和 07
( 06~ 09) g!ml- 1, LC85分别为 61( 34~ 110)
和 10( 08~ 13)g!ml- 1, LC90分别为 71( 38~
130)和 12( 10~ 15) g!ml- 1, LC95分别为 86
( 45~ 164)和 15( 11~ 19) g!ml- 1, LC99分别
为 119( 60~ 239)和 20( 15~ 28) g!ml- 1.可
见,吡虫啉的田间常规使用浓度( ~ 33 g!ml- 1 ) [ 1]
是按快速击倒要求而确定的,它比24 h内杀蚜 99%
( LC99)所需的上限浓度( 239 g!ml- 1)还高. 若稍
放宽时间要求,达到特定杀蚜水平所需的药液浓度
可大幅降低.换句话说, 期望杀蚜水平越高越快, 所
需药液浓度越高.
34 致死时间
吡虫啉杀蚜 50%、70% 和 90% 所需的时间即
LT 50、LT 70和 LT 90值, 采用模型拟合值插值法计算
出来.如图 3所示,致死时间完全取决于期望杀蚜水
平和药液浓度. 例如, 当药液浓度为 10 g!ml- 1
时, LT 50、LT 70和LT 90分别为2 9、40和5 8d; 当
图 2 吡虫啉对桃蚜的致死浓度(实线)及其 95%置信限(虚线)随弥雾后时间(天数)变化的趋势
Fig. 2 T rends in lethal concent rat ions( solid lines)and their 95% conf ident ial limits( dash ed lines) of imidacloprid against M p ersi cae over days after low
sublethal spray
6174 期 顿玉慧等:桃蚜对吡虫啉次亚致死用量反应的时间剂量死亡率模拟分析
药液浓度为 20和 30 g!ml- 1时, LT 50分别为 14
和 10 d, LT 70分别为 21 和 15 d, LT 90分别为
36和 24 d.
图 3 吡虫啉对桃蚜的致死时间随药液浓度而变化的趋势
Fig. 3 T rends in lethal t ime of midacloprid against M . persicae at diff er
ent concent rat ions sprayed.
4 讨 论
根据以上结果, 吡虫啉的杀蚜效果确实优异. 即
使用 10 g!ml- 1浓度的药液(即有效成份稀释 100
万倍,相当于常规推荐用药浓度[ 1]的 1/ 33)对桃蚜
弥雾, 5 d左右杀蚜效果就可达 90%以上(图 1) . 本
研究测出桃蚜对该药剂的最低反应浓度为 01 g!
ml- 1(即常规用药浓度的 1/ 333) ,第 7 d的校正死亡
率达 245% . 通过时间剂量死亡率模拟分析 (表
1) ,由于时间与剂量间存在显著的互作效应, 致死浓
度与时间互为函数, 又依赖于期望杀蚜水平(图 2~
3) .一般将常规用药浓度的 1/ 10视为亚致死浓度,
本研究测定的浓度范围远低于此,故应为次亚致死
浓度.
虽然主要靶标害虫对吡虫啉的抗药性目前尚未
发展到令人担忧的地步, 但目前确有一些害虫对其
产生了一定程度的抗性[ 6, 11] . 国外最近关于吡虫啉
能刺激螨类尤其叶螨产卵的报道[ 8, 9] , 甚至直呼吡
虫啉为∃ mite fert ility drug%(螨类生殖药) , 应当引起
植物保护工作者高度重视. 国内虽未见相关研究报
道,但近年南方柑桔和西瓜上的叶螨危害确有加重
趋势,因用药见效甚微,农民称其为∃螨妖%、∃螨精%.
这种现象是否与近年吡虫啉的大量使用有关, 值得
深思.
因此,无论从延缓靶标害虫对吡虫啉的抗药性
还是预防螨害爆发出发, 有必要提倡慎用吡虫啉. 根
据本研究建立的致死浓度与致死时间互为函数的关
系(图 2~ 3) , 更理性使用吡虫啉的可操作空间很
大.田间用药浓度应当根据虫情和防治目标的实际
需要合理拟订,而不应简单地采用快速击倒用药浓
度.若不过分追求快速击倒,如将几小时内的期望杀
蚜水平改为 2~ 3 d或4~ 5 d内实现,则吡虫啉的用
量可在目前常规水平基础上大幅减少.此外,吡虫啉
与杀虫真菌孢子制剂混配使用控制蚜虫, 不仅可减
少吡虫啉用量,通过有效发挥真菌制剂持效期长的
作用,还可减少用药次数.这有利于延长吡虫啉的市
场寿命和防止害螨种群失控.
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作者简介 顿玉慧, 女, 1974年 1 月生, 硕士研究生, 从事害
虫微生物防治研究.
618 应 用 生 态 学 报 15卷