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水稻害蟲防治藥劑的應用、抗性現狀以及關鍵技術研究進展

發布時間:2024-08-29

    水稻(Oryza sativa L.)作為世界許多國家主要的糧食作物之一,是我國60%以上人口的主食,水稻生產的豐欠盈余直接關系到我國的糧食安全。在我國農作物的重大害蟲中,水稻害蟲占半數之多,且其多具遷飛性,其突發性也給防治帶來很大困難,造成的損失觸目驚心,治理費用也極為巨大。2013年以來,我國水稻蟲害問題嚴重,造成年均產量損失約181.05萬噸。

    我國水稻害蟲主要有褐飛虱Nilaparvata lugens、 白背飛虱Sogatella furcifera、二化螟Chilo suppressalis和稻縱卷葉螟Cnaphalocrocis medinalis,它們均被列入《一類農作物病蟲害名錄(2023)》。截至目前,我國水稻重要害蟲的防控仍以施用化學殺蟲劑為主,然而隨著殺蟲劑的長期和不合理使用,害蟲抗藥性問題日趨嚴重。例如華中稻區的二化螟因抗藥性問題而缺乏高效防治藥劑,2016年后成為該稻區水稻病蟲害防治的首要問題。本文圍繞水稻害蟲的發生現狀、殺蟲劑的應用及其抗藥性現狀、施藥技術的發展進行綜述,以期為水稻害蟲的科學防控及保障我國糧食安全提供參考。

1 水稻重要害蟲的發生現狀

統計數據顯示,我國田間稻飛虱、二化螟、稻縱卷葉螟的為害面積占比較大,年均發生面積分別為0.13億hm2次、0.14億hm2次和0.20億hm2次,整體約占到蟲害年均發生總面積的85.75%,是危害我國水稻產業發展的重要害蟲。

1.1 稻飛虱

稻飛虱屬半翅目飛虱科,刺吸式口器害蟲,可通過取食、產卵和傳播水稻病毒病直接或間接為害水稻,其中以褐飛虱危害最為嚴重,其次為白背飛虱和灰飛虱Laodelphax striatellus。稻飛虱屬于典型的r對策型害蟲,成蟲遷入后若不及時采取有效防治措施,則會大量繁殖,種群激增,進而導致稻飛虱的大面積發生甚至暴發。2005—2012年間,稻飛虱年均造成的水稻產量實際損失超過100萬噸,其中,2006年大發生年損失更高,達206.5萬噸。此后,除2020年水稻生長后期發生較重外,我國稻飛虱總體中等發生,2019年造成水稻產量損失約49.4萬噸。

1.1.1 褐飛虱

褐飛虱屬于單食性害蟲,寄主植物以水稻為主,為害單季中稻和晚稻穗期。其成、若蟲群集于稻叢基部,刺吸莖葉組織汁液從而引起稻株癱瘓倒伏,造成″冒穿″或″虱燒″等癥狀,嚴重時會導致減產或絕收。此外,褐飛虱吸食和產卵造成的傷口極易造成病害侵染,傳播水稻病毒病草狀叢矮病毒(rice grassy stunt virus,RGSV)和齒葉矮縮病毒(rice ragged stunt virus,RRSV)。褐飛虱發生代數隨地區氣候溫度、水稻栽培期而不同,每年可發生1~12代,通常淮北地區發生1~2代,江淮地區發生3代,廣東和廣西發生8~9代,海南發生12代。褐飛虱喜濕熱,在我國華中稻區和華南稻區發生為害較重。

20世紀80年代后,褐飛虱在我國年發生面積為1300萬~2000萬hm2次,約占水稻種植面積的50%。2005—2010年,褐飛虱連續5年在南方稻區暴發,造成多處″冒穿″″倒伏″等現象,實際損失達188萬噸/年。2013—2019年,我國褐飛虱危害總體呈減輕趨勢。2019年后,褐飛虱發生為害表現出明顯的區域性,總體呈南重北輕的特點。華南、江南稻區早稻和單季稻褐飛虱偏重發生,西南、長江中下游和江淮稻區褐飛虱偏輕至中等發生;2023年,褐飛虱在華南、江南、長江中下游沿江及以南稻區偏重發生,南方其他稻區中等發生,全國發生面積1000萬hm2次。

1.1.2 白背飛虱

白背飛虱主要取食水稻,兼食大、小麥、玉米、甘蔗、野生稻和稗草等。白背飛虱主要為害穗期早稻、單季中稻和分蘗期晚稻,在稻株上的活動 位置比其他兩者都高。直接危害癥狀與褐飛虱危害大致相同,都是通過刺吸取食莖稈汁液,常引起 ″黃塘″。間接危害是傳播南方水稻黑條矮縮病毒(southern rice black-streaked dwarf virus,SRBSDV),2010年,該病害在我國南方稻區13個省區大發生,受害面積達130萬hm2,受害嚴重稻田失收。在我國,白背飛虱發生1~11代,其中,新疆、寧夏發生1~2代,北方稻區發生2~3代,淮河以南稻區發生3~4代,長江以南稻區發生4~7代,而南嶺以南稻區發生7~11代。

白背飛虱在長江流域發生面積大,而在我國華南稻區和西南稻區造成的產量損失占比較高,且白背飛虱在西南稻區的發生重于褐飛虱的發生。2005—2009年,白背飛虱在我國連續大發生,最高年發生面積達1316萬hm2次。據報道,2012年,我國西南稻區白背飛虱偏重發生,發生面積為200萬hm2次。2023年,白背飛虱全國發生面積約1000萬hm2次,在西南東部、華南西部和東部稻區偏重發生,南方其他稻區中等發生。

1.1.3 灰飛虱

與褐飛虱和白背飛虱相比,灰飛虱取食范圍廣,包括水稻、小麥、玉米、高粱、稗草、 千金子等禾本科植物。灰飛虱直接危害是刺吸莖稈汁液,造成植株矮小,籽粒不飽滿,較少岀現類似褐飛虱和白背飛虱的″虱燒″或 ″黃塘″癥狀。間接危害是傳播條紋葉枯病(rice stripe disease,RSV)、水稻黑條矮縮病等多種水稻病 毒病,所造成的危害常大于直接危害。

灰飛虱喜低濕,耐低溫能力較強,不耐高溫。其危害呈由北向南遞減,東北和華北稻區發生頻繁,在其他水稻產區造成的產量損失較低。在我國,灰飛虱年最多發生8代,由北方寒冷地區到南方溫暖地區世代逐漸增加。但因其不具備遠距離遷飛,多以局部越冬為主。20世紀90年代后期,灰飛虱暴發,傳播RBSDV,并迅速蔓延至整個長江流域中東部稻區,造成了巨大的經濟損失。2004年,江蘇省灰飛虱傳播的水稻紋枯病發病嚴重,危害面積占水稻種植總面積的79%;此后幾年,灰飛虱在東北、安徽、江蘇、山東等地間歇性大暴發,造成小麥和水稻的大面積減產。近幾年,灰飛虱發生較輕,水稻產區害蟲發生總面積均呈逐年減少的趨勢。

1.2 二化螟

二化螟是亞洲、北非和南歐等地區最主要的水稻害蟲之一,又稱蛀心蟲、鉆心蟲、白穗蟲等。二化螟以幼蟲形態在水稻發育的各個階段鉆蛀稻莖,造成水稻″枯心″″枯鞘″″白穗″和″蟲傷株″,影響水稻的正常生長。二化螟在我國每年可發生1~5代,發生代數與溫度有關,由北到南隨氣溫升高,發生代數逐漸增加。二化螟在湖南和浙江地區每年發生3~5代,江蘇和安徽地區一般年發生2~3代,東北稻區則發生1代。

二化螟主要分布于我國長江流域及以南稻區,在沿海、沿江平原地區為害最為嚴重。20世紀90年代,我國水稻螟蟲發生量總體呈上升趨勢;2000—2010年,遼南地區二化螟發生、危害嚴重,3成以上的水稻受到侵害,重災區水稻產量損失占總產量一半。2010—2020年,華中稻區二化螟發生面積較大,年均發生面積近1000萬hm2次;而西南、東北和華北稻區的二化螟發生面積也較其他害蟲發生面積大,其中,西南稻區年均發生面積高達246.34萬hm2次。2023年統計至8月底,全國二化螟累計發生面積1066.7萬hm2次,總體偏重發生。

1.3 稻縱卷葉螟

稻縱卷葉螟屬鱗翅目螟蛾科,又稱稻苞葉蟲、刮青蟲等,晚間活動,具有遠距離遷飛能力。幼蟲期在水稻葉片吐絲,把葉片兩邊縱卷成管狀蟲苞,一苞一蟲,3齡后轉移為害,蟲齡增大,食量增大,蟲苞擴大,耐藥力也變強。稻縱卷葉螟一生可轉移為害稻葉5~9片。嚴重時,被卷的葉片只剩下透明發白的表皮,全葉枯死,致水稻千粒重降低,秕粒增加,造成減產。稻縱卷葉螟在適溫下可連續多代繁殖,全國由北向南發生代數增加,年發生1~11代。

20世紀60年代,稻縱卷葉螟發生嚴重,多次暴發,之后發生較輕。2005—2015年,稻縱卷葉螟年均發生面積達1900萬hm2次,造成的產量損失超過700萬噸,占水稻總產量的3.6%。2010—2020年,稻縱卷葉螟在華中、華南稻區發生嚴重,平均年發生面積分別達到1166.38萬hm2次和283.22萬hm2次。2023年統計至8月底,全國稻縱卷葉螟累計發生1066.70萬hm2次,總體中等發生,局部大發生。

2 水稻害蟲防治藥劑應用及其抗性現狀

2.1 稻田常用殺蟲劑的發展

2.1.1 稻飛虱常用殺蟲劑的發展

稻飛虱的防治主要以化學藥劑為主,主要經歷以下3個階段:第一階段(1950—1960年),主要使用滴滴涕等有機氯類農藥;第二階段(1960—1990年),人們開始重視農藥″3R″問題,有機氯類農藥逐漸被淘汰,氨基甲酸酯類農藥快速發展,速滅威、異丙威等品種被大量用于稻飛虱的防治,該階段開始使用對稻飛虱具有高選擇性的昆蟲生長調節劑類殺蟲劑噻嗪酮;第三階段(1990年后),新煙堿類殺蟲劑被大規模推廣使用,逐漸成為防治稻飛虱的主力軍。

目前登記用于防治稻飛虱的化學農藥單劑產品有1113種,主要品種有吡蟲啉、吡蚜酮、噻蟲嗪、噻嗪酮、異丙威、呋蟲胺、毒死蜱、仲丁威、速滅威和烯啶蟲胺等,這些產品大多數為新煙堿類、氨基甲酸酯類和有機磷類殺蟲劑,也包括少數吡啶甲亞胺類和昆蟲生長調節劑類殺蟲劑。

2.1.2 二化螟常用殺蟲劑的發展

我國二化螟的化學防治主要經歷了4個階段:第一階段(20世紀80年代前),主要應用六六六、敵百蟲、殺蟲脒;第二階段(1983年到90年代中期),六六六、滴滴涕等有機氯類殺蟲劑被禁,沙蠶毒素類殺蟲劑殺蟲單、殺蟲雙,有機磷類殺蟲劑三唑磷和毒死蜱被用于防治二化螟;第三階段(20世紀90年代末到21世紀初),苯基吡唑類殺蟲劑氟蟲腈和大環內酯類殺蟲劑阿維菌素大量用于防治二化螟;第四階段(2008年后),雙酰胺類殺蟲劑氯蟲苯甲酰胺和氟苯蟲酰胺在我國登記,并逐漸成為防治二化螟的主要殺蟲劑。

目前登記應用于二化螟防治的單劑殺蟲劑產品有485種,主要品種有氯蟲苯甲酰胺、阿維菌素、甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽(甲維鹽)、三唑磷、毒死蜱等,主要分類為雙酰胺類、大環內酯類和有機磷類殺蟲劑。

2.1.3 稻縱卷葉螟常用殺蟲劑的發展

稻縱卷葉螟的化學防治主要經歷了以下3個階段:第一階段,上世紀50~70年代,主要使用六六六等有機氯類化學藥劑;第二階段,1983年我國禁用六六六、滴滴涕、殺蟲脒等高毒農藥后,開始以有機磷類殺蟲劑(毒死蜱、辛硫磷等)和沙蠶毒素類殺蟲劑(殺蟲單、殺蟲雙)為主;第三階段,2010年禁用了高毒有機磷類殺蟲劑甲胺磷、久效磷等,防治藥劑多樣化。

目前登記用于稻縱卷葉螟防治的化學單劑產品有743種,主要包括有機磷類殺蟲劑(毒死蜱、辛硫磷等),大環內酯類殺蟲劑(阿維菌素、乙基多殺菌素等)和雙酰胺類殺蟲劑(氯蟲苯甲酰胺、四氯蟲酰胺等)。

2.2 稻飛虱的抗藥性現狀

2.2.1 褐飛虱的抗藥性現狀

褐飛虱對大多數化學藥劑均已產生抗性。2021年,宋鑫宇等監測了我國8個省12個褐飛虱田間種群的抗藥性。研究發現:除了上海金山、江西上高、湖南邵陽3個褐飛虱種群對吡蚜酮處于中等水平抗性,抗性倍數為53.9~93.6倍,其余皆為高水平抗性,抗性倍數為104.6~347.8倍;對呋蟲胺、烯啶蟲胺、毒死蜱、氟啶蟲胺腈以中等水平抗性為主;對三氟苯嘧啶為敏感到低水平抗性。2022年,褐飛虱對主要藥劑的抗性變化不明顯,對呋蟲胺、吡蚜酮的抗性呈下降趨勢,但整體仍處于中等至高水平抗性;對新煙堿類藥劑吡蟲啉、噻蟲嗪,生長調節劑類殺蟲劑噻嗪酮為高水平抗性;對烯啶蟲胺、氟啶蟲胺腈、環氧蟲啶、毒死蜱仍以中等水平抗性為主。

2.2.2 白背飛虱的抗藥性現狀

2021年監測結果顯示:廣西、福建、四川、安徽、江蘇等地的白背飛虱田間種群對三氟苯嘧啶、氟啶蟲胺腈、吡蚜酮等大部分殺蟲劑處于敏感至低水平抗性階段,對噻嗪酮、毒死蜱以中等水平抗性為主(抗性倍數分別為49.0~79.2倍、6.7~38.6倍)。2022年,白背飛虱對新煙堿類藥劑的抗性呈發展趨勢,吡蟲啉、噻蟲嗪、呋蟲胺均出現中等水平抗性的田間種群,廣東恩平種群對吡蟲啉的抗性倍數已達到53.3倍。整體來看,白背飛虱對多數藥劑的抗性變化不明顯,除對噻嗪酮、毒死蜱的抗性水平較高外,對其他藥劑仍處于敏感至低水平抗性階段。

2.2.3 灰飛虱的抗藥性現狀

2021—2022年的監測數據顯示,安徽、江蘇和浙江3個省的灰飛虱田間種群對噻嗪酮為中等到高水平抗性(抗性倍數為89.2~146.6倍),對毒死蜱為中等水平抗性,對吡蚜酮、烯啶蟲胺、噻蟲嗪、呋蟲胺、氟啶蟲胺腈等殺蟲劑均處于敏感至低水平抗性階段。

2.3 二化螟的抗藥性現狀

2008年,氯蟲苯甲酰胺在我國登記上市后,迅速成為長江中下游稻區二化螟防治的主要藥劑。2010—2013年間進行的我國7個省68個二化螟田間種群對雙酰胺類殺蟲劑敏感性測定中,大多數種群對氯蟲苯甲酰胺處于敏感水平階段,只有少數種群表現出低水平抗性。2014—2016年,監測到浙江和江西部分種群對氯蟲苯甲酰胺抗性上升為中等水平(抗性倍數27.8~77.6倍)。但2017—2018年,江西、浙江及湖南種群對氯蟲苯甲酰胺已達高水平抗性,其中,江西南昌種群抗性水平最高(抗性倍數536.8倍),安徽和湖北大部分種群也升至中等水平抗性(抗性倍數10.7~58.1倍)。2019—2022年,氯蟲苯甲酰胺高抗區域擴展至安徽、湖北、上海及華南稻區,其中,江西南昌種群的抗性高達1293.1倍;湖北、江西、湖南及浙江田間種群對阿維菌素也已達高水平抗性(抗性倍數101.3~443.5倍);多數監測種群對甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽、乙基多殺菌素、毒死蜱、三唑磷為中等水平抗性;目前所有田間種群對環丙氟蟲胺和殺蟲單均處于敏感水平。

2.4 稻縱卷葉螟的抗藥性現狀

2003年,蘇建坤等監測發現,江蘇揚州地區稻縱卷葉螟種群對殺蟲單、甲基對硫磷產生低至中等水平抗性。隨著高毒農藥的禁用,防治稻縱卷葉螟主要應用大環內酯類殺蟲劑、雙酰胺類殺蟲劑。2019年,李增鑫等[35]發現,湖北孝感稻縱卷葉螟種群對氯蟲苯甲酰胺產生了7倍左右的抗性,長沙種群對溴氰蟲酰胺也產生了7倍左右的抗性,而華中其他地區的稻縱卷葉螟田間種群對雙酰胺類殺蟲劑尚未產生抗性。2021年,湖南、廣西稻縱卷葉螟田間種群對氯蟲苯甲酰胺產生中等水平抗性(抗性倍數13.4~22.1倍)。2022年,廣西興安、江蘇丹陽、安徽潛山、安徽廬江和湖北武穴稻縱卷葉螟田間種群對氯蟲苯甲酰胺快速升至高水平抗性(抗性倍數102.3~135.1倍),且對其他雙酰胺類藥劑存在較高水平的交互抗性;對阿維菌素和甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽為低至中等水平抗性(抗性倍數分別為6.0~32.0倍、7.4~50.0倍);對乙基多殺菌素的抗性以低水平抗性為主;目前田間種群對茚蟲威、氰氟蟲腙、毒死蜱仍處于敏感水平。

3 水稻田殺蟲劑應用的關鍵技術研究進展

由于化學殺蟲劑的長期或不合理使用,水稻害蟲抗藥性問題嚴重。在缺乏高效防治藥劑,提倡高效精準綠色植保的方針下,害蟲的防治技術得到了發展。傳統的植保設備往往采取大容量、大霧滴的設計,導致田間農藥施用過量,造成環境污染、農藥殘留超標及害蟲再猖獗等一系列問題。近年來,隨著綠色防控和專業化統防統治協同推進,創新發展了自走式植保機械、航空植保等新型施藥技術,水稻田農藥的有效利用率也明顯提高。

交替輪換使用不同抗性機理的藥劑是保障水稻田殺蟲劑有效性的重要措施。由于水稻稻飛虱、二化螟、稻縱卷葉螟已出現嚴重的抗藥性問題,單一依靠某一種或某一類殺蟲劑已很難做到對害蟲的有效防控。如在褐飛虱的防治中,盡管三氟苯嘧啶對其高效,但用藥建議為每季水稻使用1次,并做好與吡蚜酮及其混劑的交替輪換使用;在使用乙基多殺菌素防治抗藥性二化螟時,每季水稻最多使用2次,并注意與其他不同作用機理的藥劑輪換使用。

種衣劑或拌種技術的使用有效控制了水稻苗期蟲害。三氟苯嘧啶拌種、包衣的應用可有效控制早期稻飛虱蟲源基數。武慶發現,三氟苯嘧啶拌種處理水稻種子,播種后56~133d對田間褐飛虱防治效果仍在80%以上。唐濤等采用24%氟苯蟲酰胺水分散粒劑1~4g拌種處理1kg水稻種子,播種后64d對稻縱卷葉螟的防效為77.3%。韓永強等采用50%氯蟲苯甲酰胺懸浮劑1.25g拌種處理1kg水稻種子,對二化螟的防效在93%以上,對稻縱卷葉螟的防效在70%以上,同時還能促進水稻生長,具有一定的增產效應。

″送嫁藥″技術改變了傳統的水稻害蟲防治理念,尤其是在成蛾高峰期多,且持續時間長時,效果顯著。″送嫁藥″是指水稻移栽(包括機插、拋栽或人工栽插等方式)前在秧苗期使用的最后一次農藥,包括防病、防蟲、補充營養和增加抵抗力的藥劑等。秧苗帶藥移栽,由″蟲等藥″變為″藥等蟲″,不但確保秧苗健壯不帶病蟲害,預防、減輕或推遲大田病蟲的發生和為害,有效減輕水稻分蘗期病蟲的防治壓力,還具有省工、省力、省藥的特點,起到事半功倍的效果。20世紀70年代,寧德地區農科所研究了晚稻秧苗帶藥移栽的治蟲效果,用40%樂果乳油500倍液處理秧苗,移植后11d對稻飛虱防治效果達到85.1%。江西、湖南等地農民習慣在移栽秧苗前施用″送嫁藥″,對控制早稻1代二化螟、減輕大田期二化螟發生基數和發生程度有較好效果,19%溴氰蟲酰胺懸浮劑處理40d后,對二化螟造成的枯鞘和枯心防效良好。

合理使用性誘劑,做到適期施藥,提高藥劑防治效果。性誘劑是人工合成雌蛾在性成熟后釋放出一種能吸引同種雄蛾尋求交配的化學物質。通過性誘劑,實現對二化螟和稻縱卷葉螟的短期精準測報,從而確定化學藥劑的施藥適期,有效提高化學藥劑的防治效果。蔡慶堯等研究了性誘劑對二化螟的防效,發現性誘劑群集誘殺方法可明顯減少藥劑防治前的螟害率,枯鞘叢率下降60.7%,枯鞘株率下降65%。

無人機施藥提高了作業效率,是精準施藥技術的發展趨勢。植保無人機具有作業效率高、防治效果好、勞動強度低、對作物安全的特點,特別是對水稻中后期病蟲害防治效果顯著,能徹底解決水稻中后期病蟲害防治困難或延誤防治時間等問題,從而避免水稻產量的嚴重損失。隨著飛防助劑、無人機機器等一系列研發創新,近幾年農用植保無人機得到迅猛發展,無人機噴藥技術逐漸成熟。創新型無人機通過搭載遙感相機和傳感器能自動獲取大范圍的農田信息,實現對具體水稻蟲害災情點的農藥精確噴灑,同時極大減少了農藥的使用量。陳豪明等研究結果證明,無人機噴霧施藥對二化螟防效達到90%。趙蓮英研究了植保無人機噴施納米農藥對水稻主要害蟲的防治效果,藥后7d,對稻飛虱的防效達到95.7%,對5代稻縱卷葉螟的防效為88.2%,殺蟲效果均高于對照藥劑。

4 總結與展望

水稻田重要害蟲占據我國一類農作物害蟲數量的3/10,且抗藥性問題突出,在今后較長時間內其防治仍離不開化學農藥的使用。因此,在充分利用其他防治措施的前提下,如何利用現代化的加工手段和施藥技術,提高現有殺蟲劑的利用率和防治效果,延長其有效使用時間,仍是水稻害蟲防控的長期研究課題。而高效植保裝備、省力化施藥技術的不斷涌現,將施藥技術由自動化、機械化走向精準化、智能化,也為水稻田殺蟲劑的安全高效使用帶來了新的曙光。

來源:《現代農藥》2024年04期

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