稻田常用農(nóng)藥對水稻揮發(fā)物釋放的影響及其生態(tài)效應.pdf

1、本文以農(nóng)藥-水稻-害蟲(褐飛虱、稻縱卷葉螟)-天敵(稻虱纓小蜂、黑肩綠盲蝽、擬水狼蛛)為研究系統(tǒng)，研究了4種稻田常用農(nóng)藥對水稻植株揮發(fā)物釋放的影響及其生態(tài)效應。結果如下：
　　 1)研究了新煙堿類殺蟲劑吡蟲啉、植物源殺蟲劑印楝素、有機磷殺蟲劑三唑磷以及激素型除草劑二甲四氯鈉對稻株揮發(fā)物釋放的影響。利用固相微萃取法(SPME)捕集水稻揮發(fā)物，并用氣相色譜和質譜聯(lián)用(GC-MS)對其進行分離和鑒定。吡蟲啉處理的褐飛虱為害稻株中共捕集

2、到揮發(fā)物組分40種，其中已定性的25種，包括萜烯類(16種)、醇類(3種)、烷烴類(3種)、酮類(1種)、酯類(1種)以及萘(1種)；印楝素處理的褐飛虱為害稻株揮發(fā)物組分共25種，其中已定性的14種，包括萜烯類(8種)、醇類(3種)、烷烴類(2種)以及酯類(1種)；三唑磷處理的稻縱卷葉螟為害稻株揮發(fā)物組分共36種，其中已定性的15種，包括萜烯類(8種)、醇類(3種)、烷烴類(2種)、酯類(1種)以及酮類(1種)；二甲四氯鈉處理的健康稻株

3、中共捕集到揮發(fā)物組分24種，其中已定性的8種，包括萜烯類(6種)、醇類(1種)以及烷烴類(1種)。已定性的組分中，(-)-異喇叭烯、(-)-α-雪松烯、(+)-β-雪松烯、羅漢柏烯、依蘭油烯、2,4a,5,6,7,8,9,9a-八氫-3,5,5-三甲基-9-亞甲基-1H-苯并環(huán)庚烯、1(10)，4-杜松二烯、3,9-杜松二烯、1,2,3,4,6,8a-六氫-1-異丙基-4,7-二甲基萘、雪松烯、2,6,10-三甲基十四烷等11種組分為新

4、報道的水稻揮發(fā)物組分。
　　 無論是農(nóng)藥處理的稻株揮發(fā)物還是對照植株(清水處理)揮發(fā)物，均以倍半萜類化合物的種類數(shù)和相對含量最高。與未施藥稻株釋放的揮發(fā)物相比，藥劑處理稻株揮發(fā)物中均未有新組分產(chǎn)生，但部分組分的相對含量發(fā)生了變化。吡蟲啉的濃度(未施藥、低濃度、高濃度)、施藥天數(shù)(1d、3d、5d、7d)及與其他生物因子(水稻品種、褐飛虱為害密度)的互作分別導致20％、85％、90％的組分相對含量顯著改變，印楝素的對應作用分別為8

5、8.0％、76.0％、96.0％，三唑磷的對應作用分別為13.9％、75.0％、88.9％，二甲四氯鈉的對應作用分別為54.2％、45.8％、75％。上述結果表明，印楝素對水稻揮發(fā)物釋放的影響最大，吡蟲啉和三唑磷次之，二甲四氯鈉最小，這可能與農(nóng)藥特性以及不同的作用方式有關。不同農(nóng)藥處理的水稻植株揮發(fā)物中，水楊酸甲酯、(-)-異喇叭烯、(-)-α-可巴烯、(-)-α-雪松烯、(+)-β-雪松烯、(-)-異石竹烯、(-)-姜烯、雪松醇、正十

6、七烷等9種組分的相對含量常發(fā)生變化，說明這些揮發(fā)物組分的釋放不穩(wěn)定，較易受農(nóng)藥因子干擾。揮發(fā)物組分多樣的生物合成途徑使其受農(nóng)藥影響的程度各異。
　　 2)研究了吡蟲啉處理稻株的揮發(fā)物在稻虱纓小蜂和黑肩綠盲蝽寄主選擇行為中的作用。稻虱纓小蜂行為生測采用“Y”型嗅覺儀，黑肩綠盲蝽采用“H”型嗅覺儀。2種天敵均對不同濃度吡蟲啉處理稻株的揮發(fā)物作出選擇。當褐飛虱的密度為10頭/稻苗時，與高濃度(37.50 g a.i/hm2)吡蟲啉處理

7、稻株揮發(fā)物相比，稻虱纓小蜂明顯地選擇了低濃度(15.00 g a.i/hm2)處理稻株(藥后5天除外)。黑肩綠盲蝽對吡蟲啉處理稻株揮發(fā)物的喜好則表現(xiàn)為未施藥稻株＞低濃度稻株＞高濃度稻株。吡蟲啉不同濃度處理后相對含量存在變化的稻株揮發(fā)物組分，如水楊酸甲酯、(-)-姜烯、正十六烷等，對稻虱纓小蜂和黑肩綠盲蝽的引誘或驅避作用可能是導致其寄主選擇行為的一個原因。不同的施藥天數(shù)亦影響天敵對吡蟲啉處理稻株揮發(fā)物的選擇性。褐飛虱密度為2頭/稻苗時，以

8、低濃度(或高濃度)吡蟲啉噴施水稻植株，與施藥7d的稻株相比，稻虱纓小蜂明顯地選擇了施藥3d、5d(或1d、5d)的稻株。褐飛虱密度為10頭/稻苗時，與高濃度吡蟲啉處理1d的稻株相比，稻虱纓小蜂明顯地選擇了施藥3d的稻株。與藥后3d、5d、7d的稻株揮發(fā)物相比，黑肩綠盲蝽更多地趨向施藥1d的稻株揮發(fā)物。稻虱纓小蜂和黑肩綠盲蝽均避開藥后天數(shù)較長的稻株，說明吡蟲啉藥后7d的稻株揮發(fā)物對天敵有驅避作用。
　　 3)研究了印楝素處理稻株的

9、揮發(fā)物在稻虱纓小蜂和擬水狼蛛寄主選擇行為中的作用。2種天敵的行為生測均采用“Y”型嗅覺儀。結果表明，當褐飛虱的密度為2頭/稻苗時，稻虱纓小蜂和擬水狼蛛對所有成對氣味源(低濃度處理稻株與未施藥稻株、高濃度處理稻株與未施藥稻株、低濃度處理稻株與高濃度處理稻株)未表現(xiàn)出明顯的選擇性。只有當褐飛虱密度為10頭/稻苗時，天敵的選擇行為才出現(xiàn)顯著差異。與未施藥稻株揮發(fā)物相比，稻虱纓小蜂明顯趨向于高濃度(2.25 L/ hm2)處理(施藥1d)稻株揮

10、發(fā)物。與高濃度處理(施藥1d、3d)的稻株揮發(fā)物相比，稻虱纓小蜂明顯地喜好低濃度(1.13L/hm2)處理稻株揮發(fā)物。印楝素處理的水稻植株揮發(fā)物對擬水狼蛛的寄主選擇行為影響較小。與未施藥的稻株揮發(fā)物相比，擬水狼蛛明顯地趨向高濃度處理(施藥3d)的稻株揮發(fā)物。施用印楝素的稻株揮發(fā)物較未施藥稻株更吸引天敵，說明植物源農(nóng)藥對天敵較為安全，有利于更大程度地發(fā)揮天敵的生物控制作用。因此，可以通過調整農(nóng)藥的使用，使農(nóng)藥與水稻揮發(fā)物協(xié)同發(fā)揮作用，促進

11、水稻害蟲的可持續(xù)治理。
　　 4)測定了農(nóng)藥處理后相對含量較高或改變較大的14種水稻揮發(fā)物組分對褐飛虱3種天敵的生物活性。稻虱纓小蜂行為生測采用“Y”型嗅覺儀，黑肩綠盲蝽和擬水狼蛛均采用“H”型嗅覺儀。結果表明，在一定的濃度及觀察時間下，對黑肩綠盲蝽起作用的組分是芳樟醇(引誘)、水楊酸甲酯(引誘)、(-)-異喇叭烯(引誘)、(-)-異石竹烯(引誘)、檸檬烯(驅避)、橙花叔醇(驅避)、雪松醇(驅避)等7種，對擬水狼蛛存在生物活性的

12、是水楊酸甲酯(引誘)、(-)-異石竹烯(引誘)、法尼烯(引誘)、橙花叔醇(引誘)、(-)-α-可巴烯(驅避)、正十六烷(驅避)、雪松醇(驅避)等7種，能引起稻虱纓小蜂反應的組分是檸檬烯(驅避)、(-)-異喇叭烯(引誘)2種。其中，黑肩綠盲蝽和擬水狼蛛的共同活性組分是水楊酸甲酯、(-)-異石竹烯、橙花叔醇和雪松醇，除橙花叔醇外作用一致；黑肩綠盲蝽和稻虱纓小蜂的共同活性組分是檸檬烯和(-)-異喇叭烯，且作用一致；擬水狼蛛和稻虱纓小蜂無共同的

13、活性組分。測定的14種組分中，(-)-α-雪松烯、(+)-β-雪松烯、(-)-姜烯和正十七烷等4種組分對3種天敵均無生物活性。生產(chǎn)上可以利用能引誘天敵的揮發(fā)物組分，加強天敵對害蟲的控制作用。
　　 5)測定了14種水稻揮發(fā)物組分對褐飛虱的生物活性。行為生測(采用“H”型嗅覺儀)中，在一定的濃度及觀察時間下，對褐飛虱表現(xiàn)出引誘作用的是檸檬烯、(-)-異喇叭烯、(-)-異石竹烯、法尼烯和雪松醇等5種組分，表現(xiàn)為驅避作用的是芳樟醇、水

14、楊酸甲酯、(-)-α-可巴烯、(-)-α-雪松烯、(+)-β-雪松烯、(-)-異石竹烯、法尼烯和橙花叔醇等8種。值得注意的是，(-)-異石竹烯和法尼烯在不同的濃度下表現(xiàn)出相反的作用。(-)-姜烯、正十六烷和正十七烷等3種組分對褐飛虱無生物活性。觸角電位測定(采用EAG反應儀)結果表明，褐飛虱對大部分的倍半萜烯類反應值較大(法尼烯和姜烯除外)，其次是單萜及萜類含氧衍生物，對烷烴類化合物反應值較小或者不反應。其中，對(-)-異喇叭烯、(-)