化學農(nóng)藥作為農(nóng)作物穩(wěn)產(chǎn)豐收的重要保障,在有害生物防治中發(fā)揮不可替代的作用。新煙堿類殺蟲劑是全球重要的化學農(nóng)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(jīng)系統(tǒng)煙堿乙酰膽堿酯酶受體(nAChRs),麻痹中樞神經(jīng)系統(tǒng)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(yōu)異。截至2021年9月我國登記的新煙堿類農(nóng)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(huán)氧蟲啶和氟吡呋喃酮,制劑產(chǎn)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(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境中新煙堿類殺蟲劑的持續(xù)大量投入,靶標抗性、生態(tài)風險、人類健康等系列科學問題也隨之凸顯。2018年新疆地區(qū)棉蚜田間種群對新煙堿類殺蟲劑產(chǎn)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(nóng)藥出現(xiàn)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(tài)及體溫調(diào)節(jié),而且對蚯蚓的發(fā)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(nóng)藥的檢出率顯著增加,表明了人類對新煙堿類農(nóng)藥的間接攝入量和體內(nèi)累積量逐年增多。通過對大鼠腦內(nèi)的微量透析發(fā)現(xiàn),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(nóng)藥會對哺乳動物的神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)造成損傷。人骨髓間充質(zhì)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(nèi)活性氧升高,進而影響成骨分化。基于此,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(nóng)藥間的復配不僅能夠延緩單一農(nóng)藥靶標抗性,提高農(nóng)藥活性,還能夠減少農(nóng)藥用量,降低環(huán)境暴露風險,為上述科學問題的緩解與農(nóng)藥可持續(xù)應用提供了廣闊前景。因此,本文結(jié)合國內(nèi)外研究進展,旨在闡述實際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛的新煙堿類殺蟲劑與其他類農(nóng)藥的復配研究,涵蓋有機磷類農(nóng)藥、氨基甲酸酯類農(nóng)藥、擬除蟲菊酯類農(nóng)藥、酰胺類農(nóng)藥、苯甲酰脲類農(nóng)藥、沙蠶毒素類農(nóng)藥、雜環(huán)類農(nóng)藥、生物農(nóng)藥及其他農(nóng)藥,以期為新煙堿類農(nóng)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(nóng)藥復配進展

       有機磷農(nóng)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(jīng)傳遞導致害蟲死亡。有機磷農(nóng)藥殘留期長,生態(tài)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(nóng)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(shù)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(shù)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(shù)為201.12；其30%復配水乳劑對稻飛虱防效優(yōu)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(huán)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(xié)同增效作用,共毒系數(shù)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(shù)為176.8,對4齡韭蛆的防治體現(xiàn)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(nóng)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(tài)環(huán)境的影響。建議后續(xù)進一步開發(fā)新煙堿類殺蟲劑與辛硫磷、馬拉硫磷的復配制劑,進一步發(fā)揮復配制劑的防治優(yōu)勢。

2  與氨基甲酸酯類農(nóng)藥復配進展

       氨基甲酸酯類農(nóng)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(nóng)林牧生產(chǎn)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(nóng)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(shù)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(shù)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(xiàn)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(chǎn)生,并能有效延長農(nóng)藥的持效期,復配制劑防治效果顯著優(yōu)于單劑,在實際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛。但需要警惕丁硫克百威的降解產(chǎn)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(nóng)藥復配進展

       擬除蟲菊酯類殺蟲劑通過影響神經(jīng)膜中鈉離子通道造成神經(jīng)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(chǎn)生抗藥性,其與新煙堿類農(nóng)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(shù)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(shù)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(xié)同增效作用,共毒系數(shù)為232,在123.6～169.5 g/hm²范圍內(nèi)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(shù)最高(210.5),延緩了噻蟲胺抗藥性的發(fā)生。啶蟲脒與聯(lián)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(shù)最高,為409.0～630.6。噻蟲嗪∶聯(lián)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(shù)分別為414.0和706.0,對蚜蟲聯(lián)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(nóng)藥復配技術(shù)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(nóng)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(lián)合應用可防治耐擬除蟲菊酯類農(nóng)藥的埃及伊蚊和岡比亞按蚊,對于全球范圍內(nèi)衛(wèi)生害蟲的防治具有指導性意義。

表1  典型新煙堿類農(nóng)藥復配組合匯總(1) 

4  與酰胺類農(nóng)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(xù)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(shù)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(shù)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(shù)達到170.2～194.1,呋蟲胺與殺螺胺配比為1∶1時,共毒系數(shù)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(shù)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(nóng)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(jīng)濟成本,促進了與生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境的兼容發(fā)展。酰胺類農(nóng)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(nóng)藥具備很好的替代作用,市場份額逐漸增大,在實際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有廣闊的發(fā)展前景。

5  與苯甲酰脲類農(nóng)藥復配進展

       苯甲酰脲類殺蟲劑屬幾丁質(zhì)酶合成抑制劑,通過影響害蟲正常發(fā)育消滅害蟲。它與其他種類的殺蟲劑不易產(chǎn)生交互抗性,能有效防治抗有機磷和菊酯類農(nóng)藥的靶標害蟲,在新煙堿類農(nóng)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(shù)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(shù)為176.5,田間防效達到94.4%。環(huán)氧蟲啶與多氟脲、氟蟲脲等多種苯甲酰脲類農(nóng)藥復配對小菜蛾和稻縱卷葉螟防治效果均良好,共毒系數(shù)為100.7～228.9,可有效減少農(nóng)藥的投入量。

       新煙堿類農(nóng)藥與苯甲酰脲類殺蟲劑聯(lián)合應用相對有機磷、菊酯類農(nóng)藥更符合綠色農(nóng)藥的發(fā)展理念,可以有效擴大防治譜、減少農(nóng)藥的投入量,協(xié)同增效明顯,對生態(tài)環(huán)境也更加安全。

6  與沙蠶毒素類農(nóng)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(jīng)遞質(zhì)的正常傳遞使昆蟲中毒死亡。由于其應用廣泛,無內(nèi)吸和熏蒸作用,極易產(chǎn)生抗性。通過與新煙堿類殺蟲劑復配對產(chǎn)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(shù)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(xié)同增效,共毒系數(shù)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(huán)可溶粉劑對蘋果金紋細蛾的防治效果優(yōu)良,在害蟲盛發(fā)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(fā)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(nóng)藥與新煙堿類殺蟲劑的復配,為實際生產(chǎn)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(fā)展征程中的良好應用案例。

表2  典型新煙堿類農(nóng)藥復配組合匯總(2) 

7  與雜環(huán)類農(nóng)藥復配進展

       雜環(huán)農(nóng)藥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應用最多、數(shù)目最為龐大的有機農(nóng)藥,多數(shù)在環(huán)境中殘留期長、較難降解。與新煙堿類殺蟲劑農(nóng)藥的復配可有效減少雜環(huán)農(nóng)藥的用量、減輕藥害,低劑量的藥劑復配即可發(fā)揮協(xié)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(shù)達到最高為616.2；呋蟲胺與吡蚜酮復配比1∶7時,共毒系數(shù)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(yōu)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(xié)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(shù)為152.2～519.2,噻蟲嗪與蟲螨腈復配配比為217∶1,共毒系數(shù)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(fā)芽的幼苗。啶蟲脒與氟蟲腈混用比例為1∶10時,對產(chǎn)生抗藥性家蠅的協(xié)同增效防治最為顯著。

       綜上,雜環(huán)類農(nóng)藥復配制劑以殺菌劑為主,包括吡啶類、吡咯類和吡唑類。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用來拌種,提高發(fā)芽率,也可降低病蟲害,對作物和非靶標生物相對安全。雜環(huán)類農(nóng)藥作為防治病蟲害的聯(lián)合制劑,對綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展具有良好推進作用,體現(xiàn)出省時、省力、經(jīng)濟、增產(chǎn)的優(yōu)勢。

8  與生物農(nóng)藥及農(nóng)用抗生素復配進展

       生物農(nóng)藥及農(nóng)用抗生素見效慢,持效期短,受環(huán)境影響大,通過與新煙堿類農(nóng)藥復配發(fā)揮良好的協(xié)同增效作用,擴大防治譜的同時還可以延長藥效、提高穩(wěn)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(xié)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(nóng)藥與氧化苦參堿聯(lián)合使用對稻飛虱的防效良好,共毒系數(shù)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(shù)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(shù)為169.8,多殺霉素和大多數(shù)新煙堿類藥物之間未顯示交叉抗性,聯(lián)合使用防效佳。

       生物農(nóng)藥聯(lián)合防治是綠色農(nóng)業(yè)發(fā)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(xié)同防效。單一生物藥劑易受天氣影響,藥效不穩(wěn)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(huán)境負擔。生物農(nóng)藥與化學農(nóng)藥復配為綠色農(nóng)藥的發(fā)展提供了新思路,應用前景巨大。

表3  典型新煙堿類農(nóng)藥復配組合匯總(3)

9  與其他農(nóng)藥復配進展

       新煙堿類農(nóng)藥與其他農(nóng)藥復配也表現(xiàn)出優(yōu)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(yōu)良,對非靶標生物安全,同時提高了種子發(fā)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(xiàn)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(xié)同增效作用。噻蟲嗪、呋蟲胺、烯啶蟲胺與戊吡蟲胍質(zhì)量比為50∶1～1∶50時,共毒系數(shù)為129.0～186.0,可以有效防治刺吸式口器害蟲。環(huán)氧蟲啶和苯氧威配比為1∶4時,共毒系數(shù)250.0,對于稻飛虱的防效最優(yōu)。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(xié)同率最高。噻蟲嗪和螺蟲乙酯質(zhì)量比為10∶30～30∶10時,共毒系數(shù)為109.8～246.5,無植物毒性效應。此外,礦物油農(nóng)藥綠穎、硅藻土等其他農(nóng)藥或助劑與新煙堿類農(nóng)藥組合也能提高對于靶標害蟲的防效。

       其他農(nóng)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(nóng)藥時要警惕藥害問題,有效甄別不同類別農(nóng)藥間的反應。復配實例也體現(xiàn)出了越來越多種類的農(nóng)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(jié)論與展望

       新煙堿類農(nóng)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(tài)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(nóng)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)中該類農(nóng)藥可持續(xù)應用的重大策略。本文綜述了典型新煙堿類農(nóng)藥與其他類別農(nóng)藥復配的應用進展,明確了農(nóng)藥復配優(yōu)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(diào)節(jié)作物生長；⑦ 減少農(nóng)藥用量；⑧ 改善環(huán)境風險；⑨ 降低經(jīng)濟成本；⑩ 改良化學農(nóng)藥。同時,需要高度關(guān)注復配制劑聯(lián)合環(huán)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(nóng)藥化學特征改變引起的防效差異等科學問題。傳統(tǒng)農(nóng)藥創(chuàng)制費時費力,成本高,研發(fā)周期長,農(nóng)藥復配作為一種有效替代措施,其合理、科學、規(guī)范的應用,不僅延長了農(nóng)藥的應用周期,而且推動了有害生物防治良性循環(huán),為生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)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(nóng)業(yè)蟲害鼠害綜合治理研究國家重點實驗室；2.天津農(nóng)學院園藝園林學院；3.河北大學生命科學學院)