生物杀虫剂组合在有机水稻种植中的作用效果

刘蓉 赵薇 农向群 周燕 石育萍 于丽 杨金娟 王广君 涂雄兵 张泽华

摘要

针对上海市崇明区有机水稻生产过程中病虫害防治效果不佳的问题，在水稻无化肥、无化学农药种植条件下开展了生物杀虫剂对水稻主要害虫稻纵卷叶螟和稻飞虱的田间防控效果评价。在崇明区的2个试验基地，于水稻不同生长时期，以绿僵菌、白僵菌产品分别与病毒杀虫剂MbNPV、植物源杀虫剂苦参碱和细菌杀虫剂Bt组合进行施药处理。结果表明，应用绿僵菌/白僵菌与MbNPV组合，能够有效防治稻纵卷叶螟，在稻纵卷叶螟发生较早的基地，施药后7 d和14 d的防效可達58.2%～81.2%，而在稻纵卷叶螟发生较晚的另一基地，施药后7 d防效可达61.3%和65.6%;绿僵菌/白僵菌与苦参碱组合，可用于防治稻飞虱，7 d和14 d的防效达64.7%～76.1%;绿僵菌/白僵菌与苏云金杆菌组合防治稻纵卷叶螟的14 d防效分别达64.0%和75.4%，优于对稻飞虱的防效;各组合试验结果显示，白僵菌有相对较长的持效作用，且在害虫迁入早期阶段（水稻发育分蘖盛期至拔节期）施用生物农药比在中后期（抽穗期及之后）施用的防效高。可见，生物杀虫剂组合可作为农作物绿色防控的有效手段。

关键词

绿僵菌; 白僵菌; 稻纵卷叶螟; 稻飞虱; 防治效果

中图分类号：

S 482.39

文献标识码： B

DOI： 10.16688/j.zwbh.2022165

Efficacy of combined biological insecticides under rice farming without chemical fertilizers and chemical pesticides

LIU Rong1#， ZHAO Wei2#， NONG Xiangqun1*， ZHOU Yan3， SHI Yuping4， YU Li5， YANG Jinjuan5，

WANG Guangjun1， TU Xiongbing1， ZHANG Zehua1

（1. State Key Laboratory for Biology of Plant Diseases and Insect Pests， Institute of Plant Protection， Chinese Academy of

Agricultural Sciences， Beijing 100193， China; 2. College of Agriculture， Yangtze University， Jingzhou 434000， China;

3. Shanghai Chongming District Agricultural Technology Extension Center， Shanghai 202150， China; 4. Shanghai

Beihu Modern Agriculture Development Co.， Ltd.， Shanghai 202156， China; 5. Ningxia Agricultural Technology

Extension Station， Yinchuan 750000， China）

Abstract

Aiming at the poor effect of disease and insect pest control in rice production in Chongming district， the field control effect of biological insecticides on the main pests of rice without chemical fertilizer and chemical pesticide was evaluated. In two experimental bases in Chongming district of Shanghai， Metarhizium anisopliae and Beauveria bassiana products were combined with viral insecticide MbNPV， botanical insecticide matrine and bacterial insecticide Bt at different stages of rice growth. The results showed the combination of M.anisopliae/B.bassiana and MbNPV could effectively control Cnaphalocrocis medinalis. In the base where the C.medinalis occurred earlier， the control efficacy could reach to 58.2%-81.2% 7 and 14 days after application， while in the base where the C.medinalis occurred later， the control efficacy reached 61.3% and 65.6% 7 days after application. The combination of M.anisopliae/B.bassiana and matrine can be used to control rice planthoppers， and the control efficacy can reach 64.7%-76.1% 7 and 14 days after application. The 14daycontrol efficacy of M.anisopliae/ B.bassiana combined Bacillus thuringiensis （Bt） against C.medinalis was 64.0% and 75.4%， respectively， which was better than that against rice planthoppers. Among these combinations， B.bassiana demonstrated a relatively long lasting effect. Besides， the control efficacy of applying biological pesticides in the early stage of pest migration （from the peak tillering stage to jointing stage of rice） was higher than that in the middle and late stage （heading stage and after）. It suggested that the combinations of biological insecticides can be an effective means for green crop pest management.

Key words

Metarhizium anisopliae; Beauveria bassiana; Cnaphalocrocis medinalis; rice planthopper; control efficacy

近年来，可持续生态农业愈加受到重视，环保型肥料、农药技术的研究和集成是实现生态农业的必要基础。上海崇明区为了打造高品质有机稻米、建立“稻虾鳖蟹共生”模式和培植动植物友好依存共生的生态链，开展了全过程不施用化学肥料和化学农药的水稻种植技术研究和示范，拟通过科研和农技部门对种植全过程的科学管理、优选有机肥和生物农药等技术措施集成，实现高品质生态农业的可持续发展。

崇明当地水稻的主要害虫有飞虱类和螟蛾类，褐飞虱Nilaparvata lugens、白背飞虱Sogatella furcifera、灰飞虱Laodelphax striatellus、稻纵卷叶螟Cnaphalocrocis medinalis是常发多发种类，还有二化螟Chilo suppressalis、三化螟Tryporyza incertulas等混合发生。飞虱类和稻纵卷叶螟具有迁飞性，除了灰飞虱、二化螟、三化螟等少数种类可在当地越冬，大部分在相对温暖区域越冬，每年春末夏初，成虫随季风由南向北迁飞，成为当地的初始虫源，之后定殖、产卵，伴随水稻发育不断生长繁殖，加上还有迭代迁入，造成混合种群为害。长期应用化学农药使这些水稻害虫抗药性日趋严重，以生物农药减少和取代化学农药，已成为保障水稻优质高产的重要技术。

昆虫病原真菌是一类能够特异性侵染昆虫，导致昆虫罹病死亡，从而控制昆虫种群的真菌。其中金龟子绿僵菌Metarhizium anisopliae、球孢白僵菌Beauveria bassiana具有寄主广谱性，分别可寄生13目200多种和15目700多种昆虫及螨类，是研发作为生物杀虫剂的重要潜力资源［12］。目前，已有金龟子绿僵菌、球孢白僵菌产品用于防治水稻害虫试验［34］。其他生物农药如细菌类的苏云金芽胞杆菌Bacillus thuringiensis、病毒类的甘蓝夜蛾核型多角体病毒（Mamestra brassicae nucleopolyhedrovirus）和棉铃虫核型多角体病毒（Helicoverpa armigera nucleopolyhedrovirus）、植物源的苦参碱和印楝素等也陆续进入田间试验［46］。不同类别的生物农药在针对靶标害虫特性、适应水稻种植环境等方面各存在优势和不足。本研究在基本了解当地水稻害虫发生规律的基础上，在水肥管理与病、虫、草害防控一体化条件下，应用真菌生物农药结合细菌、病毒、植物源生物农药对崇明当地水稻害虫进行防治试验，以评估不同组合处理对水稻主要害虫的防治效果，为水稻有机种植的害虫治理提供必要基础数据。

1 材料与方法

1.1 试验地点及种植概况

试验分别在上海市崇明区2处试验地进行。泛信农业种植专业合作社基地（以下简称泛信，121°24′E，31°43′N）试验面积1.5 hm2;北湖现代农业发展有限公司生产基地（以下简称北湖，121°34′E，31°42′N）试验面积3.6 hm2。两地近年均采用绿色有机方式种植，土质均为沙壤土，肥力中上、均匀，排灌方便。水稻品种均为‘南粳46号，泛信和北湖水稻移栽日期分别为6月3日和6月9日，按当地常规种植管理，以有机肥作基肥和追肥，全季不施用化学肥料和化学农药。

1.2 试验药剂

100亿孢子/g金龟子绿僵菌可湿性粉剂（以下简称绿僵菌）、200億孢子/g球孢白僵菌可湿性粉剂（以下简称白僵菌）由宁夏中微泰克生物技术有限公司生产。32 000 IU/mg 苏云金杆菌可湿性粉剂（以下简称Bt）由武汉科诺生物科技股份有限公司生产，30亿PIB/mL甘蓝夜蛾核型多角体病毒悬浮剂（以下简称MbNPV）由江西省新龙生物科技有限公司生产，1.5%苦参碱水剂由内蒙古赤峰市帅旗农药有限责任公司生产。

1.3 试验处理与设计

以绿僵菌和白僵菌为基础，2个试验地分别设置绿僵菌+组合的处理区（T1）、白僵菌+组合的处理区（T2）和本地常规处理即在虫害发生期每旬施用1次苦参碱为对照区（T3），按实际田埂分隔面积。泛信试验地T1区0.5 hm2、T2区0.4 hm2和T3区0.5 hm2。北湖试验地T1区1.3 hm2、T2区1.1 hm2 和T3区1.2 hm2。处理区内按排灌水方向平均分设3个并列的小区重复。

在种植期间，根据水稻发育期和实际虫情调查情况，进行各阶段施用绿僵菌、白僵菌分别与Bt、MbNPV或苦参碱的防虫处理，具体施药日期和药剂组合见表1。施药用量为T1区内每667 m2绿僵菌200 g加Bt 75 g或MbNPV 30 mL或苦参碱100 mg; T2区内每667m2白僵菌100 g加Bt 75 g或MbNPV 30 mL或苦参碱100 mg。施用时各组合用60 L水配制，进行喷雾处理。T3区由当地按常规方法管理。

1.4 调查

在水稻移栽20 d后，每周观察2次，监测虫害发生情况，当发现稻纵卷叶螟虫口密度≥10头/百丛成虫或新虫苞15个/百丛（约5 m2）或稻飞虱≥40头/百丛（约5 m2）时，开始实施防治。设定在施药后7 d、14 d调查，如调查日遇降雨等情况顺延次日。

在水稻不同发育期，分别对当期主要虫种稻纵卷叶螟或稻飞虱的数量进行调查评估。调查稻纵卷叶螟时，在每个小区内采用五点取样，每点调查20丛，共计100丛，调查卷叶数（包括有虫苞的卷叶和虫已出苞的条斑叶或枯白叶）。3个重复小区之间相邻的采样点相距至少20 m。调查稻飞虱时，采用平行跳跃式取样，间隔4～5行取稻丛，每丛 ＜5头时调查50丛;5～10头时调查30丛;＞10头时调查25丛。采用拍查法用力拍击植株下部3下和中上部3下，收取并记录飞虱数量。

1.5 防效分析

参照《稻纵卷叶螟和稻飞虱防治技术规程》NY/T 2737.1～2—2015的药效评价方法，对于稻纵卷叶螟，根据调查的各小区卷叶数计算卷叶率，防治效果为处理区相对于对照区减少的卷叶率［7］；对于稻飞虱，根据调查的各小区虫口数，计算施药前、后的虫口减退率作为防治效果［8］。利用SPSS 20.0 对数据进行分析，以单因素ANOVA中的Duncan和LSD法进行差异显著性分析。

卷叶率=（卷叶数/调查总叶数）×100%;

稻纵卷叶螟防治效果=（对照区卷叶率-处理区卷叶率）/对照区卷叶率×100%;

稻飞虱防治效果即虫口减退率=（施药前虫数-施藥后虫数）/施药前虫数×100%。

2 结果与分析

2.1 绿僵菌、白僵菌与MbNPV组合对稻纵卷叶螟的防治效果

根据水稻生长发育进程及田间监测调查，适时针对性地施用绿僵菌+、白僵菌+的生物杀虫剂组合。在泛信基地，稻纵卷叶螟出现早于稻飞虱。移栽后42 d（7月14日）时，水稻发育处于分蘖期，多点调查的稻纵卷叶螟平均数量为22头/百丛。于次日在T1区、T2区分别施用了绿僵菌+MbNPV、白僵菌+MbNPV的组合。结果显示，施用绿僵菌与MbNPV组合后，对稻纵卷叶螟在7 d和14 d的防治效果分别为58.2%和68.1%;施用白僵菌与MbNPV组合后，在7 d和14 d的防治效果分别为70.3%和81.2%，显著优于绿僵菌组合（P<0.05）（图1）。

在北湖基地，稻纵卷叶螟种群发生相对晚于稻飞虱，在施用防治稻飞虱药剂（见2.2小节）2周后即8月初时，水稻已开始破口抽穗，稻纵卷叶螟数量明显上升，成为田间主要害虫。8月6日调查T1、T2、T3区的卷叶率分别达到10.0%、8.3%和8.0%，于次日用绿僵菌、白僵菌分别与MbNPV组合对T1区和T2区实施防控，T3按本地管理施药。结果显示，施药后7 d，绿僵菌与MbNPV组合对稻纵卷叶螟的防治效果为61.3%，白僵菌与MbNPV组合的防治效果达到65.6%。在第11 天时，T3本地管理因虫口快速上升，额外增加1次施药，结果在14 d后的调查显示，T1、T2、T3的卷叶率分别为51.0%、34.0%和43.0%，绿僵菌或白僵菌与MbNPV组合相对T3二次施药的防治效果为-18.6%和20.9%（图2），说明白僵菌组合保持了较长的防效。

2.2 绿僵菌、白僵菌与苦参碱组合对稻飞虱的防治效果

在北湖基地，稻飞虱种群的出现早于稻纵卷叶螟，且虫口密度快速上升，在移栽后40 d（7月20日）时，水稻发育处于分蘖期，T1、T2和T3区的稻飞虱数量均已超过1 000头/百丛，于次日对试验地进行了首次施药处理。针对主要害虫稻飞虱，在T1区、T2区分别施用绿僵菌、白僵菌与苦参碱组合，在T3区按本地管理用药。试验结果显示，施药7 d后，3个小区的防治效果即虫口减退率在64.7%～68.3%，之间无显著差异（P>0.05）;而至14 d时，白僵菌处理显示较高的虫口减退率，为76.1%，反映了白僵菌有较好的持续作用（图3）。

在泛信基地，7月下旬至8月初期间，水稻逐渐破口抽穗，稻飞虱种群数量上升较快，成为田间主要害虫。8月1日调查T1、T2和T3区的稻飞虱虫口数量已分别达到149、148、170头/百丛，于次日在T1区和T2区实施了绿僵菌、白僵菌分别与苦参碱组合处理。

调查显示，施药后7 d时T1 、T2 、T3虫口数量分别为68、73、173头/百丛，对照区虫口数量是处理区的2～3倍;14 d时T1、T2 、T3虫口数量分别为41、49、157头/百丛，对照区虫口数量是处理区的3倍以上。计算结果表明，施药后7、14 d的防效上升，防治效果即虫口减退率在T1区由54.5% 上升到72.3%，在T2区由50.4% 上升到66.7%，而在本地管理区T3的虫口数量持续上升，虫口减退率为负值，对比十分明显（图4）。

2.3 绿僵菌、白僵菌与苏云金杆菌组合对稻纵卷叶螟和稻飞虱的防治效果

9月中旬水稻进入灌浆乳熟后期逐渐成熟，此时田间虫害混合发生，调查显示虫害总数较前期明显减少。在泛信基地，稻纵卷叶螟仍然相对较多，T1、T2、T3区的卷叶率分别为18.3%、10.5%、29.5%，稻飞虱也有一定的虫口数量。9月16日以绿僵菌、白僵菌分别与苏云金芽胞杆菌（Bt）组合进行了防治。结果显示，根据卷叶率评估，施用绿僵菌与Bt组合后，

7、14 d的防治效果分别为37.4%和64.0%;施用白僵菌与Bt组合后，7 d的防治效果为58.4%，14 d上升到75.4%（图5）。同时，根据稻飞虱虫口减退率评估，2种菌剂组合起效较慢，在7 d 时绿僵菌与Bt组合的防治效果为24.7%，白僵菌与Bt组合的防治效果为-11.7%，即没能抑制害虫种群发展;但在14 d时，2种菌剂组合的防效分别快速上升到77.3%和78.1%，二者之间无显著差异，比本地施药管理效果（84.1%）略低，但存在显著差异（P＜0.05）（图6）。

在北湖基地，9月中旬时，水稻也进入灌浆乳熟后期，田间调查发现多种害虫混合发生，T1、T2、T3区的虫口数量分别为189、102头/百丛和350头/百丛，卷叶率分别为29.2%、56.5%和57.3%，T1、T2处理区的虫害总体低于对照区T3，但仍然存在较高数量。于9月17日用绿僵菌、白僵菌分别与苏云金芽胞杆菌（Bt）组合进行了防控处理。结果显示，根据稻飞虱虫口减退率评估，施用绿僵菌与Bt组合后，7、14 d的虫口数量逐渐下降，虫口减退率逐步上升，分别为44.8%和65.2%，在14 d时超过了本地用药管理的效果;施用白僵菌与Bt组合在前期未能阻止害虫种群发展，7 d的调查虫口减退率仅为1.1%，随后逐渐起控制作用，14 d防效为14.3%。相比之下，绿僵菌组合的优势更明显（图7）。同时，根据卷叶率评估，2种组合防治稻纵卷叶螟的防效在前期均低于本地常规施药管理，显示7 d时的防效为负值，只有白僵菌组合在14 d后相对于常规管理提高了34.6%（图8）。但从小区内施药前后比较，绿僵菌与Bt组合没能有效控制为害，卷叶率小幅上升波动，至14 d时卷叶率仍有37.8%。施用白僵菌与Bt组合使卷叶率逐步减少，至14 d时卷叶率为22.3%，比施药前减少了60.5%。

3 结论与讨论

生物杀虫剂由对昆虫有寄生或毒性作用的天然生物资源研发而成，包括真菌、细菌、病毒和植物源物质等，与环境友好兼容，是减少化学农药使用的重要替代品。生物杀虫剂通常专性作用较强，不同种类各有优势和局限，例如细菌Bt具有高效杀虫毒蛋白，需经昆虫肠道发挥效用，对刺吸式口器害虫难以奏效;真菌具有表皮侵入特性，致病寄主范围广，对咀嚼式、刺吸式口器害虫均有效;病毒NPV专一性更强等，组合使用可以互补不足或协同增效［4，6，9］。绿僵菌属和白僵菌屬是具有较广泛杀虫谱的真菌类群，但不同菌株对不同害虫的毒力范围和强度有差异。除了对稻纵卷叶螟、稻飞虱有防控效果外，还有报道绿僵菌、白僵菌对二化螟Chilo suppressalis、烟粉虱Bemisia tabaci有高效防治作用［1011］。在印度Thiruvallur和Kancheepuram地区水稻田中，施用绿僵菌防治稻黑蝽Scotinophara lurida可减少虫害达60.8%［12］。本试验在前期了解生物杀虫剂产品特性的基础上，针对水稻生长发育过程中的主要害虫种类及优势种群，设计了以绿僵菌、白僵菌分别与病毒杀虫剂MbNPV、细菌杀虫剂Bt和植物源杀虫剂苦参碱的组合，以应对水稻主要迁飞性害虫稻纵卷叶螟和稻飞虱的为害，兼顾防控其他害虫。试验证明，在水稻无化肥、无化学农药的种植条件下，绿僵菌＼白僵菌与MbNPV组合，绿僵菌与苏云金杆菌组合防治稻纵卷叶螟有优势，而白僵菌与苦参碱组合，用于防治稻飞虱可获得较高防效。这些防效优势不仅取决于生物杀虫剂本身的毒力选择性，还取决于其作用机理，并与靶标害虫的取食习性有关。绿僵菌、白僵菌为昆虫病原真菌，有较宽的寄主谱，主要从昆虫表皮侵入感染，适用于喷施防治各种害虫，但其感病进程相对较慢;苏云金芽胞杆菌杀虫谱较宽，而MbNPV专一性强，二者都主要通过消化道侵染发挥作用，用于防治在叶片表面取食的害虫。稻纵卷叶螟为咀嚼式口器昆虫，直接啃食为害植株，而稻飞虱以刺吸式口器取食，将口针刺入植株组织汲取营养，因此苏云金芽胞杆菌和MbNPV适用于稻纵卷叶螟，而对稻飞虱效果欠佳。苦参碱为植物源提取物，植物源种类和提取组分的差异可能会影响其作用效果。本试验的生物农药组合协同提高防效，可为实现有机种植提供技术保障。

生物农药通常不像化学药剂那样快速见效，一般需要1～2 d或更长时间与害虫作用，因此应当抓住害虫发生早期施用。同时绿僵菌、白僵菌还具有田间宿存和增殖的优势，表现出较长的持效作用，早期施用后宿存和增殖菌群有利于追随害虫侵染而发挥作用。

本研究在崇明两个试验基地进行。在种植品种相同、栽种日期相近的条件下，两地水稻生长发育进程大致相同。但两地稻纵卷叶螟和稻飞虱的迁入有先后差别，在泛信基地，稻纵卷叶螟较早迁入成为水稻分蘖期的主要为害种群，而在北湖基地的水稻分蘖期，较早迁入并快速形成主要种群的是稻飞虱。两地相距只有约30 km，北湖处于泛信东略偏北，离长江岸边和入海口更近，周边是连片的稻田，可见微小地理差异和周边小环境因素差异可能影响虫害迁移和发生情况。因此，两个试验基地在同一时期针对各自的主要害虫采用了不同的生物农药组合，而相同的生物农药组合则先后在两个试验基地在不同时期应用，地理和时间的差异可能会影响防治效果的稳定性。随着水稻的发育进程，水稻害虫的种类、种群的繁殖和迭代变化趋于复杂化，也会影响防治效果的评估，在实际投入杀虫剂时应考量其相对广谱多效性、长效性，因此，以绿僵菌和白僵菌为基础与其他种类生物杀虫剂的组合应用是一个合理的选择。

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（责任编辑：田 喆）