土壤原生生物(Colpoda sp.)作为新型载体增强氯虫苯甲酰胺(Chlorantraniliprole)和乙多杀菌素(Spinosad)种子处理剂的杀虫效力与系统性保护作用

【字体: 时间:2025年09月28日 来源:Soil Science Society of America Journal 2.4

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  本研究通过温室实验证明,在玉米种子处理中联合接种土壤纤毛虫原生生物(Colpoda sp. UC-1)可显著提升两种低水溶性杀虫剂(氯虫苯甲酰胺和乙多杀菌素)的根系传输效率与系统保护能力。该技术通过原生生物的颗粒携带机制扩大农药在根际的有效分布范围,使新生叶片(如第5叶中部)受害率降低27–31%,为开发低用量、高靶向性的绿色农药递送系统提供了新策略。

  

材料与方法

实验设计采用六种处理组合:空白对照、仅原生生物、仅氯虫苯甲酰胺(0.5 μg/种子)、氯虫苯甲酰胺+原生生物(5×104 个/种子)、仅乙多杀菌素(167 μg/种子)、乙多杀菌素+原生生物。供试土壤为经巴氏灭菌的科洛马壤质砂土,玉米品种为Prairie Hybrids 3773。种子处理后播种,在温室中培养10天和14天分别采集第3叶(V3期)和第4–5叶(V5期),每叶取尖端和中部区段进行草地贪夜蛾(FAW)幼虫取食实验,通过叶片损伤率和幼虫死亡率评估防治效果。

原生生物与农药特性

所用原生生物UC-1(Colpoda sp.)此前已被证实可通过三种机制运输颗粒:内吞运输、表面附着运输和流体动力传输。两种杀虫剂均具有低水溶性(氯虫苯甲酰胺2.5 ppm,乙多杀菌素2 ppm)和高疏水性(log KOW分别为721和3.2),传统水介导的土壤传输效率低,但其颗粒形态适于原生生物携带。

整体防治效果提升

与空白对照(94%受害率)和仅原生生物处理(95%)相比,单独施用氯虫苯甲酰胺和乙多杀菌素分别使整体受害率降至62%和53%。而添加原生生物后,受害率进一步显著降低至53%(氯虫苯甲酰胺+原生生物)和32%(乙多杀菌素+原生生物),相对减害幅度达15%和40%(p<0.001)。幼虫死亡率分析同样证实联合处理的显著优势。

叶位特异性保护效应

氯虫苯甲酰胺单独处理对早期叶片(第3叶尖端和中部、第4叶尖端)保护效果显著,但对第4叶中部和第5叶中部无显著防护力。联合原生生物后,第4叶中部受害率从86%降至65%,第5叶中部从88%降至64%,防护效果提升3–7倍。乙多杀菌素联合处理在所有叶段均表现一致显著优势,尤其在第5叶中部受害率降低31.3个百分点。

机制阐释与农业应用潜力

原生生物通过将农药颗粒定向输送至新生根区,扩大根际有效浓度范围,从而克服疏水性农药在土壤中的传输限制。该技术可延长农药持效期、降低施用剂量,减少环境残留,适用于免耕农业和可持续害虫治理(IPM)体系。未来需在田间自然土壤中验证其稳定性,并探索与其他生物制剂(如根际促生菌)的协同效应。

结论

土壤原生生物UC-1作为天然载体可显著增强氯虫苯甲酰胺和乙多杀菌素的系统性传输与杀虫效能,为农药减量化应用提供了微生物辅助策略。该技术兼具低成本、环境兼容性和操作简便性,在绿色农业发展中具有广阔应用前景。
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