吡虫啉土壤灌施通过改变植物挥发性有机物间接削弱瓢虫捕食能力及其生态调控意义

本研究针对系统性杀虫剂吡虫啉（imidacloprid）土壤灌施对天敌昆虫日本瓢虫（Propylea japonica）的间接影响展开探索。研究人员通过分析植物挥发性有机物（VOCs）的变化，发现吡虫啉处理显著降低瓢虫对猎物的选择行为和攻击效率（a值下降至0.687 h-1），同时缩短处理时间（h值降至0.007 h）。该研究揭示了系统性杀虫剂通过干扰植物间接防御途径削弱生物防治效能的机制，为综合害虫治理（IPM）策略优化提供了重要依据。

　　

在农业生产中，系统性新烟碱类杀虫剂如吡虫啉被广泛用于防治刺吸式害虫，但其对天敌昆虫的潜在影响长期存在争议。以往研究多关注杀虫剂直接接触或取食污染猎物导致的毒性效应，而忽视了杀虫剂通过改变植物挥发性有机物（VOCs）对天敌行为的间接调控。这一知识空白使得农业生产中化学防治与生物防治的协同应用面临挑战，尤其在中国蜜柚主产区福建，花蓟马（Frankliniella intonsa）危害与瓢虫（Propylea japonica）生物防治效能间的平衡亟待科学指导。

福建省农业科学院植物保护研究所（Fujian Academy of Agricultural Sciences）的研究团队在《Scientific Reports》发表的研究中，首次系统评估了吡虫啉土壤灌施通过VOCs介导对日本瓢虫捕食行为的间接影响。通过Y型嗅觉仪行为实验和功能响应模型分析，发现吡虫啉处理的蜜柚植株释放的VOCs使瓢虫选择率降低20%，同时显著改变其功能响应参数。这项研究为系统性杀虫剂的生态风险评估提供了新维度，揭示了化学防治与生物防治互作的新机制。

研究采用三项关键技术：1）土壤灌施法模拟田间吡虫啉施用（200 mg a.i./L）；2）Y型嗅觉仪双选实验量化瓢虫和花蓟马对处理植株VOCs的行为响应；3）Rogers II型功能响应模型分析攻击速率（a）和处理时间（h）的变化。所有实验均在标准化环境（25°C，60% RH）下进行，使用实验室种群完成。

主要研究结果

天敌选择行为：VOCs从吡虫啉处理植株释放后，瓢虫选择频率较清水对照显著降低（χ²=7.5385, P=0.006），与新鲜空气相比也减少26.7%（χ²=4.1667, P=0.0412）。有趣的是，花蓟马同样回避处理植株VOCs（选择率仅18.7%），表明吡虫啉可能通过抑制茉莉酸途径关键基因影响植物间接防御。

功能响应变化：在低猎物密度（40-60头）时，处理组瓢虫捕食量显著减少（P<0.01），但高密度（100头）下差异消失。Logistic回归显示所有处理组均符合II型功能响应，但吡虫啉组攻击速率（a）从1.528 h^-1降至0.687 h^-1（z=5.168, P<0.0001），处理时间（h）从0.014 h缩短至0.007 h（z=3.384, P=0.00072）。这种"双降"现象提示VOCs干扰可能同时削弱瓢虫的搜索效率和进食动力。

讨论部分指出，该发现对IPM实践具有双重启示：一方面，VOCs排斥效应可降低天敌接触药剂的风险；另一方面，功能响应参数恶化会削弱生物防治效能。研究首次量化了系统性杀虫剂通过植物介导的"三重效应"——既排斥害虫（花蓟马选择率降低22%），也排斥天敌（瓢虫选择率降低20%），更损害天敌捕食效能（a值下降55%）。这种复杂互作关系提示，在蜜柚园IPM方案中，需权衡吡虫啉的直接杀虫效益与其对生态服务的潜在损耗。未来研究应聚焦特定VOCs成分的鉴定及其分子机制，为开发"兼容性杀虫剂"提供靶点。

该研究的创新性在于突破传统毒性评估框架，从化学生态学角度揭示了杀虫剂-植物-天敌的级联效应。正如作者Jie Zhang和Peng Huang强调的，系统性杀虫剂的风险评估必须纳入植物介导的间接影响维度，这对实现联合国可持续农业目标（SDG 15）具有重要实践意义。