咖啡作物常用杀虫剂对孟氏隐唇瓢虫（Cryptolaemus montrouzieri Mulsant）蛹与成虫的毒性、亚致死效应及跨代影响

《Phytoparasitica》：Toxicity of insecticides used in coffee crops to the predator Cryptolaemus montrouzieri Mulsant (Coleoptera: Coccinellidae), sublethal, and intergenerational effects

　　

选择性杀虫剂的使用对于协调咖啡作物中的化学防治与生物防治至关重要。本研究评估了毒死蜱（chlorpyrifos）、杀螟丹盐酸盐（cartap hydrochloride）、吡丙醚（pyriproxyfen）、丙溴磷/虱螨脲（profenofos/lufenuron）、甲氰菊酯（fenpropathrin）和zeta-氯氟氰菊酯（zeta-cypermethrin）对咖啡作物中粉蚧（mealybugs）的关键捕食者——孟氏隐唇瓢虫（Cryptolaemus montrouzieri Mulsant，鞘翅目：瓢虫科）蛹和成虫的选择性。在实验室条件下对蛹和24 h龄成虫进行点滴生物测定，同时评估了源自受处理个体的子代的生殖参数。甲氰菊酯和zeta-氯氟氰菊酯降低了蛹的存活率，但未影响蛹期。所有杀虫剂均降低了成虫存活率，其中甲氰菊酯、zeta-氯氟氰菊酯和杀螟丹导致的存活率最低。当处理蛹时，甲氰菊酯和zeta-氯氟氰菊酯降低了子代的产卵量；当成虫暴露时，甲氰菊酯、zeta-氯氟氰菊酯和杀螟丹盐酸盐降低了子代的产卵量。卵活力受到的影响存在差异：源自受处理蛹的子代仅在甲氰菊酯和zeta-氯氟氰菊酯处理下表现出孵化率降低，而源自受处理成虫的子代在暴露于毒死蜱、杀螟丹、丙溴磷/虱螨脲和甲氰菊酯后卵活力较低。毒死蜱、吡丙醚和丙溴磷/虱螨脲对蛹无害。吡丙醚是唯一被IOBC（国际生物防治组织）对两个生命阶段均归类为无害（Class 1）的化合物，而甲氰菊酯被认为对成虫有害（Class 4），其他杀虫剂被归类为轻微有害（Class 2）。这些结果表明，被归类为Class 1或Class 2的杀虫剂与C. montrouzieri相容，这支持其整合到咖啡农业生态系统的害虫综合治理（IPM）计划中的潜力。

一、研究背景与问题

咖啡（Coffea spp.）是全球最重要的农业商品之一，2025年全球产量超过2.3亿吨，巴西为世界最大生产国，约占全球产量的40%。尽管经济价值显著，咖啡生产仍受害虫制约，其中粉蚧（mealybugs）是最具相关性的害虫之一，严重发生时记录的产量损失可达30%。孟氏隐唇瓢虫（Cryptolaemus montrouzieri Mulsant，鞘翅目：瓢虫科）是咖啡粉蚧的主要捕食者之一，实验室研究报道其四龄幼虫每日可消耗多达245.2头粉蚧，但该数值代表实验室最大捕食率，可能不能反映田间捕食情况。

尽管具有上述潜力，化学防治仍是管理咖啡关键害虫（如咖啡潜叶蛾Leucoptera coffeella和咖啡果小蠹Hypothenemus hampei）的主要方法。巴西咖啡作物中杀虫剂施用广泛，但集约使用不可持续，并可能对捕食者和寄生蜂种群产生负面影响，这些天敌可通过接触处理表面、受污染猎物或直接施药而暴露于农药残留。这一担忧推动了对选择性杀虫剂（即在控制目标害虫的同时保护天敌种群的产品）的寻找。生理选择性是化合物的内在特性，与天敌在直接接触、残留物和/或摄入特定产品时的生理耐受性有关，可采用IOBC/WPRS分类进行评价，该分类依据对天敌的影响将农药分为四类：无害（有益能力降低<30%）、轻微有害（30%–79%）、中等有害（80%–99%）和有害（>99%）。

蛹和成虫阶段存在生物学差异，可能影响其对杀虫剂的敏感性。蛹不活动，具有相对不透水的表皮，提供一定保护，但缺乏成虫具备的行为回避机制；成虫活动性强，某些区域表皮较薄，积极参与觅食和繁殖，可能增加其暴露；此外成虫具有更发达的代谢/解毒系统，可能赋予更大的耐受性，但成虫在繁殖上投入大，亚致死暴露可能将能量从繁殖转向解毒，潜在损害生殖输出。评估跨代效应（即亲代F₀暴露而效应在F₁代观察）也至关重要，这些效应可能影响雌性产卵量和卵活力等生殖参数，并可能间接损害后代的生物学表现。此前研究主要集中于成虫或幼虫的急性死亡率，对蛹及生殖亚致死效应关注有限，且多数研究评价的是其他作物或地区使用的杀虫剂，巴西咖啡生产中常用的特定杀虫剂（即毒死蜱、杀螟丹盐酸盐、吡丙醚、丙溴磷/虱螨脲、甲氰菊酯和zeta-氯氟氰菊酯）对C. montrouzieri的生理选择性尚未被评估。本研究旨在评估咖啡作物所用杀虫剂对C. montrouzieri蛹和成虫的影响，以及这些化合物对子代生殖参数的影响。研究假设：C. montrouzieri蛹和成虫对杀虫剂的敏感性不同，任一阶段的亚致死暴露均损害F₁代的生殖表现，且这些效应的幅度因杀虫剂作用方式而异。

二、主要关键技术方法

研究人员在25℃±2℃、相对湿度70%±10%、12 h光周期的控温室内饲养粉蚧（P. citri）与捕食者；C. montrouzieri实验种群由巴西Bahia州Cruz das Almas的Embrapa Cassava and Fruits提供，实验前已在实验室维持约10代，所有生物测定个体来自同一队列。采用Potter喷雾塔（压力15 lb/in²，沉积率1.5±0.5 mg·cm^-2，每重复喷液量1.5 mL）对蛹和24 h龄成虫进行点滴/喷雾生物测定，杀虫剂采用推荐最高田间剂量；测定蛹期、蛹存活、成虫存活，并组建存活雌雄配对评估产卵前期、雌性产卵量和卵活力；按Vogt公式计算总效应（E%），依据Boller等标准进行IOBC分类，数据采用ANOVA与Scott-Knott检验（5%显著性水平），IOBC分类采用单侧Z检验。

三、研究结果

杀虫剂对直接处理蛹的影响：蛹存活受化合物暴露影响，甲氰菊酯（53.3±9.10%）和zeta-氯氟氰菊酯（36.7±8.80%）处理下蛹存活率低于对照（86.7±6.29%）；毒死蜱（70.0±8.37%）、杀螟丹盐酸盐（63.3±8.49%）、吡丙醚（80.0±7.30%）和丙溴磷/虱螨脲（83.3±6.80%）与对照无显著差异。蛹期无显著差异，范围为8.00±0.10天（杀螟丹盐酸盐）至8.27±0.13天（对照）。

杀虫剂对处理蛹生殖参数的亚致死效应及对子代的跨代效应：源自受处理蛹的子代雌性中，甲氰菊酯（58.4±2.03粒）和zeta-氯氟氰菊酯（55.4±2.40粒）处理下产卵量低于对照（71.7±0.23粒），其他杀虫剂与对照无显著差异。产卵前期在各处理间无显著差异，范围为5.3±0.14天（对照）至6.7±0.18天（甲氰菊酯）。甲氰菊酯（69.9±4.54%）和zeta-氯氟氰菊酯（71.1±4.67%）导致卵活力低于对照（93.9±2.02%），其余杀虫剂与对照无显著差异。

杀虫剂对直接处理成虫的影响：与对照（96.7%±3.33%）相比，所有杀虫剂均影响成虫存活，最低为杀螟丹盐酸盐（36.7%±8.04%）、甲氰菊酯（20.0%±7.30%）和zeta-氯氟氰菊酯（43.3%±9.05%），其次为丙溴磷/虱螨脲（66.7%±8.61%）、毒死蜱（68.3%±8.23%）和吡丙醚（73.3%±8.07%）。

杀虫剂对处理成虫生殖参数的亚致死效应及对子代的跨代效应：源自暴露成虫的子代雌性中，杀螟丹盐酸盐（56.3±2.42粒）和zeta-氯氟氰菊酯（57.7±5.12粒）处理下产卵量显著低于对照（80.2±2.53粒）；产卵前期未受影响；毒死蜱（71.4±3.62粒）、吡丙醚（79.6±0.78粒）和丙溴磷/虱螨脲（78.4±1.43粒）与对照无显著差异。

依据IOBC对处理蛹的杀虫剂毒性分类：源自暴露蛹的子代中，zeta-氯氟氰菊酯校正死亡率为60.4%、甲氰菊酯为42.5%，为最高值；其他杀虫剂校正死亡率较低：杀螟丹盐酸盐31.7%、毒死蜱24.5%、吡丙醚13.7%、丙溴磷/虱螨脲10.1%。甲氰菊酯和zeta-氯氟氰菊酯处理下每雌每日平均产卵量较低（分别为2.9和2.8粒），卵活力分别为69.9%和71.1%。毒死蜱、吡丙醚和丙溴磷/虱螨脲被归类为无害（Class 1），杀螟丹盐酸盐、甲氰菊酯和zeta-氯氟氰菊酯被归类为轻微有害（Class 2）。

依据IOBC对处理成虫的杀虫剂毒性分类：源自暴露成虫的子代中，甲氰菊酯、杀螟丹盐酸盐和zeta-氯氟氰菊酯的校正死亡率分别为79.3%、61.8%和55.2%；每雌每日平均产卵量较低，甲氰菊酯为0.0，杀螟丹盐酸盐和zeta-氯氟氰菊酯均为2.8；卵活力在毒死蜱（69.9%）、杀螟丹盐酸盐（78.1%）和丙溴磷/虱螨脲（80.9%）处理下较低。仅吡丙醚被归类为Class 1，甲氰菊酯被归类为有害（Class 4），其余杀虫剂对处理成虫均属Class 2（轻微有害）。

四、讨论与结论

讨论指出，天敌种群的消除是杀虫剂使用的主要负面后果之一，尤其在施药频繁的咖啡作物中。研究结果表明甲氰菊酯、zeta-氯氟氰菊酯和杀螟丹盐酸盐对C. montrouzieri及其子代产生负面影响，表明这些活性成分与该捕食者不相容。成虫阶段对杀虫剂负面效应更脆弱；蛹期个体受到周围白色蜡丝的物理保护，可能限制喷雾杀虫剂与虫体接触，减少化合物的即时影响，但跨代效应仍可发生，即蛹存活未受严重影响时子代的生殖适合度仍可能受损。甲氰菊酯和zeta-氯氟氰菊酯（拟除虫菊酯类，作用于轴突膜钠通道调节剂，延长通道开放、增加神经冲动传导，导致过度兴奋、麻痹和死亡）处理蛹的高死亡率可能与其较强亲脂性、更易穿透并在昆虫组织中蓄积有关，污染也可能在成虫羽化接触茧外残留物时发生。亚致死和跨代效应强化了拓宽选择性评价标准的必要性，产卵量和卵活力的降低表明即使不引起即时死亡的浓度也可损害捕食者生殖能力，减少未来世代的生物防治服务。吡丙醚对两个发育阶段均无害，与Cloyd和Dickinson及El Aalaoui和Sbaghi的报道一致；作为昆虫生长调节剂，其作用方式为干扰未成熟虫态的激素平衡，主要靶标为幼虫和蛹而非成虫，且其低水溶性和高亲脂性可能限制其穿透蜡质茧。甲氰菊酯、zeta-氯氟氰菊酯和杀螟丹盐酸盐最具危害性，其高死亡率和子代负面效应不支持在C. montrouzieri发挥生物防治作用的区域使用。研究人员同时指出，尽管用于评价生殖效应的个体数较少，但最少6对符合IOBC对化学分子风险分析的建议；需要进一步分子研究阐明该捕食者体内解毒酶的作用，且甲氰菊酯应在半田间和田间条件下评估以确认其毒性和与IPM计划的相容性。

研究结论：除甲氰菊酯直接施用于C. montrouzieri成虫时具有毒性（Class 4）外，其余化合物按IOBC分类均属Class 1和Class 2（无害和轻微有害），因此可推荐在真实田间条件下使用；这是因为实验室条件下该捕食者暴露于杀虫剂残留被最大化，温度、湿度和光照等环境因子保持恒定，与田间条件不同。