防治光肩星天牛膏劑的制備及保濕性能研究*

管凌君 陳小軍 沈殿晶 范添樂 宋玥頤 石祖貴 楊 文

（揚州大學 園藝與植物保護學院/農業與農產品安全國際合作聯合實驗室，江蘇 揚州 225009）

天牛屬于咀嚼式口器的植食性蛀干害蟲，其主要以幼蟲鉆蛀為主，已對楊樹人工林和城市綠化造成嚴重威脅，成為樹木的“心腹之患”。我國的“三北”防護林，由于天牛的大肆為害，難以防治，一代林網已幾乎完全毀滅，二代林網也有80%以上受害，其中50%以上的楊樹林由于嚴重受害而完全砍除[1]。對樹木為害嚴重的天牛主要有光肩星天牛（Anoplophora glabripennis）、青楊楔天牛（Saperda populnea）、云斑天牛（Batocera horsfieldi）、黃斑星天牛（Anoplophora nobilis）和桑天牛（Apriona gemari）[1-6]。在我國，北方主要是光肩星天牛和黃斑星天牛危害，南方主要是桑田牛和云斑天牛危害[7]。隨著天牛種群數量增多，分布范圍不斷擴大，寄主種類也在不斷擴大，已給林業生產和園林建設造成了嚴重損失[8,9-12]。如今，天牛為害的樹木非常廣泛，大部分的楊、柳、松、柏、蘋果、柑橘、茶等都受到其危害[8,13]。天牛幼蟲為害時，幼蟲鉆蛀進入樹體，蛀食主干和樹干基部的木質部；在樹體內形成蟲道，破壞樹木的輸導組織，使樹木不能進行正常的水分養分輸送，進而長勢衰微，生長緩慢，嚴重可導致樹木干枯死亡，影響了城市園林綠化景觀和行道樹的景觀[14]；成蟲為害主要是啃食新枝嫩皮，造成小枝枯萎死亡[15]。

由于天牛適生范圍廣，生命力強，生活隱蔽，卵、幼蟲、蛹都在樹體內為害，生活環境隱蔽，食性選擇專一，競爭性強，世代歷期長，受環境和天敵的影響小，因而蟲口密度穩定，治理難度大[16]。此外，由于對天牛防治的重視程度不夠，社會各界對天牛危害嚴重性認識不足，檢疫力量薄弱，監管不到位，檢測預警體系不健全，且缺乏針對性的防治藥劑，僅是使用廣譜高毒選擇性差的藥劑，對天牛的防治效果甚微，造成了天牛泛濫和為害猖獗[17]。同時，由于林木皮厚實，天牛蟲孔隱蔽，樹體高大，現有的化學防治方法難以到達預期的防治效果，并且噴霧施藥法存在操作不便等問題[18]。因此，研制一種新型、便于操作的天牛防治藥劑和施藥技術勢在必行。本研究利用高效防治天牛的農藥噻蟲林和PPTE（2-苯基-1-（5-(2-苯乙炔基)噻吩-2-基）乙酮）為有效成分，通過制劑加工手段制備成固態、施用方便的農藥膏劑，并評估其保濕性能，為膏劑的應用提供指導。

1 材料與方法

1.1 儀器及試劑

85-2 恒溫磁力攪拌器，上海司樂儀器有限公司生產；RXZ-436 智能人工氣候箱，寧波江南儀器廠生產；水浴鍋，杭州艾普儀器設備有限公司生產；玻璃干燥器，上海歡奧科技有限公司生產；DHG-9123A電熱恒溫鼓風干燥箱，上海精宏實驗設備有限公司生產。

95%噻蟲啉原藥：江蘇中旗科技股份有限公司生產；95.5% PPTE（2-苯基-1-（5-(2-苯乙炔基)噻吩-2-基）乙酮）：揚州大學農藥研究所合成；水包油型乳膏基質，購自廣州市歐研化妝品有限公司；透明質酸，購自上海源葉生物科技有限公司；無水碳酸鈉，購自天津市科密歐化學試劑有限公司；干燥變色硅膠，購自上海昌全硅膠干燥劑有限公司；丙三醇（甘油）；無水硫酸銨等購自國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 膏劑的制備 將一定量水包油型乳膏基質水浴加熱，60～70℃水浴加熱5 min，待基質成均勻乳液狀加入噻蟲啉原藥，恒溫磁力攪拌，攪拌均勻，置于冷水中冷卻，直至最后成膏狀。

1.2.2 膏劑體外吸濕試驗 將飽和碳酸鈉溶液、飽和硫酸銨溶液、干燥變色硅膠分別置于干燥器中，長時間放置，待干燥器內濕度平衡后，各干燥器的相對濕度分別為43%、81%和干燥硅膠環境[19]。根據鄭必勝等人[20]的體外稱量法，稱取一定量的膏劑放入烘箱中105℃烘3 h，然后取出放入干燥器中冷卻至室溫，得到干燥膏劑[21]。將干燥膏劑分別置于直徑6cm 的培養皿中，溫度控制在25±1℃，分別放置在濕度為43%、81%和干燥環境中[22]。在0、12、24、36、48 和60 h 稱取所有膏劑的質量，同時采用甘油、透明質酸作對照處理，每處理重復3 次，按以下公式計算吸濕率（Ra），其中W0是干燥膏劑的質量，Wt為吸濕t 時間的膏劑的質量。

1.2.3 膏劑體外保濕試驗 根據Zhang 等人[23]稱取一定量的干燥膏劑，加入30%的蒸餾水，分別置于直徑為6 cm 的培養皿中，放于溫度為25±1℃，濕度為43%和干燥硅膠環境的干燥器內，脫水一定的時間[24]。在0、12、24、36、48 和60 h 稱取所有膏劑的質量，同時設置甘油、透明質酸對照處理組，每處理重復3 次，按以下公式計算保濕率（Rr），其中W0為干燥膏劑的質量，Wt為脫水t 時間膏劑質量，H0為加水質量。

1.2.4 膏劑藥效試驗 傳統的防治光肩星天牛的防治方法采用噴霧法，但是其靶向性缺乏，易造成藥劑漂移和環境污染等問題，制備成膏劑后實現制劑固態化，通過膏劑的田間試驗評價其殺蟲效果。試驗地點為江蘇省泗陽縣經濟開發區柳樹種植區，柳樹樹齡8 年，其生長條件和管理條件一致，此種植區光肩星天牛為害嚴重。試驗時間為2019 年7 月-8 月，試驗期間氣溫28.1～36.2℃，濕度65%，無其他異常天氣。試驗區種植的柳樹高15 m，直徑30 cm，生長及管理條件一致，在離柳樹樹根垂直約距離1.5 m 處用刀具在樹干由上而下螺旋環割除去柳樹樹皮，從上至下螺旋剝開樹皮（不閉口），形成螺旋形凹槽，剝開的起點與終點垂直距離為50 cm，凹槽寬度4 cm。將所制備的10%噻蟲林·PPTE 膏劑、10%噻蟲啉膏劑和10%PPTE 膏劑分別均勻涂在所割開的凹槽部位，在施藥42 d 后調查各處理的樹干中光肩星天牛的死亡情況，計算各藥劑的防治效果，同時設置清水噴霧施用的對照處理組，每處理重復3 次。

2 結果與分析

2.1 膏劑的外觀性狀

按照1.2.1 的制備方法，制備出的膏劑見圖1，可見膏體色澤均勻、質地柔軟細膩、粘稠度適中、易于涂抹。

圖1 膏劑外觀性狀Fig.1 Shape and properties of the ointment preparation

2.2 膏劑吸濕性能結果

膏劑及對照處理甘油、透明質酸在干燥硅膠、相對濕度43%、相對濕度為81%的環境中各處理的吸濕率結果如圖2～4 所示，吸濕性大小均為甘油＞膏劑＞透明質酸。由于在農藥制劑領域基本上沒有進行農藥膏狀制劑的制備研究，質量評價體系不健全，缺乏參考價值，因而本試驗所選取的對照是化妝品領域廣泛使用的甘油和透明質酸。甘油是化妝品中最早使用的保濕劑，價格低廉，易于獲得，是一種優良的保濕劑。透明質酸是皮膚和其他組織中廣泛存在的天然生物分子，保濕作用極佳，國際上稱為理想的天然保濕因子，是目前自然界中發現的化妝品保濕性能最好的物質之一[25]。根據圖2～4 所示，在各濕度環境中，甘油的吸濕率始終大于零，吸濕效果較好，能夠從外界環境中穩定地吸收水分；膏劑和透明質酸地吸濕率小于零，不能從外界環境吸收水分，同時還蒸發喪失了部分水，但膏劑失水比透明質酸少。試驗結果表明，農藥膏劑的吸濕性優于透明質酸，但弱于甘油。

圖2 膏劑在干燥硅膠環境的吸濕率Fig. 2 Hygroscopicity efficiency of the ointment sample in dry silica gel environment

圖3 膏劑在相對濕度43%環境中的吸濕率Fig.3 Hygroscopicity efficiency of the ointment sample in the environment with relative humidity of 43%

圖4 膏劑在相對濕度81%環境中的吸濕率Fig.4 Hygroscopicity efficiency of the ointment sample in the environment with relative humidity of 81%

圖5 膏劑在不同濕度環境中60 h 后的吸濕率Fig.5 Hygroscopicity efficiency of the ointment sample in the environment with different relative humidities after treated for 60 h

由圖5 可知，在60 h 時，膏劑和甘油在不同環境中的吸濕性能表現為43%濕度＞81%濕度＞干燥硅膠環境；透明質酸在不同環境中的吸濕性能表現為81%濕度＞43%濕度＞干燥硅膠環境。甘油和膏劑都表現為在43%相對濕度的吸濕性比81%吸濕性更好，Hou 等人[26]在研究海洋魚類的魚皮膠原蛋白多肽的吸濕性時，也發現該現象，即環境相對濕度越低，樣品的吸濕率反而越高。此外，也有相關報道稱，在低濕度環境下，甘油的保濕效果更佳[20]，這是因為甘油具有很強的吸濕性能，能夠強烈吸收外界水分來保持濕潤；但在高濕度環境下，甘油的吸濕性能并不是特別突出。

2.3 膏劑保濕性能結果

膏劑及對照處理甘油、透明質酸在干燥硅膠、相對濕度43%環境中的保濕率結果如圖6～7 所示，保濕率大小均為甘油＞膏劑＞透明質酸。在干燥硅膠環境下，膏劑和對照的甘油、透明質酸水分流失較快，失水速度大于相對濕度為43%的環境。在干燥硅膠環境中，甘油水分仍不斷增加；膏劑水分緩慢減少，在60 h 時保濕率為-4.137%，即在60 h 時，加入的水已全部喪失；透明質酸水分喪失迅速，在36 h 時保濕率為-31.225%，即在36 h 后，加入的水已完全喪失。在相對濕度為43%的環境中，在60 h 內，甘油、膏劑和透明質酸均表現為較好的保濕效果，保濕率始終大于零。在43%濕度環境中，甘油中的水分不斷增加，膏劑中水分緩慢損失，透明質酸水分損失較快。

圖6 膏劑在干燥硅膠環境中的保濕率Fig.6 Moisturizing efficiency of the ointment sample in dry silica gel environment

圖7 膏劑在相對濕度43%環境中的保濕率Fig.7 Moisturizing efficiency of the ointment sample in the environment with relative humidity of 43%

2.4 膏劑藥效試驗結果

所制備的藥膏對光肩星天牛的防控效果見表2，結果表明所制備的10%噻蟲啉·PPTE 膏劑對光肩星天牛具有優異的防治效果，并且其藥效優于10%噻蟲啉膏劑和10%PPTE 膏劑，兩者混配后有增效作用，持效期達42 d。由于噻蟲啉主要作用于昆蟲神經接合后膜，通過與煙堿乙酰膽堿受體結合，干擾昆蟲神經系統正常傳導，引起神經通道的阻塞，造成乙酰膽堿的大量積累，從而使昆蟲異常興奮，全身痙攣、麻痹而死。具有較強的內吸、觸殺和胃毒作用[27-29]。PPTE 是一種光活化殺蟲劑，對天牛具有良好的觸殺活性[29]。在防治光肩星天牛時，首先在樹干的基部或距離地面30～60 cm 處，或者有蟲洞的高度，圍繞樹干纏繞數圈透明膠帶，透明膠帶的寬度約為4～6 cm；然后在透明膠帶的上下邊緣涂抹一薄層制備的膏劑，根據樹體的大小及透明膠帶的寬度用膏劑5～10 g；膏劑的涂抹寬度3 cm 即可。

表2 各膏劑對光肩星天牛的防治效果Table 2 Control effects of the ointment preparations against Anoplophora glabripennis

3 結論與討論

隨著城市化進程加快，園林綠化面積不斷擴大，隨之造成的就是天牛、椰心葉甲等一系列的園林害蟲對樹木為害猖獗?，F行的園林植物的防治方法通常是高頻率使用高濃度、高毒的化學農藥進行噴霧施用控制害蟲，在噴霧的操作上是采用高架臺噴霧法、高壓水槍法等方式進行，這樣的操作方式需要大型機械的配合使用，在城市人行道、綠化等區域操作極其不便，并且需要大量的人力財力，噴霧施用的藥劑會散發出刺激性氣味，且控制害蟲的持效期短。目前，對天牛的物理防治措施主要包括捕捉成蟲、擊殺卵和幼蟲、人工減除“蟲癭”、釋放天敵等[31]。生物防治措施有保護招引灰喜鵲（Cyanopica cyanus）和啄木鳥等益鳥、利用植物引誘劑和產卵引誘劑誘殺[32]、利用寄生性昆蟲赤眼蜂、蛀姬蜂、腫腿蜂、繭蜂、花絨堅甲（Dastarcus helophoroides）等防治、利用泰山1 號線蟲、噬菌異小桿線蟲（Heterorhabditis bacteriophora）、芫菁夜蛾線蟲（Steinernema feltiae）防治，利用白僵菌和綠僵菌防治桑田牛（Apriona germari）成蟲[33-37]。但是物理方法和生物防治方法存在人工成本高和防治效果不穩定等問題?；瘜W防治因其速效便捷在天牛防治中起著至關一定的作用，如對已蛀干的幼蟲用40%氧化樂果500 倍液或40%毒死蜱1 000 倍液進行樹干噴霧、用80%敵敵畏或50%久效磷20～40 倍液打孔注藥、用磷化鋁藥簽堵孔、打孔熏蒸等[34-35]。采用毒簽、鉆孔注射、埋藥、噴霧等方法，但是這些方法在防治效果或具體實施操作上遇到很大的難題，毒簽法需要找到天牛幼蟲和成蟲的洞口，進行大面積防治時，工作量太大；鉆孔注射在大面積防治時工作量太大，并且鉆孔后會傷及樹木的木質部。由于樹木的自愈能力有限，鉆孔后樹木很大部分會出現腐亂的現象，農民在接受鉆孔施藥方法上有一定的困難；噴霧時用藥量大，霧滴會隨風漂移，需要動用高壓力噴霧機械，同時藥劑也很難有效到達蟲體，農藥的有效利用率低，并且易造成環境污染等問題。正是基于上述所述的園林害蟲天牛等害蟲防治上困難，本研究針對天牛等鉆蛀性害蟲防治上的難題，選擇具有內吸性、觸殺作用的殺蟲劑進行有效組合，充分發揮兩種殺蟲劑在作用方式上的優勢，通過制劑加工方法將藥劑固態化，將所制備的藥膏涂抹在樹干的環剝處，使得內吸性殺蟲劑在韌皮部具有良好的輸導作用而達到天牛為害的部位，同時在樹干環剝處涂上具有內吸和觸殺性的藥劑，可以阻止天牛從樹干底部與樹干上部的來回爬行，大大減少了害蟲為害的機會。固態化的藥劑，在操作上易于定向施藥操作、儲存運輸方便，采用環剝施藥的方式，操作簡便，便于靶向施藥和延長持效期，提高農藥的有效利用率。

本研究根據光肩星天牛鉆蛀危害的特點，利用內吸性殺蟲劑噻蟲啉，研究開發針對性防治光肩星天牛的膏狀制劑，同時對膏劑進行質量控制。試驗結果表明，膏劑的外觀性狀均勻細膩，符合要求；膏劑的吸濕性在干燥硅膠、相對濕度為43%和相對濕度為81%時環境中均優于透明質酸，而弱于甘油；膏劑的保濕性在干燥硅膠和相對濕度為43%環境中均優于透明質酸，而弱于甘油。甘油和透明質酸作為化妝品保濕劑，保濕效果突出，而膏劑作為一種新型農藥制劑保濕效果優于透明質酸，保濕效果較為滿意，所制備的膏劑對光肩星天牛具有優異的防治效果。并根據所制備的膏劑特殊性質，提出了相應的施用 方法。