0 引言
【研究意义】近年来,随着国民环保意识的增强加。人们对鸟类的保护力度逐渐加大,鸟类数量有所增，农药类杀虫剂的大量使用有助于减少农作物及苗木生产的害虫数量,但鸟类可选择的食源也随之减少,大量的鸟类开始侵害玉米、稻谷、果蔬等农作物,导致农业鸟害陡增(余韵,2011;李财厚等,2013)。Jackson(1968)通过调查得知,在美国加利福尼亚州每年因鸟害造成的经济损失为300万400万美元。据统计,全世界的山鸟在一年内可吞食1500万吨粮食,这些粮食足以养活世界9000万人口。在这种背景下,市面上各类驱鸟剂应运而生,但此类产品大多缺乏相关成分说明,对其有效成分、安全性、有效性研究较少。因此,检测市面上常见驱鸟剂的成分,分析评价其安全性,对规范驱鸟剂行业的发展具有重要意义。
【前人研究进展】驱鸟剂主要通过刺激鸟类的味觉感官达到驱鸟目的。林翔云(2011)对植物源动物驱避剂进行分析,发现纯种芳樟叶油、草果油、肉桂油、乙酸苄酯、花椒油等配制的驱鸟剂驱鸟效果良好。目前市场上已有的驱鸟剂可分为原油驱鸟剂、颗粒驱鸟剂、粉剂驱鸟剂、水剂驱鸟剂、膏剂驱鸟剂等(熊文江等,2009)。大多数驱鸟剂的产品标签上会注明该产品为纯天然无公害的生物试剂,布点使用,能缓慢持久地释放出一种影响鸟类神经和呼吸系统的特殊清香气味,鸟雀闻后即会飞走,在其记忆期内不会再来(王兴民等,2012;杨金琛等,2012魏耀锋等,2012)。驱鸟剂使用方法简单,驱鸟效果显著,但产品的主要成分及含量极少注明。部分专家认为,很多驱鸟剂登记为香料制剂且执行卫生标准,不属于农药范畴(黄越,2011),但也有专家认为驱鸟剂应尽快进入研究开发之列,相关产品的开发研究与国外尚存在较大差距(张一宾,1998)。此外,有些驱鸟剂时效短,且易造成果品的化学残留,存在安全隐患(王丹,2011)。
【本研究切入点】目前,国内对驱鸟剂的成分及有效性研究较少,缺乏相关的行业标准与监管机制,针对驱鸟剂组合搭配的研究也鲜见报道。【拟解决的关键问题】检测常见驱鸟剂中的成分与含量,确定其有效成分及进行安全性分析,并通过正交试验研究驱鸟剂成分组合对灰鸽子取食驱避效果的影响,筛选出最佳组合,以期为驱鸟剂成分研究及合理搭配提供参考依据。
1材料与方法
1.1试验材料
选取目前市场上销量较高、用户使用评价较好的11种驱鸟剂产品。根据驱鸟剂物质状态,可分为液态驱鸟剂(L)和固态驱鸟剂(S)。对11种驱鸟剂进行分类编号:L01(巨地驱鸟剂)、L02(格林驱鸟剂)、L03(多尔护果驱鸟剂)、LO4[EUTRA(德国)新型野生动物驱赶剂]及S01(艾丰太阳花驱鸟先锋)、S02(鸟飞尽驱鸟博士)、S03[兔鼠(禽)一闻避粉剂]、S04(新励颗粒驱鸟剂)、o5(韩国农创Dr.B.A.T.C驱鸟颗粒)、S06(鸟怯膏状驱鸟剂)、S07(好美特驱鸟湿巾)。主要仪器设备:GC-MS测试仪(岛津GCMS-QP2010 Ultra)、色谱Rtx-5s柱[30m*0.25mm(id)×0.25μm]、IR测试仪(Nicolet 5700)、1H-NMR解析仪(ANCE Ⅲ HD400)和XRF检测仪(EDX8300H)。
1.2分离取样
液体样品:(1)旋蒸。取适量液体(5-8g)于旋转蒸发仪上加热旋蒸(水浴加热至70-80℃),得到样品中的高沸组分。(2)蒸馏。取适量液体(15~25g)于常压蒸馏装置中蒸馏,按不同沸点收集样品中各段液体组分,蒸馏采用油浴加热,最高温200℃。(3)难以通过上述两种方法分离的样品,则通过自制柱色谱或薄层色谱分离样品组分。固体样品采用溶剂分步提取:取1~2g样品,经一系列不同极性溶剂依次提取(典型溶剂为乙酸乙酯、二氯甲烷、丙酮、甲醇、水、酸水等),分别得到各段溶出物。所有分离后的样品均在900℃下灼烧3h,分析无机盐含量。
1.3定性定量方法
综合GC-MS、IR、IH-MR、XRF等方法进行定性分析,同时综合理化分析及GC-MS、H-NMR、XRF等方法进行定量分析。如GCMS定性定量:未知化合物质谱图经计算机检索,同时与 NIST Library和 Wiley Library两个质谱库相匹配,并结合人工图谱解析及资料分析对不同驱鸟剂样品的总离子流图(图1)进行处按峰面积归一化法测定各组分的百分含量(马国玲等,2011;刘仲等,2014)
图1、S05号驱鸟剂各组分的总离子流谱图
Fig1、 Total ion chromatogram of components in bird repellent S05
1:樟脑;2:单烯;3:冰片;4:肉桂醛;5:邻氨基苯甲酸甲酯;6:月桂酸甲酯;7:棕榈酸甲酯1~2附近小峰丛为樟脑油主要成分含量较低
1: Camphor: 2: Monoterpenes; 3: Bomeol4: Cinnamic aldehyde; 5: Methyl anthranilate: 6: Methyl laurate: 7: Methyl hexadecanoate. Small peaks near peak 1-2 represented main components of camphor oil, with low content
1.4正交试验
选取常见驱鸟剂中使用率较高的3种有效成分(邻氨基苯甲酸甲酯、肉桂醛和樟脑油)为驱鸟原剂,因这3种有效成分均难溶于水,须使用HLB值为6~7的脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-3)作为W/O型乳化剂。将以上成作为驱鸟组合的搭配因素,开展4因素4水平的正交试验（表1)试验动物为市场上购买的12羽灰鸽子。将体型大小接近的2羽灰鸽子作为一个试验组放入一只笼子,共分成6。笼子规格60cm*40cm*40mm,每个笼子放置两个食槽和一个饮水碗。试验前正常喂鸽子料(以玉米为主,掺杂少量豌豆、白豆、红高舞杂粮和清水3d.
每个笼子中设有一个食槽为空白对照食槽,每天加八鸽子料50.0g;另一个食槽为试验食槽,每天将混合好的驱鸟组合喷洒到50.0g鸽子料上,约晾晒5min后加入试验食槽,笼内清水保持充足。早上喂食时间为7:00,晚上19:00称量每个食槽剩余的鸽子料。记录试验组和对组的平均取食量,并计算当天的驱避保有率(%).
趋避保有率（%）=(试验组平均取食量-对照组平均取食量)/对照组平均取食量*100%
每天清洗食槽并晾干,并在第2d喂食前调换两个食槽的位置。试验期间记录鸽子每天的行为状态情况，试验前后分别对12羽灰鸽子进行称重。
1.5 统计分析
试验数据采用Excel2010进行整理，以SPSS19.0软件对正交试验结果进行单因素方差分析。
2结果与分析
2.1驱鸟剂成分含量与有效成分
由表2可知,从11种驱鸟剂中共检测出3种个同的化合物与混合物,包含了13种有效成分和17种辅助成分(主要根据物质挥发性与用途判断)。其中,有8种驱鸟剂中含有邻氨基苯甲酸甲酯(C8H9NO2)占总测样品量的72.7%;有7种驱鸟剂中含有樟油(主成分为樟脑,C10H16O),占总检测样品量的63.6%;有3种驱鸟剂中含有肉桂醛(C9H8O),占总检测品量的27.3%。这3种成分为驱鸟剂的主要有效成分,而诺香草胺、苯甲地那铵、冰片、邻苯二甲酸二甲脂、水杨酸甲酯、环己酮、甲苯、萘、叔丁醇、桉叶油醇等有成分仅包含在1-2种驱鸟剂中。
其余17种辅助成分(非有效成分)包括水、乙二醇单丁醚,吐温-80、十二烷基苯硫酸钠、月桂酸甲脂、棕榈酸甲酯、AEO-3、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9)、聚酯纤维、凡士林、膨润土、硅酸钙、碳酸钙、磷酸铝、三乙醇胺硼酸盐、碳黑和红色染料,其充当的作用为活性剂、乳化剂缓释载体、染料、溶剂等。
2.2有效成分的相关说明
在所有的有效成分中,多数是通过刺激鸟类嗅觉与味觉感官而达到驱鸟目的,主要是由于鸟类不同于大多数哺乳动物,在其舌头背部表面通常缺少味觉乳头和味蕾(Ganchrow et al.,1993),但某些鸟类偶尔也能有效识别苦味食物(Roura et al.,2012)诺香草胺和苯甲地那铵常温下均为固体,不具有挥发性,更适用于驱避哺乳动物,如小型的啮齿类动物等;其他有效成分主要通过具有挥发性的特质而影响鸟类进食。13种驱鸟剂有效成分的来源、急性毒性与安全性说明及基本用途详见表3。
2.3最佳驱鸟剂成分组合筛选结果
由表4可知,鸽子对各试验组的取食量明显低于其对照组,驱避保有率在23.27%-84.91%。各单因素方差分析结果及其极差也存在差异,说明邻氨基苯甲酸甲酯、肉桂醛、樟脑油、AEO-3等4个因素在单因素条件下对灰鸽子的取食均产生了一定影响,降低了鸽子的取食量。
对正交试验结果进行方差分析,结果(表5)发现各因素对驱鸟有效性的影响排序为:A>B>C>D,且邻氨基苯甲酸甲酯(P=0.014)和肉桂醛(P=0.041)对驱鸟有效性的影响达显著水平(P<0.05),而樟脑油(P=0.105)与AEO-3(P=0.152)对驱鸟效果的影响不显著(P>0.05,下同),说明按不同成分和剂量搭配的驱鸟剂组合,其驱鸟效果也存在一定差异。
由表4的极差分析结果可知,A、B、C、D各因素选取的最佳水平为A4B3C1D4,即邻氨基苯甲酸甲酯浓度45mL/L,肉桂醛浓度10mL/L,樟脑油0m/L,AEO-3为2.0mL/L。但对正交试验结果进行3次重复验证试验,结果发现A4B3C1D4组合的驱避保有率均低于正交试验中的A4B3C3D2组合(驱避保有率为84.91%),故本研究最终确定A4B3C3D2为最佳的驱鸟剂组合,即邻氨基苯甲酸甲酯45mL/L,肉桂醛10mL/L,樟脑油5mL/L,AEO-3乳化剂0.5mL/L。
试验前灰鸽子的平均重量为407.17±7.82g,试验后的平均重量为412.08±9.47g,二者间无显著差异。对灰鸽子的进食行为进行观察,仅发现试验组1和试验组2的鸽子在第8d有所萎靡,之后恢复正常,说明药剂浓度的选择对鸽子相对安全。
3讨论
林翔云(2011)研究表明,樟脑油仅对蚊虫和家蝇起驱避作用,对鸽鸠等鸟类没有影响。从本研究的正交试验结果也发现,随着樟脑油浓度的增加,K值呈下降趋势,可能是鸽子对樟脑油的味道并不敏感。此外,由于L03(多尔护果驱鸟剂)的主要成分含有环己酮、萘等致癌物质,且甲苯对人类的神经及生殖系统有伤害(李卫华,2015),因此建议消费者不要购买,同时相关部门需建立完善的驱鸟剂监管机制及出台相关标准。本研究对驱鸟剂安全性的评价仅从鸽子体重及其行为状态方面进行初步探究,为得到更全面可靠的结论,今后应从鸟类行为学、味觉、嗅觉等角度进行深入研究。
目前,国内驱鸟剂产业的发展相对较混乱,其产品缺乏相关成分说明,研究也不够深入,尚无针对不同野外肇事鸟类的专项研究。由于不同鸟类对不同驱鸟剂成分的反应并不一样,且长期使用驱鸟剂,鸟类易产生适应性,加之高浓度药液喷施在植物表面上,易对叶片造成灼伤(杨金琛等,2012),甚至引起鸟类死亡(刘培培等,2010)。魏耀锋等(2012)研究发现,驱鸟剂的作用效果还与施用时间和当地天气密切相关。因此,针对不同农作物及不同鸟类应施用不同驱鸟剂,且达到驱鸟效果的同时需尽量节约成本,如适当在鸟类迁徙、缺乏食物的季节进行人工补食,采用语音、超声波等综合驱鸟防控措施或培育抗鸟农作物,以减少其对农作物的破坏性。
4结论
按不同成分和剂量搭配的驱鸟剂组合具有不同的驱鸟效果,生产中可适当增加邻氨基苯甲酸甲酯、肉桂醛的剂量以提高驱鸟效果。
作者：赵永健，崔国发，刘润泽，曲宏，黄三祥
