肖正坤, 王殿軒, 劉浩星, 劉曉莉, 李雙宇, 唐培安

(河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，國(guó)家糧食產(chǎn)業(yè)(倉(cāng)儲(chǔ)害蟲(chóng)防控)技術(shù)創(chuàng)新中心，糧食儲(chǔ)運(yùn)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室1，鄭州 450001) (江蘇省現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心2，南京 210023)

磷化氫是當(dāng)前世界范圍內(nèi)被廣泛用于儲(chǔ)糧和其他耐儲(chǔ)物品害蟲(chóng)的熏蒸殺蟲(chóng)劑，因其操作較為簡(jiǎn)單、適用范圍廣、處理低成本和無(wú)有害殘留等被普遍接受[1-5]。在儲(chǔ)藏物保護(hù)中人們一直努力進(jìn)行替代熏蒸劑的工作，至今尚無(wú)可與磷化氫的優(yōu)良性能相比擬的熏蒸替代物[6]。磷化氫熏蒸依然被國(guó)際儲(chǔ)藏物保護(hù)領(lǐng)域被認(rèn)為是無(wú)有害殘留的熏蒸殺蟲(chóng)劑，近期仍多見(jiàn)其應(yīng)用方面的研究報(bào)道[7]。制約磷化氫長(zhǎng)期使用的問(wèn)題是主要害蟲(chóng)抗藥性的發(fā)展[8]。磷化氫被長(zhǎng)期應(yīng)用且仍需要不斷研究，因密閉條件、施藥技術(shù)、濃度控制、熏蒸時(shí)間、害蟲(chóng)狀況等因素影響導(dǎo)致熏蒸失敗的情況也時(shí)有發(fā)生[5]。儲(chǔ)糧害蟲(chóng)對(duì)磷化氫的抗性發(fā)展嚴(yán)重[9]。磷化氫熏蒸的多數(shù)情況下會(huì)因濃度維持不夠或一定濃度下密閉時(shí)間不足導(dǎo)致害蟲(chóng)存活，并由之發(fā)展為抗藥性增加，關(guān)于儲(chǔ)糧害蟲(chóng)的磷化氫抗藥性多有報(bào)道[10-14]。熏蒸過(guò)程中在控制有效磷化氫濃度的前提下保證足夠的密閉時(shí)間是完全致死害蟲(chóng)以實(shí)現(xiàn)成功熏蒸的關(guān)鍵之一[15]。

影響磷化氫殺蟲(chóng)效果的諸多因素中，環(huán)境溫度是重要的要素之一[16,17]。溫度除影響熏蒸劑的揮發(fā)、擴(kuò)散、吸附、分布等外，還影響昆蟲(chóng)呼吸以及吸入量[18]。環(huán)境溫度由25 ℃下降到5 ℃時(shí)，昆蟲(chóng)呼吸速率顯著下降，蟲(chóng)體對(duì)磷化氫的吸收量也隨之大大降低[19]。磷化氫熏蒸中不同的蟲(chóng)種受不同溫度的影響程度差異明顯，在25、30、35 ℃時(shí)磷化氫濃度1.0 mg/L下完全致死銹赤扁谷盜Cryptolestesferrugineus(Stephens)混合蟲(chóng)態(tài)的時(shí)間分別為20、15、15 d[4]，溫度35、40、45 ℃時(shí)磷化氫濃度0.21 mg/L下完全致死玉米象Sitophiluszeamais(Motschulsky)的時(shí)間分別為12、24、36 h[20]。從熏蒸成功殺蟲(chóng)、避免害蟲(chóng)抗性發(fā)展、減少熏蒸用藥量和次數(shù)等方面考慮，了解有效磷化氫濃度時(shí)低溫下完全致死害蟲(chóng)的時(shí)間，尤其是低溫環(huán)境對(duì)具體蟲(chóng)種蟲(chóng)態(tài)的致死時(shí)間延遲程度，對(duì)于日益增多的低溫儲(chǔ)糧中有效殺蟲(chóng)的避免抗藥性發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。以往較多的是常溫或室溫條件下磷化氫熏蒸殺蟲(chóng)效果的報(bào)道[20,21]，低溫對(duì)磷化氫致死害蟲(chóng)效果的影響程度研究缺乏。我國(guó)近年來(lái)準(zhǔn)低溫儲(chǔ)糧(平均糧溫20 ℃以下，最高糧溫不超過(guò)25 ℃)和低溫儲(chǔ)糧(平均糧溫15 ℃以下，最高糧溫不超過(guò)20 ℃)技術(shù)應(yīng)用規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)[22]，低溫環(huán)境殺蟲(chóng)的需求也在擴(kuò)大。低溫儲(chǔ)糧過(guò)程中害蟲(chóng)發(fā)生[23]且需要磷化氫熏蒸殺蟲(chóng)時(shí)，更多需要掌握低溫對(duì)有效熏蒸時(shí)間延遲程度的影響。長(zhǎng)角扁谷盜Cryptolestespusillus(Schoenherr)為世界廣泛分布的害蟲(chóng)，在中國(guó)分布普遍。長(zhǎng)角扁谷盜與銹赤扁谷盜為近緣種，均個(gè)體較小，體型相近，均可為害破碎和損傷的糧食、豆類(lèi)、油籽類(lèi)、副產(chǎn)品及各種粉類(lèi)、干果、香料等，其為糧食倉(cāng)庫(kù)、加工廠、藥材庫(kù)、醬品廠的一種后期性倉(cāng)儲(chǔ)害蟲(chóng)，條件適宜時(shí)，易大量發(fā)生引起儲(chǔ)糧發(fā)熱、結(jié)塊、霉變[24,25]。不同種類(lèi)的害蟲(chóng)有其各自的生活習(xí)性，以及對(duì)藥劑不同的耐受性[26]，對(duì)于銹赤扁谷盜的熏蒸殺蟲(chóng)報(bào)道較多[4]，對(duì)長(zhǎng)角扁谷盜的磷化氫熏蒸研究相對(duì)缺少，更缺乏低溫下磷化氫熏蒸長(zhǎng)角扁谷盜的研究。本文研究了低溫18 ℃、準(zhǔn)低溫23 ℃和常溫28 ℃環(huán)境下磷化氫濃度200 mL/m3熏蒸長(zhǎng)角扁谷盜各個(gè)蟲(chóng)態(tài)的死亡反應(yīng)和完全致死時(shí)間，以期明確低溫對(duì)磷化氫熏蒸時(shí)間延遲的程度和更加有效地熏蒸殺蟲(chóng)等提供參考。

1 材料與方法

1.1 試蟲(chóng)

長(zhǎng)角扁谷盜2018年采集于河南鄭州某糧庫(kù)，之后于河南工業(yè)大學(xué)儲(chǔ)藏物昆蟲(chóng)研究室以全麥粉∶燕麥∶碎麥∶酵母按照5∶3∶1∶1的質(zhì)量比飼料培養(yǎng)多代，在(30±5)℃和(70±5)% RH無(wú)光照條件下培養(yǎng)。采用FAO推薦方法[27]測(cè)定其磷化氫抗性系數(shù)為30倍(磷化氫氣體發(fā)生參照FAO推薦方法用磷化鋅與10%H2SO4溶液排水集氣獲得)。

1.2 熏蒸裝置

熏蒸在長(zhǎng)×寬×高(60 cm×35 cm×40 cm)的可密封鋼板箱體制作的熏蒸室進(jìn)行，熏蒸室頂面用透明有機(jī)玻璃與箱體密封接合，一側(cè)設(shè)密閉乳膠手套操作口用于密閉狀態(tài)下經(jīng)取蟲(chóng)緩沖倉(cāng)試蟲(chóng)樣本的放置與取出。不銹鋼圓柱體的取蟲(chóng)緩沖倉(cāng)兩端可旋口密封，通過(guò)密封手套打開(kāi)內(nèi)、外密封蓋可將蟲(chóng)籠移出。熏蒸室對(duì)角箱壁設(shè)置氣體注入、環(huán)流和檢測(cè)等功能的連接。磷化氫檢測(cè)儀通過(guò)導(dǎo)氣管串聯(lián)進(jìn)氣口和出氣口，通過(guò)檢測(cè)儀內(nèi)置氣泵使氣體環(huán)流均勻并可以隨時(shí)檢測(cè)熏蒸室內(nèi)的磷化氫濃度。在熏蒸室底部用燒杯裝過(guò)飽和氯化鈉溶液以保持相對(duì)濕度(70±5)%。熏蒸室設(shè)置見(jiàn)圖1，其密閉后500 Pa正壓半衰期達(dá)120 s。

圖1 熏蒸室及相關(guān)配置圖

1.3 試蟲(chóng)放置與條件控制

實(shí)驗(yàn)用蟲(chóng)籠采用直徑10 mm、長(zhǎng)70 mm的兩端開(kāi)口玻璃管，裝入不同蟲(chóng)態(tài)的試蟲(chóng)和必要的飼料后用100目篩絹封口。成蟲(chóng)采用羽化14 d的個(gè)體50頭加入2 g飼料，幼蟲(chóng)取50頭老熟個(gè)體加入2 g飼料。卵取自1 000頭羽化14 d的成蟲(chóng)于80目飼料篩下物培養(yǎng)24 h，并用80目篩分離和挑取50粒于蟲(chóng)籠中。蛹的獲取過(guò)程為將老熟幼蟲(chóng)放入48孔細(xì)胞培養(yǎng)板內(nèi)，每孔放入1只幼蟲(chóng)，加入少許飼料，取化蛹24 h同日齡蛹50頭于蟲(chóng)籠中。每組處理設(shè)3個(gè)平行，并設(shè)相應(yīng)的非熏蒸的對(duì)照組。

將設(shè)好蟲(chóng)籠的熏蒸室分別置于(18±1)、(23±1)、(28±1)℃的溫度環(huán)境中，讓試蟲(chóng)適應(yīng)環(huán)境24 h。之后密閉熏蒸室用氣密微量注射器注入磷化氫氣體，經(jīng)檢測(cè)、環(huán)流、調(diào)節(jié)至磷化氫濃度維持在(200±0.01) mL/m3。磷化氫濃度采用HL-210型檢測(cè)儀檢測(cè)，檢測(cè)范圍0～2 000 mL/m3，檢測(cè)精度0.01 mL/m3。檢測(cè)前校準(zhǔn)儀器，工作正常。

熏蒸期間每4 h取蟲(chóng)籠1批，放入原培養(yǎng)條件下培養(yǎng)，于14 d后檢查成蟲(chóng)試蟲(chóng)死亡，計(jì)死亡率。10 d后檢查卵發(fā)育及死亡，計(jì)死亡率。每5 d檢查老熟幼蟲(chóng)和蛹的成蟲(chóng)出現(xiàn)數(shù)量，直至連續(xù)5 d無(wú)新增成蟲(chóng)，計(jì)死亡率。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Microsoft Excel 2016軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和處理得到回歸方程及各蟲(chóng)態(tài)Ct值，采用IBM SPSS Statistics 20進(jìn)行單因素方差分析，采用反正弦平方根轉(zhuǎn)換對(duì)死亡率進(jìn)行數(shù)值轉(zhuǎn)換，對(duì)害蟲(chóng)死亡率-時(shí)間的關(guān)系進(jìn)行線(xiàn)性回歸分析，并使用Probit分析得出LT50值和LT99值。

2 結(jié)果與分析

2.1 熏蒸過(guò)程中低溫對(duì)長(zhǎng)角扁谷盜各蟲(chóng)態(tài)死亡延遲的影響

溫度18、23、28 ℃和200 mL/m3磷化氫濃度下長(zhǎng)角扁谷盜卵、幼蟲(chóng)、蛹和成蟲(chóng)在不同時(shí)間的死亡率見(jiàn)圖2。長(zhǎng)角扁谷盜各蟲(chóng)態(tài)熏蒸4 h時(shí)有若干個(gè)體死亡，溫度18 ℃下各蟲(chóng)態(tài)的死亡率均顯著小于23、28 ℃的值，熏蒸4 h的短時(shí)間內(nèi)低溫對(duì)其各蟲(chóng)均的死亡延遲影響顯著，且對(duì)幼蟲(chóng)和成蟲(chóng)的死亡延遲影響更顯著。對(duì)各個(gè)蟲(chóng)態(tài)死亡率進(jìn)行數(shù)值轉(zhuǎn)換，得到的死亡率在均處于增加過(guò)程中的4～24 h ，18 ℃時(shí)卵、幼蟲(chóng)、蛹和成蟲(chóng)的死亡率增加幅度分別為63%、70%、66%和74%，23 ℃時(shí)卵、幼蟲(chóng)、蛹和成蟲(chóng)和死亡率增加幅度分別為64%、81%、67%和78%，28 ℃時(shí)卵、幼蟲(chóng)、蛹和成蟲(chóng)和死亡率增加幅度分別為78%、93%、87%和89%，低溫18 ℃下各個(gè)蟲(chóng)態(tài)死亡率增加的幅度顯著小于23、28 ℃，低溫能夠顯著減少害蟲(chóng)死亡率增加過(guò)程中的增加幅度。溫度18 ℃下卵、幼蟲(chóng)、蛹和成蟲(chóng)的死亡達(dá)100%的時(shí)間分別為48、36、44、36 h，23 ℃時(shí)卵、幼蟲(chóng)、蛹和成蟲(chóng)的死亡達(dá)100%的時(shí)間分別為44、32、40、32 h，28 ℃時(shí)卵、幼蟲(chóng)、蛹和成蟲(chóng)的死亡達(dá)100%的時(shí)間分別為36、24、32、24 h，低溫對(duì)完全致死各蟲(chóng)態(tài)的時(shí)間延遲顯著。

注：磷化氫濃度為200 mL/m3。圖2 長(zhǎng)角扁谷盜各蟲(chóng)態(tài)在不同暴露時(shí)間下的死亡率

2.2 長(zhǎng)角扁谷盜不同蟲(chóng)態(tài)在熏蒸過(guò)程中死亡率-時(shí)間關(guān)系

長(zhǎng)角扁谷盜各蟲(chóng)態(tài)在3個(gè)溫度下磷化氫200 mL/m3濃度的熏蒸中的死亡率-時(shí)間回歸方程、致死中時(shí)間(LT50)和致死時(shí)間(LT99)見(jiàn)表1。在各蟲(chóng)態(tài)的死亡率-時(shí)間回歸方程中均顯現(xiàn)出18 ℃時(shí)的斜率值小于23 ℃和28 ℃的斜率值，溫度較熏蒸時(shí)間的增加對(duì)害蟲(chóng)死亡增加的影響較小，同樣磷化氫濃度下低溫延遲殺蟲(chóng)效果的關(guān)系明顯。18、23、28 ℃條件下的LT50值相差顯著，且對(duì)于相對(duì)耐力最強(qiáng)的卵在18 ℃時(shí)的LT50值較28 ℃相差達(dá)10 h，對(duì)于相對(duì)耐力最小的成蟲(chóng)在18 ℃時(shí)的LT50值較28 ℃相差達(dá)8 h，低溫18 ℃對(duì)磷化氫致死長(zhǎng)角扁谷盜的LT50值延遲作用明顯。比較各蟲(chóng)態(tài)的LT99值，均顯現(xiàn)為低溫18 ℃時(shí)的時(shí)間顯著延長(zhǎng)于23 ℃和28 ℃，且對(duì)于相對(duì)耐力較強(qiáng)的卵和蛹期低溫對(duì)LT99值的延遲作用更加明顯。

表1 3個(gè)溫度和磷化氫200 mL/m3濃度下長(zhǎng)角扁谷盜各蟲(chóng)態(tài)的LT50值和LT99值

2.3 長(zhǎng)角扁谷盜熏蒸過(guò)程中不同溫度下完全致死不同蟲(chóng)態(tài)的Ct值

將保持的熏蒸濃度與完全致死長(zhǎng)角扁谷盜各蟲(chóng)態(tài)的時(shí)間進(jìn)行Ct值(濃度與時(shí)間的乘積)計(jì)算如圖3。低溫18 ℃時(shí)完全致死卵、幼蟲(chóng)、蛹和成蟲(chóng)的Ct值分別為9 600、7 200、8 800、7 200 mL/(m3·h)，比較23 ℃時(shí)的相應(yīng)Ct值8 800、6 400、8 000、6 400mL/(m3·h)，28 ℃的相應(yīng)Ct值7 200、4 800、6 400、4 800 mL/(m3·h)，低溫下完全致死害蟲(chóng)的Ct值顯著延長(zhǎng)，這與同樣磷化氫濃度下低溫延遲害蟲(chóng)死亡時(shí)間和死亡率增加的結(jié)果一致。另一方面，對(duì)于長(zhǎng)角扁谷盜來(lái)說(shuō)，在同樣溫度磷化氫條件下致死其卵和蛹的Ct值明顯大于對(duì)幼蟲(chóng)和成蟲(chóng)和Ct值，對(duì)于同一蟲(chóng)態(tài)溫度不同時(shí)完全致死其不同蟲(chóng)態(tài)的Ct值也差異顯著。結(jié)果中18、23、28 ℃的Ct值大小還與檢查取樣設(shè)置的時(shí)間有關(guān)，倘若縮短取樣時(shí)間，不同溫度下各蟲(chóng)態(tài)Ct值會(huì)有更多的差異性。

圖3 磷化氫200 mL/m3濃度時(shí)18、23和28 ℃下完全致死長(zhǎng)角扁谷盜各蟲(chóng)態(tài)的Ct值

3 討論

溫度影響昆蟲(chóng)呼吸速率、代謝速率以及耗氧量，是影響磷化氫熏蒸效果的重要因素之一。磷化氫熏蒸中環(huán)境溫度由15 ℃上升到25 ℃時(shí)煙草甲Lasiodermaserricorne(Fabricius)幼蟲(chóng)和成蟲(chóng)呼吸速率均增加2倍左右[19]，溫度由15 ℃上升到30 ℃時(shí)磷化氫對(duì)高抗性嗜卷書(shū)虱Liposcelisbostrychophila(Badonnel)種群滅絕時(shí)間縮短了9 d[17]，25 ℃下磷化氫熏蒸赤擬谷盜各蟲(chóng)態(tài)的LT95值是45 ℃時(shí)的2倍左右[28]。本研究中低溫18 ℃較準(zhǔn)低溫23和常溫28 ℃下磷化氫致死長(zhǎng)角扁谷盜卵、幼蟲(chóng)、蛹和成蟲(chóng)的時(shí)間均顯著延遲，且此延遲作用同時(shí)表現(xiàn)在熏蒸過(guò)程中的死亡增加速率與幅度、半數(shù)致死時(shí)間、致死時(shí)間以及Ct值等方面。

同一蟲(chóng)種不同蟲(chóng)態(tài)對(duì)磷化氫的耐力不同，通常卵和蛹較幼蟲(chóng)和成蟲(chóng)較難殺死[30]。磷化氫熏蒸殺蟲(chóng)時(shí)其濃度、密閉時(shí)間與藥效關(guān)系可用Cn×t=K表達(dá)(K為殺蟲(chóng)Ct值)，其中n值通常小于1[29]，即磷化氫是以時(shí)間為主導(dǎo)因素的熏蒸劑，延長(zhǎng)熏蒸時(shí)間是提高和保證殺蟲(chóng)效果的重要條件。本研究中溫度18 ℃時(shí)完全致死長(zhǎng)角扁谷盜各蟲(chóng)態(tài)所需要的Ct值均大于23 ℃和28 ℃，即低溫磷化氫熏蒸中更應(yīng)關(guān)注延長(zhǎng)密閉時(shí)間以保證完全致死害蟲(chóng)。

4 結(jié)論

本結(jié)果中長(zhǎng)角扁谷盜卵、幼蟲(chóng)、蛹和成蟲(chóng)低溫下其卵期和蛹期對(duì)磷化氫耐受力顯著大于成蟲(chóng)和幼蟲(chóng)，長(zhǎng)角扁谷盜對(duì)磷化氫的相對(duì)耐受力強(qiáng)弱排序在試驗(yàn)溫度下均為：卵>蛹>成蟲(chóng)≈幼蟲(chóng)。實(shí)際熏蒸中的效果評(píng)價(jià)應(yīng)關(guān)注長(zhǎng)角扁谷盜卵和蛹的致死效果。儲(chǔ)糧低溫可以抑制害蟲(chóng)的生長(zhǎng)發(fā)育和為害，但其中存在的害蟲(chóng)一旦遇到糧堆內(nèi)部局部溫度過(guò)高，出可能會(huì)繼續(xù)發(fā)展與為害。低溫延遲磷化氫完全致死害蟲(chóng)的時(shí)間，生產(chǎn)中低溫環(huán)境的磷化氫熏蒸也需要適當(dāng)延長(zhǎng)密閉熏蒸時(shí)間。