低氧对几种主要储粮害虫虫态的致死效果

杨琴 王香蓉 陆猛 蒙广绪 田玉乔 鲁玉杰

摘要：低氧储藏技术是近几年发展起来的一种绿色储藏技术，研究不同低氧条件对几种储粮害虫的致死效果，对于指导充氮低氧的储藏技术具有重要理论参考价值。在30  ℃、70% RH的温湿度条件下，采用700、900、1 100、1 300、1 500 Pa真空度处理几种主要储粮害虫[米象（Sitophilus oryzae Linnaus）、玉米象（Sitophilus zeamais Motschulsky）、赤拟谷盗（Tribolium castaneum Herbst）、杂拟谷盗（Tribolium confusum Jacquelin du Val）]的成虫、蛹、幼虫、卵，处理时间为 2～3 d。结果表明，不同储粮害虫及不同虫态对低氧的耐受性不同，赤拟谷盗、杂拟谷盗的耐受性较强，完全致死时间分别为111、107 h;米象、玉米象对低氧的耐受性较差，完全致死时间分别为85、83 h;不同虫态对低氧的耐受性也有差异，卵、蛹对低氧条件的耐受性较强，但两者间的差异不显著，幼虫、成虫对低氧的耐受程度较弱。各害虫及虫态对真空低氧的耐受情况表现为赤拟谷盗>杂拟谷盗>米象>玉米象，卵>蛹>成虫>幼虫。

关键词：真空低氧;储粮害虫;虫态;致死效果;真空度

中图分类号： S433  文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2022）02-0161-04

收稿日期：2021-04-15

作者简介：杨 琴（1998—），女，贵州贵阳人，研究方向为食品质量与安全。E-mail：2198328297@qq.com。

通信作者：魯玉杰，博士，教授，主要从事储粮害虫与昆虫防治方面的研究。E-mail：luyjlyj71@just.edu.cn。

粮食是当今人类赖以生存和发展的物质基础[1]，粮食安全问题一直是我国的国家战略问题，习近平总书记强调：手中有粮、心中不慌，要确保中国人的饭碗牢牢端在自己手中。新型冠状病毒肺炎疫情发生以来，部分国家对大米和小麦等出口采取了限制或管制措施[2]，粮食安全的重要性进一步凸显。然而，根据联合国粮食及农业组织的数据，全球粮食损失和浪费率很可能超过20%。国家粮食和物资储备局的数据显示，我国粮食在储藏、运输和加工等产后环节，每年的损失量达350亿kg以上，粮食产后损失量惊人。其中，每年因储粮害虫危害造成的粮食产量损失便高达30%[3]。气调储藏技术是近年来发展起来的一种绿色储粮技术，其原理是利用密闭储存设施隔绝氧气或者通过人工干预充入氮气或者二氧化碳以改变粮仓内的气体组分，干扰昆虫呼吸代谢，引起昆虫发育停滞甚至死亡[4]。

米象[Sitophilus oryzae （L.）]是世界性的重要储粮害虫，对小麦、稻谷和玉米等粮食的危害可引起储粮数量和质量的严重损失[5]。米象和玉米象（Sitophilus zeamais Motschulsky）、赤拟谷盗（Tribolium castaneum Herbst）、杂拟谷盗（Tribolium confusum Jacquelin du Val）一同构成粮食污染的主要害虫。劳传忠等研究了28 ℃贮藏条件下2%、5%的低氧条件对米象种群的抑制作用，发现经过90 d的低氧作用，2%、5%低氧条件对米象种群的抑制率分别为 99.26%、99.94%[6]。将锈赤扁谷盗卵暴露在低氧环境中观察发现，低氧条件对锈赤扁谷盗卵的孵化有显著抑制作用，且氧气浓度越低，其抑制作用越强[7]。然而目前还未见不同低氧条件对不同储粮害虫半数致死时间和完全致死时间影响的研究。研究低氧条件对主要储粮害虫致死时间的影响可以明确低氧处理的时间，对于低氧储粮技术具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 仪器与设备

真空干燥器（Pc-250 mm双阀），购自重庆市荣昌县金龙玻璃制品有限公司;真空抽气泵（FUJ-PCV），购自日本藤原富集公司;恒温恒湿培养箱（HPX-250BSSH-Ⅲ型），购自上海新苗医疗器械制造有限公司;手持式数字压差计，购自深圳宏志达五金有限公司。

1.2 供试虫源

不同虫态的米象、玉米象、赤拟谷盗、杂拟谷盗，由河南工业大学储粮昆虫生态研究室提供。

1.3 试料的配制

赤拟谷盗、杂拟谷盗均使用麦粉作为饲料。将小麦洗净后置于80 ℃干燥箱中消毒、烘干，在干燥过程中每隔0.5 h对小麦进行翻动以保证小麦中的水分均匀;烘干后调节小麦的水分含量至（14±1）%[7]。用锤式旋风磨打碎小麦，再用细网筛筛出麸皮，将筛下物与酵母粉按19 ∶1的质量比混匀。将颗粒饱满的完整小麦清洗、烘干后作为米象、玉米象的饲料。

1.4 试验方法

1.4.1 试验准备 试验于2020年在江苏科技大学粮食学院实验室进行。用75%乙醇对试验器材进行消毒，在试验台四周涂上聚四氟乙烯以防止试虫逃逸。在直径为7 cm的塑料培养皿顶部扎些孔洞（防止试虫因试验之外的氧气不足致死）。

赤拟谷盗、杂拟谷盗虫卵的获取：把成虫放入盛有新饲料的培养瓶中，1～2 d后用细网筛将培养瓶中的卵挑选出来，50粒卵为1组，加入饲料中进行试验。米象、玉米象虫卵的获取方法同上。赤拟谷盗、杂拟谷盗幼虫及蛹的获取：挑出部分卵放入饲料中，分别发育不同时间，成为蛹和幼虫，用毛笔挑选出试虫的幼虫及蛹（可以解剖粮粒），以50头为1组加入饲料中进行试验，玉米象、米象的幼虫及蛹的获取方法同上。

1.4.2 试验方法 选取不同害虫的卵、蛹、幼虫、羽化1～2周成虫各50头，转移到不同培养皿中。以3盒试虫为1组试验，将虫子放入真空干燥器中，用真空抽气泵抽出空气，各设置1个对照组。将真空干燥器密闭放置在30 ℃、相对湿度（RH）为70%的环境中，每隔12 h观察1次，处理2～3 d。取出试虫放置0.5～1.0 h（看试虫是否复苏），同时记录试虫的死亡数。成虫或幼虫可用毛笔碰其头和腹部来确认是否死亡，若试虫没有反应，则认为试虫已死亡。

1.4.3 数据统计与分析 用Excel、SPSS 20.0对数据进行处理，并采用Duncan’s多重比较法检测不同处理间的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 真空低氧对赤拟谷盗的致死效果

从表1、表2可以看出，不同低氧条件对赤拟谷盗不同的虫态均有一定的致死所用，其中卵、蛹对低氧的耐受性最强，两者的半数致死时间（LT50）、全数致死时间（LT99）均与幼虫和成虫间的差异显著（P<0.05）。在700 Pa的真空度下，26 h内幼虫能全部被杀死，且不同虫态的半数致死时间和完全致死时间在不同真空度间差异显著，不同虫态对低氧的耐受性具有显著差异（df=1，F=14.22，P<0.05），卵在1 500 Pa真空度下处理111 h才能全部死亡，且幼虫、成虫的致死时间最短。

2.2 真空低氧对杂拟谷盗的致死效果

从表3、表4可以看出，不同真空度对杂拟谷盗的半数致死时间和完全致死时间均有显著影响。不同虫态对低氧的耐受性显著不同（df=1，F=9，P<0.05），卵、蛹对低氧耐受性较强且两者差异不显著。在1 500 Pa的真空度下，杂拟谷盗的卵、蛹在107 h才能全部死亡，幼虫、成虫的致死时间较短。由此看出，当真空度为1 500 Pa时，最低需要保持4.5 d才能全部杀死杂拟谷盗的全部虫态。

2.3 真空低氧对米象的致死效果

由表5、表6可以看出，不同虫态的米象在低氧条件下的耐受性具有显著差异（df=1，F=9，P<0.05），卵和蛹对低氧的耐受性较强，在1 500 Pa真空度下半数致死时间、完全致死时间可分别达到43.8、41.4 h及85.1、80.4 h;幼虫和成虫对低氧的耐受性较差，在700 Pa真空度下，处理23.27 h可使幼虫全部死亡。真空度对米象的致死作用具有一定影响，但不同真空度间的杀虫效果差异不显著，不同真空度和不同虫态间的交互作用对米象的致死作用没有显著影响。

2.4 真空低氧对玉米象的致死效果

由表7、表8可以看出，各虫态玉米象对低氧的耐受性差异显著，其中不同虫态间LT50（df=1，F=14，P<0.05）与LT99（df=1，F=7，P<0.05）均存在显著差异。 卵和蛹对低氧的耐受性较强，幼虫和成虫对低氧的耐受性较差。不同真空度对同一虫态致死作用的差异显著（df=2，F=0.28）。由此说明，虫态对真空度比较敏感，在低氧杀虫时主要参考虫态来决定低氧的压力和浓度。

3 结论

本研究结果表明，在30 ℃、70%RH的条件下，700 Pa的真空度处理对赤拟谷盗、杂拟谷盗、米象、玉米象等4种储粮害虫的致死效果最好。随着真空度的下降，各虫态的LT50、LT99均逐渐上升，但这5种不同真空度对储粮害虫的致死作用差异显著;不同虫态间对真空低氧的耐受性具有显著差异，其中卵和蛹对低氧的耐受性较强，幼虫和成虫对低氧的耐受性较差，耐受性排序表现为卵>蛹>成虫>幼虫。不同储粮害虫对低氧的耐受性也有差异，赤拟谷盗、杂拟谷盗对低氧的耐受程度大致相同，米象与玉米象对低氧的耐受性差不多，耐受性排序表现为赤拟谷盗>杂拟谷盗>米象>玉米象。

4 讨论

本研究结果表明，赤拟谷盗和杂拟谷盗对低氧的耐受性不同，米象和玉米象也是如此。陈锐等发现，98%氮气对常见储粮害虫成虫的效果均较好，储粮害虫对氮气耐受情况的排序为赤拟谷盗>玉米象、杂拟谷盗，对玉米象和杂拟谷盗的致死效果最好，且这两者之间没有显著差异，对赤拟谷盗的效果较差[8]，本研究结果与其类似。综合各因素可知，在本研究中，杀死储粮害虫所用条件为真空低氧，与富氮低氧有一定区别，可能由于氮气在造成低氧致死的同时，本身能给害虫造成一定伤害，也可能是由于不同储粮害虫对氮气的耐受性不同，因此本研究得到的结论是赤拟谷盗、杂拟谷盗的耐受性较好，米象和玉米象的耐受性较差。

低氧防治储粮害虫历来受到国内外科学家的高度关注。国外有研究表明，在氧气含量低于1%的条件下，使赤拟谷盗和杂拟谷盗致死均需要 7 d 以上[9]。本研究结果表明，在最低真空度 1 500 Pa 条件下，对赤拟谷盗成虫的致死时间均为39 h，不到2 d，但在本研究中，低氧条件设置的是真空度，代表不同的稀薄气体，不是单一的降低氧气浓度，以致赤拟谷盗和杂拟谷盗完全致死时间与之前的研究有所不同。有研究表明，在密闭储藏系统中，O2浓度控制在4%左右即可致未成熟幼虫阶段的米象死亡，如果维持这一水平则使种群逐渐消亡[10]。在本研究中，米象幼虫在700 Pa的真空度下处理 28.83 h，便能使其全部死亡，由于氧气浓度与真空度大小之间的换算存在一定误差，结果是否相同还待研究。

气调储粮包括低氧储粮、二氧化碳气调储粮、氮气气调储粮，无论是哪种储粮方式，都需保证仓房的气密性较好，害虫防治效果才会达到最佳。低氧储粮技术对环境友好，符合国务院国有资产监督管理委员会推进中央企业节能减排工作的要求，社会、经济、环境效益显著[11]，由此可见，低氧储粮对我国储粮技术的发展可能起到一定的推动作用。

参考文献：

[1]李丹丹，李浩杰，张志雄，等. 我国氮气气调储粮研发和推广应用进展[J]. 粮油仓储科技通讯，2015，31（5）：37-41.

[2]黄季焜. 对近期与中长期中国粮食安全的再认识[J]. 农业经济问题，2021（1）：19-26.

[3]白美清. 中国粮食储备体系建立、发展的历史进程与新的使命——在中国粮食行业协会粮食储备分会和中国粮油学会储藏分会理事会、常务理事会上的讲话[J]. 粮食储藏，2011，40（6）：3-6.

[4]Navarro S. The use of modified and controlled atmospheres for the disinfestation of stored products[J]. Journal of Pest Science，2012，85（3）：301-322.

[5]王殿轩，姜碧若，白旭光，等.中国10省75地市米象和玉米象的分布调查研究[J].河南工业大学学报（自然科学版），2017，38（3）：110-114.

[6]劳传忠，曾 伶，郭 超，等. 低氧条件对米象种群控制作用的初步研究[J]. 安徽农学通报，2012，18（13）：181-183.

[7]劳传忠，曾 伶，郭 超，等. 低氧条件对锈赤扁谷盗卵孵化的抑制作用[J]. 广东农业科学，2012，39（15）：65-67.

[8]陈 锐，陈二虎，唐培安，等. 氮气气调对五种储粮害虫防治效果评估及与磷化氢交互抗性的研究[J]. 粮食科技与经济，2019，44（8）：45-48.

[9]Banks H J，Fields P. Physical methods for insect control in stored-grain ecosystems[M]//Stored-Grain Ecosystems，New York：Marcel Dekker，1995，39：353-407.

[10]Bailey S W. Air-tight storage of grain;its effect on insect pests-Ⅳ Rhyzopertha dominica （F.） and some other Coleoptera that infest stored grain[J]. Journal of Stored Products Research，1965，1（1）：25-33.

[11]高素芬. 氮氣气调储粮技术应用进展[J]. 粮食储藏，2009，38（4）：25-28.