低温对磷化氢熏蒸长角扁谷盗致死时间延迟影响的研究

肖正坤, 王殿轩, 刘浩星, 刘晓莉, 李双宇, 唐培安

(河南工业大学粮油食品学院，国家粮食产业(仓储害虫防控)技术创新中心，粮食储运国家工程实验室1，郑州 450001) (江苏省现代粮食流通与安全协同创新中心2，南京 210023)

磷化氢是当前世界范围内被广泛用于储粮和其他耐储物品害虫的熏蒸杀虫剂，因其操作较为简单、适用范围广、处理低成本和无有害残留等被普遍接受[1-5]。在储藏物保护中人们一直努力进行替代熏蒸剂的工作，至今尚无可与磷化氢的优良性能相比拟的熏蒸替代物[6]。磷化氢熏蒸依然被国际储藏物保护领域被认为是无有害残留的熏蒸杀虫剂，近期仍多见其应用方面的研究报道[7]。制约磷化氢长期使用的问题是主要害虫抗药性的发展[8]。磷化氢被长期应用且仍需要不断研究，因密闭条件、施药技术、浓度控制、熏蒸时间、害虫状况等因素影响导致熏蒸失败的情况也时有发生[5]。储粮害虫对磷化氢的抗性发展严重[9]。磷化氢熏蒸的多数情况下会因浓度维持不够或一定浓度下密闭时间不足导致害虫存活，并由之发展为抗药性增加，关于储粮害虫的磷化氢抗药性多有报道[10-14]。熏蒸过程中在控制有效磷化氢浓度的前提下保证足够的密闭时间是完全致死害虫以实现成功熏蒸的关键之一[15]。

影响磷化氢杀虫效果的诸多因素中，环境温度是重要的要素之一[16,17]。温度除影响熏蒸剂的挥发、扩散、吸附、分布等外，还影响昆虫呼吸以及吸入量[18]。环境温度由25 ℃下降到5 ℃时，昆虫呼吸速率显著下降，虫体对磷化氢的吸收量也随之大大降低[19]。磷化氢熏蒸中不同的虫种受不同温度的影响程度差异明显，在25、30、35 ℃时磷化氢浓度1.0 mg/L下完全致死锈赤扁谷盗Cryptolestesferrugineus(Stephens)混合虫态的时间分别为20、15、15 d[4]，温度35、40、45 ℃时磷化氢浓度0.21 mg/L下完全致死玉米象Sitophiluszeamais(Motschulsky)的时间分别为12、24、36 h[20]。从熏蒸成功杀虫、避免害虫抗性发展、减少熏蒸用药量和次数等方面考虑，了解有效磷化氢浓度时低温下完全致死害虫的时间，尤其是低温环境对具体虫种虫态的致死时间延迟程度，对于日益增多的低温储粮中有效杀虫的避免抗药性发展具有重要的现实意义。以往较多的是常温或室温条件下磷化氢熏蒸杀虫效果的报道[20,21]，低温对磷化氢致死害虫效果的影响程度研究缺乏。我国近年来准低温储粮(平均粮温20 ℃以下，最高粮温不超过25 ℃)和低温储粮(平均粮温15 ℃以下，最高粮温不超过20 ℃)技术应用规模快速增长[22]，低温环境杀虫的需求也在扩大。低温储粮过程中害虫发生[23]且需要磷化氢熏蒸杀虫时，更多需要掌握低温对有效熏蒸时间延迟程度的影响。长角扁谷盗Cryptolestespusillus(Schoenherr)为世界广泛分布的害虫，在中国分布普遍。长角扁谷盗与锈赤扁谷盗为近缘种，均个体较小，体型相近，均可为害破碎和损伤的粮食、豆类、油籽类、副产品及各种粉类、干果、香料等，其为粮食仓库、加工厂、药材库、酱品厂的一种后期性仓储害虫，条件适宜时，易大量发生引起储粮发热、结块、霉变[24,25]。不同种类的害虫有其各自的生活习性，以及对药剂不同的耐受性[26]，对于锈赤扁谷盗的熏蒸杀虫报道较多[4]，对长角扁谷盗的磷化氢熏蒸研究相对缺少，更缺乏低温下磷化氢熏蒸长角扁谷盗的研究。本文研究了低温18 ℃、准低温23 ℃和常温28 ℃环境下磷化氢浓度200 mL/m3熏蒸长角扁谷盗各个虫态的死亡反应和完全致死时间，以期明确低温对磷化氢熏蒸时间延迟的程度和更加有效地熏蒸杀虫等提供参考。

1 材料与方法

1.1 试虫

长角扁谷盗2018年采集于河南郑州某粮库，之后于河南工业大学储藏物昆虫研究室以全麦粉∶燕麦∶碎麦∶酵母按照5∶3∶1∶1的质量比饲料培养多代，在(30±5)℃和(70±5)% RH无光照条件下培养。采用FAO推荐方法[27]测定其磷化氢抗性系数为30倍(磷化氢气体发生参照FAO推荐方法用磷化锌与10%H2SO4溶液排水集气获得)。

1.2 熏蒸装置

熏蒸在长×宽×高(60 cm×35 cm×40 cm)的可密封钢板箱体制作的熏蒸室进行，熏蒸室顶面用透明有机玻璃与箱体密封接合，一侧设密闭乳胶手套操作口用于密闭状态下经取虫缓冲仓试虫样本的放置与取出。不锈钢圆柱体的取虫缓冲仓两端可旋口密封，通过密封手套打开内、外密封盖可将虫笼移出。熏蒸室对角箱壁设置气体注入、环流和检测等功能的连接。磷化氢检测仪通过导气管串联进气口和出气口，通过检测仪内置气泵使气体环流均匀并可以随时检测熏蒸室内的磷化氢浓度。在熏蒸室底部用烧杯装过饱和氯化钠溶液以保持相对湿度(70±5)%。熏蒸室设置见图1，其密闭后500 Pa正压半衰期达120 s。

图1 熏蒸室及相关配置图

1.3 试虫放置与条件控制

实验用虫笼采用直径10 mm、长70 mm的两端开口玻璃管，装入不同虫态的试虫和必要的饲料后用100目筛绢封口。成虫采用羽化14 d的个体50头加入2 g饲料，幼虫取50头老熟个体加入2 g饲料。卵取自1 000头羽化14 d的成虫于80目饲料筛下物培养24 h，并用80目筛分离和挑取50粒于虫笼中。蛹的获取过程为将老熟幼虫放入48孔细胞培养板内，每孔放入1只幼虫，加入少许饲料，取化蛹24 h同日龄蛹50头于虫笼中。每组处理设3个平行，并设相应的非熏蒸的对照组。

将设好虫笼的熏蒸室分别置于(18±1)、(23±1)、(28±1)℃的温度环境中，让试虫适应环境24 h。之后密闭熏蒸室用气密微量注射器注入磷化氢气体，经检测、环流、调节至磷化氢浓度维持在(200±0.01) mL/m3。磷化氢浓度采用HL-210型检测仪检测，检测范围0～2 000 mL/m3，检测精度0.01 mL/m3。检测前校准仪器，工作正常。

熏蒸期间每4 h取虫笼1批，放入原培养条件下培养，于14 d后检查成虫试虫死亡，计死亡率。10 d后检查卵发育及死亡，计死亡率。每5 d检查老熟幼虫和蛹的成虫出现数量，直至连续5 d无新增成虫，计死亡率。

1.4 数据处理

使用Microsoft Excel 2016软件对实验数据进行统计和处理得到回归方程及各虫态Ct值，采用IBM SPSS Statistics 20进行单因素方差分析，采用反正弦平方根转换对死亡率进行数值转换，对害虫死亡率-时间的关系进行线性回归分析，并使用Probit分析得出LT50值和LT99值。

2 结果与分析

2.1 熏蒸过程中低温对长角扁谷盗各虫态死亡延迟的影响

温度18、23、28 ℃和200 mL/m3磷化氢浓度下长角扁谷盗卵、幼虫、蛹和成虫在不同时间的死亡率见图2。长角扁谷盗各虫态熏蒸4 h时有若干个体死亡，温度18 ℃下各虫态的死亡率均显著小于23、28 ℃的值，熏蒸4 h的短时间内低温对其各虫均的死亡延迟影响显著，且对幼虫和成虫的死亡延迟影响更显著。对各个虫态死亡率进行数值转换，得到的死亡率在均处于增加过程中的4～24 h ，18 ℃时卵、幼虫、蛹和成虫的死亡率增加幅度分别为63%、70%、66%和74%，23 ℃时卵、幼虫、蛹和成虫和死亡率增加幅度分别为64%、81%、67%和78%，28 ℃时卵、幼虫、蛹和成虫和死亡率增加幅度分别为78%、93%、87%和89%，低温18 ℃下各个虫态死亡率增加的幅度显著小于23、28 ℃，低温能够显著减少害虫死亡率增加过程中的增加幅度。温度18 ℃下卵、幼虫、蛹和成虫的死亡达100%的时间分别为48、36、44、36 h，23 ℃时卵、幼虫、蛹和成虫的死亡达100%的时间分别为44、32、40、32 h，28 ℃时卵、幼虫、蛹和成虫的死亡达100%的时间分别为36、24、32、24 h，低温对完全致死各虫态的时间延迟显著。

注：磷化氢浓度为200 mL/m3。图2 长角扁谷盗各虫态在不同暴露时间下的死亡率

2.2 长角扁谷盗不同虫态在熏蒸过程中死亡率-时间关系

长角扁谷盗各虫态在3个温度下磷化氢200 mL/m3浓度的熏蒸中的死亡率-时间回归方程、致死中时间(LT50)和致死时间(LT99)见表1。在各虫态的死亡率-时间回归方程中均显现出18 ℃时的斜率值小于23 ℃和28 ℃的斜率值，温度较熏蒸时间的增加对害虫死亡增加的影响较小，同样磷化氢浓度下低温延迟杀虫效果的关系明显。18、23、28 ℃条件下的LT50值相差显著，且对于相对耐力最强的卵在18 ℃时的LT50值较28 ℃相差达10 h，对于相对耐力最小的成虫在18 ℃时的LT50值较28 ℃相差达8 h，低温18 ℃对磷化氢致死长角扁谷盗的LT50值延迟作用明显。比较各虫态的LT99值，均显现为低温18 ℃时的时间显著延长于23 ℃和28 ℃，且对于相对耐力较强的卵和蛹期低温对LT99值的延迟作用更加明显。

表1 3个温度和磷化氢200 mL/m3浓度下长角扁谷盗各虫态的LT50值和LT99值

2.3 长角扁谷盗熏蒸过程中不同温度下完全致死不同虫态的Ct值

将保持的熏蒸浓度与完全致死长角扁谷盗各虫态的时间进行Ct值(浓度与时间的乘积)计算如图3。低温18 ℃时完全致死卵、幼虫、蛹和成虫的Ct值分别为9 600、7 200、8 800、7 200 mL/(m3·h)，比较23 ℃时的相应Ct值8 800、6 400、8 000、6 400mL/(m3·h)，28 ℃的相应Ct值7 200、4 800、6 400、4 800 mL/(m3·h)，低温下完全致死害虫的Ct值显著延长，这与同样磷化氢浓度下低温延迟害虫死亡时间和死亡率增加的结果一致。另一方面，对于长角扁谷盗来说，在同样温度磷化氢条件下致死其卵和蛹的Ct值明显大于对幼虫和成虫和Ct值，对于同一虫态温度不同时完全致死其不同虫态的Ct值也差异显著。结果中18、23、28 ℃的Ct值大小还与检查取样设置的时间有关，倘若缩短取样时间，不同温度下各虫态Ct值会有更多的差异性。

图3 磷化氢200 mL/m3浓度时18、23和28 ℃下完全致死长角扁谷盗各虫态的Ct值

3 讨论

温度影响昆虫呼吸速率、代谢速率以及耗氧量，是影响磷化氢熏蒸效果的重要因素之一。磷化氢熏蒸中环境温度由15 ℃上升到25 ℃时烟草甲Lasiodermaserricorne(Fabricius)幼虫和成虫呼吸速率均增加2倍左右[19]，温度由15 ℃上升到30 ℃时磷化氢对高抗性嗜卷书虱Liposcelisbostrychophila(Badonnel)种群灭绝时间缩短了9 d[17]，25 ℃下磷化氢熏蒸赤拟谷盗各虫态的LT95值是45 ℃时的2倍左右[28]。本研究中低温18 ℃较准低温23和常温28 ℃下磷化氢致死长角扁谷盗卵、幼虫、蛹和成虫的时间均显著延迟，且此延迟作用同时表现在熏蒸过程中的死亡增加速率与幅度、半数致死时间、致死时间以及Ct值等方面。

同一虫种不同虫态对磷化氢的耐力不同，通常卵和蛹较幼虫和成虫较难杀死[30]。磷化氢熏蒸杀虫时其浓度、密闭时间与药效关系可用Cn×t=K表达(K为杀虫Ct值)，其中n值通常小于1[29]，即磷化氢是以时间为主导因素的熏蒸剂，延长熏蒸时间是提高和保证杀虫效果的重要条件。本研究中温度18 ℃时完全致死长角扁谷盗各虫态所需要的Ct值均大于23 ℃和28 ℃，即低温磷化氢熏蒸中更应关注延长密闭时间以保证完全致死害虫。

4 结论

本结果中长角扁谷盗卵、幼虫、蛹和成虫低温下其卵期和蛹期对磷化氢耐受力显著大于成虫和幼虫，长角扁谷盗对磷化氢的相对耐受力强弱排序在试验温度下均为：卵>蛹>成虫≈幼虫。实际熏蒸中的效果评价应关注长角扁谷盗卵和蛹的致死效果。储粮低温可以抑制害虫的生长发育和为害，但其中存在的害虫一旦遇到粮堆内部局部温度过高，出可能会继续发展与为害。低温延迟磷化氢完全致死害虫的时间，生产中低温环境的磷化氢熏蒸也需要适当延长密闭熏蒸时间。