微波防治烟草粉螟效果及经济阈值研究

韩顺财　陈涛　顾钢　蒋敬涛　林智慧　彭凌飞

摘要：为研究微波辐照对烟草粉螟的杀虫作用，评估微波防治烟草粉螟的应用价值及经济阈值，使用自制微波设备，设置不同的功率和时间对烟草粉螟的卵、幼虫和蛹进行处理。结果表明，当微波功率和处理时间为4 kW、220 s ，5 kW 、190 s 和6 kW、170 s 时，均能100%杀灭烟草粉螟卵、各龄幼虫和蛹。不同幼虫密度下，烟草粉螟幼虫对烟叶造成的间接经济损失均远大于直接经济损失。单头烟草粉螟幼虫期对烟叶的经济损失率为0.40%，微波防治烟草粉螟的经济阈值为2.95头/kg 。因此，当虫口密度＞2.95头/kg 时，采用微波防治烟草粉螟具有实际生产意义，最适杀虫微波功率和处理时间為6 kW、170 s 。关键词：仓储害虫；烟草；经济损失；经济阈值；微波

中图分类号： S435.72           文献标识码： A           文章编号：1007-5119（2023）01-0057-06

Effect and Economic Threshold of Microwave in Ephestia elutella （Hübner）Control

HAN Shuncai1， CHEN Tao2， GU Gang3， JIANG Jingtao1， LIN Zhihui2*， PENG Lingfei1*

（1. Biological Control Research Institute， College ofPlant Protection， Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou 350002，China;2. Sanming Company of Fujian Tobacco Company， Sanming， Fujian 365000， China;3. Institute of Tobacco Science， Fujian Provincial Tobacco Company， Fuzhou 350003， China）

Abstract： In order to study the insecticidal effect of microwave irradiation on Ephestia elutella， and to evaluate the application value and economic threshold of microwave control of E. elutella， the eggs， larvae and pupae of E. elutella were treated with a self-made microwave equipment with different power and time. The results showed that when the microwave power and treatment time were 4 kW， 220 s， 5 kW， 190 s， and 6 kW， 170 s， all the eggs， larvae and pupae were killed. At different larval densities， the indirect economic losses caused by larvae of E. elutella were much higher than the direct economic losses. The economic loss rate per larva was 0.40%， and the economic threshold was 2.95 larvae per kilogram tobacco leaves when using the microwave equipment. Therefore， when the insect population density was more than 2.95 larvae/kg， it was of practical significance to use microwave to control E. elutella. The optimal microwave power and treatment time were 6 kW， 170 s.

Keywords： stored product pest; tobacco; economic loss; economic threshold; microwave

烟草粉螟 Ephestia elutella （Hübner），又名烟草粉斑螟、烟草螟蛾，是重要的仓贮害虫，危害程度仅次于烟草甲 Lasioderma serricorne （Fabricius）[1]，广泛分布于世界各地。其幼虫吐丝包裹叶片，蛀食烟叶造成穿孔，甚至仅剩叶脉[2]，排泄物、虫蜕和死虫等引起烟叶霉变，产生异味，严重污染烟叶，降低烟叶等级和卷烟品质[3]。目前国内外主要使用磷化铝、硫酰氟和氯氰菊酯等熏蒸剂[4-8]防治烟草粉螟，虽然简便易行，但污染环境，残留药物。麦蛾茧蜂 Bracon hebetor  Say 是对烟草粉螟进行生物防治的优势寄生蜂，绿色安全，但防治效果较差[9]。微波杀虫安全有效，可以对生物体产生热效应和非热效应（生物效应），其中热效应使生物体吸收微波能量后，温度升高，蛋白质变性生物体死亡[10]。微波常用于烟叶复烤工艺过程中，将烟叶加热至65 C 以上，杀灭其中的害虫和霉菌[11-14]，但在烟叶收购、仓储和流通环节，未见使用微波杀虫的应用报道。

本研究使用自主研制的可用于烟叶收购环节的微波杀虫设备，研究了杀灭烟草粉螟的微波功率和时间，获取了防治烟草粉螟的经济阈值，评估了可行性，为绿色防控烟草粉螟提供参考依据。

1材料与方法

1.1材料

供试虫源：烟草粉螟成虫和幼虫采集于福建省永安市西阳镇烟草仓库和三明市烟草物流仓库，在智能人工气候箱中饲养，全黑暗，温度（20±1） C，相对湿度（75±5）%。成虫自然交配产卵，繁殖4代以上。

供试烟叶：翠碧一号 C3F 烤烟，37元/kg。人工饲料：含玉米糁、半碎小麦、酵母粉、熟黄豆粉、尼泊金甲酯、山梨酸、盐酸吗啉胍片、甘油、蜂蜜、水。

供试器材： PRX-450B 型人工智能气候箱，宁波赛福实验仪器有限公司生产；SD-103手压式取样器，瑞安市塘下双华标准件厂生产；LEICA M165C 型体视摄影显微镜，徕卡显微系统（上海）贸易有限公司生产；JA1003C 型电子天平，上海佑科仪器仪表有限公司生产；AR588型红外测温仪，希玛仪器仪表有限公司生产；顺科达物质含水仪，北京顺科达科技有限公司生产。

微波设备：自主设计的 DWIN-6MF 工业微波转炉。设备整机采用不锈钢材质制作，长1500 mm ，宽1120 mm，高1650 mm；微波屏蔽炉门为平开式；配置风冷型可调电源6套，每套功率1 kW （磁控管顶置4套、侧置2套）；内部转盘直径1000 mm 。生产商：广州帝威工业微波设备有限公司。

1.2试验方法

1.2.1微波杀灭烟草粉螟效果研究将10 kg 翠碧一号 C3F 烟叶含水量平衡至16%～18%，整齐摆放于烟框（长85 cm宽60 cm高40 cm）中，然后再将用纱布包裹的30个试验对象（卵、1～6龄幼虫、蛹）放入烟框的上、中、下部位，置于 DWIN-6MF 微波转炉中进行灭杀试验。微波功率设置4、5和6 kW 三个梯度，每个功率分别对应的处理时间范围是140～230 s、110～200 s、90～180 s ，时间梯度10 s 。共30个处理，每个处理重复3次。

试验后立即测量烟框上、中、下部温度；处理2 h 后用细毛笔触碰幼虫，观察死亡情况，3 d 后观察孵化、生长和羽化情况。

1.2.2烟草粉螟取食烟叶特性及微波防治经济阈值研究试验在智能人工气候箱中进行，条件设置同1.1。首先用取样器取10 cm2翠碧一号（C3F）烟叶样品30片，称量每个烟叶样品的质量并计算质量与叶面积的比值。将同批初孵幼虫按密度50头、100头、150头，分别移入装有1 kg C3F 烟叶的尼龙纱网养虫袋（60 cm 100 cm）中，饲养79 d 至化蛹，另外设置不放幼虫的对照组。幼蟲蜕皮时称量处理组和对照组烟叶的质量，从而记录每个龄期的取食量，再根据烟叶质量与叶面积的比值计算取食面积。每个密度设置3次重复。饲养过程中，若发现幼虫死亡，及时补充。按烤烟分级标准（GB 2635—1992），对被污染的烟叶进行分级，计算烟草粉螟幼虫期对烟叶造成的经济损失及经济阈值。

1.3数据统计与分析

试验数据均用 Excel 2010进行处理，表1至表3数据使用 SPSS v26.0软件单因素方差分析方法对排泄量、取食量、取食叶面积、烟叶等级变化、经济损失率进行差异显著性分析，并使用 GraphPad Prism v 9.3.1（471）绘制折线图。

参考斜纹夜蛾危害烟草的经济损失及防治指标的研究方法[15]，如公式（1）-（3）：

式中，R 为经济损失率，A1为处理前 C3F 烟叶质量，α1为处理前烟叶单价； Bi 为处理后各级烟叶质量， bi 为各级对应单价。 Y 为幼虫密度， YR为1头幼虫危害的经济损失率（%/头）。

式中， ET 为经济阈值（头/kg），CC为防治费用（元/kg），EC为防治效果，取值为1，Y为烟叶质量（kg），P为烟叶平均价格（元/kg）， CF为临界转换因子，取值为1。

2结果

2.1微波处理时间和功率对烟草粉螟死亡率的影响

由图1-3可见，相同微波功率下，卵、1～6龄幼虫和蛹的死亡率随着微波处理的时间增长而加大，直至100%死亡；当微波功率为4、5和6 kW 时，完全杀灭卵、幼虫和蛹的处理时间分别为220、190和170 s。由此可知，完全杀灭非成虫态的处理时间随微波功率增大而减少。当微波功率和处理时间相同时，不同龄期幼虫的死亡率随龄期增大而降低，但1龄和2龄幼虫的死亡率差异不显著，其他龄期幼虫对微波的敏感性差异显著。

微波处理时间为160 s 时，卵、1～6龄幼虫和蛹的死亡率随着微波功率增加而增加（图4）。

2.2微波处理时间与烟草温度的变化

相同微波功率下，烟叶温度随微波处理时间增加而升高（图5）；处理时间相同，烟叶温度随微波功率的增大而升高。由图5结合图1-3可知，完全杀灭卵、1～6龄幼虫和蛹时，烟叶温度可升至65℃左右。

2.3烟草粉螟取食烟叶特性

幼虫的取食量、排泄量和取食叶面积在不同密度下差异均显著（表1）。当虫口密度相同时，取食量、排泄量和取食叶面积均随龄期增加而增加，尤其从4龄开始大幅增加；在同一龄期，取食量、排泄量和取食叶面积均随虫口密度增大而增加；当密度和龄期相同时，取食量大于排泄量（图6-7）。

2.4烟草粉螟幼虫对烟叶的间接为害

幼虫的间接危害包括因排泄物引起的烟叶霉变、等级下降，甚至完全失去经济价值。表2数据表明，由 C3F 降级为 C4F 的烟叶质量和无经济价值的烟叶质量都随幼虫密度增大而增加，并且在不同幼虫密度间差异显著。

2.5烟草粉螟幼虫造成的经济损失

由表3可见，直接经济损失、间接经济损失、总经济损失和总经济损失率都随幼虫密度增加而增大，不同虫口密度下差异显著，且间接经济损失远大于直接经济损失，表明危害主要源于幼虫排泄物污染造成的间接危害。

对总经济损失率y6（%）与幼虫密度 x （头/kg）进行线性回归分析，得出线性回归方程：

可见，总经济损失率与幼虫密度显著正相关，并达极显著水平。

2.6微波防治烟草粉螟的经济阈值

根据试验结果以及生产中快速处理烟叶的需求，采用微波功率6 kW，处理170 s 的方式，每次处理烟叶10 kg。按照电价0.58元/kWh 计算，用电成本为0.016元/kg；工人1天工作8h，可处理烟叶600kg，劳务费为120元，故人工成本为0.2元/kg；微波样机成本6万元，按照国家规定微波设备使用年限为10年，烟草站每年收烟约2个月（60 d），设备运行费用2000元，故每天的机器折旧费及运行费为133.3元，以每天处理600 kg 烟叶计算，机器折旧费及运行费成本为0.22元/kg 。故防治成本为0.016+0.2+0.22=0.436元/kg。

由表3计算出单头幼虫造成的平均经济损失率为0.40%；当微波功率6 kW，处理170 s 时，可完全杀灭烟草粉螟幼虫，因此防治效果取值为1。试验所用 C3F 烟叶的平均价格为37元/kg，根据公式（3）可得出微波防治烟草粉螟的经济阈值为2.95头/kg。即当1 kg 烟叶中烟粉螟虫口密度＞2.95头时，进行微波杀灭防治具有经济价值。

3讨论

微波可穿透仓储物，直接作用于害虫，是一种有效的物理杀虫方法，常用于仓储害虫的防治。由于虫体含水量高于仓储物，在微波热效应的作用下虫体容易升温致死，同时也能引起分子和细胞水平的改变，导致昆虫死亡[16-17]。本研究发现，微波在杀灭非成虫态烟草粉螟时，烟叶温度升至65 C。这与罗登山等[7]的研究结果基本一致，但罗登山等未说明杀灭的是何种虫态，烟叶也是制丝状态。吕建华等[12]研究表明60 C以上，持续2 min 可以杀灭烟草甲的所有虫态。Shayesteh[18]也认为完全杀灭印度谷螟 Plodia  interpunctella （Hübener）和赤拟谷盗 Tribolium castaneum 时，物料温度可达80 C。有研究表明[19]，温度50 C，持续5 min 可100%杀死绝大多数的仓储害虫。微波在杀灭害虫的同时，也引起物料温度升高。因此，热效应对害虫致死的影响可能大于生物效应。

确定微波杀灭仓储害虫的最适功率和处理时间，一般要结合实际生产中的杀虫效果和经济效益。有研究表明，物料100 g，微波功率800 W，处理25 s 时，能完全杀死赤拟谷盗 T. castaneum 4个虫态和米象 Sitophilus oryzae （Linnaeus）成虫[20-21]。但上述试验使用的设备是家用微波炉，功率小，处理时间短，无法处理大批量的物料。本研究自行研发的工业微波炉，最大功率为6 kW，一次可处理10 kg 烟叶，实用性更强，更能满足烟叶收购实际需求。奚家勤等[14]研究表明，当复烤微波设备功率为30 kW ，片烟流量为800 kg/h 时，各虫态的烟草甲全部死亡，且微波辐照对片烟质量无不良影响。根据本研究结果，投入10 kg 烟叶的最佳微波功率和处理时间为6 kW，170 s ，由此计算出该设备处理烟叶效率的理论值为211 kg/h 。5台微波设备功率为30 kW，理论上每小时能够处理1000 kg 烟叶，效率更高，且在烟叶收购环节操作能够将害虫控制于源头。今后需要进一步检测烟叶化学成分和物理特性的变化，以明确微波杀虫对烟叶品质的影响。

本研究发现单头烟草粉螟幼虫期的取食量为0.06 g，相比王方晓等[22]的研究结果，略小于其越冬代单头平均取食量0.08 g ，与第1代单头平均取食量（0.06 g）持平。罗梅浩等[23]研究认为1对成虫所造成的经济损失为0.32元，本试验计算出单头烟草粉螟幼虫期的总经济损失为0.14元。由于烟草粉螟成虫有飞行能力，在分级、搬运和打包过程中，成虫一般不会夹带入库，因此本研究未涉及成虫试验。对于微波杀灭成虫的经济阈值还有待进一步研究。

4结论

使用本研究中的微波设备能完全杀灭烟草粉螟非成虫态。烟草粉螟幼虫取食量为（6.10±0.18） g/百头，排泄量为（3.09±0.15） g/百头，取食叶面积为（752.30±22.09） cm2/百头，造成的间接损失大于直接损失，占比约98%。微波防治烟草粉螟经济阈值为2.95头/kg，防治指标为2.95头/kg 烟叶。

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