低溫臭氧處理對(duì)草莓常見(jiàn)害蟲(chóng)的熏蒸活性研究

蔡萬(wàn)倫+王振華+尚吟竹+葉蕓+徐雪+王琴

摘要：為了在草莓進(jìn)出口貿(mào)易中建立一種高效的替代溴甲烷熏蒸的檢疫處理技術(shù)，研究了臭氧低溫處理對(duì)主要草莓害蟲(chóng)的控制效果和效率。以臭氧作為熏蒸劑，在不同低溫條件下（2、4 ℃）設(shè)置不同劑量，對(duì)草莓主要害蟲(chóng)桃蚜[Myzus persicae（Sulzer）]、朱砂葉螨[Tetranychus cinnabarinus（Boisduval）]、一種立毛屬螞蟻（Parathrechina spp.）進(jìn)行室內(nèi)熏蒸毒力測(cè)定。結(jié)果表明，3種草莓害蟲(chóng)2 h的LC50（LC99）分別為1.60（3.83）和1.97（4.25） mg/L、0.41（4.16）和0.36（8.64） mg/L、2.08（23.69）和2.67（21.90） mg/L（依次為桃蚜、朱砂葉螨、螞蟻在2 ℃和4 ℃時(shí)的數(shù)據(jù)）。在4 ℃環(huán)境下，利用200 mg/kg（0.43 mg/L）臭氧熏蒸，桃蚜的LT50和LT99分別為10.48和196.28 h，朱砂葉螨的分別為0.69和5.08 h，螞蟻的分別為16.56和174.75 h。

關(guān)鍵詞：熏蒸活性；草莓；臭氧；桃蚜；朱砂葉螨；螞蟻

中圖分類號(hào)：S436.68；S668.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2017）21-4068-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.21.018

Fumigant Toxicity of Ozone on Pests from Strawberry Field Under the Low Temperature

CAI Wan-lun1，WANG Zhen-hua2，SHANG Yin-zhu2，YE Yun2，XU Xue2，WANG Qing2

（1.College of Plant Science， Technology of Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，China；

2.Hubei Entry-exit Inspection and Quarantine Bureau，Wuhan 430050，China）

Abstract： To develop a new quarantine technical to alternate Methyl Bromide treatment in the international trade of strawberry，the ozone as the fumigant was applied for the control of main pests on the strawberry field. The fumigant in the lab was conducted using Myzus persicae（Sulzer），Tetranychus cinnabarinus（Boisduval），Parathrechina spp. as target pests at different low-temperature（2 and 4 ℃）. The result showed that the LC50（LC99） of the three pests were 1.60（3.83） and 1.97（4.25）， 0.41（4.16） and 0.36（8.64）， 2.08（23.69） and 2.67（21.90） mg/L respectively at 2 ℃ and 4 ℃ in turn. At the 200 mg/kg （0.43 mg/L） dose of ozone，the LT50（LT99） of the three pests were 10.48（196.28），0.69（5.08） and 16.56（174.75 h） respectively after two-hours fumigant.

Key words： fumigant toxicity； strawberry； ozone； Myzus persicae（Sulzer）； Tetranychus cinnabarinus（Boisduval）； Parathrechina spp.

草莓（Fragaria ananassa Duchesne）是多年生草本植物，其果實(shí)柔軟多汁、酸甜適口、營(yíng)養(yǎng)豐富，而且外觀美麗、香氣濃郁，因而在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)備受青睞，是目前果品市場(chǎng)上的高檔水果之一。國(guó)內(nèi)草莓行業(yè)種植規(guī)模隨著旺盛的市場(chǎng)需求，逐年在不斷增大，但總體上剛好滿足國(guó)內(nèi)鮮果消費(fèi)需求，對(duì)外出口主要是以冷凍草莓形式進(jìn)入國(guó)外市場(chǎng)[1]。中國(guó)加入WTO后，關(guān)稅壁壘調(diào)控減弱，全球經(jīng)濟(jì)一體化，水果作為主要農(nóng)產(chǎn)品之一，其進(jìn)口品種和數(shù)量都在遞增，美國(guó)、墨西哥、埃及、韓國(guó)、加拿大等國(guó)家的冷藏草莓紛紛想涌入國(guó)門(mén)，大量進(jìn)口草莓不僅關(guān)系到國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全，還因此可能會(huì)傳帶檢疫性的有害生物而影響到國(guó)家農(nóng)業(yè)和生態(tài)安全。

水果疫情的除害處理是檢疫處理的難題，檢疫處理不僅要考慮殺死有害生物，還要考慮不影響水果的品質(zhì)和風(fēng)味[2]。草莓水果采用冷藏運(yùn)輸，在口岸很易檢出有害生物的卵或幼蟲(chóng)，倘若等待實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)才能準(zhǔn)確判斷有害生物的種類，耗時(shí)較長(zhǎng)，影響貨物的通關(guān)速度。此外，草莓是一種果實(shí)裸露在外，直接入口的水果，對(duì)檢疫處理的藥劑和殘留都有嚴(yán)格要求。因此，隨著進(jìn)出口草莓貿(mào)易的增加，迫切需要建立一種高效的草莓檢疫處理技術(shù)。

臭氧（O3）是氧氣的同素異形體，在常溫下它是一種有特殊臭味的淡藍(lán)色氣體。臭氧的穩(wěn)定性極差，常壓常溫下的半衰期在30 min左右[3]。其氧化能力極強(qiáng)，利用這一特性，臭氧常被用來(lái)當(dāng)作食品保鮮劑、器械消毒劑[4，5]。近年來(lái)，隨著臭氧發(fā)生技術(shù)器械的小型化、成本低廉化，研究者嘗試在倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)用于替代常規(guī)的磷化氫熏蒸進(jìn)行倉(cāng)儲(chǔ)害蟲(chóng)的殺滅處理，發(fā)現(xiàn)對(duì)常見(jiàn)倉(cāng)儲(chǔ)害蟲(chóng)均有較好殺滅效果[6-9]。但這些研究均表明，短期（小于1d）內(nèi)達(dá)到殺滅倉(cāng)儲(chǔ)害蟲(chóng)的幾率很低。能否結(jié)合其他環(huán)境因子（溫、濕度等）縮短殺滅害蟲(chóng)的時(shí)間，尚少見(jiàn)報(bào)道。因此，本研究以臭氧和低溫兩種處理因子，探討其對(duì)草莓常見(jiàn)有害昆蟲(chóng)桃蚜[Myzus persicae（Sulzer）]、朱砂葉螨[Tetranychus cinnabarinus（Boisduval）]、一種立毛屬螞蟻（Parathrechina spp.）的熏蒸活性，旨在草莓進(jìn)出口貿(mào)易中建立一種高效的替代溴甲烷熏蒸的檢疫處理技術(shù)。endprint

1 材料與方法

1.1 儀器

通風(fēng)廚：武漢新天第實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；控溫冷柜（-2～10 ℃）：GSP醫(yī)藥專用柜，華美冰箱公司；臭氧發(fā)生器：SOZ-30C型，SPRING；手持式臭氧檢測(cè)儀：0-5000 ppm，PN-5000-EX，深圳鵬雷科技有限公司；1 L氣體采集袋：Tedlar？誖（泰德拉）PVF氣體采樣袋，大連海得科技有限公司；1 L自制氣體熏蒸瓶：網(wǎng)購(gòu)1 L帶橡膠塞廣口玻璃瓶，在橡膠塞上圓心處鉆出一個(gè)直徑8 mm的孔，插入一根直徑8 mm長(zhǎng)10 cm的玻璃管，此即為出氣孔或進(jìn)氣孔（圖1左）；5 L自制氣體熏蒸箱：網(wǎng)購(gòu)5 L塑料整理箱，在蓋上通過(guò)鉆孔安裝上2個(gè)進(jìn)氣閥門(mén)（取自上述氣體采樣袋上的閥門(mén)），一個(gè)用于散氣一個(gè)用于充氣。整個(gè)裝置如圖1右所示；直徑4 mm或8 mm的硅膠管，二通閥、三通閥若干；溫濕度計(jì)、計(jì)時(shí)器、200 mL注射器各一個(gè)。

1.2 試蟲(chóng)

桃蚜、朱砂葉螨、一種立毛屬螞蟻均從湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院大棚種植的草莓田收集，自采集24 h內(nèi)用于進(jìn)行生測(cè)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)臭氧熏蒸氣體的制備 利用臭氧發(fā)生器通過(guò)硅膠管、二通閥，打開(kāi)臭氧檢測(cè)儀，待儀器初始化完成穩(wěn)定處于待測(cè)狀態(tài)后，打開(kāi)臭氧發(fā)生器，將流量控制在2 L/min。用臭氧檢測(cè)儀靠近臭氧發(fā)生器出氣硅膠管口檢測(cè)，當(dāng)讀數(shù)穩(wěn)定后，將出氣硅膠管連接到1 L標(biāo)準(zhǔn)氣體采集袋上的進(jìn)氣閥（氣體采集袋出氣閥此時(shí)要關(guān)閉）。開(kāi)始計(jì)時(shí)，充氣42 s后（由預(yù)試驗(yàn)得來(lái)，采集袋剛膨大至最大狀態(tài)），關(guān)閉氣體采集袋進(jìn)氣閥，此即制備出1 L高濃度臭氧標(biāo)準(zhǔn)氣體。如上操作，制備若干個(gè)1 L標(biāo)準(zhǔn)氣體袋，以備后用。以上制備過(guò)程均在通風(fēng)廚中完成。由于臭氧性質(zhì)活潑非常不穩(wěn)定，常溫下（20 ℃）的半衰期為20～30 min[3]，故上述標(biāo)準(zhǔn)氣體制備完應(yīng)立即進(jìn)行熏蒸處理，超過(guò)30 min，應(yīng)重新制備標(biāo)準(zhǔn)臭氧氣體進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

1.3.2 熏蒸裝置氣密性檢測(cè) 在自制的氣體熏蒸瓶通氣管套上硅膠管和二通閥，構(gòu)成一個(gè)可以開(kāi)關(guān)的氣路控制裝置。打開(kāi)通路后抽取200 mL瓶?jī)?nèi)空氣，關(guān)閉氣閥。然后從制備好的標(biāo)準(zhǔn)臭氧氣體袋里抽取200 mL臭氧，從剛才抽氣的通路注入進(jìn)熏蒸瓶?jī)?nèi)，關(guān)閉通路靜止于室溫（20 ℃）下。重復(fù)上述過(guò)程獲得16個(gè)注入200 mL臭氧的熏蒸瓶，在0、2、4、8 h分別隨機(jī)抽取4個(gè)熏蒸瓶，利用臭氧檢測(cè)儀，在打開(kāi)熏蒸瓶出氣孔閥后，湊近閥口10 s內(nèi)觀測(cè)到的最大值為該瓶即時(shí)氣體濃度。

1.3.3 低溫臭氧處理

1）不同低溫條件下臭氧熏蒸對(duì)草莓害蟲(chóng)的熏蒸活性：在注入氣體熏蒸前，每個(gè)處理瓶中已經(jīng)預(yù)先接入供試?yán)ハx(chóng)30頭。為防止供試蟲(chóng)在瓶?jī)?nèi)隨機(jī)移動(dòng)，蚜蟲(chóng)和螨試驗(yàn)均以少許草莓葉片為載體，讓其安靜停留其上，然后將帶蟲(chóng)葉片置入熏蒸瓶中，螞蟻試驗(yàn)則是利用金屬網(wǎng)制成的試蟲(chóng)籠（長(zhǎng)10 cm，直徑2.5 cm）限制供試螞蟻活動(dòng)。接入試蟲(chóng)后，從已制備好的標(biāo)準(zhǔn)臭氧氣體，按“1.3.2”氣密性檢測(cè)的操作流程，分別往自制氣體熏蒸瓶里注入25、50、100、200、400 mL臭氧標(biāo)準(zhǔn)氣體。然后置于2 ℃的冰柜中，開(kāi)始熏蒸。以不注入臭氧的處理為對(duì)照，一共設(shè)置6個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)4次。熏蒸2 h后，取出散氣10 min，立即檢查結(jié)果（死亡以毛筆觸無(wú)任何反應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)）。計(jì)算死亡率及校正死亡率，空白對(duì)照死亡大于或等于10%為無(wú)效試驗(yàn)，小于10%時(shí)用Abbott公式進(jìn)行校正。4 ℃低溫熏蒸試驗(yàn)過(guò)程完全與上述2 ℃一致，僅在熏蒸環(huán)境上將冰柜調(diào)至4 ℃。

2）低溫臭氧熏蒸處理的半致死時(shí)間測(cè)定：在上述毒力測(cè)定基礎(chǔ)上，以200 mg/kg臭氧濃度為熏蒸濃度，在4 ℃環(huán)境下，操作與上述一致，分別熏蒸0.5、1、2、4、8、16 h，每個(gè)時(shí)間處理供試?yán)ハx(chóng)30頭，重復(fù)4次。在每個(gè)熏蒸時(shí)間到達(dá)后，取出散氣5 min，立即檢查結(jié)果（死亡以毛筆觸無(wú)任何反應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)）。計(jì)算死亡率及校正死亡率，空白對(duì)照死亡大于或等于10%為無(wú)效試驗(yàn)，小于10%時(shí)用Abbott公式進(jìn)行校正。

1.4 數(shù)據(jù)處理

對(duì)于不同濃度或不同時(shí)間得到的供試?yán)ハx(chóng)的校正死亡率，先進(jìn)行反正弦轉(zhuǎn)換。然后利用Spss14統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因素方差分析和回歸分析，得到臭氧對(duì)不同試蟲(chóng)的LC50和LT50。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣密性檢測(cè)結(jié)果

從表1中可見(jiàn)，在每延長(zhǎng)1倍的保持時(shí)間下，在本熏蒸體系中的臭氧濃度從最初的616 mg/kg經(jīng)過(guò)8 h最后衰減至54 mg/kg，其衰減率在50%～60%，氣密性檢測(cè)結(jié)果符合臭氧在室溫下的衰減規(guī)律[3]，故本試驗(yàn)所用的熏蒸體系氣密性達(dá)到要求，可以進(jìn)行下一步的熏蒸測(cè)定試驗(yàn)。

2.2 不同溫度下臭氧對(duì)桃蚜的熏蒸活性

從表2、表3中可見(jiàn)，同一處理溫度下，隨著臭氧濃度的提高，對(duì)3種草莓常見(jiàn)害蟲(chóng)的致死率在逐漸提高，其中臭氧熏蒸朱砂葉螨時(shí)在2 ℃下劑量為1.43 mg/L時(shí)校正死亡率達(dá)到最高（98.37%）；不同溫度同一處理比較中也可以看出，總體上溫度下降會(huì)導(dǎo)致死率提高，即隨環(huán)境溫度的下降，臭氧熏蒸的效果越好。

毒力回歸分析（表4）也表明了這一點(diǎn)?？梢钥吹?，當(dāng)環(huán)境溫度從4 ℃下降至2 ℃時(shí)，臭氧對(duì)桃蚜、朱砂葉螨、螞蟻的LC50分別從1.97、0.36、2.67降低至1.60、0.41、2.08。對(duì)螞蟻的熏蒸活性最低，桃蚜其次，朱砂葉螨相對(duì)來(lái)說(shuō)最為敏感。

同一處理濃度下，隨著處理時(shí)間的提高，對(duì)3種草莓常見(jiàn)害蟲(chóng)的致死率在逐漸提高，其中朱砂葉螨在處理4 h后死亡率接近100%（表5）；對(duì)3種害蟲(chóng)半致死時(shí)間分別為10.48、11.39、16.56 h。而想要在200 mg/kg處理濃度下達(dá)到99%的死亡，處理時(shí)間達(dá)到196.28、5.08、174.75 h（表6）。endprint

3 討論

臭氧作為殺蟲(chóng)劑，從毒性上來(lái)看，屬于中低毒性的一種熏蒸氣體。以常見(jiàn)倉(cāng)儲(chǔ)害蟲(chóng)玉米象為例，多項(xiàng)研究表明，常溫下要達(dá)到100%的死亡率需要3 d的時(shí)間[6，7，9]。但是在進(jìn)出境檢疫處理領(lǐng)域，一般檢疫處理程序不宜超過(guò)1 d的時(shí)間，水果的檢疫處理甚至以分鐘計(jì)。從本研究結(jié)果來(lái)看，臭氧結(jié)合低溫處理，能在一定程度上殺滅這3種害蟲(chóng)，其中朱砂葉螨對(duì)臭氧表現(xiàn)出極高的敏感性，能在短時(shí)間內(nèi)（5.08 h）達(dá)到檢疫處理的殺滅級(jí)別，而桃蚜和螞蟻處理時(shí)間理論上要達(dá)到至少8 d以上。

從劑量上看，只有高濃度的臭氧才能迅速致死常見(jiàn)倉(cāng)儲(chǔ)害蟲(chóng)。如Erdman等[11]在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)30 ℃下以450 mg/kg（0.98 mg/L）臭氧進(jìn)行處理赤擬谷盜，能在7 h內(nèi)達(dá)到殺滅效果；同樣在室內(nèi)，Mason等[12]用低于100 mg/kg（50 mg/kg，即0.11 mg/L）的劑量處理玉米象，則需要3 d。本研究結(jié)果表明，不同害蟲(chóng)對(duì)臭氧的熏蒸活性差別巨大，4 ℃下，桃蚜、朱砂葉螨、螞蟻處理2 h的LC99分別為4.25、8.64、21.90 mg/L，即若要達(dá)到檢疫處理要求，臭氧處理草莓的劑量要超過(guò)21.9 mg/L，這是上述在赤擬谷盜研究中所用濃度的20倍。另外，本研究還可以看出，隨著熏蒸溫度的降低，試蟲(chóng)的LC50在下降，即毒性增大（表4）?？梢?jiàn)，要是臭氧處理有可能出現(xiàn)在草莓上的所有有害生物，惟一途徑就是提高臭氧處理濃度盡可能降低儲(chǔ)藏溫度。但在實(shí)際工作中，這對(duì)設(shè)備、操作均提出了更高的要求，必將大大提高臭氧處理的成本。

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