低溫對磷化氫熏蒸長角扁谷盜致死時間延遲影響的研究

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，國家糧食產(chǎn)業(yè)(倉儲害蟲防控)技術(shù)創(chuàng)新中心，糧食儲運國家工程實驗室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)被廣泛用于儲糧和其他耐儲物品害蟲的熏蒸殺蟲劑，因其操作較為簡單、適用范圍廣、處理低成本和無有害殘留等被普遍接受[1-5]。在儲藏物保護中人們一直努力進行替代熏蒸劑的工作，至今尚無可與磷化氫的優(yōu)良性能相比擬的熏蒸替代物[6]。磷化氫熏蒸依然被國際儲藏物保護領(lǐng)域被認為是無有害殘留的熏蒸殺蟲劑，近期仍多見其應(yīng)用方面的研究報道[7]。制約磷化氫長期使用的問題是主要害蟲抗藥性的發(fā)展[8]。磷化氫被長期應(yīng)用且仍需要不斷研究，因密閉條件、施藥技術(shù)、濃度控制、熏蒸時間、害蟲狀況等因素影響導(dǎo)致熏蒸失敗的情況也時有發(fā)生[5]。儲糧害蟲對磷化氫的抗性發(fā)展嚴重[9]。磷化氫熏蒸的多數(shù)情況下會因濃度維持不夠或一定濃度下密閉時間不足導(dǎo)致害蟲存活，并由之發(fā)展為抗藥性增加，關(guān)于儲糧害蟲的磷化氫抗藥性多有報道[10-14]。熏蒸過程中在控制有效磷化氫濃度的前提下保證足夠的密閉時間是完全致死害蟲以實現(xiàn)成功熏蒸的關(guān)鍵之一[15]。

影響磷化氫殺蟲效果的諸多因素中，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)、擴散、吸附、分布等外，還影響昆蟲呼吸以及吸入量[18]。環(huán)境溫度由25 ℃下降到5 ℃時，昆蟲呼吸速率顯著下降，蟲體對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種受不同溫度的影響程度差異明顯，在25、30、35 ℃時磷化氫濃度1.0 mg/L下完全致死銹赤扁谷盜Cryptolestesferrugineus(Stephens)混合蟲態(tài)的時間分別為20、15、15 d[4]，溫度35、40、45 ℃時磷化氫濃度0.21 mg/L下完全致死玉米象Sitophiluszeamais(Motschulsky)的時間分別為12、24、36 h[20]。從熏蒸成功殺蟲、避免害蟲抗性發(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低溫下完全致死害蟲的時間，尤其是低溫環(huán)境對具體蟲種蟲態(tài)的致死時間延遲程度，對于日益增多的低溫儲糧中有效殺蟲的避免抗藥性發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。以往較多的是常溫或室溫條件下磷化氫熏蒸殺蟲效果的報道[20,21]，低溫對磷化氫致死害蟲效果的影響程度研究缺乏。我國近年來準低溫儲糧(平均糧溫20 ℃以下，最高糧溫不超過25 ℃)和低溫儲糧(平均糧溫15 ℃以下，最高糧溫不超過20 ℃)技術(shù)應(yīng)用規(guī)?？焖僭鲩L[22]，低溫環(huán)境殺蟲的需求也在擴大。低溫儲糧過程中害蟲發(fā)生[23]且需要磷化氫熏蒸殺蟲時，更多需要掌握低溫對有效熏蒸時間延遲程度的影響。長角扁谷盜Cryptolestespusillus(Schoenherr)為世界廣泛分布的害蟲，在中國分布普遍。長角扁谷盜與銹赤扁谷盜為近緣種，均個體較小，體型相近，均可為害破碎和損傷的糧食、豆類、油籽類、副產(chǎn)品及各種粉類、干果、香料等，其為糧食倉庫、加工廠、藥材庫、醬品廠的一種后期性倉儲害蟲，條件適宜時，易大量發(fā)生引起儲糧發(fā)熱、結(jié)塊、霉變[24,25]。不同種類的害蟲有其各自的生活習(xí)性，以及對藥劑不同的耐受性[26]，對于銹赤扁谷盜的熏蒸殺蟲報道較多[4]，對長角扁谷盜的磷化氫熏蒸研究相對缺少，更缺乏低溫下磷化氫熏蒸長角扁谷盜的研究。本文研究了低溫18 ℃、準低溫23 ℃和常溫28 ℃環(huán)境下磷化氫濃度200 mL/m3熏蒸長角扁谷盜各個蟲態(tài)的死亡反應(yīng)和完全致死時間，以期明確低溫對磷化氫熏蒸時間延遲的程度和更加有效地熏蒸殺蟲等提供參考。

1 材料與方法

1.1 試蟲

長角扁谷盜2018年采集于河南鄭州某糧庫，之后于河南工業(yè)大學(xué)儲藏物昆蟲研究室以全麥粉∶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無光照條件下培養(yǎng)。采用FAO推薦方法[27]測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×寬×高(60 cm×35 cm×40 cm)的可密封鋼板箱體制作的熏蒸室進行，熏蒸室頂面用透明有機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)取蟲緩沖倉試蟲樣本的放置與取出。不銹鋼圓柱體的取蟲緩沖倉兩端可旋口密封，通過密封手套打開內(nèi)、外密封蓋可將蟲籠移出。熏蒸室對角箱壁設(shè)置氣體注入、環(huán)流和檢測等功能的連接。磷化氫檢測儀通過導(dǎo)氣管串聯(lián)進氣口和出氣口，通過檢測儀內(nèi)置氣泵使氣體環(huán)流均勻并可以隨時檢測熏蒸室內(nèi)的磷化氫濃度。在熏蒸室底部用燒杯裝過飽和氯化鈉溶液以保持相對濕度(70±5)%。熏蒸室設(shè)置見圖1，其密閉后500 Pa正壓半衰期達120 s。

圖1 熏蒸室及相關(guān)配置圖

1.3 試蟲放置與條件控制

實驗用蟲籠采用直徑10 mm、長70 mm的兩端開口玻璃管，裝入不同蟲態(tài)的試蟲和必要的飼料后用100目篩絹封口。成蟲采用羽化14 d的個體50頭加入2 g飼料，幼蟲取50頭老熟個體加入2 g飼料。卵取自1 000頭羽化14 d的成蟲于80目飼料篩下物培養(yǎng)24 h，并用80目篩分離和挑取50粒于蟲籠中。蛹的獲取過程為將老熟幼蟲放入48孔細胞培養(yǎng)板內(nèi)，每孔放入1只幼蟲，加入少許飼料，取化蛹24 h同日齡蛹50頭于蟲籠中。每組處理設(shè)3個平行，并設(shè)相應(yīng)的非熏蒸的對照組。

將設(shè)好蟲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、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型檢測儀檢測，檢測范圍0～2 000 mL/m3，檢測精度0.01 mL/m3。檢測前校準儀器，工作正常。

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

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Microsoft Excel 2016軟件對實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和處理得到回歸方程及各蟲態(tài)Ct值，采用IBM SPSS Statistics 20進行單因素方差分析，采用反正弦平方根轉(zhuǎn)換對死亡率進行數(shù)值轉(zhuǎn)換，對害蟲死亡率-時間的關(guān)系進行線性回歸分析，并使用Probit分析得出LT50值和LT99值。

2 結(jié)果與分析

2.1 熏蒸過程中低溫對長角扁谷盜各蟲態(tài)死亡延遲的影響

溫度18、23、28 ℃和200 mL/m3磷化氫濃度下長角扁谷盜卵、幼蟲、蛹和成蟲在不同時間的死亡率見圖2。長角扁谷盜各蟲態(tài)熏蒸4 h時有若干個體死亡，溫度18 ℃下各蟲態(tài)的死亡率均顯著小于23、28 ℃的值，熏蒸4 h的短時間內(nèi)低溫對其各蟲均的死亡延遲影響顯著，且對幼蟲和成蟲的死亡延遲影響更顯著。對各個蟲態(tài)死亡率進行數(shù)值轉(zhuǎn)換，得到的死亡率在均處于增加過程中的4～24 h ，18 ℃時卵、幼蟲、蛹和成蟲的死亡率增加幅度分別為63%、70%、66%和74%，23 ℃時卵、幼蟲、蛹和成蟲和死亡率增加幅度分別為64%、81%、67%和78%，28 ℃時卵、幼蟲、蛹和成蟲和死亡率增加幅度分別為78%、93%、87%和89%，低溫18 ℃下各個蟲態(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死亡率增加過程中的增加幅度。溫度18 ℃下卵、幼蟲、蛹和成蟲的死亡達100%的時間分別為48、36、44、36 h，23 ℃時卵、幼蟲、蛹和成蟲的死亡達100%的時間分別為44、32、40、32 h，28 ℃時卵、幼蟲、蛹和成蟲的死亡達100%的時間分別為36、24、32、24 h，低溫對完全致死各蟲態(tài)的時間延遲顯著。

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

2.2 長角扁谷盜不同蟲態(tài)在熏蒸過程中死亡率-時間關(guān)系

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

表1 3個溫度和磷化氫200 mL/m3濃度下長角扁谷盜各蟲態(tài)的LT50值和LT99值

2.3 長角扁谷盜熏蒸過程中不同溫度下完全致死不同蟲態(tài)的Ct值

將保持的熏蒸濃度與完全致死長角扁谷盜各蟲態(tài)的時間進行Ct值(濃度與時間的乘積)計算如圖3。低溫18 ℃時完全致死卵、幼蟲、蛹和成蟲的Ct值分別為9 600、7 200、8 800、7 200 mL/(m3·h)，比較23 ℃時的相應(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的Ct值顯著延長，這與同樣磷化氫濃度下低溫延遲害蟲死亡時間和死亡率增加的結(jié)果一致。另一方面，對于長角扁谷盜來說，在同樣溫度磷化氫條件下致死其卵和蛹的Ct值明顯大于對幼蟲和成蟲和Ct值，對于同一蟲態(tài)溫度不同時完全致死其不同蟲態(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)置的時間有關(guān)，倘若縮短取樣時間，不同溫度下各蟲態(tài)Ct值會有更多的差異性。

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

3 討論

溫度影響昆蟲呼吸速率、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 ℃時煙草甲Lasiodermaserricorne(Fabricius)幼蟲和成蟲呼吸速率均增加2倍左右[19]，溫度由15 ℃上升到30 ℃時磷化氫對高抗性嗜卷書虱Liposcelisbostrychophila(Badonnel)種群滅絕時間縮短了9 d[17]，25 ℃下磷化氫熏蒸赤擬谷盜各蟲態(tài)的LT95值是45 ℃時的2倍左右[28]。本研究中低溫18 ℃較準低溫23和常溫28 ℃下磷化氫致死長角扁谷盜卵、幼蟲、蛹和成蟲的時間均顯著延遲，且此延遲作用同時表現(xiàn)在熏蒸過程中的死亡增加速率與幅度、半數(shù)致死時間、致死時間以及Ct值等方面。

同一蟲種不同蟲態(tài)對磷化氫的耐力不同，通常卵和蛹較幼蟲和成蟲較難殺死[30]。磷化氫熏蒸殺蟲時其濃度、密閉時間與藥效關(guān)系可用Cn×t=K表達(K為殺蟲Ct值)，其中n值通常小于1[29]，即磷化氫是以時間為主導(dǎo)因素的熏蒸劑，延長熏蒸時間是提高和保證殺蟲效果的重要條件。本研究中溫度18 ℃時完全致死長角扁谷盜各蟲態(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)注延長密閉時間以保證完全致死害蟲。

4 結(jié)論

本結(jié)果中長角扁谷盜卵、幼蟲、蛹和成蟲低溫下其卵期和蛹期對磷化氫耐受力顯著大于成蟲和幼蟲，長角扁谷盜對磷化氫的相對耐受力強弱排序在試驗溫度下均為：卵>蛹>成蟲≈幼蟲。實際熏蒸中的效果評價應(yīng)關(guān)注長角扁谷盜卵和蛹的致死效果。儲糧低溫可以抑制害蟲的生長發(fā)育和為害，但其中存在的害蟲一旦遇到糧堆內(nèi)部局部溫度過高，出可能會繼續(xù)發(fā)展與為害。低溫延遲磷化氫完全致死害蟲的時間，生產(chǎn)中低溫環(huán)境的磷化氫熏蒸也需要適當(dāng)延長密閉熏蒸時間。