微波處理控制小麥赤擬谷盜的研究

蘇麗娟，何　璠，尹新明

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，河南 鄭州 450002；2.信陽農(nóng)林學(xué)院 農(nóng)學(xué)院，河南 信陽 464000)

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微波處理控制小麥赤擬谷盜的研究

蘇麗娟1，何璠1，尹新明2*

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，河南 鄭州 450002；2.信陽農(nóng)林學(xué)院 農(nóng)學(xué)院，河南 信陽 464000)

摘要：為弄清微波處理的條件，設(shè)置不同溫度-時(shí)間組合條件，研究微波處理對(duì)小麥赤擬谷盜死亡率的影響。結(jié)果表明，微波條件對(duì)赤擬谷盜成蟲和幼蟲致死率有顯著影響，而且對(duì)幼蟲的致死率較成蟲顯著。在微波參數(shù)中，對(duì)赤擬谷盜致死率的影響以時(shí)間最大，其次是能量密度和能耗。在相同微波處理?xiàng)l件下，幼蟲致死率大于成蟲致死率。在能量密度為6.67kw/kg，時(shí)間為35s處理?xiàng)l件下，赤擬谷盜死亡率達(dá)100%，能耗最高為0.0648kw.h/kg，在能量密度為4.44kw/kg，時(shí)間為35s處理?xiàng)l件下赤擬谷盜死亡率達(dá)100%，能耗為0.0434kw.h/kg。說明采用較低能量密度和稍長(zhǎng)時(shí)間微波處理，有利于害蟲的殺滅，且能耗較低。

關(guān)鍵詞：微波處理；赤擬谷盜；死亡率；能量密度；能耗

小麥赤擬谷盜(Tribolium castaneum (Herbst)),屬鞘翅目擬步甲科。該蟲食性雜，壽命長(zhǎng)，適應(yīng)性廣，繁殖快，危害嚴(yán)重，而且其成蟲身上的臭腺分泌物易使面粉結(jié)塊,變色變味,失去食用價(jià)值,其分泌物還含有致癌物苯醌。它不僅危害各種成品糧、中藥材、油料和皮革，在稻谷、小麥、玉米等原糧儲(chǔ)藏中也經(jīng)常大量發(fā)生[1]。我國(guó)糧食在儲(chǔ)藏中的損失，國(guó)家糧庫為0.2%，農(nóng)戶的儲(chǔ)糧損失為6%～10%，其中蟲害是引起損失的主要因素之一[2]。越來越多的糧庫管理人員反映赤擬谷盜對(duì)原糧危害十分嚴(yán)重，防治時(shí)不易根除，可隨著商品流通作遠(yuǎn)距離傳播[3]，可見赤擬谷盜已成為重要的檢疫性儲(chǔ)糧害蟲[4-5]。

儲(chǔ)糧害蟲的防治方法，主要有化學(xué)方法、物理方法和生物方法等。其中用磷化氫熏蒸法是目前國(guó)內(nèi)外最常用、最有效的方法。20世紀(jì)80年代以來，環(huán)保意識(shí)和食品安全意識(shí)不斷提高，許多化學(xué)熏蒸劑逐漸被淘汰，剩下可被廣泛應(yīng)用的只有磷化氫和溴甲烷兩種熏蒸劑。因?qū)Υ髿獬粞鯇拥钠茐?，《蒙特利爾議定書》已決定到2015年發(fā)展中國(guó)家應(yīng)完全停止使用溴甲烷，與此同時(shí)，儲(chǔ)糧害蟲對(duì)磷化氫的抗性日益嚴(yán)重。自1975年以來，發(fā)現(xiàn)赤擬谷盜、玉米象和鋸谷盜對(duì)林丹普遍產(chǎn)生抗性，玉米象的抗性達(dá)43倍。赤擬谷盜對(duì)馬拉硫磷的抗性達(dá)184～304倍；對(duì)磷化氫的抗性達(dá)116倍，如果這種抗性能通過遺傳迅速傳播，這對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)害蟲防治將是極大的威脅[6]。

微波殺蟲是一門新興技術(shù)。利用微波高頻交變電磁場(chǎng)，可使加熱物料中的極性分子擺動(dòng)摩擦而受熱升溫。微波加熱具有穿透力強(qiáng)、熱慣性小、選擇性強(qiáng)、速度快等特點(diǎn)[7-9]。應(yīng)用微波加熱防治倉(cāng)庫害蟲及農(nóng)、林業(yè)種子害蟲具有速度快、效果好、無殘毒、無污染、無余熱、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。在不影響糧食介質(zhì)質(zhì)量的前提下，微波是快速殺滅檢疫性害蟲的新方法[10]。

鑒于目前對(duì)微波處理倉(cāng)儲(chǔ)害蟲的研究很少，本文以倉(cāng)儲(chǔ)害蟲赤擬谷盜為對(duì)象，采用2個(gè)能量密度梯度，設(shè)置5個(gè)處理時(shí)間間隔，比較了能量密度×?xí)r間的組合條件對(duì)赤擬谷盜成、幼蟲死亡率的影響。以期獲得微波處理防治害蟲的基礎(chǔ)資料，研究微波參數(shù)對(duì)成蟲和幼蟲的致死作用，探索適宜的微波殺蟲條件。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

供試小麥赤擬谷盜幼蟲和成蟲來源于河南省滎陽市農(nóng)戶，采集后于室內(nèi)進(jìn)行了連續(xù)世代飼養(yǎng)。將健壯赤擬谷盜幼蟲和成蟲放人裝有全麥粉100 g的養(yǎng)蟲箱中，箱口用紗布扎緊，置于培養(yǎng)箱中(T=25℃,RH=75%)飼養(yǎng)3個(gè)世代后，作為實(shí)驗(yàn)試蟲。

1.2主要儀器與設(shè)備

美的KD23B-L型家用微波爐，工作頻率2450兆赫，輸出功率為800W。微波檔為100、70、50、30、10五個(gè)檔，時(shí)間面板為10 min、1 min、10 s三個(gè)檔。能耗是能量密度與時(shí)間的乘積，合理調(diào)整能量密度和處理時(shí)間，可使較高能量密度和較短處理時(shí)間的效果與較低能量密度和較長(zhǎng)處理時(shí)間的能耗相似，微波爐的微波檔與能量密度的換算方法見文獻(xiàn)2。

1.3處理方法

將試蟲放入8 ml潔凈的青霉素小瓶中進(jìn)行微波輻照試驗(yàn)。每個(gè)處理重復(fù)3次，每次將3瓶試蟲(20頭/瓶)置于微波爐盤中心，調(diào)節(jié)微波爐功率處理設(shè)定的時(shí)間后，觀察記錄試蟲死亡情況。

1.4殺蟲效果計(jì)算

成蟲死亡率=(死亡成蟲頭數(shù)/成蟲總頭數(shù))×100%

幼蟲死亡率=(死亡幼蟲頭數(shù)/幼蟲總頭數(shù))×100%

能量密度=單位質(zhì)量全麥粉所輸入的功率

2結(jié)果與分析

2.1不同能量密度對(duì)成蟲的影響

設(shè)置不同能量密度條件下，研究微波處理時(shí)間對(duì)赤擬谷盜成蟲致死率的影響，結(jié)果見圖1。隨著微波處理時(shí)間延長(zhǎng)，能量密度越高，成蟲致死率越高，殺蟲效果越好，在能量密度為4.44kw/kg,時(shí)間為35s微波處理?xiàng)l件下，赤擬谷盜成蟲致死率平均達(dá)90%以上，在6.67kw/kg,時(shí)間為25s微波處理?xiàng)l件下，赤擬谷盜成蟲致死率達(dá)平均90%以上。

圖1不同能量密度處理?xiàng)l件下赤擬谷盜成蟲的死亡率圖2不同能量密度處理?xiàng)l件下赤擬谷盜幼蟲的死亡率

2.2不同能量密度對(duì)幼蟲的影響

在不同能量密度條件下，微波處理時(shí)間對(duì)赤擬谷盜幼蟲致死率的關(guān)系，見圖2。在同一微波功率下，處理時(shí)間越長(zhǎng)，幼蟲致死率越高，相同處理時(shí)間下，能量密度越高，效果越好。在能量密度為4.44kw/kg,時(shí)間為30s微波處理?xiàng)l件下，赤擬谷盜幼蟲死亡率為90%以上，在6.67kw/kg，時(shí)間為25s微波處理?xiàng)l件下赤擬谷盜幼蟲死亡率在90%以上。這說明幼蟲沒有成蟲耐熱。

2.3微波處理對(duì)幼蟲和成蟲致死效果的比較

由圖3和圖4對(duì)比可知，在能量密度為4.44kw/kg時(shí)，處理30s以上，赤擬谷盜幼蟲死亡率為90%以上，而成蟲死亡率為83%以上，在能量密度為6.67kw/kg時(shí)，處理20s以上，赤擬谷盜幼蟲死亡率為91%以上，而成蟲死亡率為80%以上。

2.4能耗與赤擬谷盜死亡率的關(guān)系

不同能量密度下，能耗與赤擬谷盜成蟲和幼蟲致死率的關(guān)系不同。由圖5和圖6可知。在較高能量密度下，赤擬谷盜成蟲和幼蟲致死的能耗均較高，在能量密度為6.67 Kw/kg，處理時(shí)間為35 s的條件下，赤擬谷盜死亡率達(dá)100%，能耗最高為0.0648 Kw.h/kg，在能量密度為4.44kw/kg，處理時(shí)間為35s條件下也可以達(dá)到相同的死亡率，然而其能耗僅為0.0434kw.h/kg。說明能量密度低其能耗也低。

圖3能量密度在4.44kw/kg處理?xiàng)l件下赤擬谷盜的死亡率圖4能量密度在6.67kw/kg處理?xiàng)l件下赤擬谷盜的死亡率

圖5能耗與赤擬谷盜成蟲致死率的關(guān)系圖6能耗與赤擬谷盜幼蟲致死率的關(guān)系

2.5微波條件的顯著性分析

不同處理時(shí)間、不同微波能量密度處理時(shí)間等處理組合，分別對(duì)赤擬谷盜成蟲及幼蟲的致死效果進(jìn)行了顯著性分析，結(jié)果如表1-4所示。由表1-2可知，不同處理時(shí)間對(duì)赤擬谷盜成蟲和幼蟲平均死亡率有極顯著差異，處理時(shí)間越長(zhǎng)，赤擬谷盜致死率越高。由表3-4可知，不同處理時(shí)間×能量密度組合對(duì)赤擬谷盜成、幼蟲致死率均有顯著影響。對(duì)赤擬谷盜致死率的影響以處理時(shí)間最大，其次是能量密度和能耗。在設(shè)定的微波處理?xiàng)l件下，對(duì)幼蟲致死率的影響大于成蟲。

表1　不同處理時(shí)間對(duì)赤擬谷盜成蟲平均死亡率的差異顯著性分析

表2　處理時(shí)間對(duì)赤擬谷盜幼蟲平均死亡率的差異顯著性分析

表3　時(shí)間×能量密度互作對(duì)赤擬谷盜成蟲平均死亡率的差異顯著性分析

表4　時(shí)間×能量密度互作對(duì)赤擬谷盜幼蟲平均死亡率的差異顯著性分析

3結(jié)論

微波條件對(duì)赤擬谷盜成蟲和幼蟲致死率有顯著影響，而且對(duì)幼蟲的致死率較成蟲顯著。在微波參數(shù)中，對(duì)赤擬谷盜致死率的影響以時(shí)間最大，其次是能量密度和能耗。在相同微波處理?xiàng)l件下，幼蟲致死率大于成蟲致死率。在能量密度為6.67kw/kg，時(shí)間為35s處理?xiàng)l件下，赤擬谷盜死亡率達(dá)100%，能耗最高為0.0648kw.h/kg，在能量密度為4.44kw/kg，時(shí)間為35s處理?xiàng)l件下赤擬谷盜死亡率達(dá)100%，能耗為0.0434kw.h/kg。采用較低能量密度和稍長(zhǎng)時(shí)間微波處理，有利于害蟲的殺滅，且能耗較低。這在微波處理倉(cāng)儲(chǔ)害蟲上有一定參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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(編輯：嚴(yán)佩峰)

收稿日期：2016-06-11

基金項(xiàng)目：河南省科技轉(zhuǎn)化項(xiàng)目(142201110027)；河南省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新項(xiàng)目(30600309).

作者簡(jiǎn)介：蘇麗娟(1972—)，女，河南宜陽人，副教授，博士，主要研究動(dòng)物資源與生理學(xué). *通訊作者：尹新明(1967—)，女，河南遂平人，教授，博士，研究方向：農(nóng)林有害生物控制.

中圖分類號(hào)：S379.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-8978(2016)03-0092-04

Study on the Microwave Treatment to Control Wheat Tribolium castaneum (Herbst)

SU Li-juan1, HE Fan1, YIN Xin-ming2*

(1.College of Life Science, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China;2.College of Agriculture, Xinyang Agriculture and Forestry University, Xinyang 464000, China)

Abstract：In order to clarify the microwave processing conditions of Tribolium castaneum (Herbst), set different temperature time conditions, to study influence of the mortality. The results show that microwave conditions have significant effects on the rate of adult and larvae, and larvae of Tribolium castaneum lethality, adult mortality rate was significant. In the microwave parameters, influence on the death rate of the maximum time to Tribolium castaneum, followed by energy density and energy consumption. When exposed under the same micro-wave condition, the mortality of the larvae was more than that of the adults. Two combinations, 30 s×6.67 kw/kg and 35 s×4.44 kw/kg, could produce 100% mortality, however, their energy-consumptions were 0.0648 kw.h/kg and 0.0434 kw.h/kg, respectively. Therefore, the combination of relatively low micro-wave radiation density and fairly long exposed time could kill this pest with low energy-consumption. Concerning the energy-consumption, the optimum combination being available may be 35 s×4.44 kw/kg. The low energy density and a slightly longer time microwave treatment are used to kill pests, and the energy consumption is low.

Keywords：microwave treatment; Tribolium castaneum; mortality; energy density; energy consumption