氮氣對儲煙害蟲煙草甲的防治效果

王秀芳 紀(jì)桂霞 趙沖 王培江 劉英杰 劉甲臻 陳鵬 曲澤釗 劉博 任廣偉

摘 ?要：為明確實驗室及實倉條件下，氮氣對儲煙害蟲煙草甲4種蟲態(tài)（幼蟲、蛹、成蟲、卵）的防治效果，在實驗室設(shè)置20、25、30 ℃三個溫度，以95%和99%濃度的氮氣處理4種蟲態(tài)的煙草甲，分別在1、2、4、6、8、10、12、14 d后取出，記錄試蟲死亡情況;在煙倉自然條件下，以99%濃度的氮氣處理密閉煙垛中的煙草甲，分別在第9天和第30天取出，記錄試蟲死亡情況。結(jié)果表明，實驗室條件下，6個組合處理對各蟲態(tài)煙草甲均有一定的致死作用，且致死效果隨氮氣濃度的升高、溫度的升高和處理時間的延長而增強。同時，氮氣處理對不同蟲態(tài)煙草甲的防治效果差異顯著，對卵和成蟲的防治效果高于其他蟲態(tài)。99%濃度氮氣在20、25、30 ℃條件下處理煙草甲卵4 d，99%濃度氮氣在30 ℃條件下處理煙草甲成蟲4 d，校正死亡率即可達100%;實倉條件下，99%濃度氮氣處理密閉煙垛9 d，對煙草甲幼蟲、蛹、成蟲的校正死亡率可達100%。因此，20～30 ℃條件下，運用氮氣殺蟲技術(shù)可有效防治煙倉中各蟲態(tài)煙草甲，溫度越高、氮氣濃度越大效果越好。

關(guān)鍵詞：氮氣;煙草甲;煙草;防治效果

Abstract： The objective of this investigation was to study the effects of nitrogen gas on Lasioderma serricorne （Fabricius） at different developmental stages （larva， pupa， adult， and egg） under the conditions of laboratory and real storage. In the laboratory， L. serricorne of the four developmental stages were treated with 95% and 99% nitrogen gas at 20， 25， and 30 ℃. After 1， 2， 4， 6， 8， 10， 12， and 14 days， the concentration of nitrogen was measured and mortality was recorded. Under real storage conditions， 99% nitrogen gas was used to treat L. serricorne in a closed stack and mortality was recorded after 9 and 30 days. The experiments were designed in three replicates. The six combined treatments had certain lethal effects on L. serricorne under the experimental conditions， and mortality increased with the increase in ?nitrogen concentration， temperature， and duration of treatment. In addition， nitrogen had significant effects on L. serricorne of different developmental stages， especially eggs and adults. When eggs were treated with 99% nitrogen at 20， 25， and 30 ℃ for 4 days， and adults were treated with 99% nitrogen at 30 ℃ for 4 days， the ?mortality reached 100%. Under real storage conditions， when 99% nitrogen was used to treat the closed stack for 9 days， the mortality of larvae， pupa and adults of L. serricorne all reached 100%. The findings of this study suggest that nitrogen gas can effectively control L. serricorne in tobacco storage and is more effective at elevated temperature and nitrogen concentration.

Keywords： nitrogen gas; Lasioderma serricorne （Fabricius）; tobacco; control efficiency

煙草甲Lasioderma serricorne（Fabricius）屬鞘翅目、竊蠹科，是世界性的儲煙害蟲。其分布廣泛，主要危害儲藏期間的煙葉及煙草制品，同時也危害中草藥、茶葉、禾谷類、豆類等制品[1-2]，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。目前，防治煙草甲最常用的方法是磷化氫熏蒸，但是隨著多年的持續(xù)應(yīng)用，此方法已暴露出害蟲產(chǎn)生抗藥性、環(huán)境污染和安全性等諸多問題[3]。2017年農(nóng)業(yè)部發(fā)文規(guī)定部分高毒農(nóng)藥的禁用措施，其中磷化鋁將力爭于2020年前退出[4]，因此急需尋找一種可替代磷化氫熏蒸的有效殺蟲方法。

氣調(diào)技術(shù)是國際公認(rèn)的綠色儲藏技術(shù)之一，也是國際煙草科學(xué)研究合作中心（CORESTA）煙葉倉儲病蟲害控制分學(xué)組的推薦方法[5]，具有良好的防蟲殺蟲效果，對儲物和環(huán)境友好，并且對人體健康危害較小[6-7]，因此該技術(shù)得到日益廣泛的應(yīng)用。

氣調(diào)技術(shù)是以人工方式改變環(huán)境中空氣組成成分及濃度，以達到防蟲殺菌的效果。常用的調(diào)節(jié)氣源包括二氧化碳、氮氣、氧氣等，應(yīng)用方式有單源氣調(diào)和組合氣調(diào)，目前氣調(diào)在倉儲害蟲控制方面的研究所涉及的蟲源幾乎包括了所有常見的倉儲害蟲種類，控制作用包括致死、亞致死（滯育、發(fā)育紊亂）、畸形等[6，8-10]。應(yīng)用范圍包括糧食儲藏[11-14]、煙葉儲藏[15-20]、油脂儲藏[21]、花生儲藏[22]、黑加侖儲藏[23]、鱈魚儲藏[24]等。ANNIS等[25]總結(jié)分析了有關(guān)氣調(diào)技術(shù)防治倉儲害蟲的數(shù)據(jù)表明，谷倉中（20～29 ℃）應(yīng)用氣調(diào)可有效控制24種常見倉儲害蟲。GUNASEKARAN等[26]研究表明不同蟲態(tài)煙草甲對CO2氣調(diào)敏感性從高到低依次為成蟲>卵>幼蟲>蛹。不同試蟲對高純氮氣環(huán)境的忍耐能力由大到小為：玉米象>米象>谷蠹>赤擬谷盜（中山品系）>雜擬谷盜>赤擬谷盜（益陽品系）>嗜卷書虱>鋸谷盜[11];氮氣與高溫結(jié)合對赤擬谷盜、煙草粉螟、鋸谷盜等害蟲的控制效果更好[23];AULICKY等[27]研究表明，99%以上濃度氮氣處理1 d，即可影響鋸谷盜、銹赤扁谷盜、雜擬谷盜、赤擬谷盜、谷象、米象等6種倉儲害蟲在倉庫頂部的飛行擴散，處理10 d即可完全阻止其飛行擴散。多年來，氣調(diào)技術(shù)應(yīng)用的商業(yè)接受度一般，除了費用較高之外，最佳致死劑量-時間模型確立也是需要解決的關(guān)鍵問題。

目前，國內(nèi)外已開始關(guān)注氮氣在煙葉儲藏中的應(yīng)用，而此技術(shù)真正應(yīng)用到煙草倉儲害蟲的防治之前，需要確立精確的技術(shù)參數(shù)并進行實倉驗證，因此本研究通過設(shè)計不同氮氣濃度和不同溫度組合處理試驗，確立100%致死各蟲態(tài)煙草甲的各組合處理時間，并進行實倉驗證，以期為煙草倉儲害蟲的安全防控提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐。

1 ?材料與方法

1.1 ?供試材料

1.1.1 ?供試蟲源 ?供試煙草甲采自中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所樣品儲藏室，用全麥酵母粉飼料在人工培養(yǎng)箱內(nèi)[溫度（28±1）℃，相對濕度（75±5）%]繼代大量繁殖飼養(yǎng)后，取生長發(fā)育時期一致的各蟲態(tài)蟲源（羽化3 d的成蟲、3齡幼蟲，第1天的卵）備用。

1.1.2 ?供試儀器設(shè)備 ?氮氣發(fā)生器（JYXPN變壓吸附制氮裝置）（青島金源祥機械科技有限公司），GASTiger2000-N2防爆型GPRS氮氣檢測儀（上海何亦儀器儀表有限公司），人工培養(yǎng)箱（江南儀器制造總廠），HUATO S500-TH溫濕度記錄儀（深圳市華圖測控系統(tǒng)有限公司）。

1.2 ?方法

1.2.1 ?實驗室條件下氮氣對煙草甲的防治效果 ?設(shè)置（20±1）、（25±1）、（30±1） ℃ 3個溫度條件，95%、99%兩種氮氣濃度共6個不同溫度和氮氣濃度組合處理，分別研究其對煙草甲的幼蟲、蛹、成蟲、卵等4種不同蟲態(tài)的作用效果，以不作氮氣處理的同等溫度條件下飼養(yǎng)的各蟲態(tài)煙草甲作為空白對照，每處理重復(fù)3次，每重復(fù)試蟲30頭。

取適量飼料和不同蟲態(tài)的煙草甲裝入指形管中，放到聚乙烯真空袋中并進行抽真空處理，隨后充入氮氣，用空氣調(diào)節(jié)到實驗設(shè)置的濃度后封口，之后將真空袋放置于不同溫度的恒溫恒濕培養(yǎng)箱中，分別在處理1、2、4、6、8、10、12、14 d后取出，測定真空袋中的氣體濃度，記錄試蟲死亡數(shù)，不能正常發(fā)育的蛹、幼蟲和卵也視為死亡，根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果計算不同處理對煙草甲的防治效果，計算方法如下：

1.2.2 ?實倉條件下氮氣對煙草甲的防治效果 ?實倉試驗于2018年6月在青島卷煙廠南渠倉庫進行，供試煙葉材料為2017年云南產(chǎn)地的打葉復(fù)烤片煙，等級為C3F。

將120箱片煙（每箱200 kg）用塑料薄膜密封（圖1），隨后通過氮氣發(fā)生器裝置持續(xù)充入氮氣直至煙垛內(nèi)氮氣濃度維持在99%以上，設(shè)置未充氮氣的塑料薄膜密封的煙垛作為空白對照。

取適量飼料和不同蟲態(tài)煙草甲裝入指形管中，用60目紗網(wǎng)包裹指形管后置于煙垛的前、中、后位置，重復(fù)3次，每重復(fù)供試試蟲30頭，之后重新密閉煙垛，補充氮氣至99%以上濃度，試驗期間每天上午10：00—12：00檢測記錄煙垛內(nèi)的氮氣濃度，氮氣濃度降低時補充氮氣至99%以上。分別于第9天、第30天取出觀察記錄試蟲死亡情況。根據(jù)結(jié)果計算實倉條件下氮氣對各蟲態(tài)煙草甲的防治效果，計算方法同1.2.1。

1.3 ?數(shù)據(jù)處理方法

采用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（V15.10）和Excel表格進行數(shù)據(jù)處理;采用Duncan新復(fù)極差法進行統(tǒng)計分析。

2 ?結(jié) ?果

2.1 ?同一溫度條件下，不同氮氣濃度處理對煙草甲的防治效果

2.1.1 ?20 ℃條件下，95%和99%的氮氣對煙草甲的防治效果 ?從圖2可以看出，20 ℃條件下，95%和99%氮氣處理對各蟲態(tài)煙草甲有一定的致死作用，致死效果隨氮氣濃度的升高和處理時間的延長而增強。煙草甲的卵對氮氣處理表現(xiàn)最為敏感，4 d時，95%和99%氮氣對卵的校正死亡率即分別達到79.05%和100%。99%氮氣處理煙草甲的幼蟲、蛹、成蟲、卵，實測達到100%校正死亡率需要的天數(shù)分別為14 d、12 d、8 d、4 d;而相同處理時間下95%氮氣對各蟲態(tài)煙草甲校正死亡率分別為66.22%（幼蟲14 d）、53.83%（蛹12 d）、19.18%（成蟲8 d）、79.05%（卵4 d）。

2.1.2 ?25 ℃條件下，95%和99%的氮氣對煙草甲的防治效果 ?從圖3可以看出，25 ℃條件下，95%和99%氮氣處理對各蟲態(tài)煙草甲的致死作用較20 ℃條件下時有所增強。實測99%氮氣處理煙草甲的幼蟲、蛹、成蟲、卵，達到100%校正死亡率需要的時間有所縮短，分別為12、6、6、4 d;而相同處理時間下95%氮氣對各蟲態(tài)煙草甲的校正死亡率分別為71.38%（幼蟲12 d）、49.41%（蛹6 d）、62.26%（成蟲6 d）、73.44%（卵4 d）。

2.1.3 ?30 ℃條件下，95%和99%的氮氣對煙草甲的防治效果 ?從圖4可以看出，30 ℃條件下，95%和99%氮氣處理對各蟲態(tài)煙草甲的致死作用增強，實測99%氮氣處理煙草甲的幼蟲、蛹、成蟲、卵，達到100%死亡率需要的時間分別為6、4、4、4 d;而在相應(yīng)時間下95%氮氣處理各蟲態(tài)煙草甲的校正死亡率分別為49.41%（幼蟲6 d）、87.34%（蛹4 d）、92.72%（成蟲4 d）、87.48%（卵4 d）。

2.1.4 ?同一氮氣濃度條件下，溫度對其致死各蟲態(tài)煙草甲效果的影響 ?通過對實測數(shù)據(jù)進行回歸分析，得出同一氮氣濃度，3種溫度條件下100%致死各蟲態(tài)煙草甲所需要的理論時間（表1、2）。結(jié)果表明，溫度對氮氣對煙草甲的作用效果有一定的影響，溫度越高，氮氣對煙草甲的作用效果越好，達到100%致死所需要的時間越短。且回歸分析所得理論數(shù)據(jù)與實測到的99%氮氣100%致死各蟲態(tài)煙草甲所需要的實際天數(shù)相符。

2.2 ?實倉條件下氮氣對煙草甲的作用效果

試驗期間實倉溫濕度及氮氣濃度情況如下：倉內(nèi)最高溫度為25.2 ℃，最低溫度為21.4 ℃，平均溫度為22.5 ℃;倉內(nèi)最高相對濕度為57.5%，最低相對濕度為54.4%，平均相對濕度為55.9%;處理時間內(nèi)倉內(nèi)氮氣濃度始終保持在99%以上（表3）。

實倉試驗結(jié)果表明，99%以上氮氣處理密閉煙垛9 d，對3個蟲態(tài)（成蟲、幼蟲、蛹）煙草甲的校正死亡率均達100%，且均無繼代蟲態(tài)發(fā)生，而對照煙垛中供試蛹全部繼代羽化為成蟲，供試幼蟲全部繼代發(fā)育為蛹。密閉處理煙垛9 d后，取走充氮裝置，不再持續(xù)補充氮氣，但繼續(xù)密閉煙倉至30 d，對3個蟲態(tài)（成蟲、幼蟲、蛹）煙草甲的校正死亡率仍保持在100%。且據(jù)觀察，對照煙垛中供試成蟲（30頭）經(jīng)成蟲到卵再到幼蟲的繼代發(fā)育幼蟲數(shù)均量達238頭/重復(fù)，最高達263頭/重復(fù)（表4）。

綜上表明，99%以上的氮氣處理密閉煙倉9 d即可100%致死煙草甲，表現(xiàn)出一定的速效性，且持效性可達30 d以上。

3 ?討 ?論

呂建華等[15]研究氮氣氣調(diào)、脫氧劑降氧密封處理以及簡單密封處理等3種非化學(xué)防治方法對煙草甲的控制作用，結(jié)果表明在相同的處理時間內(nèi)，氮氣氣調(diào)對煙草甲的控制作用最強，且煙草甲幼蟲對氮氣最為敏感，在（27±2） ℃條件下，99%以上氮氣全部致死煙草甲幼蟲、蛹、成蟲和卵所需要的處理時間分別為4、6、6和6 d。而考慮到煙倉應(yīng)用實際以及通常熏蒸時節(jié)的自然溫濕度情況，本研究表明在30 ℃條件下，99%氮氣濃度處理煙草甲的幼蟲、蛹、成蟲和卵，達到100%校正死亡率需要的天數(shù)分別為6、4、4和4 d;在20 ℃、25 ℃條件下需要的時間更長，分別為14、12、8、4 d和12、6、6、4 d，由本研究看來煙草甲卵對99%氮氣最為敏感，其次為成蟲、蛹，而煙草甲幼蟲表現(xiàn)出更強的耐受力，但這種差別會隨著溫度的升高逐步減小，溫濕度以及幼蟲蟲齡差別可能是造成與前人研究不一致的主要原因。根據(jù)本研究結(jié)果，各地在應(yīng)用到實倉時可根據(jù)環(huán)境溫度確立更精準(zhǔn)的處理時間，氮氣與較高溫度配合使用對倉儲害蟲作用更好。

對于95%氮氣在3種溫度下100%致死各蟲態(tài)煙草甲的天數(shù)未能完全實測，但根據(jù)已得數(shù)據(jù)的回歸分析，進行了預(yù)測，表明95%氮氣100%致死煙草甲所需的時間遠高于99%氮氣，應(yīng)用可行性較差，因此只實測到與99%氮氣100%致死煙草甲對應(yīng)時間的校正死亡率，也可為今后實倉應(yīng)用提供一定的參考。

肖光偉等[16]研究表明機械充氮（氧氣濃度低于2%）45 d對不同內(nèi)襯煙葉的防蟲效果較好;劉軍[17]、羅軍等[18]研究表明，在環(huán)境30 ℃以上，維持密封煙垛內(nèi)氧氣濃度低于2% 30 d，可有效殺滅煙草甲的成蟲和幼蟲;彭琛等[19]研究表明1.5%～2%低氧濃度環(huán)境對煙草甲卵、成蟲和幼蟲混合蟲態(tài)致死效果較好。本研究實倉試驗結(jié)果表明，在環(huán)境溫度為21～26 ℃情況下，99%以上氮氣處理密封煙垛9 d，即可全部致死各蟲態(tài)的煙草甲，較之于前人的研究結(jié)果所需處理時間縮短，分析原因可能與煙垛密封度高、99%濃度氮氣持續(xù)性好有關(guān)，且與精確的處理時間節(jié)點的把握有關(guān)，這也是本研究開展室內(nèi)研究確立精確的技術(shù)參數(shù)的目的所在。在保證處理效果的前提下，縮短處理時間，可以有效的降低防治成本，也是本研究為最終實倉應(yīng)用提供的最有價值的數(shù)據(jù)支撐。

煙倉中儲煙害蟲自然發(fā)生的場所一般集中于包裝物以及煙葉0～20 cm之間的表層[28]，本試驗作為對充氮氣調(diào)參數(shù)驗證的實倉小試試驗，由于受到自然蟲源發(fā)生量難以達到生物學(xué)統(tǒng)計基數(shù)的原因，采取了將試蟲置于試管后放置于煙箱上面的處理方式，讓試管對氮氣的阻隔作用模擬煙箱對氮氣的阻隔作用。同時，結(jié)合對煙垛不同部位氮氣濃度的測定，充氮氮氣的穿透力和滲透性均較好，只要氮氣濃度能達到99%以上，均可在9 d的處理時間里殺滅害蟲，此結(jié)果也與CORESTA煙葉倉儲病蟲害控制分學(xué)組給出的氣調(diào)參數(shù)一致，且這些參數(shù)對煙草粉螟同樣有效[5]。

4 ?結(jié) ?論

運用氮氣殺蟲技術(shù)可有效防治煙倉中各蟲態(tài)煙草甲，20～30 ℃條件下，溫度越高、氮氣濃度越大效果越好。在本研究確立的煙倉氮氣殺蟲技術(shù)參數(shù)（環(huán)境溫度21～26 ℃，99%以上氮氣濃度處理密閉煙垛9 d）基礎(chǔ)上，可逐步優(yōu)化至替代磷化氫熏蒸，作為一種綠色、有效及可持續(xù)發(fā)展的防治措施應(yīng)用到儲煙害蟲的綜合治理中。

致謝：感謝鄧寧、臧云對本論文蟲源繁殖及試驗開展所做的貢獻。

參考文獻

[1] 王方曉，魏重生，馮小明. 煙草甲的研究[J]. 中國煙草科學(xué)，1998，19（2）：45-47.

WANG F X， WEI C S， FENG X M. The study of Lasioderma serricorne [J]. Chinese Tobacco Science， 1998， 19（2）： 45-47.

[2] ARBOGAST R T， KENDAR P E， MANKIN R W， et al. Insect infestation of a botanicals warehouse in north-central Florida [J]. Journal of Stored Products Research， 2002， 38：349-363.

[3] RIDLEY A W， SCHLIPALIUS D I， DAGLISH G J. Reproduction of phosphine resistant Rhyzopertha dominica （F.） following sub-lethal exposure to phosphine [J]. Journal of Stored Products Research， 2012， 48： 106-110.

[4] 董峻. 5年內(nèi)我國將禁用全部高毒農(nóng)藥[J]. 農(nóng)藥市場信息，2017（30）：13.

DONG J. All highly toxic pesticides will be ban within 5 years [J]. Pesticide Market News， 2017（30）： 13.

[5] CORESTA.Technical guide for controlled atmosphere parameters for the control of cigarette beetle and tobacco moth[S]. CORESAT GUIDE No 12， 2019.

[6] BAILEY S W， BANKS H J. A review of recent studies of the effects of controlled atmospheres on stored product pests [J]. Developments in Agricultural Engineering， 1980， 1： 101-118.

[7] RUIZ-CAPILLAS C， MORAL A. Residual effect of CO2 on hake （Merluccius merluccius L.） stored in modified and controlled atmospheres [J]. European Food Research Technology， 2001， 212（4）： 413-420.

[8] NICOLAS G， SILLANS D. Immediate and latent effects of carbon dioxide on insects [J]. Ann. Rev. Entomol.， 1989， 34： 97-116.

[9] CONYERS S T， BELL C H. The effect of modified atmospheres on the survival of the eggs of four storage mite species [J]. Experimental and Applied Acarology， 2003， 31（1-2）： 115-130.

[10] NAVARRO S. The use of modified and controlled atmospheres for the disinfestation of stored products [J]. J. Pest Sci.， 2012， 85（3）： 201-322.

[11] 張建軍，曲貴強，李燕羽，等. 高純氮氣對儲糧害蟲致死效果的研究[J]. 糧食儲藏，2007，36（5）：11-14.

ZHANG J J， QU G Q， LI Y Y， et al. A study of lethal effect of pure N2 atmosphere to stored grain insect [J]. Grain Storage， 2007， 36 （5）： 11-14.

[12] RADEK A， VIASTIMIL K， JAN P， et al. Field efficacy of brief exposure of adults of six storage pests to nitrogen-controlled atmospheres [J]. Plant Protect Sci.， 2017， 53 （3）： 169-176.

[13] SHLOMO N. The use of modified and controlled atmospheres for the disinfestation of stored products [J]. J. Pest Sci.， 2012， 85： 301-302.

[14] CARPANETO B， BATOSIK R， CARDOSO L， et al. Pest control treatments with phosphine and controlled atmospheres in silo bags with different airtightness conditions[J]. Journal of Stored Products Research， 2016， 69： 143-151.