稻谷倉儲害蟲的檢索特征及綜合防治技術進展

◎李興軍 曹子怡 高光標 趙明慧 趙 晨

聯(lián)合國糧農(nóng)組織 （Food and Agriculture Organization of the United Nations， FAO） 2011年估計， 到2050年世界人口將增長到98億， 人類社會需要多生產(chǎn)70% 以上的糧食。 提高糧食產(chǎn)量是應對日益增長的糧食需求的重大策略。 全球每年約有13 億噸（價值1萬億美元） 的糧食在收獲后作業(yè)中被損失掉， 占糧食總產(chǎn)量的三分之一。 稻米是全球35億人口的主糧， FAO在2014年統(tǒng)計的全球稻谷產(chǎn)量為472.25百萬噸， 到2025年全球?qū)Φ竟鹊男枨罅款A計達880百萬噸[1]。 全球稻谷收獲后不同階段 （收獲、 脫粒、 運輸和儲存） 的損失合計15%-16%[2-3]， 其中在田間損失2.7%，而9%損失是由于陳舊過時的干燥、 研磨方法，以及不合理不科學的倉儲、 運輸及處理技術。糧食收獲后損失是由生物因子 （昆蟲、 霉菌、鳥類、 螨蟲、 嚙齒動物等） 和非生物因子 （含水率、 溫度及濕度等） 造成的,其中僅因倉儲害蟲造成的稻谷儲存損失被估計是4%-6%。 減少糧食收獲后損失， 特別是在發(fā)展中國家， 可以解決許多問題， 如增加糧食供應、 降低對自然資源的壓力、 消除饑餓及改善低收入人群的生計。 本文概述稻谷倉儲害蟲的檢索特征、 綜合防治的常規(guī)技術及最新技術進展， 以期對我國稻谷儲存和技術革新有參考意義。

一、 稻谷倉儲害蟲的檢索特征

稻谷倉儲害蟲屬于鞘翅目 （甲蟲） 和鱗翅目（蛾） 兩個重要的目。 相對來說， 甲蟲對糧食更具破壞性， 由于幼蟲和成蟲都會損害儲存的糧食， 而飛蛾只有幼蟲階段會破壞糧食。 除了導致稻谷數(shù)量損失外， 它們還會通過尸體、 蛻皮、 排泄物以及它們的織帶污染糧食而降低質(zhì)量等級，甚至引起儲存的糧食產(chǎn)生難聞的氣味、 顏色和味道。 在嚴重的損害下， 糧食變得不適合食用。 一些儲糧害蟲會侵染田間的谷物， 如米象和麥蛾。稻谷倉儲害蟲可分為初級和次級倉儲害蟲。 初級倉儲害蟲是指破壞完整谷粒的昆蟲， 包括米象、谷蠹、 麥蛾、 赤擬谷盜及米蛾， 其中米象、 谷蠹、 麥蛾取食谷粒內(nèi)部， 赤擬谷盜和米蛾取食谷粒外部。 次級倉儲害蟲指為害已經(jīng)破碎和被破壞谷粒的昆蟲， 包括鋸齒谷盜和長角扁谷盜。

（一） 米象

屬于鞘翅目象甲科， 也叫稻象鼻蟲， 在糧粒內(nèi)部取食。 它們體形小， 具有特征性的鼻子和略呈杵狀、 肘狀的觸角。 它們在谷粒上造成直徑1-1.5mm的不規(guī)則孔， 掏空谷粒， 將谷粒變成粉末。 成蟲對谷粒切鉆出圓形孔， 它們嚴重感染糧堆期間會導致糧食發(fā)熱， 被稱為 “干發(fā)熱”。

（二） 谷蠹

屬于鞘翅目長蠹科， 也稱為小型糧食蛀蟲、連帽糧食蛀蟲、 稻谷蛀蟲甲蟲。 成蟲是棕色至黑色的甲蟲， 頭部在其前胸下方偏轉(zhuǎn)程度幾乎達到隱藏在其背視圖中， 前胸和鞘翅之間有明顯的收縮。 它們在谷粒中鉆出圓形隧道 （1 毫米）， 特征性癥狀是出現(xiàn)蛀屑、 籽粒結硬殼及惡臭。 在它們嚴重的侵染下糧堆生熱是很常見的。 成蟲將糧粒變成蛀屑， 幼蟲吃空糧?；蛉∈臣Z粒粉塵或淀粉材料。

（三） 麥蛾

屬于鱗翅目麥蛾科。 麥蛾呈現(xiàn)骯臟的黃褐色， 狹窄的尖翅以傾斜的方式完全折疊在背部。它們只侵染稻谷， 不能侵染大米或其他谷類產(chǎn)品， 對稻谷籽粒造成獨特的翻板或活門板的圓形孔。 只有幼蟲會破壞谷粒， 而成蟲不危害。 谷粒被掏空， 侵染僅局限于糧堆上部30厘米深度。 幼蟲通過谷粒的裂縫或磨損進入谷粒， 它在谷粒里面取食并且只保持在一個谷粒中。

（四） 赤擬谷盜

屬于鞘翅目擬步甲科。 這種甲蟲體形呈長方形， 扁平， 紅褐色， 觸角末端有三個較大的部分（棒狀）。 對稻谷， 它們先危害胚或胚芽部分。 它們在穿過面粉和其他顆粒狀食品時能夠建造隧道。 它們侵染的重要特征是面粉中存在幼蟲、 成蟲、 蛻皮和酸味， 幼蟲以碾碎的產(chǎn)品為食。 此外， 它們會向糧食介質(zhì)中釋放氣態(tài)的奎寧， 形成重度侵染情況下易于識別的酸味。

（五） 米蛾

屬于鱗翅目螟蛾科。 成蟲體形小， 呈現(xiàn)中度深灰色， 無特殊標記可以區(qū)分， 它們的幼蟲以面粉、 干果和干麥片為食。 幼蟲將谷粒結成團并在其中取食， 造成危害， 導致糧食的質(zhì)量等級下降， 嚴重的侵害導致糧堆變成帶有惡臭氣味的網(wǎng)狀團塊。

（六） 鋸齒谷盜

屬于鞘翅目鋸齒谷盜科。 這種甲蟲的胸部狹窄而扁平， 每側(cè)有六顆類似鋸齒的牙齒， 觸角呈棒狀， 鞘翅完全覆蓋腹部。 它們危害后， 糧食會普遍存在異味現(xiàn)象。 成蟲和幼蟲造成谷粒表面變得粗糙， 谷粒釋放出異味。 破碎粒、 雜質(zhì)和異物比例較高的糧堆會遭受它們嚴重的侵害。

（七） 長角扁谷盜

屬于鞘翅目扁谷盜科。 成蟲呈現(xiàn)紅褐色， 扁平， 長圓形， 頗具光澤， 觸角細長。 它們的幼蟲和成蟲都以破碎的谷?；蚰胨榈拿琢槭?。 在嚴重侵染的情況下， 它們會導致糧堆和面粉干發(fā)熱。

二、 稻谷倉儲害蟲綜合防治的常規(guī)技術

稻谷倉儲害蟲感染在田間很少發(fā)生， 大多數(shù)蟲害是由已經(jīng)存在于倉儲結構內(nèi)， 或由倉儲結構周圍的少量害蟲引起。 稻谷儲存場所衛(wèi)生良好，對于保持稻谷的品質(zhì)非常重要。 一個有效的倉儲管理策略可以消除或大大減少上述害蟲出現(xiàn)嚴重危害的機會。

（一） 預防措施

①脫粒場所和收獲后機械 （聯(lián)合收割機、 脫粒機及烘干機） 應妥善清潔， 避免儲糧害蟲交叉侵染和傳播。 ②收獲后稻谷應及時清理干凈， 并曬干或烘干， 使其含水率低于15%。 如果稻谷中過多的水分會導致發(fā)熱、 滋生蟲害和霉菌， 從而導致難聞的氣味， 甚至結塊。 ③儲藏結構應通風、清潔衛(wèi)生、 防嚙齒動物、 防鳥類。 ④倉房墻壁、地板、 天花板上的裂縫、 孔洞和縫隙要做好密封處理， 防止交叉侵染。 ⑤在堆放谷物之前， 應清潔貨倉、 儲藏間和容器， 通過噴灑5% 的馬拉硫磷或1:150 稀釋在水里的敵敵畏對貨倉地板和墻壁進行消毒， 以免新庫存糧食交叉感染。 ⑥為提高儲存商品的保質(zhì)期， 應使用密封儲存袋。 ⑦袋子或倉房可以通過提供木架、 竹竿或板條箱墊料來防潮。 ⑧袋子的堆放方式應保證良好通風， 并有足夠的空間進行定期檢查。 ⑨將5%的馬拉硫磷粉塵撒在糧堆表面的頂部， 形成袋子上的薄膜。 ⑩新來貨不應與舊貨或有蟲害的貨品一起存放在倉庫中。 定期檢查庫存， 以便及早發(fā)現(xiàn)問題并在儲糧損壞變得嚴重之前采取糾正措施。

（二） 預防性處理技術

當發(fā)現(xiàn)有幾個昆蟲在儲存的米袋上爬行時進行。 通常這樣做是為了防止交叉感染。 ①馬拉硫磷50%乳油用水以1:100 稀釋， 需要約3升水溶液處理100 m3面積， 對存有糧食的倉房、 墻壁和走廊以及米袋子進行表面處理， 15-20天有效。 ②溴氰菊酯2.5% 可濕性粉劑： 將40 克溴氰菊酯溶解在1升水中， 大約需要3升水溶液來處理100 m2的面積， 對存有糧食的倉房、 墻壁和走廊及米袋子進行表面處理， 有效期為90天。③敵敵畏100乳油： 用于貨倉內(nèi)空間、 地面及墻壁的噴灑。 用水以1:150稀釋， 處理100m2需要3升水溶液。

（三） 治愈性處理

在稻谷倉儲害蟲嚴重侵染的情況下采用磷化鋁熏蒸。 熏蒸作業(yè)是在密閉空間中將被害蟲侵染的糧堆暴露于致命劑量的化學煙霧中的過程。 目前以片劑形式使用的56%磷化鋁用作熏蒸劑， 每片重約3克， 崩解時放出1克磷化氫。當片劑與空氣水分接觸時， 會分解成磷化氫、二氧化碳和氨。 產(chǎn)生的磷化氫是一種劇毒氣體，對儲糧害蟲具有呼吸道毒害作用， 它可以向糧堆四面八方滲透10米。 磷化氫氣體比空氣重六倍， 有向下移動的趨勢。 在雨季前熏蒸， 確保對儲藏結構中的所有儲糧進行一輪雨季前熏蒸，以更好地保持儲糧處于無蟲狀態(tài)。 密閉容器的儲糧， 熏蒸劑用量為每噸糧食3片， 每片3克，大棚熏蒸為28立方米21片， 每片3克。 藥片應先用棉袋包好再放置糧堆， 這樣有助于熏蒸完成后的殘留物丟棄。

注：表中溫度指干球溫度， RH是相對濕度。 引自Navarro et al[4]。

三、稻谷倉儲害蟲綜合防治的技術進展

（一） 空調(diào)控低溫倉儲技術

儲糧害蟲發(fā)育的最佳溫度和安全管理溫度如表1。 通常認為， 儲糧害蟲在17℃以下不生長， 在17-22℃范圍從卵發(fā)育成為成蟲需要100天， 喜高溫和喜中溫的儲糧害蟲安全管理溫度范圍是17-22℃范圍。 在最佳溫度下儲糧害蟲發(fā)育快速， 稻谷糧堆三種主要害蟲是米象、 谷蠹和玉米象[5]，它們發(fā)育的起點濕球溫度分別是9℃、 11℃、 14℃。在我國南北方稻谷高大平房倉中， 通過冬季降溫通風把糧堆平均溫度降到最低， 隨著春夏季氣溫的回升， 糧堆表面和倉壁四周附近的糧食溫度會逐漸升高， 一般5月中下旬開啟空調(diào)， 空調(diào)溫度設定在23-24℃， 控制倉內(nèi)的溫度， 使得糧堆表層的溫度維持在19-22℃， 一般在8月中下旬進行全倉磷化氫熏蒸作業(yè)殺蟲[6-7]。 之所以空調(diào)運轉(zhuǎn)溫度在夏季設定在23-24℃， 是由于必須保證空調(diào)冷凝管溫度在16℃。

（二） 硫酰氟熏蒸

磷化氫和甲基溴是世界各地用于儲存物 （包括糧食） 中控制害蟲的主要熏蒸劑， 幾種倉儲害蟲對磷化氫產(chǎn)生了不同程度的抗性， 使用磷化氫對糧食商品進行有效處理存在濃度不斷加大的問題。 如表2， 儲糧害蟲對磷化氫熏蒸的抗性增加，導致需要提高倉房的密封性能和延長熏蒸時間。這導致必須不斷探索新的熏蒸劑化合物。 甲基溴具有消耗臭氧的潛力， 它的使用在許多國家被禁止或限制。 從2001年起國際上就研發(fā)替代熏蒸劑，如羰基硫化物、 甲酸乙酯、 乙二腈、 環(huán)氧丙烷和硫酰氟等[8]。

硫酰氟是一種不易燃、 無色、 無味的無機氣體， 在壓力下以液體 (99.8%) 的形式存在于鋼瓶中（表3）。 在1957年首次報道了硫酰氟對蟑螂、家蠅和選定的儲藏物昆蟲的熏蒸特性， 同時證明了它對干木材白蟻的毒性。 美國自1961年以商品名Vikane， 德國自1990年、 中國自1983年以商品名Xunmienjin， 將該化合物用作控制建筑結構中白蟻和蛀木蟲的熏蒸劑。 在2000年， 硫酰氟已在美國（商品名Profume）、 加拿大和歐洲國家注冊，用于食品和食品設施的熏蒸。

表2 不同發(fā)育階段的甲蟲對磷化氫抗性的忍耐水平

表3 幾種熏蒸劑的性能比較

硫酰氟不會引起人體癌癥和其他健康問題。它無腐蝕性， 對電子設備沒有不利影響[8]。 它具有高蒸氣壓， 25℃時為13442毫米汞柱， 比甲基溴更快地滲透到包括面粉在內(nèi)的食品中。 與甲基溴相比， 它對食品的吸附較少， 但解吸速度比甲基溴快。 該熏蒸劑可在常壓和真空下使用。在美國， 已經(jīng)為各種食品制定了硫酰氟殘留量的限量。 Sriranjini等[10]對米象、谷蠹、赤擬谷盜和鋸齒谷盜以及谷斑皮蠹的晚齡幼蟲進行了混齡養(yǎng)殖的毒性試驗。 米象和鋸齒谷盜對硫酰氟具有高度耐受性， 在40 mg/L劑量下24小時達到完全死亡。 相比之下， 谷斑皮蠹幼蟲和所有發(fā)育階段的赤擬谷盜在小于5 mg/L劑量下24或48小時暴露時達到100% 的死亡率。 硫酰氟對耐熏蒸劑最強的谷斑皮蠹幼蟲和重要儲糧害蟲赤擬谷盜的防治效果最好。

（三） 冷等離子技術控制儲糧害蟲

自2005年1月1日起， 除 《蒙特利爾議定書》締約方授予的關鍵用途豁免外， 甲基溴熏蒸已被禁止， 我國承諾在2015年前淘汰受控用途的甲基溴的生產(chǎn)與消費。 低溫大氣等離子體是一種特殊類型的等離子體， 在應用時溫度低于40°C， 包含激發(fā)的原子、 分子、 離子、 電子， 紫外光和中子。它對各種食品污染微生物如大腸桿菌、 枯草芽孢桿菌、 金黃色葡萄球菌、 釀酒酵母、 白色念珠菌、黑曲霉、 黃曲霉、 鐮刀菌等微生物的消減， 已經(jīng)在不同材料上進行了研究[12]。低溫等離子體被認為是一種有前途的新型昆蟲控制方法，Mishenko等[13]首次在谷象 （Sitophilus granarius） 上研究了等離子體射流對昆蟲的防治。

印度粉蛾是一種危害儲藏產(chǎn)品和加工食品的世界性害蟲， 它侵染食品時常會在表面覆蓋一層厚厚的絲狀網(wǎng)， 可造成產(chǎn)品損失和經(jīng)濟損失。 而且， 印度粉蛾的種類已經(jīng)對幾種有機磷和一些微生物殺蟲劑如蘇云金芽孢桿菌產(chǎn)生了抗藥性。 人們致力于探索替代性的無毒蟲害防治方法， 其中一種新的方法就是等離子體射流。Abd El-Aziz等[14]為了研究大氣壓等離子體噴射(Atmospheric Pressure Plasma Jet， APPJ) 對印度谷螟的影響， 采用了2個處理變量， 一個是與APPJ噴嘴的距離(11、 13或15 cm)， 另一個是APPJ脈沖數(shù)(1、 5、 10、 15或20 個脈沖)。 隨著APPJ 脈沖的增加和與噴嘴距離的減少， 觀察到幼蟲和蛹的死亡率顯著增加，成蟲的出現(xiàn)率下降。 幼蟲對輻射的敏感性要高于蛹， 但經(jīng)處理后的蛹比處理后的幼蟲誘導出畸形成蟲的比例會更高。 在距離11 cm處， 15次脈沖處理末齡幼蟲24 h后， 觀察其體內(nèi)過氧化氫酶、 谷胱甘肽巰基轉(zhuǎn)移酶和過氧化物酶等抗氧化酶活性的變化。 與對照值相比， 處理后的幼蟲中過氧化氫酶和谷胱甘肽巰基轉(zhuǎn)移酶的活性顯著提高， 而谷胱甘肽過氧化物酶活性未見明顯變化。 與對照組相比， 處理組幼蟲體內(nèi)脂質(zhì)過氧化物水平顯著增加， 谷胱甘肽水平和蛋白質(zhì)含量顯著降低。 這個研究結果為儲糧害蟲防治提供了一種高效、 環(huán)境友好的治理技術。

Meh等[15]采用電暈放電產(chǎn)生的冷等離子體，對谷象、 谷蠹和赤擬谷盜不同發(fā)育階段的影響進行了分析， 將昆蟲種類在三個電壓水平 （150、 200和250V） 的冷等離子體中暴露九次 （1-25分鐘）。成蟲期對冷等離子體最為敏感， 蛹期對冷等離子體最為耐受。 此外， 谷象對冷等離子體最敏感，其次谷蠹和赤擬谷盜是最具耐受性的昆蟲， 僅在250伏電壓下10分鐘后即可完全殺死谷象成蟲， 但卵和幼蟲需要15分鐘的暴露。 在最長的暴露期（25分鐘） 后， 只有67.3%的蛹被殺死。 同時，250伏和25分鐘的冷等離子體暴露足以完全殺死谷蠹的成蟲和幼蟲。 而冷等離子體對赤擬谷盜的影響最低， 最高電壓 （250V） 和25分鐘的暴露使成蟲、 卵、 幼蟲和蛹的死亡率分別為80.0%、78.5%、 79.2%和50.6%。

低溫等離子體產(chǎn)生多種具有生物活性的活性物質(zhì)，特別是活性氧[16]。 活性氧由于未配對價電子的存在而成為一種具有高度活性的分子， 可不加選擇地與必需的大分子如DNA、 蛋白質(zhì)、 脂質(zhì)等相互作用， 特別是細胞膜上的大分子， 從而干擾生理過程。 抗氧化防御系統(tǒng)是維持生物體內(nèi)氧化還原平衡的必要條件。 抗氧化防御系統(tǒng)包括酶和非酶組分， 它們中和有氧代謝過程中不斷產(chǎn)生的活性氧。 酶組分包括超氧化物歧化酶、 過氧化氫酶、 谷胱甘肽過氧化物酶和谷胱甘肽還原酶。

四、 建議

（1） 隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展， 儲糧倉房由地下、 半地下變遷到地面上， 尤其是2003-2016年期間建成的高大平房倉， 受到大氣溫度的影響較大， 需要不斷研發(fā)和改善倉房的氣密性、 保溫性能、 續(xù)冷的能力。 針對磷化氫替代問題急需開發(fā)新的熏蒸劑和熏蒸劑組合使用方法。

（2） 干糧食籽粒表面和皮層可能存在儲藏真菌的干菌絲、 孢子及儲藏害蟲卵， 只有在溫度和水分活度適合時它們才能夠生長發(fā)育。 冷等離子體對物料表面具有刻蝕和嫁接作用， 而且具有環(huán)流作用， 可以在糧食入倉時在傳送帶環(huán)節(jié)進行等離子照射處理。 大氣壓冷等離子技術已經(jīng)越來越成熟， 我國在低壓射頻氦氣冷等離子方面有獨到的技術。

（3）稻谷的導熱系數(shù)（0.09 Wm-1K-1）幾乎等于木材（0.15 Wm-1K-1）和玻璃棉（0.04 Wm-1K-1），小于混凝土（1 Wm-1K-1），而稻谷的比熱（1.7 JK-1g-1）大于木材（1.3 JK-1g-1）和混凝土（0.8 JK-1g-1），說明稻谷是一種隔熱材料，也是一種制冷劑。 在冬季降溫通風時期充分利用環(huán)境冷空氣條件把糧堆溫度降低到較低， 隨著春夏季氣溫回升， 糧堆內(nèi)部溫度回升較慢， 從而推遲儲糧害蟲生長發(fā)育， 推遲化學藥劑熏蒸作業(yè)和減少用量。