基于負(fù)壓通風(fēng)的多殺霉素粉劑實倉噴施工藝研究

薛丁榕，孫為偉，王 超，方 治，潘 俊，李倩倩，伍 祎,3*

1.國家糧食和物資儲備局科學(xué)研究院，糧食儲運國家工程研究中心，北京 100037 2.張家港市糧食購銷總公司， 江蘇 張家港 215626 3.河南糧食作物協(xié)同創(chuàng)新中心，倉儲害蟲防控技術(shù)創(chuàng)新中心， 河南 鄭州 450001

多殺霉素又名多殺菌素(spinosad)，是一種微生物源殺蟲劑，由土壤放線菌刺糖多孢菌(Saccharopolysporaspinosa)經(jīng)有氧發(fā)酵產(chǎn)生的胞內(nèi)次級代謝產(chǎn)物[1]。多殺霉素是昆蟲的神經(jīng)毒劑，具有觸殺和胃毒作用，殺蟲機(jī)制主要是通過變構(gòu)拮抗煙堿型乙酰膽堿受體，刺激昆蟲神經(jīng)系統(tǒng)，導(dǎo)致非功能性肌肉收縮、震顫、麻痹而死亡[2]。多殺霉素具有對靶標(biāo)害蟲高效、對非靶標(biāo)生物安全、殘留低、降解快和與現(xiàn)存化學(xué)藥劑無交互抗性等優(yōu)點[3-4]。多殺霉素主要的降解方式是光降解和土壤微生物降解[5]，在避光缺氧的儲糧條件下穩(wěn)定，而出倉后遇光易降解，因此適合作為儲糧保護(hù)劑。近年來隨著對多殺霉素在儲糧害蟲防效效果、初步實倉應(yīng)用以及濃度檢測技術(shù)方面的研究開展[6-9]，其已成為新型綠色糧食保護(hù)劑而逐步應(yīng)用。

儲糧害蟲是導(dǎo)致糧食數(shù)量損失和品質(zhì)下降的重要因素，威脅著糧食儲藏安全。谷蠹(Rhyzoperthadominica(Fabricius))、玉米象(SitophiluszeamaisMotschulsky)是危害糧食的重要蛀食性害蟲，長角扁谷盜(Cryptolestespusillus(Sch?nherr))和赤擬谷盜(Triboliumcastaneum(Herbst))是粉食性害蟲，這4種主要儲糧害蟲危害嚴(yán)重、易爆發(fā)、抗性強(qiáng)，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失[10-11]。實驗室試驗和表面拌糧實倉試驗表明多殺霉素對谷蠹、玉米象、赤擬谷盜和扁谷盜類害蟲具有較好的殺滅作用[12-14]，但在實倉應(yīng)用中，表面拌糧操作復(fù)雜，需要大量人力、物力的投入，因此在一定程度上制約了多殺霉素在糧食行業(yè)中推廣應(yīng)用。

負(fù)壓通風(fēng)是利用實倉的機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)，在糧堆下方通風(fēng)口處通過風(fēng)機(jī)抽風(fēng)，在糧堆下層形成負(fù)壓狀態(tài)，使外界氣體在壓力差作用下，從糧堆表面沿著糧堆中的孔隙穿過糧層，從而改變糧堆內(nèi)部氣體介質(zhì)，調(diào)整糧堆溫度、濕度等，具有降溫通風(fēng)、保質(zhì)減損、預(yù)防結(jié)露的作用，達(dá)到保障糧食安全儲藏的目的[15]。近幾年來，負(fù)壓通風(fēng)常與微小防蟲粉劑聯(lián)合使用，在實倉通風(fēng)設(shè)備基礎(chǔ)上，結(jié)合噴粉機(jī)噴施粉劑，達(dá)到簡化施藥工藝，提高施藥均勻性和降低勞動成本的目的[16-18]。

本研究分析了風(fēng)機(jī)通風(fēng)參數(shù)、施藥均勻性，并與表面拌糧施藥工藝比較了糧倉中藥劑分布和對4種主要儲糧害蟲死亡率的影響，基于負(fù)壓通風(fēng)的多殺霉素粉劑實倉噴施工藝，為實倉中開發(fā)簡便、高效應(yīng)用多殺霉素防治儲糧害蟲奠定了基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 供試?yán)ハx

長角扁谷盜采集于北京，以m(全麥粉)∶m(燕麥片)∶m(酵母)=10∶ 10∶ 1均勻混合配成飼料飼養(yǎng)；谷蠹采集于福建漳州，以小麥粒飼養(yǎng)；玉米象采集于江蘇鹽城，以小麥粒飼養(yǎng)；赤擬谷盜采集于山東淄博，飼料與長角扁谷盜相同。以上4種儲糧害蟲均屬昆蟲綱鞘翅目昆蟲，在27 ℃、RH 70% 的黑暗環(huán)境下進(jìn)行飼養(yǎng)，試蟲均由本實驗室提供。

1.1.2 試驗倉基本情況

試驗倉為張家港市糧油購銷總公司15號倉和26號倉，均為高大平房倉，倉房規(guī)格20.5 m×14.5 m，糧堆高度6.05 m，倉容1 329 t，儲藏2020年入倉的晚粳稻，安裝有機(jī)械通風(fēng)設(shè)備。

1.1.3 主要的藥劑及儀器

0.5%多殺霉素粉劑：北京三浦百草綠色植物制劑有限公司；試蟲蟲籠：自制；智能型熱線風(fēng)速儀：沈陽加野科學(xué)儀器有限公司；TP4/8比托管：北京百奧凱密科技有限公司；KASEI 3F-30噴粉機(jī)：山東華盛中天科賽有限公司；Agilent 1260高效液相色譜儀：安捷倫科技有限公司；HPP750恒溫恒濕培養(yǎng)箱：德國美墨爾特公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗倉施藥方法

15號倉：糧倉負(fù)壓通風(fēng)穩(wěn)定后，在持續(xù)負(fù)壓通風(fēng)的情況下，利用噴粉機(jī)在監(jiān)測點4、倉門位置和監(jiān)測點5(圖1)進(jìn)行糧面噴施多殺霉素粉劑，施藥量分別為15、10、5 kg，耗時30 min，施藥結(jié)束后繼續(xù)通風(fēng)15 min。

26號倉：采用糧面30 cm混勻拌糧施用多殺霉素粉劑的方法，施藥30 kg。

1.2.2 試驗倉蟲籠放置

試驗倉布有5個監(jiān)測點(圖1)，每個監(jiān)測點在距糧面15 cm及30 cm處分別放置蟲籠。施藥結(jié)束后，將對應(yīng)位置的少許糧食裝入蟲籠中，再選取健壯的長角扁谷盜、谷蠹、玉米象和赤擬谷盜各50頭試蟲放入并封口，將蟲籠埋入各倉監(jiān)測點的對應(yīng)位置處。

注：為表觀風(fēng)速的測定點；監(jiān)測點1—5為藥劑量測定點和蟲籠監(jiān)測位置；A—K為多殺霉素噴施糧面均勻性檢查圓盤放置點。圖1 糧堆表觀風(fēng)速測定點、監(jiān)測點以及檢查圓盤放置點示意圖Fig.1 Schematic diagram of the measuring locations of wind speed, the monitoring locations and the inspection disk locations on the surface of the grain pile

由于實倉在儲存糧食時都需進(jìn)行藥劑處理，因此對照組的蟲籠放置在與試驗倉相同溫度、濕度條件的培養(yǎng)箱中飼養(yǎng)。

1.2.3 負(fù)壓通風(fēng)風(fēng)機(jī)參數(shù)測定

實倉中負(fù)壓通風(fēng)的基礎(chǔ)參數(shù)影響多殺霉素粉劑噴施均勻性，為了準(zhǔn)確評估噴施工藝中糧面及糧層噴施的均勻性，對15號試驗倉的風(fēng)機(jī)通風(fēng)參數(shù)和表面風(fēng)速進(jìn)行測定。

1.2.3.1 風(fēng)機(jī)通風(fēng)參數(shù)的測定

在15號倉的2個通風(fēng)口(靠近門一側(cè)的兩個窗戶下方)設(shè)置長1.7 m，直徑 570 mm 測試管。測試管一端與通風(fēng)口連接，一端與風(fēng)機(jī)連接。在測試管離風(fēng)道口一端 1.0 m 截面(測試截面)處上方和水平方向各開一個直徑12 mm 的圓形測試孔；在垂直和水平方向各設(shè) 7個測試點，測點位置參數(shù)參考分環(huán)法測量規(guī)定。風(fēng)機(jī)穩(wěn)定30 min后，用智能型熱線風(fēng)速儀采用分環(huán)法測量通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)速[19]。

1.2.3.2 糧面表觀風(fēng)速的測定

15號倉一側(cè)通風(fēng)口連接測試管和風(fēng)機(jī)，形成從糧面上方到糧堆底部穿過糧堆內(nèi)部的穩(wěn)定氣流，通過50倍圓錐形集風(fēng)筒和葉輪式風(fēng)速儀測定監(jiān)測點表觀風(fēng)速。根據(jù)糧面形狀和倉房已布置的地上支風(fēng)道位置設(shè)置風(fēng)速監(jiān)測點，分別在支風(fēng)道上、支風(fēng)道之間和距墻面1.0 m處布點，布點位置見圖1中灰色實心圓點。風(fēng)機(jī)穩(wěn)定30 min后，用葉輪式風(fēng)速儀測定每個測定點上集風(fēng)筒口的風(fēng)速，記錄數(shù)據(jù)。計算平均表觀風(fēng)速和表觀風(fēng)速均勻度[20]。

1.2.4 負(fù)壓通風(fēng)糧面噴施均勻性檢查

在15號倉糧面對角線均勻放置10個(A—J)直徑為90 mm的檢查圓盤，同時在靠門一側(cè)角落位置設(shè)置第11個檢查點(K)，布點位置見圖1，用以收集噴施24 h內(nèi)各點的多殺霉素粉劑。

1.2.5 糧堆多殺霉素藥劑濃度的檢測

為了分析試驗倉中不同位置垂直方向多殺霉素的濃度，在5個監(jiān)測點(圖1)垂直設(shè)置5個深度，分別為距糧面15、30、45、75、105 cm，藥劑施用結(jié)束1個月后進(jìn)行抽樣檢測。檢測方法參照GB/T 20769—2008《水果和蔬菜中450種農(nóng)藥及相關(guān)化學(xué)品殘留量的測定——液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法》和文獻(xiàn)[21]，簡要步驟如下：稱取500 g不同位點的糧食樣品于1 000 mL錐形瓶中，加750 mL甲醇，超聲提取30 min，過濾，將濾液旋蒸至5 mL，10 000 r/min 離心10 min，用0.22 μm的有機(jī)濾膜過濾后即可用于液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜測定；采用外標(biāo)——校準(zhǔn)曲線法定量測定，定量標(biāo)準(zhǔn)曲線采用基質(zhì)混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

1.2.6 害蟲死亡情況檢查

定期檢查每個蟲籠中的4種害蟲各50頭成蟲個體的死亡情況，記錄各蟲種的死亡數(shù)量。計算害蟲死亡率和校正死亡率。

(1)

校正死亡率=

(2)

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Excel計算平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，采用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的Fisher 最小顯著差異 (LSD) 檢驗對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 負(fù)壓通風(fēng)參數(shù)測定結(jié)果

在負(fù)壓持續(xù)通風(fēng)30 min的情況下，15號倉各通風(fēng)參數(shù)基本穩(wěn)定。風(fēng)機(jī)平均風(fēng)速7.57 m/s，系統(tǒng)總風(fēng)量13 900.26 m3/h，單位通風(fēng)量13.00 m3/(h·t)，糧面平均表觀風(fēng)速0.021 1 m/s，糧面表觀風(fēng)速均勻度達(dá)到75%以上。根據(jù)風(fēng)機(jī)通風(fēng)參數(shù)測定結(jié)果，糧面表觀風(fēng)速均勻度較低說明風(fēng)機(jī)功率過大，若降低風(fēng)機(jī)功率，減小風(fēng)速，可提高糧面表面均勻度，有利于藥劑的均勻噴施。

2.2 基于負(fù)壓通風(fēng)噴施多殺霉素的糧面均勻性分析

基于15號倉的負(fù)壓通風(fēng)設(shè)備，在30 min內(nèi)完成了監(jiān)測點4、倉門位置和監(jiān)測點5的藥劑噴施，且糧倉空間內(nèi)基本無藥劑粉粒分布。為了檢測藥劑噴施表面均勻性，噴施時在糧面A—K位置的11個檢查點用圓盤收集藥劑，其中監(jiān)測點4離A最近，施藥15 kg；倉門位置離K最近，施藥10 kg；監(jiān)測點5離G最近，施藥5 kg，多殺霉素粉劑在各點采集結(jié)果見圖2，結(jié)果表明：在施藥點附近的檢查點A、G和K處，糧面收集的藥劑相對更多；在從A到F點以及從G到J點收集到的藥劑量均逐步減少;施藥點施藥量直接影響均勻度的分布。藥劑在糧面除A、G和K點外，收集藥劑量平均值達(dá)到0.2 g。因此，采用負(fù)壓通風(fēng)工藝和噴粉機(jī)噴施多殺霉素，要充分考慮施藥點和施藥量的分布，可通過移動式或多點設(shè)置噴粉機(jī)有效解決均勻施藥問題。

圖2 糧面檢查點多殺霉素粉劑量Fig.2 Weight of spinosad powder in inspection disk location

2.3 基于負(fù)壓通風(fēng)噴施多殺霉素的糧堆藥劑濃度分析

噴施多殺霉素1個月后，抽取糧倉5個監(jiān)測點5個不同深度位置的糧食，檢測多殺霉素藥劑在糧堆垂直方向的濃度情況(圖3)。根據(jù)檢測結(jié)果，15號倉中多殺霉素藥劑普遍能到達(dá)距糧面45 cm處，在離通風(fēng)口較遠(yuǎn)的監(jiān)測點1—3，藥劑濃度從表層到糧堆內(nèi)部依次減少，在距離糧面45 cm處仍可達(dá)到0.1 mg/kg，說明借助負(fù)壓通風(fēng)能有效將多殺霉素粉劑吸入害蟲常發(fā)糧層。離通風(fēng)口較近的監(jiān)測點4藥劑濃度在深度30 cm處濃度最高，甚至比深度為15 cm處濃度還高。在通風(fēng)口附近的監(jiān)測點4和5的藥劑可以達(dá)到105 cm的深度，表明通風(fēng)口附近穿透深度大。監(jiān)測點4多殺霉素總量最大，達(dá)到6.18 mg/kg，這與表面均勻性檢查在A點收集量最高的結(jié)果一致，表明施藥點附近的藥劑量在水平和垂直方向均最多。在倉型相同的26號倉采用試制的糧面拌合器進(jìn)行拌合，監(jiān)測點3多殺霉素含量在15 cm處濃度最高，其余監(jiān)測點在深度30 cm處濃度最高，但藥劑均無法達(dá)到105 cm，表明藥劑主要分布在拌糧的30 cm處，很難穿透分布在糧堆深處。

圖3 施藥1個月后倉糧堆中多殺霉素分布Fig.3 Distribution of spinosad in grain pile after one month of application

2.4 基于負(fù)壓通風(fēng)噴施多殺霉素對害蟲的防治效果

為了進(jìn)一步評估多殺霉素的施藥工藝，檢測15號和26號倉多殺霉素粉劑施用后對4種儲糧害蟲的殺滅作用。施藥后將蟲籠分別放置在5個監(jiān)測點距離糧面15 cm和30 cm的位置。放置蟲籠7 d和21 d時，檢查害蟲的死亡情況，計算害蟲的校正死亡率(圖4)。由圖4可知，15號倉的長角扁谷盜、谷蠹、玉米象和赤擬谷盜7 d時校正死亡率分別為79.5%、62.2%、47.5%和61.2%，放置蟲籠21 d時，4種害蟲的校正死亡率分別升高至85.0%、62.8%、89.5%和92.4%，其中玉米象和赤擬谷盜的校正死亡率顯著增多。采用表面拌糧法的26號倉的4種害蟲在7 d和21 d時的校正死亡率均在96.1%以上。施藥21 d時，玉米象和赤擬谷盜的校正死亡率在15號倉和26號倉中無顯著性差異。試驗結(jié)果表明，基于負(fù)壓通風(fēng)和表面拌糧兩種多殺霉素粉劑施用工藝在實倉中對害蟲都具有顯著的毒殺作用，7 d時表面拌糧施藥工藝的殺蟲效果優(yōu)于基于負(fù)壓通風(fēng)的噴施工藝，但玉米象和赤擬谷盜在施藥21 d時效果無顯著性差異。

注：不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。圖4 儲糧害蟲的校正死亡率Fig.4 Corrected mortality of stored grain pests

3 討論與結(jié)論

本研究結(jié)果表明，采用負(fù)壓通風(fēng)聯(lián)合噴粉機(jī)噴施多殺霉素粉劑，藥劑在糧面和內(nèi)部均有分布，對于4種害蟲有顯著的毒殺作用，對儲糧起到保護(hù)作用，具有實倉應(yīng)用可行性。目前對于多殺霉素在實倉中的應(yīng)用多采用表面拌糧法[22-24]，通過與表面拌糧法比較，基于負(fù)壓通風(fēng)的多殺霉素粉劑實倉噴施工藝的操作簡單便捷，在30 min內(nèi)完成整倉施藥，無須在糧倉中增加設(shè)備，所需人工成本低，具有較好的實倉應(yīng)用前景。

基于負(fù)壓通風(fēng)噴施多殺霉素粉劑，在糧面平均表觀風(fēng)速為0.021 1 m/s，糧面表觀風(fēng)速均勻度達(dá)到75%以上時，水平方向上能覆蓋整個糧面，在垂直方向上普遍能達(dá)到45 cm處，在水平和垂直方向上均勻度受施藥點和施藥量的影響，后期改進(jìn)應(yīng)考慮倉房大小，設(shè)施合理的風(fēng)機(jī)功率，多點噴施或移動噴施，有效解決均勻性問題，以提高高大平房倉防治效果，減少用藥量。

兩種施藥工藝施用多殺霉素對長角扁谷盜、谷蠹、玉米象和赤擬谷盜4種主要儲糧害蟲的防治效果存在一定差異，但21 d時害蟲的校正死亡率都達(dá)到62.0%以上，均能產(chǎn)生明顯的毒殺效果。7 d時表面拌糧法的防治效果優(yōu)于基于負(fù)壓通風(fēng)噴施的防治效果，但21 d時兩種施藥工藝對于玉米象和赤擬谷盜的毒殺效果無顯著性差異，校正死亡率達(dá)到89.0%以上。因此，基于負(fù)壓通風(fēng)的多殺霉素粉劑噴施工藝應(yīng)用于實倉中能有效控制儲糧害蟲。

本試驗所用風(fēng)機(jī)和設(shè)置參數(shù)為試驗倉通風(fēng)降溫時默認(rèn)設(shè)置，功率較大，而且，倉外環(huán)境溫度、濕度未在通風(fēng)的理想?yún)?shù)范圍內(nèi)。因此，在采用負(fù)壓通風(fēng)施用多殺霉素時，可結(jié)合冬季通風(fēng)降溫蓄冷，采用小功率風(fēng)機(jī)，在降低能耗的同時，還能有效提高施藥均勻性，將糧倉的降溫和防護(hù)劑控蟲有效結(jié)合起來?？傊?，為了進(jìn)一步優(yōu)化基于負(fù)壓通風(fēng)的多殺霉素施藥工藝，改善藥劑在水平面和垂直面分布的均勻性，應(yīng)綜合考慮風(fēng)機(jī)功率、施藥點設(shè)置、外界溫濕度以及糧倉大小等因素，提高負(fù)壓通風(fēng)施用多殺霉素在實倉應(yīng)用效果。