復(fù)配惰性粉對(duì)玉米象致死效果的影響

趙國(guó)民, 劉陽(yáng)星月, 張立京, 姚亞亞, 劉環(huán)環(huán), 李慧靜

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院1,保定 071000)(益海嘉里(北京)糧油食品工業(yè)有限公司2,北京 102600)(石家莊市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心3,石家莊 050000)

糧食儲(chǔ)備關(guān)系國(guó)計(jì)民生,糧食安全攸關(guān)社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定與國(guó)家未來(lái)發(fā)展,保證糧食安全一直是我國(guó)的戰(zhàn)略需求[1]。在糧食儲(chǔ)藏過(guò)程中,生物因素或環(huán)境因素都會(huì)不同程度的影響糧食的損失[2]。在部分國(guó)家和地區(qū),由于糧食儲(chǔ)藏條件差,受蟲蝕、霉變、鼠害等影響,儲(chǔ)藏環(huán)節(jié)造成的損失更加嚴(yán)重[3-5]。其中一些儲(chǔ)糧害蟲,包括玉米象、米象、麥蛾、谷蠹和大谷蠹等是造成儲(chǔ)糧損失的重要因素[6,7]。據(jù)報(bào)告,由于儲(chǔ)糧害蟲造成的損失占平均儲(chǔ)藏?fù)p失的4%～21%[8],嚴(yán)重危害儲(chǔ)糧安全。

危害我國(guó)糧食儲(chǔ)藏的主要害蟲有谷蠹、米象、玉米象、谷盜類等。其中,玉米象是在糧食儲(chǔ)存過(guò)程中危害最為嚴(yán)重的十大儲(chǔ)糧害蟲中,世界公認(rèn)的頭號(hào)儲(chǔ)糧害蟲[9],玉米象的種群危害程度和防治也一直是學(xué)者關(guān)注的重點(diǎn)[10, 11]。玉米象(Sitophiluszeamais)是一種世界性廣泛分布的儲(chǔ)糧害蟲屬于蛀食性害蟲,成蟲用喙在糧粒表面做窩,產(chǎn)卵后用黏液封口,大量發(fā)生時(shí)可引起儲(chǔ)糧發(fā)熱、霉變和結(jié)塊,對(duì)多種谷物及加工品均造成危害,造成糧食在儲(chǔ)藏期內(nèi)的嚴(yán)重?fù)p失。吳瓊等[12]概述了玉米象等蛀食性害蟲的侵害對(duì)儲(chǔ)藏小麥數(shù)量、質(zhì)量、營(yíng)養(yǎng)成分及其特性、揮發(fā)性物質(zhì)、食用品質(zhì)和人體健康的影響,發(fā)現(xiàn)害蟲不僅通過(guò)取食對(duì)小麥造成一定的數(shù)量損失,還通過(guò)對(duì)小麥籽粒中的營(yíng)養(yǎng)成分、酶類、風(fēng)味物質(zhì)等產(chǎn)生影響導(dǎo)致質(zhì)量指標(biāo)發(fā)生變化,最終造成食用品質(zhì)的下降甚至喪失。因此,在糧食儲(chǔ)藏過(guò)程中,尋求對(duì)玉米象等儲(chǔ)糧害蟲的最佳治理效果,最大限度減少糧食在儲(chǔ)藏過(guò)程中的損失,并保證糧食品質(zhì)具有重要的戰(zhàn)略意義[13, 14]。

在過(guò)去的幾十年中,用磷化氫進(jìn)行儲(chǔ)藏谷物和其他耐用商品的除蟲[15],這一方法在全球范圍內(nèi)被使用,但由于害蟲抗藥性的日益增強(qiáng)以及化學(xué)藥劑易造成環(huán)境污染等問(wèn)題,糧食儲(chǔ)藏技術(shù)急需從減損降耗、保質(zhì)安全逐漸向高效除蟲、綠色健康、低碳環(huán)保的方向轉(zhuǎn)變[1, 16]。

惰性粉是一大類物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的粉狀物質(zhì),多指礦物質(zhì)粉,如草木灰、蒙脫石、高嶺土、硅藻土、沸石粉等,可作為一種非化學(xué)手段,有效防治多種儲(chǔ)糧害蟲。Tanja等[17]研究了山毛櫸、挪威云杉和刺槐3種樹種焚燒后的灰對(duì)玉米象成蟲的致死效果,其中使用挪威云杉灰殺蟲效果最好,推測(cè)這與其較高的二氧化硅含量及吸濕性有關(guān),可以有效保護(hù)儲(chǔ)藏小麥?zhǔn)艿接衩紫蟮那趾Α?/p>

研究比較了硅藻土、高嶺土、沸石粉以及蒙脫石4種惰性粉不同濃度、不同目數(shù)對(duì)玉米象的致死效果,擇優(yōu)選出2種較好惰性粉種類及其對(duì)應(yīng)處理?xiàng)l件進(jìn)行復(fù)配,研究玉米象對(duì)不同復(fù)配比例的差異性,評(píng)估了通過(guò)復(fù)配惰性粉提高玉米象最佳致死率的可行性,為惰性粉防治玉米象害蟲和應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器

聚四氟乙烯;100、200、400目的硅藻土、沸石粉、蒙脫石和高嶺土,4種惰性粉均為食品級(jí)。

恒溫恒濕箱HWS-150B,溫度范圍:0～65 ℃,偏差±0.5 ℃,控濕范圍:45%～90%RH,偏差±5%～8% RH;LDS-1G谷物水分測(cè)定儀;電熱鼓風(fēng)干燥箱101-2A型;培養(yǎng)瓶,蟲篩,毛筆,托盤,保鮮膜,細(xì)針(0.76 mm×36 mm)等。

1.2 飼料的準(zhǔn)備

取藁優(yōu)2018小麥,除去石塊、土塊、各類秸稈等雜質(zhì)后用自來(lái)水洗凈,浸泡1 h,將小麥瀝水后置于79～81 ℃烘箱中[18],均勻攤開(kāi),每間隔0.5 h,重新對(duì)小麥進(jìn)行混勻、平攤,對(duì)小麥進(jìn)行干燥消毒2 h,取出置于室溫,待其充分降溫,調(diào)節(jié)小麥水質(zhì)量分?jǐn)?shù)至12%～14%,置于冰箱中冷凍120 h以上殺死潛在害蟲[19],作為培養(yǎng)玉米象的飼料,備用。

1.3 試蟲的培養(yǎng)及蟲齡一致的玉米象的獲取

玉米象蟲源:實(shí)驗(yàn)用玉米象均來(lái)自于國(guó)家糧食和物資儲(chǔ)備局科學(xué)研究院儲(chǔ)藏物害蟲培養(yǎng)室進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化培養(yǎng)。

蟲齡一致玉米象的獲取:參照楊濤等[20]獲取蟲齡一致玉米象的方法,準(zhǔn)備洗凈烘干的直徑為80 mm,高100 mm的培養(yǎng)瓶,加入100 g小麥,挑選200 頭玉米象成蟲,置于培養(yǎng)瓶中,在27～29 ℃,65%～75%RH培養(yǎng)箱中飼養(yǎng)3 d后,將成蟲篩出,感染小麥返回原培養(yǎng)瓶,放回培養(yǎng)箱中連續(xù)擴(kuò)大培養(yǎng)30 d左右,獲得足夠數(shù)量且蟲齡基本一致的玉米象,選取7 d左右蟲齡的成蟲用于實(shí)驗(yàn)。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 單一惰性粉對(duì)玉米象致死效果的影響

采用藥劑拌糧法[21]測(cè)定不同惰性粉濃度對(duì)玉米象致死效果的影響。

罐頭瓶(容積350 mL)洗凈、烘干,105 ℃滅菌15 min,在距瓶底2/3處的內(nèi)壁上涂一層聚四氟乙烯,置于烘箱中60 ℃、30 min烘干。分別稱取100 g調(diào)整水質(zhì)量分?jǐn)?shù)至14%的小麥置于準(zhǔn)備好的罐頭瓶中,分別稱取不同濃度、不同目數(shù)的硅藻土、高嶺土、沸石粉、蒙脫石放入裝有小麥的罐頭瓶里,用保鮮膜密封好,手持瓶子搖晃5 min,待懸浮藥劑完全沉淀下來(lái)即可得到混合均勻的惰性粉殺蟲劑混糧,每個(gè)劑量設(shè)3個(gè)重復(fù),每瓶混糧中放入20頭玉米象試蟲,用保鮮膜密封瓶口,用細(xì)針在保鮮膜上扎小孔若干,保證玉米象不能逃出的同時(shí),保證罐頭瓶中的通氣性,隨后置于27～29 ℃,相對(duì)濕度65%～75%RH條件下處理。在第7、14、21 d將混糧輕輕倒入托盤中,用毛筆小心撥開(kāi)檢查試蟲死亡情況,記錄結(jié)果。處理死亡率顯著性差異比較時(shí),結(jié)合空白死亡率,將處理組原始死亡率轉(zhuǎn)換為校正死亡率,進(jìn)行平方根反正弦轉(zhuǎn)換,再進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

死亡標(biāo)準(zhǔn): 以撥針觸及成蟲尾部、觸角及足不動(dòng)者為死亡[23]。

1.4.2 復(fù)配惰性粉對(duì)玉米象致死效果的影響

基于4種惰性粉不同濃度與不同目數(shù)對(duì)玉米象致死效果的研究,選取硅藻土與高嶺土按照質(zhì)量比為0/5、1/4、2/3、3/2、4/1、5/0的復(fù)配比例進(jìn)行復(fù)配,通過(guò)藥劑拌糧法測(cè)定對(duì)玉米象在第7、14、21、28 d的致死情況,記錄結(jié)果。

1.4.3 數(shù)據(jù)處理及處理

利用IBM SPSS Statistics 22統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和方差分析,選用Duncan檢驗(yàn)比較多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之間的差異,顯著性水平為P<0.05。采用軟件Origin2022作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 單一惰性粉對(duì)小麥中玉米象致死效果

結(jié)合惰性粉殺蟲機(jī)理,當(dāng)儲(chǔ)糧害蟲在經(jīng)惰性粉處理過(guò)的糧食中爬行時(shí),惰性粉的細(xì)微顆粒進(jìn)入到儲(chǔ)糧害蟲的身體各個(gè)關(guān)節(jié),造成儲(chǔ)糧害蟲關(guān)節(jié)之間的節(jié)間膜破裂,從而喪失運(yùn)動(dòng)能力,此外,還可以吸附害蟲的血液,使得害蟲不能運(yùn)動(dòng),出現(xiàn)失血過(guò)多而亡[18]。惰性粉處理濃度和粒徑是其對(duì)儲(chǔ)糧害蟲防治效果的主要影響因素,實(shí)驗(yàn)從這2個(gè)方面采用拌糧法研究單一惰性粉對(duì)小麥中玉米象致死效果。

2.1.1 不同惰性粉濃度對(duì)玉米象致死效果的影響

不同惰性粉濃度對(duì)玉米象致死效果的影響如圖1所示。處理7 d時(shí)硅藻土、沸石粉和蒙脫石對(duì)玉米象無(wú)顯著影響,1 000 mg/kg的高嶺土對(duì)玉米象的作用顯著,校正死亡率(經(jīng)轉(zhuǎn)換)為8.5%,800 mg/kg的致死效果與 1 000 mg/kg的無(wú)顯著差異。

圖1 不同惰性粉濃度對(duì)玉米象致死效果的影響

處理14 d時(shí)蒙脫石對(duì)玉米象的致死作用不顯著,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為600 mg/kg的沸石粉對(duì)玉米象的致死作用較好,校正死亡率(經(jīng)轉(zhuǎn)換)為11.20%,但其他濃度的作用均與未處理無(wú)顯著差異,硅藻土與高嶺土的處理效果相似,玉米象校正死亡率(經(jīng)轉(zhuǎn)換)均呈現(xiàn)出隨著處理濃度增加而增強(qiáng)的趨勢(shì),高嶺土在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 000 mg/kg時(shí),玉米象的校正死亡率(經(jīng)轉(zhuǎn)換)達(dá)到16.52%。

處理21 d時(shí)惰性粉濃度對(duì)玉米象致死效果的影響如圖所示。4種惰性粉的殺蟲效果均呈現(xiàn)出隨著處理濃度的增加而增強(qiáng)的趨勢(shì),其中,硅藻土和高嶺土的效果較好,處理21 d后,玉米象的校正死亡率(經(jīng)轉(zhuǎn)換)達(dá)到37.43%。

經(jīng)過(guò)以上不同惰性粉濃度對(duì)玉米象致死效果可以發(fā)現(xiàn),玉米象對(duì)4種惰性粉不同濃度的敏感性存在差異性,可能與玉米象的比表面積、表皮蠟質(zhì)層厚度、表皮剛毛的量、表皮成分等有關(guān),通過(guò)在爬行過(guò)程中影響玉米象與惰性粉的接觸面積,進(jìn)而影響致死效果。4種單一惰性粉中在各個(gè)時(shí)期、各個(gè)濃度,高嶺土與硅藻土都表現(xiàn)出對(duì)玉米象較好的致死效果,其次是蒙脫石和沸石粉,可能與不同惰性粉吸油能力、堆積密度、成分、粒徑分布、比表密度和孔徑分布等粉體特征有關(guān)[18]。

2.1.2 不同惰性粉粒徑對(duì)玉米象致死效果的影響

處理7 d時(shí)惰性粉粒徑對(duì)玉米象致死效果的影響如圖所示,硅藻土、沸石粉和高嶺土在所測(cè)粒徑水平對(duì)玉米象的致死效果無(wú)顯著差異。100目的蒙脫石對(duì)玉米象的致死效果顯著高于200目和400目的處理效果,200目和400目之間的作用效果無(wú)顯著差異。

處理14 d時(shí)惰性粉粒徑對(duì)玉米象致死效果的影響如圖所示,硅藻土、沸石粉和高嶺土在所測(cè)粒徑水平對(duì)玉米象的致死效果無(wú)顯著差異。100目的蒙脫石致死效果顯著優(yōu)于200目的,但100目與400目,200目與400目之間的致死效果無(wú)顯著差異。

處理21 d時(shí)惰性粉粒徑對(duì)玉米象致死效果的影響如圖2所示。針對(duì)小麥而言,硅藻土、沸石粉和蒙脫石在所測(cè)粒徑水平對(duì)玉米象的作用效果無(wú)顯著差異。高嶺土在200目和400目的條件下作用效果顯著高于100目,且200目與400目之間的作用效果無(wú)顯著差異。

圖2 不同惰性粉粒徑對(duì)玉米象致死效果的影響

由不同惰性粉粒徑對(duì)玉米象致死效果的影響可以發(fā)現(xiàn),隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng),不同惰性粉粒徑對(duì)玉米象致死效果的差異并不是一成不變的,其中普遍在200目條件下獲得較好的處理效果,這可能與玉米象對(duì)不同惰性粉的敏感度不同有關(guān),不同惰性粉殺死玉米象需要的時(shí)間存在差異,除此之外,不同惰性粉的成分及特性也可能是影響玉米象致死效果的重要因素之一。后續(xù)將結(jié)合4種單一惰性粉對(duì)玉米象致死效果的影響,進(jìn)行復(fù)配,研究不同食品級(jí)惰性粉之間的殺蟲增效作用,以期提高惰性粉的殺蟲效果和應(yīng)用價(jià)值。

2.2 復(fù)配惰性粉對(duì)小麥中玉米象致死效果

基于不同單一惰性粉對(duì)玉米象致死效果的研究,選取200目的硅藻土與高嶺土在總處理質(zhì)量分?jǐn)?shù)1 000 mg/kg處理?xiàng)l件下,按照質(zhì)量比為0/5、1/4、2/3、3/2、4/1、5/0的復(fù)配比例進(jìn)行復(fù)配,通過(guò)藥劑拌糧法測(cè)定對(duì)小麥中玉米象在第7、14、21、28天的致死情況。

處理7 d時(shí)不同惰性粉濃度對(duì)玉米象致死效果的影響如圖3所示,硅藻土與高嶺土在質(zhì)量比為1/4、3/2、4/1、5/0的復(fù)配比例下對(duì)玉米象的校正死亡率(經(jīng)轉(zhuǎn)換)無(wú)顯著影響,質(zhì)量比在0/5與2/3時(shí)對(duì)玉米象致死效果顯著,校正死亡率(經(jīng)轉(zhuǎn)換)分別為4.21%與6.12%,且硅藻土與高嶺土在質(zhì)量比為2/3的復(fù)配條件下致死效果明顯優(yōu)于其他處理。

圖3 復(fù)配惰性粉不同添加量7、14 d對(duì)玉米象致死效果的影響

處理14 d時(shí)惰性粉濃度對(duì)玉米象致死效果的影響如圖3所示。硅藻土與高嶺土在質(zhì)量比為0/5、1/4、2/3、3/2、4/1、5/0的復(fù)配比例下對(duì)玉米象的致死效果顯著,且在0/5與2/3時(shí)的作用效果最好,對(duì)玉米象的校正死亡率(經(jīng)轉(zhuǎn)換)分別達(dá)到69.14%與69.07%,且二者之間差異不顯著,其他復(fù)配比例在作用顯著的同時(shí),玉米象死亡率出現(xiàn)隨著硅藻土添加量的增多而降低的趨勢(shì)。

處理21 d時(shí)惰性粉濃度對(duì)玉米象致死效果的影響如圖4所示。硅藻土與高嶺土在質(zhì)量比0/5、1/4、2/3、3/2、4/1、5/0的復(fù)配比例下對(duì)玉米象的致死效果顯著,且在1/4與2/3時(shí)的作用效果最好,對(duì)玉米象的校正死亡率(經(jīng)轉(zhuǎn)換)分別達(dá)到90.11%和88.99%,且二者之間差異不顯著。

圖4 復(fù)配惰性粉不同添加量21、28 d對(duì)玉米象致死效果的影響

處理28 d時(shí)惰性粉濃度對(duì)玉米象致死效果的影響如圖4所示。硅藻土與高嶺土在質(zhì)量比0/5、1/4、2/3、3/2、4/1、5/0的復(fù)配比例下對(duì)玉米象的致死效果顯著,且在1/4與2/3時(shí)的作用效果最好,對(duì)玉米象的校正死亡率(經(jīng)轉(zhuǎn)換)分別達(dá)到96.64%與96.64%,且二者之間差異不顯著。

基于復(fù)配惰性粉對(duì)小麥中玉米象致死效果的研究,在常規(guī)劑量的惰性粉對(duì)有蟲小麥進(jìn)行藥劑拌糧法處理,在總處理質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 000 mg/kg惰性粉濃度條件下,硅藻土與高嶺土在質(zhì)量比為2/3的復(fù)配比例條件下對(duì)玉米象的致死率在7、14、21、28 d均明顯好于其他復(fù)配比例,且相對(duì)于硅藻土與高嶺土單一處理能夠在較短的時(shí)間內(nèi)殺死玉米象,這可能與惰性粉的粉體特質(zhì)有關(guān)。硅藻土與高嶺土之間的復(fù)配,可能提高了惰性粉的吸附效果,進(jìn)而快速破環(huán)節(jié)間膜,產(chǎn)生了殺蟲增效作用,得到比二者單一處理更好的玉米象致死效果。

3 結(jié)論

結(jié)合藥劑拌糧法研究硅藻土、高嶺土、沸石粉以及蒙脫石4種不同惰性粉在200、400、600、800、1 000 mg/kg的處理?xiàng)l件下,對(duì)小麥中玉米象7、14、21 d的致死效果,其中,4種惰性粉的殺蟲效果均呈現(xiàn)出隨著處理濃度的增加而增強(qiáng)的趨勢(shì),硅藻土與高嶺土處理效果較好,在處理濃度為1 000 mg/kg條件下,21 d時(shí)對(duì)玉米象的校對(duì)致死率(經(jīng)轉(zhuǎn)換)均達(dá)到37.43%。用100、200、400目的惰性粉分別處理玉米象時(shí),4種惰性粉均在200目條件下獲得較好致死效果。在此基礎(chǔ)上,選取200目的硅藻土與高嶺土在總處理?xiàng)l件為1 000 mg/kg條件下進(jìn)行復(fù)配,硅藻土與高嶺土復(fù)配質(zhì)量比為2/3的條件下在7、14、21、28 d均獲得較好的處理效果,其中在21 d與28 d時(shí)對(duì)玉米象的校正死亡率(經(jīng)轉(zhuǎn)換)分別達(dá)到88.99%和96.64%,殺蟲效果顯著。

綜合惰性粉對(duì)小麥中玉米象的致死效果分析得出,單一200目的硅藻土與高嶺土均能在1 000mg/kg的處理?xiàng)l件下獲得較好處理效果,且經(jīng)過(guò)復(fù)配,在各個(gè)時(shí)期,硅藻土與高嶺土復(fù)配質(zhì)量比為2/3時(shí),獲得殺蟲增效作用,均能得到較好的處理效果。因此,復(fù)配惰性粉可作為一種綠色害蟲防治技術(shù),有效替代化學(xué)農(nóng)藥磷化氫的使用。這不僅符合我國(guó)綠色消費(fèi)的發(fā)展趨勢(shì),也是我國(guó)糧食供給側(cè)改革,實(shí)施優(yōu)質(zhì)糧食工程的重要舉措。