硅藻土對5種儲糧害蟲和不同磷化氫抗性水平雜擬谷盜防治效果的研究

孟宏杰 張婷 陳二虎

摘要 為初步了解硅藻土對儲糧害蟲的防治效果以及與害蟲磷化氫抗性發生發展的關系，本研究采用直接拌糧法（設置劑量梯度為0、0.2、0.4、0.6 g/kg和 0.8 g/kg）測定硅藻土對赤擬谷盜、雜擬谷盜、銹赤扁谷盜、谷蠹、玉米象的防治效果，以及磷化氫抗性雜擬谷盜（抗性倍數為 2.3～144.7）對硅藻土的敏感性差異;除此之外，本研究還分析了0.4 g/kg硅藻土在 4 種糧食（小麥、玉米、大豆、稻谷）中對赤擬谷盜的殺蟲效果。研究結果表明：一定劑量（0.2～0.8 g/kg）的硅藻土均能夠在一定時間內有效殺死上述 5種儲糧害蟲，不同儲糧害蟲對硅藻土的敏感性存在顯著差異（P<0.05），其中雜擬谷盜對硅藻土的耐受性最強，玉米象對硅藻土最為敏感。除個別品系外，不同磷化氫抗性品系的雜擬谷盜對硅藻土的敏感性不存在顯著差異（P>0.05），且與磷化氫抗性無關;硅藻土在不同糧食中對害蟲的作用效果存在顯著性差異（P<0.05）（處理 7 d后，死亡率為 13%～98%），其中在大豆中對赤擬谷盜的殺蟲效果最強，在玉米中對其作用效果不明顯。因此本研究得出結論：硅藻土對主要儲糧害蟲均具有一定的防治作用，且對抗磷化氫的雜擬谷盜具有良好的致死效果。因此，硅藻土具備成為儲糧害蟲防治及其磷化氫抗性治理藥劑的潛力。

關鍵詞 儲糧害蟲; 硅藻土; 磷化氫抗性; 防治效果; 死亡率

中圖分類號： S 482.39， S 379.5

文獻標識碼： B

DOI： 10.16688/j.zwbh.2019410

Abstract To explore the effect of diatomaceous earth （DE） on major stored grain pests， Tribolium castaneum， T.confusum， Sitophilus zeamais， Cryptolestes ferrugineus， Rhyzopertha dominica were exposed in DE with different doses （0， 0.2， 0.4， 0.6 g/kg and 0.8 g/kg） by mixing the pesticide with grain. The sensitivity of T.confusum with different phosphine-resistant levels （Rf 2.3-144.7） to DE was investigated. The effect of DE at 0.4 g/kg on T.castaneum in four different grains （wheat， corn， soybean and rice） was also analyzed. The results showed that a certain concentration of DE could kill the stored grain pests. The pests showed significant different sensitivity to DE （P<0.05）， T.confusum had the strongest tolerance to DE， and S.zeamais was the most sensitive to DE. The sensitivity of four different phosphine-resistant T.confusum strains to DE were not related to resistance levels. Moreover， we also found that DE had significant different effects on pests in different grains （P<0.05）（The mortality rate was 13%-98% after 7 days of treatment）. Among them， the effect of DE was the strongest in soybeans， while no significant effect in corn. Overall， the above results suggest that DE not only has a certain prevention and control effect on the main stored grain pests， but also has a good lethal effect on phosphine-resistant strains of T.confusum. Therefore， DE has the potential to be developed into an insecticide for controlling stored grain pests and managing phosphine resistance.

Key words stored grain pest; diatomaceous earth; phosphine resistance; control effect; mortality

關于儲糧害蟲的防控，在國際上主要以磷化氫（PH3）熏蒸、有機磷酸鹽殺蟲劑（包括馬拉硫磷、殺螟松、甲基嘧啶磷等）以及擬除蟲菊酯殺蟲劑的施用為主[1]，其中，使用最廣泛的防治方法是PH3熏蒸。然而，由于防治手段的局限性，PH3長期單一使用已導致儲糧害蟲產生了嚴重的抗藥性[1]，從而引起用藥量增加。糧食中有害殘留物不斷增多，嚴重威脅食品安全的同時也給人畜和生態環境安全造成巨大壓力。目前，有關儲糧害蟲新型防治技術的研發已經成為國際研究熱點[2]。

硅藻土（diatomaceous earth，簡稱DE）屬于惰性粉，是一種硅質巖石，一般由統稱為硅藻的單細胞藻類死亡以后的硅酸鹽遺骸形成，其本質是含水的非晶質SiO[3]2。硅藻土為天然物質，殺蟲機理主要是利用其顆粒與昆蟲表皮摩擦而損壞表皮蠟層從而導致昆蟲失水死亡[4-7]。硅藻土性質穩定，不會產生有毒化學殘留或與環境中的物質發生反應，對哺乳動物毒性很低，不影響糧食的質量安全，是一種優良的天然殺蟲劑，對防治儲糧害蟲具有廣闊前景。且已有研究表明[3，8]，提高環境溫度、降低糧食水分或空氣濕度會增強硅藻土殺蟲效果。覃章貴等[9]研究發現使用500 mg/kg的Protect-ItTM（硅藻土谷物保護劑）處理小麥，對赤擬谷盜Tribolium castaneum、谷蠹Rhyzopertha dominica、玉米象Sitophilus zeamais等害蟲有抑制作用。本研究主要評估不同劑量的硅藻土對5種主要儲糧害蟲的殺蟲效果，包括赤擬谷盜、雜擬谷盜T.confusum、銹赤扁谷盜Cryptolestes ferrugineus、谷蠹、玉米象，并深入分析不同 PH3 抗性品系的害蟲對硅藻土的敏感性差異以及在不同糧食中硅藻土對儲糧害蟲的殺蟲效果。本研究將為儲糧害蟲的綠色防控提供新的思路。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 供試昆蟲

本研究供試昆蟲采集自上海、湖南、四川、廣東等地（表1），經實驗室數十代培養建立穩定種群（無藥劑接觸）。根據聯合國糧食及農業組織FAO推薦的磷化氫抗性測定方法檢測試蟲磷化氫抗性水平。具體方法：首先將試蟲置于熏蒸瓶密閉熏蒸20 h（環境溫度為30℃，相對濕度為75%），待熏蒸結束后，散氣1 h，取出試蟲置于培養皿中正常飼養，3 d后統計試蟲死亡數量，計算抗性系數。以FAO的推薦值并結合抗性抽查情況確定敏感品系半致死劑量，其中雜擬谷盜的LC50 為0.011 mg/L。此外，本實驗室已測得供試昆蟲的PH3抗性系數，但尚未公開發表。

抗性系數（Rf）=試蟲實際LC50/敏感品系LC50。

1.1.2 儀器與試劑

恒溫恒濕培養箱（BSC-250），上海博訊實業有限公司醫療設備廠;電子天平（SQP），賽多利斯科學儀器（北京）有限公司;電熱恒溫鼓風干燥箱（DUG-9642A），上海精宏實驗設備有限公司。

硅藻土：杭州崇新新材料有限公司。

試驗用糧：小麥、玉米、大豆、稻谷，存儲于南京財經大學糧食儲運國家工程實驗室。

1.2 試驗方法

1.2.1 飼料準備

玉米象飼料：將清洗后的小麥于60℃條件下風干4 h，調節小麥水分至（15±1）%，備用。

赤擬谷盜、雜擬谷盜、銹赤扁谷盜飼料：將上述風干后的小麥磨成粉狀，備用。

谷蠹飼料：將上述風干后的小麥籽粒與磨碎后的全麥粉按2∶1混勻，備用。

1.2.2 試蟲培養

隨機選取試蟲數百頭置于500 mL廣口瓶中。瓶中含有半瓶飼料，于培養箱內，（30±0.5）℃，相對濕度75%，黑暗環境下培養。待成蟲產卵3 d后，將成蟲移出，同時將飼料中的卵繼續培養（3 d內的卵視為同一齡期），待子代卵發育為成蟲后，選取2～3周齡成蟲進行相關試驗。

1.2.3 硅藻土對不同儲糧害蟲殺蟲效果測定

采用直接拌糧法：用電子天平稱取一定量的小麥于干凈的廣口瓶中，根據“普泰糧”（一種儲糧硅藻土殺蟲劑，我國農業農村部的農藥登記號為LS20021984）推薦劑量，加入一定量的硅藻土（劑量設置為0、0.2、04、0.6 g/kg和0.8 g/kg）與之充分混合均勻，每瓶中投入2～3周齡的供試成蟲50頭（無性別區分），每組試驗重復 3 次，以不添加任何藥劑作為空白對照，用紗布扎緊瓶口置于恒溫恒濕培養箱中培養觀察（根據每種試蟲的存活狀態選擇合適天數），試驗條件為溫度（30±1）℃，相對濕度（75±5）%，無光照。分別于第1、3、7、11、15、20天和第30天統計試蟲存活情況。供試蟲源具體信息見表1。

1.2.4 硅藻土對不同磷化氫抗性品系的雜擬谷盜殺蟲效果測定

選取具有不同 PH3 抗性的 4 個品系的雜擬谷盜（FXTc、YLTc、ZYTc、GZTc）作為試驗對象，硅藻土劑量設定為 0.4 g/kg，試驗方法同 12.3。

1.2.5 硅藻土對不同糧食中赤擬谷盜的殺蟲效果測定

選取小麥、玉米、大豆和稻谷作為試驗用糧，試蟲為赤擬谷盜，硅藻土劑量設置為 0.4 g/kg，采用直接拌糧法，具體試驗方法同 1.2.3。

1.3 數據處理

用 SPSS 17.0 軟件統計分析各試蟲死亡率和校正死亡率，以獲得不同品系 LT50、LT99，并得出毒力回歸方程。運用單因素方差分析（One-Way ANOVA）中的Duncan氏法分析測驗其差異顯著性。顯著水平設置為0.05。

死亡率=處理后死亡蟲數/試驗前總蟲數×100%;校正死亡率=（處理組死亡率-對照組死亡率）/（1-對照組死亡率）×100%。

2 結果與分析

2.1 硅藻土對不同儲糧害蟲的殺蟲效果

硅藻土對不同試蟲均具有較好的致死效果（表2），不同試蟲的死亡率隨著處理時間的延長均不斷升高，并且部分試蟲對不同劑量處理在 3、7、11 d 的死亡率存在顯著差異（P<0.05）。其中，雜擬谷盜對硅藻土的耐受性最強，在 0.2～0.6 g/kg的硅藻土劑量下試驗 30 d 后試蟲才全部死亡，赤擬谷盜和谷蠹對硅藻土敏感性相對較弱，不同劑量處理在 3、7、11 d 的死亡率均存在顯著性差異（P<0.05）;玉米象和銹赤扁谷盜對硅藻土的敏感性相對較強，在不同劑量下處理 3、7、11 d 后（除 0.2 g/kg），死亡率均達到 100%。

2.2 硅藻土對不同磷化氫抗性品系的雜擬谷盜殺蟲效果

不同磷化氫抗性品系的雜擬谷盜（Rf為2.3～144.7）對硅藻土均具有敏感性（LT50為3.45～1345 d），除ZYTc外，其他品系對硅藻土的敏感性不存在顯著性差異（P>0.05），且與磷化氫抗性無關。不同品系試蟲毒力回歸曲線斜率相差較小（k為2.14～3.42），表明試蟲對硅藻土的反應具有相對齊性（表3）。

2.3 硅藻土在不同糧食中對赤擬谷盜的殺蟲效果

硅藻土在不同糧食中對赤擬谷盜的殺蟲效果見圖1。經0.4 g/kg的硅藻土處理不同時間，試蟲的死亡率隨時間延長呈上升趨勢，且在不同糧食中的殺蟲效果存在差異。試蟲在大豆中處理 3、7、11 d后的死亡率與在小麥、稻谷、玉米中存在顯著性差異（P<0.05）。硅藻土在大豆中殺蟲效果最強;處理 3 d 后，稻谷和玉米中試蟲的死亡率無顯著差異（P>0.05）;處理 7 d 后，試蟲在4種糧食中的死亡率均存在顯著差異（P<0.05）。硅藻土殺蟲效果強弱順序為：大豆>小麥>稻谷>玉米;處理 11 d 后，在小麥和稻谷中的試蟲死亡率無顯著性差異（P>0.05），且在玉米中試蟲死亡率最低。

3 討論

由于儲糧害蟲PH3抗藥性發展嚴重，尋求PH3的替代熏蒸劑或殺蟲劑是當前研究人員不斷探索的方向。目前，關于儲糧害蟲的綠色防治已經在氣調貯藏（N2 和 CO2）和植物精油殺蟲等方面取得進展[10]。此外，高低溫儲糧防治技術和輻照技術已經被證明可以有效殺死具有 PH3 抗性的儲糧害蟲[11-13]。由于硅藻土具有毒性低，無化學殘留，穩定性好且對環境友好等特點，已經逐漸成為儲糧害蟲防治的一種綠色、安全的重要手段。目前，我國硅藻土實倉殺蟲技術主要包括空倉處理、糧倉設備和運輸工具表面處理、糧食處理3種手段，但仍存在技術手段尚未成熟，效率不高等問題，需要進一步的探索和研究[14]。

本研究在實驗室的條件下，采用不同劑量的硅藻土對赤擬谷盜、雜擬谷盜、玉米象、銹赤扁谷盜和谷蠹進行殺蟲效果測定。結果表明，不同劑量的硅藻土對不同試蟲均具有較好的致死效果且不同昆蟲對硅藻土的敏感性存在顯著性差異（P<005）。其中，雜擬谷盜對硅藻土的耐受性最強，在0.4 g/kg劑量下處理30 d后，試蟲全部死亡;玉米象對硅藻土的敏感性最強，在不同劑量下，處理3 d后均無試蟲存活，銹赤扁谷盜的敏感性相比玉米象較弱，此結果與前人的研究結果差異較小（敏感性強弱順序：銹赤扁谷盜>玉米象>赤擬谷盜>谷蠹）[15-18]。不同試蟲對硅藻土的敏感性差異可能是昆蟲的形態和生理差異造成的，試蟲表皮越薄，蟲體表面積越大，對硅藻土的敏感性越強（與硅藻土的殺蟲機理相關）[7，14]。由于硅藻土的物理性質穩定，作用效果持續時間長，因此，即使其劑量較低，亦能在一定時間后殺死殘留害蟲。此外，對不同PH3抗性雜擬谷盜的硅藻土敏感性差異分析結果表明，一定劑量的硅藻土能夠有效殺滅高抗性的試蟲，除個別品系外，不同磷化氫抗性品系的雜擬谷盜對硅藻土的敏感性不存在顯著差異（P>0.05），并且與磷化氫抗性無關，這可能是由不同試蟲地理種群的差異性決定的（蟲體表面積不同，生活環境不同等原因）。Athanassiou等[19]研究發現一定劑量的硅藻土在4種不同谷物中對米象的殺蟲效果存在差異，硅藻土在玉米中的殺蟲效果比在小麥和水稻中差，而硅藻土對無色書虱Loposcelis dicolor的作用效果與糧食種類、作用時間均無關。本研究發現在0.4 g/kg的硅藻土劑量下，不同糧食中硅藻土對赤擬谷盜的殺蟲效果存在顯著差異（P<0.05），作用效果強弱順序為：大豆>小麥>稻谷>玉米，此結果與前人研究相似[20]。可以推測，此差異可能是不同谷物的物理、生理特性決定的，例如，與其他谷物相比，玉米表面的硅藻土顆粒較少，從而會導致試蟲與硅藻土接觸量減少。不同儲糧害蟲可能存在類似的防治效果的差別。另有研究發現，硅藻土對軟體儲藏物害蟲非常有效，如螨類等[21]，說明不同糧食中的害蟲需要不同的防治技術，要根據不同防治方法的殺蟲譜，多種技術相結合，以達到綜合防治的目的。

綜上所述，本研究驗證了硅藻土具有殺蟲的廣譜性和高效性，且對抗磷化氫害蟲的防治效果較好，是一種綠色、安全的儲糧害蟲殺蟲劑。本研究在為儲糧害蟲PH3抗性問題發生現狀提供基礎數據的同時，也為儲糧害蟲防治新途徑的研發提供新的思路。

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（責任編輯：楊明麗）