極端溫度對3種扁谷盜屬儲糧害蟲的致死作用

王智穎, 何夢婷, 郭 超, 勞傳忠, 白春啟

(廣東省糧食儲藏工程技術(shù)研究中心,廣東省糧食科學(xué)研究所1,廣州 510050)(糧食儲藏與安全教育部工程研究中心;糧食儲運國家工程實驗室;河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院2,鄭州 450001)

扁谷盜屬的昆蟲種類隸屬于鞘翅目扁谷盜科，儲糧中的這類微小昆蟲個體扁平、體長1.5～2 mm，通常被視為谷物、谷物產(chǎn)品及其他儲藏物品中的第二食性害蟲[1]。扁谷盜屬成蟲和幼蟲都可危害破碎和受損傷的原糧，如稻谷、麥類、油料、豆類多種農(nóng)產(chǎn)品與其加工產(chǎn)品，也可危害豆餅、大米、粉類、酒曲、糕點、干菜、干果、藥材等產(chǎn)品，其中以在粉類和油料類中發(fā)生最多[2]。當(dāng)感染扁谷盜屬害蟲后，糧食易出現(xiàn)發(fā)熱、霉變和結(jié)露等問題。扁谷盜屬害蟲常大量聚集于潮濕的糧食中，加劇蛀食性害蟲(米象、玉米象及谷蠹等)對糧食的破壞，其中銹赤扁谷盜是較難控制的儲糧害蟲一種，尤其是PH3熏蒸后容易再次發(fā)生[1,3]。防治倉庫害蟲傳統(tǒng)方法是使用保護劑和熏蒸劑，而長期使用化學(xué)制劑防治倉庫(特別是糧倉)害蟲不僅污染環(huán)境、為害人員健康，而且會產(chǎn)生害蟲抗藥性等問題。據(jù)報道，扁谷盜屬害蟲對磷化氫的強抗性已有多個國家報道[4-8]。近十多年來，在我國高溫高濕儲糧區(qū)扁谷盜類儲糧害蟲普遍發(fā)生，由原來的儲糧次要害蟲上升為主要害蟲。尤其是在我國的南方一些省區(qū)，由于儲糧害蟲抗性、倉房氣密性等因素，扁谷盜屬害蟲對磷化氫的抗藥性導(dǎo)致每年的防治次數(shù)增加。因此，開展對扁谷盜屬害蟲的防治研究具有重要的意義。

昆蟲是變溫動物，溫度是影響昆蟲生長、發(fā)育、生殖及存活等生命活動最重要的因素。當(dāng)外界環(huán)境溫度超過一定限度時，昆蟲的生命活動即會受到嚴重的影響[9]。對大多數(shù)昆蟲而言，25～33 ℃是生產(chǎn)和繁殖的最佳溫度。在13～25 ℃或33～35 ℃下昆蟲能夠完成自身完整發(fā)育和產(chǎn)生后代，但低于13 ℃或高于35 ℃昆蟲將最終死亡[10]。極端溫度防治昆蟲在一些場所是可以應(yīng)用的，如博物館、食品倉儲設(shè)施等敏感場所采用極端溫度防治甲蟲、蛾類和白蟻等生物已經(jīng)數(shù)十年[11]。從理論上講，利用極端溫度實現(xiàn)殺滅害蟲是可行的，但低于13 ℃的低溫或高于35 ℃的高溫是一個較大的范圍，難以有效指導(dǎo)實踐生產(chǎn)。近十年國內(nèi)外倉儲行業(yè)關(guān)于溫度對正常生長條件下儲糧害蟲的影響報道較多，極端溫度下害蟲的致死作用報道較少。已有文獻報道，-20～-5 ℃的極端低溫對玉米象[12]、赤擬谷盜[13,14]、腎斑皮蠹[13]、嗜卷書虱[15]、小眼書虱[15]、三色書虱[15]、嗜蟲書虱[15]有影響，在40～66 ℃的極端高溫對玉米象[12]有作用。此外，Abbar等[16]還研究報道了-20～5 ℃的低溫和35～45 ℃對腐食酪螨的致死作用。

本研究比較了42～62 ℃的極端高溫、10～25 ℃的常規(guī)溫度和-15～-5 ℃的極端低溫對3種扁谷盜屬害蟲的致死作用，研究了銹赤扁谷盜、長角扁谷盜和土耳其扁谷盜對極端低溫的差異性，評估了通過控制溫度防治扁谷盜屬害蟲的可行性，為控溫儲糧技術(shù)防治扁谷盜害蟲和應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗器材和設(shè)備

低溫恒溫槽，THD-2 010，-20～100 ℃，精度0.01 ℃；靜電容式恒溫恒濕培養(yǎng)箱,CTHI-250B, -15～85 ℃，精度0.1 ℃。

1.2 試蟲培養(yǎng)

實驗用長角扁谷盜采自廣東廣州、銹赤扁谷盜和土耳其扁谷盜采自四川成都，均于廣東省糧食科學(xué)研究所儲藏物害蟲培養(yǎng)室進行標準化培養(yǎng)。所有試蟲以凈麥∶麥片∶含5%酵母的全麥粉以7∶7∶1為比例的飼料，在溫度29～31 ℃、濕度RH 70～80%、光周期16 L∶8 D的條件下培養(yǎng)。

1.3 實驗方法

1.3.1 極端高溫對3種扁谷盜屬害蟲致死作用

將直徑為60 mm的培養(yǎng)皿在100 ℃的高溫下烘干，將濾紙剪成略小于培養(yǎng)皿的圓片，用固體膠將直徑為50 mm的濾紙圓片緊貼底部，并在培養(yǎng)皿內(nèi)壁均勻涂聚四氟乙烯，以防止逃走。選取30頭羽化2周的銹赤扁谷盜成蟲，放入培養(yǎng)皿內(nèi)，置于42、46、50、54、58、62 ℃生化培養(yǎng)箱內(nèi)，分別處理15、30、45、60、75 min，以26 ℃室溫為空白對照。處理時間結(jié)束后，將培養(yǎng)皿置于26 ℃的生化培養(yǎng)箱中觀察，24 h后記錄銹赤扁谷盜成蟲的死亡情況。每個處理設(shè)3個重復(fù)。

1.3.2 常規(guī)溫度對3種扁谷盜屬害蟲的致死作用

參照鄭妙等[17]的方法。選取放置在培養(yǎng)皿中，并放置少量破碎小麥。在10、15、20、23、25和相對濕度75%的生化培養(yǎng)箱中，將30頭銹赤扁谷盜幼蟲放置其中。3、6、9、12、15 d后，檢查并記錄試蟲的死亡數(shù)。實驗設(shè)5個處理，每個處理設(shè)5個重復(fù)。

1.3.3 極端低溫對3種扁谷盜類害蟲的致死作用

分別選取30頭羽化2周的銹赤扁谷盜、長角扁谷盜和土耳其扁谷盜，置于12 mm×88 mm直徑8 mm平底玻璃指形管中，平底玻璃指形管開口段用橡膠氣囊用橡皮筋連接密封。橡膠氣囊中有一定的空氣，用于調(diào)節(jié)內(nèi)外壓力。低溫槽用酒精調(diào)節(jié)溫度，待溫度達到-5、-10、-15 ℃時，將裝有供試昆蟲的平底玻璃指形管平躺沉入液底，1 min后開始計時。處理結(jié)束后取出平底玻璃指形管，在室溫下部分打開瓶蓋透氣，讓試蟲蘇醒，并將試蟲放入帶少量飼料的培養(yǎng)皿中。24 h后統(tǒng)計試蟲的存活情況。若試蟲無活動或四肢無抖動判定為死亡。每處理實驗重復(fù)5次。

1.3.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用SPSS Statistics 17.0分析。

回歸方程、相關(guān)系數(shù)、LT50、LT95計算，參照張文彤等[18]方法，采用Pribit回歸模型參數(shù)估計分析；死亡率差異顯著性分析，參照張文彤等方法[19]，采用平方根反正弦變換，通過“Student-Newman-Keuls”檢驗分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 極端高溫對3種扁谷盜屬害蟲的致死作用

極端高溫對銹赤扁谷盜的致死作用見表1。在42 ℃條件下經(jīng)過45 min，銹赤扁谷盜成蟲均未死亡，60～75 min后，其死亡率為3.1%～4.1%。溫度為46 ℃時處理30 min成蟲均未死亡，75 min后其死亡率為4.7 %。當(dāng)溫度升高至50 ℃時處理30 min成蟲死亡率達到5.3%, 45～75 min時其最高死亡率上升到10.3 %，這表明銹赤扁谷盜成蟲對于42～50 ℃的高溫具有較強的耐受能力。張會娜[12]報道50 ℃以下的高溫對玉米象的致死作用相對較弱，是一種較為溫和的殺蟲方式，這與本研究結(jié)果一致。當(dāng)在54 ℃條件下處理30 min時，成蟲的死亡率即上升到19.1%， 75 min時成蟲的死亡率已達到100%。當(dāng)在58 ℃和62 ℃更高溫條件下，處理15 min銹赤扁谷盜成蟲的死亡率即可達到90%，并且分別在處理60 min和45 min時死亡率達到100%。結(jié)果表明，溫度和處理時間都是導(dǎo)致銹赤扁谷盜成蟲死亡的重要因素。呂建華等[20]指出，熱空氣處理殺蟲的有效性取決于熱空氣處理區(qū)域是否達到設(shè)定致死溫度(50～60 ℃)并保持足夠的時間。同時，在58 ℃和62 ℃條件下，處理15 min銹赤扁谷盜成蟲的死亡率即可達到90%，處理45 min以上死亡率達到100%。溫度與處理時間互作可以顯著影響銹赤扁谷盜成蟲死亡率，并且高于溫度和處理時間單獨作用時的死亡率。

表1 高溫及不同處理時間對銹赤扁谷盜成蟲死亡率/%

2.2 常規(guī)溫度對3種扁谷盜屬害蟲的致死作用

不同溫度下銹赤扁谷盜幼蟲的死亡率變化存在差異。在25 ℃，銹赤扁谷盜幼蟲死亡率為5.3 %。隨著溫度的降低，幼蟲的死亡數(shù)逐漸增多。在15～25 ℃內(nèi)，銹赤扁谷盜幼蟲死亡率均在10 %以內(nèi)，當(dāng)溫度為10 ℃時，幼蟲死亡率達到30.0 %。經(jīng)過單因素顯著性分析，在95 %的顯著性水平下，10 ℃的溫度對銹赤扁谷盜幼蟲的致死效果均為顯著。10 ℃時銹赤扁谷盜幼蟲的死亡數(shù)量隨時間的延長而增大。低溫儲糧和準低溫儲糧是指平均糧溫常年分別保持在15 ℃及以下、20 ℃及以下，局部最高糧溫不超過20、25 ℃的儲藏方式[21]。已有研究報道，準低溫儲藏下的控溫儲糧倉平均糧溫維持在15.4～24.2 ℃[22]，且包裝袋中心位置的溫度比空間環(huán)境的溫度低1～2 ℃[14]。結(jié)合本研究結(jié)果，現(xiàn)有糧食行業(yè)推廣的控溫儲糧技術(shù)，糧堆內(nèi)部溫度分布不均勻，其對糧食品質(zhì)具有較好的保鮮作用，但難以完全殺滅儲糧害蟲。

2.3 極端低溫對扁谷盜屬害蟲的致死作用

2.3.1 極端低溫對銹赤扁谷盜的致死作用

極端低溫對銹赤扁谷盜的致死作用見表2，-5 ℃下銹赤扁谷盜的LT50值與LT95值分別為41 171.54 min和227 816.21 min，-10 ℃下銹赤扁谷盜的LT50值與LT95值分別為1 310.44 min以及60 929.78 min，-15 ℃下銹赤扁谷盜的LT50值與LT95值分別為35.85 min和138.08 min。和-5 ℃相比，-10 ℃處理的銹赤扁谷盜其LT50值與LT95值分別下降31.43倍與3.74倍，同時，-15 ℃下的銹赤扁谷盜，其LT50值與LT95值比-5 ℃下的分別下降1 148.44倍以及1 649.89倍。從數(shù)據(jù)分析可知，雖溫度呈梯度性下降，但銹赤扁谷盜的致死作用卻明顯變化，這表明極端低溫對銹赤扁谷盜具有顯著作用。

表2 銹赤扁谷盜對極端低溫的回歸方程

2.3.2 極端低溫對長角扁谷盜的致死作用

極端低溫對長角扁谷盜的致死作用見表3， -5 ℃下長角扁谷盜的LT50值與LT95值分別為997.02、1 332.08 min，-10 ℃下長角扁谷盜的LT50值與LT95值分別為64.23、74.73 min，-15 ℃下長角扁谷盜的LT50值與LT95值分別為6.79、23.29 min。和-5 ℃相比，-10 ℃處理的長角扁谷盜其LT50值與LT95值分別下降15.52倍與17.82倍，同時，-15 ℃下的長角扁谷盜，其LT50值與LT95值比-5 ℃下的分別下降146.83倍以及57.19倍。同銹赤扁谷盜相比，極端低溫使長角扁谷盜的LT50值與LT95值大大減少，這說明長角扁谷盜對于極端低溫是更加敏感的。

表3 長角扁谷盜對極端低溫的回歸方程

2.3.3 極端低溫對土耳其扁谷盜的致死作用

極端低溫對土耳其扁谷盜的致死作用見表4，-5 ℃下土耳其扁谷盜的LT50值與LT95值分別為4 239.42、13 338.728 min，-10 ℃下土耳其扁谷盜的LT50值與LT95值分別為198.08、708.46 min，-15 ℃下土耳其扁谷盜的LT50值與LT95值分別為38.85、336.45 min。和-5 ℃相比，-10 ℃處理的土耳其扁谷盜其LT50值與LT95值分別下降21.41倍與18.84倍，同時，-15 ℃下的土耳其扁谷盜，其LT50值與LT95值比-5 ℃下的分別下降109.11倍以及39.64倍。與銹赤扁谷盜相比，土耳其扁谷盜的LT50值與LT95值下降倍數(shù)在降低，與長角扁谷盜相比，土耳其扁谷盜的LT50值與LT95值下降倍數(shù)基本持平，這說明，與銹赤扁谷盜相比，極端低溫溫度梯度變化對土耳其扁谷盜的致死作用影響較小。但從極端低溫對土耳其扁谷盜的致死作用來看，土耳其扁谷盜對于極端低溫的敏感性介于銹赤扁谷盜與長角扁谷盜之間。

表4 土耳其扁谷盜對極端低溫的回歸方程

2.3.4 -15 ℃對3種扁谷盜屬害蟲的致死作用

在-15 ℃條件下，3種扁谷盜的LT50值與LT95值均較低，極端低溫對3種扁谷盜的生存影響較大。-15 ℃時長角扁谷盜在2 min時開始出現(xiàn)死亡，在20 min全部死亡，而土耳其扁谷盜與銹赤扁谷盜在10 min出現(xiàn)死亡，并在50 min左右其死亡率分別達到50 %和80 %,這說明了長角扁谷盜對極端低溫更敏感，可以在極端時間內(nèi)被全部消滅。但根據(jù)SPSS 17.0分析，對3種扁谷盜的死亡率采用平方根反正弦變換，通過“Student-Newman-Keuls”檢驗，-15 ℃的極端低溫對三種扁谷盜的致死作用差異不顯著(P=0.808)。

3 結(jié)論

極端低溫通常比極端高溫需要更長的暴露時間，但長時間暴露在極端溫度下被處理商品受損的風(fēng)險將進一步增大。極端溫度防治害蟲的有效性取決于有效的溫度、足夠的暴漏時間和處理物料的安全性。分析比較42～62 ℃的極端高溫、10～25 ℃的常規(guī)溫度和-15～-5 ℃的極端低溫下的扁谷盜屬害蟲致死效果，現(xiàn)有糧食行業(yè)推廣的控溫儲糧技術(shù)，在有效的溫度和足夠的暴露時間下，因極端高溫對糧食品質(zhì)存在劣變風(fēng)險和極端溫度實施的高成本，采用控制溫度防治害蟲的策略不可行。