應(yīng)用S-烯蟲酯小麥防治米象和玉米象持效性模擬研究

姜 雪， 趙 珍， 龔 超， 張錫賢， 何麗莎， 王森山， 李燕羽

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院1，蘭州 730070)(國(guó)家糧食和物資儲(chǔ)備局科學(xué)研究院2，北京 100037)(無錫國(guó)家糧食儲(chǔ)備庫(kù)3，無錫 214028)(江蘇常州城北國(guó)家糧食儲(chǔ)備庫(kù)有限公司4，常州 213022)(常州勝杰生命科技股份有限公司5，常州 213138)

米象[Sitophilusoryzae(L.)]和玉米象(SitophiluszeamaisMotschulsky)隸屬鞘翅目(Coleoptera)象甲科(Curculionidae)，在全球分布廣泛，嚴(yán)重危害糧食質(zhì)量和品質(zhì)，是世界性的儲(chǔ)糧害蟲。它們的生活周期和形態(tài)結(jié)構(gòu)非常相似,雌性成蟲均在谷粒內(nèi)進(jìn)行產(chǎn)卵，幼蟲在谷粒內(nèi)生長(zhǎng)繁殖至化蛹，成蟲從谷粒內(nèi)鉆出，啃食谷粒[1]。在27 ℃、相對(duì)濕度70%的條件下，當(dāng)2頭玉米象侵染1粒玉米時(shí)，平均37 d可使玉米的質(zhì)量損失達(dá)到18.3%[2]。當(dāng)米象和玉米象大面積發(fā)生時(shí)，會(huì)造成糧溫升高，引發(fā)糧堆發(fā)熱、糧食霉變、結(jié)塊等問題，造成儲(chǔ)糧損失[3]，甚至造成真菌毒素污染。我國(guó)對(duì)米象和玉米象的防治主要采用化學(xué)熏蒸和藥劑防治。因?yàn)殚L(zhǎng)期大量使用磷化氫進(jìn)行熏蒸，導(dǎo)致害蟲的抗藥性增強(qiáng)，防治效果差。而化學(xué)藥劑的種類單一，長(zhǎng)期使用會(huì)造成害蟲的抗藥性增強(qiáng)，藥劑殘留問題突出、以及有害生物再猖獗嚴(yán)重等問題的發(fā)生[4]。由于市面上大部分的藥劑都是觸殺劑，而米象和玉米象的卵、幼蟲和蛹是在糧食籽粒內(nèi)為害，因此，對(duì)米象和玉米象非成蟲蟲態(tài)的防治效果較差。

生物化學(xué)農(nóng)藥，是指對(duì)防治對(duì)象沒有直接毒性，只有調(diào)節(jié)其生長(zhǎng)、發(fā)育或干擾交配等作用的天然化合物或人工合成的、與天然化合物結(jié)構(gòu)相同的一類農(nóng)藥[5]。烯蟲酯是首個(gè)人工合成的昆蟲保幼激素類似物，也是最接近天然保幼激素結(jié)構(gòu)的一種脂溶性化合物。S-烯蟲酯作為人工合成的昆蟲保幼激素類似物，其作用機(jī)理與天然保幼激素相似，均是通過干擾昆蟲正常的生長(zhǎng)發(fā)育過程，使其發(fā)生滯育現(xiàn)象，形成多齡期幼蟲或中間體，破壞幼蟲向成蟲的發(fā)育，從而抑制害蟲的繁殖[6, 7]。與天然保幼激素JH III相比較，S-烯蟲酯具有穩(wěn)定性強(qiáng)、活性高、合成簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)[8]。S-烯蟲酯不僅對(duì)哺乳動(dòng)物的毒性很低，而且可以在環(huán)境、土壤和水中快速降解，對(duì)人畜和環(huán)境安全，符合綠色防治的要求[9]。

在國(guó)外，S-烯蟲酯被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、種植業(yè)、倉(cāng)儲(chǔ)等多個(gè)領(lǐng)域。1980年S-烯蟲酯在美國(guó)第一次被登記用于儲(chǔ)藏物害蟲防治，商品名為“Diacon?”[10]。在經(jīng)過一系列的研究后，1982年起將其列為生物化學(xué)農(nóng)藥。2002年再次被國(guó)家生物科學(xué)中心登記注冊(cè)，商品名為“Diacon?‖”，活性成分是S-烯蟲酯，質(zhì)量濃度為288 mg/mL[11]。在美國(guó)，S-烯蟲酯不僅可以直接應(yīng)用于糧食上，還可以作為一種觸殺劑或氣溶膠，應(yīng)用在小麥粉加工設(shè)備、倉(cāng)房和室內(nèi)食品儲(chǔ)存設(shè)備以及袋裝寵物糧中[12]；在日本S-烯蟲酯主要應(yīng)用于寵物和畜牧保健以及公共衛(wèi)生方面[8]；在新西蘭S-烯蟲酯被應(yīng)用于防治南方鹽沼蚊直到滅絕。目前，S-烯蟲酯已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商品化。

為了明確不同處理時(shí)間的S-烯蟲酯對(duì)象甲科儲(chǔ)糧害蟲成蟲及子一代種群的抑制效果，本研究以南寧品系玉米象(SitophiluszeamaisMotschulsky)和通州、西藏、四川3個(gè)品系的米象[Sitophilusoryzae(L.)]為供試?yán)ハx，測(cè)定評(píng)價(jià)了S-烯蟲酯藥效持續(xù)效果和蟲種、品系間的敏感性差異，以期為儲(chǔ)糧害蟲的綠色防控和保障糧食安全提供參考。

1 材料和方法

1.1 供試試蟲

實(shí)驗(yàn)所需試蟲均在國(guó)家糧食和物資儲(chǔ)備局科學(xué)研究院實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)，試蟲信息如表1所示。

表1 象甲科試蟲樣本信息

1.2 供試藥劑

20% S-烯蟲酯液劑。

1.3 米象和玉米象飼料的制備

取品質(zhì)良好的小麥，除去石塊、土塊、各類秸稈等雜質(zhì)后用自來水洗凈，將洗干凈的小麥瀝水后置于(80±1) ℃的電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中進(jìn)行干燥消毒，不定時(shí)測(cè)量水分，待其含水量降至(13±1)%時(shí)，取出冷卻至室溫后密封保存?zhèn)溆谩?/p>

1.4 供試米象和玉米象成蟲獲取

準(zhǔn)備洗凈烘干的直徑為80 mm、高100 mm的培養(yǎng)瓶，放入80 g調(diào)節(jié)水分至(13±1)%的小麥，挑選200頭成蟲，置于培養(yǎng)瓶中，在(28±1)℃，RH (70±1)% 的恒溫恒濕培養(yǎng)箱中飼養(yǎng)3 d后，篩出成蟲，將感染的小麥樣品放回原培養(yǎng)瓶，在培養(yǎng)箱中連續(xù)擴(kuò)大培養(yǎng)。采用新羽化7～14 d的成蟲作為藥效評(píng)價(jià)試蟲。

1.5 實(shí)驗(yàn)糧堆及對(duì)照倉(cāng)的處理

首先將3 kg 20% S-烯蟲酯用水稀釋到120 kg，形成0.5% S-烯蟲酯水溶液。利用多場(chǎng)景應(yīng)用智能識(shí)別低容量在線施藥系統(tǒng)，按照每噸糧食5 g S-烯蟲酯的劑量用皮帶輸送機(jī)在每噸糧食表面噴灑1 L S-烯蟲酯水溶液，糧粒在皮帶輸送機(jī)上翻滾，多次拌勻，以保證糧堆拌合均勻。對(duì)照倉(cāng)使用劑量為500 mg/kg的磷化氫對(duì)供試倉(cāng)房進(jìn)行熏蒸處理，密閉28 d。

1.6 糧食樣品采集

選取常州城北國(guó)家糧食儲(chǔ)備庫(kù)和無錫國(guó)家糧食儲(chǔ)備庫(kù)兩庫(kù)的實(shí)驗(yàn)倉(cāng)和對(duì)照倉(cāng)為取樣點(diǎn)，儲(chǔ)備糧種為小麥，小麥水分為12%，施藥時(shí)間分別為1年和3個(gè)月期。按照?qǐng)D1，表層、上層、中層和下層4個(gè)點(diǎn)，每點(diǎn)采集糧食樣品0.5 kg。

圖1 高大平房倉(cāng)內(nèi)扦樣點(diǎn)俯視圖

1.7 室內(nèi)藥效評(píng)價(jià)方法

在室內(nèi)接入試蟲進(jìn)行藥效持效性評(píng)價(jià)。將70 mm×150 mm的培養(yǎng)瓶在100 ℃下干燥滅菌2 h，冷卻備用。在滅菌的玻璃瓶?jī)?nèi)壁上涂1條寬約2 cm的聚四氟乙烯帶，然后將瓶子在60 ℃條件下干燥30 min，取出使用，主要是防止象甲科類昆蟲攀爬逃逸。

實(shí)驗(yàn)采用混糧法[13]，稱取50 g從糧庫(kù)取回來的樣品分別放入涂好聚四氟乙烯的培養(yǎng)瓶中，接入20頭羽化2周左右的試蟲成蟲，性別隨機(jī)，設(shè)置3組平行實(shí)驗(yàn)。在溫度(27±1)℃，RH(70±1)%的恒溫恒濕培養(yǎng)箱培養(yǎng)14 d后，將20頭成蟲全部移出并記錄其存活情況。剩余帶卵糧粒放回培養(yǎng)瓶中，繼續(xù)在原條件下培養(yǎng)，在培養(yǎng)過程中每日觀察，直至有成蟲鉆出糧粒。將鉆出糧粒的子一代成蟲挑出，計(jì)算頭數(shù)。

1.8 數(shù)據(jù)處理方法

死亡率=試蟲死亡數(shù)目/試蟲總數(shù)×100%。

校正死亡率=(處理死亡率-對(duì)照死亡率)/(1-對(duì)照死亡率)×100%。

在SPSS20.0軟件采用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)或非參數(shù)檢驗(yàn)，比較持效期、蟲種和品系間是否存在顯著性差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 S-烯蟲酯對(duì)玉米象成蟲的持效性

施藥時(shí)間為90 d時(shí)，玉米象成蟲的校正死亡率為(40.00±3.54)%，與對(duì)照組相比抑制作用顯著(表2)。而當(dāng)施藥時(shí)間為365 d時(shí)，玉米象成蟲的死亡率僅為(1.67±2.04)%，與90 d抑制效果相比差異顯著(表2)，說明 S-烯蟲酯的藥效隨時(shí)間的延長(zhǎng)對(duì)玉米象成蟲作用效果降低。

表2 玉米象校正死亡率非參數(shù)檢驗(yàn)結(jié)果

2.2 S-烯蟲酯對(duì)玉米象子一代種群的持效性

由表3可見，當(dāng)施藥時(shí)間為90 d時(shí)，玉米象的子一代數(shù)量為(158.00±55.82)頭，對(duì)照組為(173.67±66.47)頭，兩者之間差異不顯著。當(dāng)施藥時(shí)間為365 d時(shí)，玉米象的子一代種群數(shù)量為(376.00±79.66)頭，是施藥時(shí)間為90 d時(shí)的2倍。但通過獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)表明兩地間子一代種群數(shù)量差異不顯著，這是由于生物統(tǒng)計(jì)變異幅度比較大，會(huì)造成檢驗(yàn)的臨界值很高。結(jié)果表明，S-烯蟲酯對(duì)玉米象子一代種群的抑制效果隨時(shí)間的延長(zhǎng)，365 d后無明顯的抑制作用。

表3 玉米象子一代數(shù)量獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)結(jié)果

2.3 S-烯蟲酯對(duì)不同品系米象成蟲的持效性

應(yīng)用S-烯蟲酯小麥不同時(shí)間防治米象的校正死亡率結(jié)果見圖2。施藥時(shí)間為90 d，通州、西藏、四川3個(gè)品系成蟲的校正死亡率分別為(86.21±3.66)%、(88.13±3.39)%和(68.18±10.94)%，與對(duì)照組相比差異顯著，有明顯的抑制作用(表4)。施藥時(shí)間為365 d時(shí)，3個(gè)品系的死亡率均為0，與90 d處理組相比差異顯著(表4)，表明S-烯蟲酯的藥效隨時(shí)間的延長(zhǎng)對(duì)米象成蟲作用效果降低。

表4 米象校正死亡率獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)結(jié)果

圖2 S-烯蟲酯不同施藥時(shí)間下不同品系米象的子一代數(shù)量

2.4 S-烯蟲酯對(duì)不同品系米象子一代種群的持效性

應(yīng)用S-烯蟲酯小麥不同時(shí)間抑制不同品系米象子一代種群的數(shù)量結(jié)果如圖2所示。應(yīng)用S-烯蟲酯于小麥90 d時(shí)，西藏和四川兩品系子一代種群數(shù)量為(7.33±4.60)頭和(76.33±64.33)頭，分別是對(duì)照組的1/44和1/7左右，有顯著的抑制作用(表5)。而通州品系的子一代種群數(shù)量為(58.00±25.41)頭，是對(duì)照組的1/6。

施藥時(shí)間為365 d時(shí)，西藏和四川品系的子一代種群數(shù)量分別為(383.67±59.93)頭和(434.00±63.25)頭，是90 d處理組的52倍和6倍左右，差異顯著(表5)。通州品系子一代種群數(shù)量為(405.6±126.62)頭，是90 d處理組的7倍。結(jié)果表明S-烯蟲酯的藥效隨時(shí)間的延長(zhǎng)對(duì)米象子一代種群作用效果降低。

表5 米象子一代數(shù)量獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)結(jié)果

2.5 象甲科儲(chǔ)糧害蟲蟲種和品系間敏感性比較

象甲科儲(chǔ)糧害蟲蟲種和品系間敏感性比較如表6～表9所示。以應(yīng)用S-烯蟲酯小麥90 d的死亡率數(shù)據(jù)進(jìn)行蟲種比較可知，米象較玉米象敏感，差異性顯著(F3 752.583,1 354.743=27.7,P=0)，從而使得米象子一代的數(shù)量均低于玉米象的(F27 611.361, 39 345.556=7.018,P<0.024)。另外，3個(gè)品系米象之的死亡率(F726.302, 578.442=3.767,P<0.087)和子一代(F7 664.222, 19 219.333=1.196,P<0.365)間差異均不顯著。

表6 蟲種對(duì)米象玉米象校正死亡率的方差分析表

表7 品系對(duì)米象校正死亡率的方差分析表

表8 蟲種對(duì)米象和玉米象子一代種群數(shù)量的方差分析表

表9 品系對(duì)米象子一代種群數(shù)量的方差分析表

3 討論

S-烯蟲酯是在天然昆蟲保幼激素JH Ⅲ基礎(chǔ)上，由人工合成的，與天然昆蟲保幼激素JH Ⅲ結(jié)構(gòu)和功能高度類似的化合物。烯蟲酯在儲(chǔ)糧實(shí)倉(cāng)中持效期的長(zhǎng)短是評(píng)價(jià)S-烯蟲酯對(duì)儲(chǔ)糧害蟲抑制效果的指標(biāo)之一。有學(xué)者對(duì)S-烯蟲酯處理下蛀食性害蟲子一代種群的抑制效果進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)烯蟲酯可以有效抑制蛀食性害蟲谷蠹子一代種群[14-16]，該結(jié)論與本研究S-烯蟲酯對(duì)米象子一代種群的抑制效果的結(jié)論一致。通過對(duì)糧庫(kù)的實(shí)倉(cāng)數(shù)據(jù)調(diào)研(未發(fā)表)，目前實(shí)倉(cāng)(無錫360 d，常州635 d)持效性效果好，至今沒有發(fā)現(xiàn)有蟲。

研究發(fā)現(xiàn)應(yīng)用S-烯蟲酯小麥90 d后對(duì)成蟲也有防治效果，與前人報(bào)道不同[17]。這可能糧庫(kù)在實(shí)際防護(hù)過程中，為防治一些高磷化氫抗性的儲(chǔ)糧害蟲成蟲，如赤擬谷盜[17]，除了采取磷化氫的熏蒸技術(shù)，還會(huì)采用如溴氰菊酯類等防護(hù)劑。Kavallieratos等[18]報(bào)道用0.5 mg/kg的溴氰菊酯類處理稻谷，對(duì)于米象和玉米象成蟲防治效果很差。同時(shí)它們子一代的數(shù)量非常高(每小瓶種成蟲數(shù)量大于300頭)，與對(duì)照組無顯著差異。而本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)米象成蟲的抑制率達(dá)到70%以上，玉米象成蟲40%左右，且米象和玉米象子一代的繁殖率差異顯著。因此，有必要開展S-烯蟲酯對(duì)象甲科儲(chǔ)糧害蟲的抑制持效性的進(jìn)一步研究，得到持效性的充足證據(jù)。

米象對(duì)這個(gè)配方表現(xiàn)出高度的敏感性。相反，對(duì)玉米象的抑制率則較低。米象和玉米象在其他藥劑的研究中也存在敏感性的差異。Kavallieratos等[18]研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)糙米施用0.5 mg/kg的擬除蟲菊酯后，5 d后米象成蟲全部死亡，而對(duì)玉米象成蟲擊倒率不超過30%且未死亡。由于玉米象對(duì)這一復(fù)配劑的敏感性不如米象，所以玉米象的成蟲有更多機(jī)會(huì)進(jìn)行交配，并在谷粒中產(chǎn)卵。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，常州糧庫(kù)小麥中玉米象子一代數(shù)量比無錫糧庫(kù)扦取的對(duì)照倉(cāng)子一代數(shù)量多。這與玉米象對(duì)不同小麥產(chǎn)地樣品的敏感程度不同也有關(guān)系。王殿軒等[19]測(cè)定6個(gè)品種小麥對(duì)玉米象抗蟲性比較，發(fā)現(xiàn)小麥品種間對(duì)玉米象的抗蟲性差異顯著。先前的研究表明，烯蟲酯對(duì)儲(chǔ)糧害蟲有明顯的抑制效果，但實(shí)驗(yàn)過程中也發(fā)現(xiàn)還有部分成蟲的存活。因此，S-烯蟲酯對(duì)象甲科儲(chǔ)糧害蟲的抑制效果還需要進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)通過單因素實(shí)驗(yàn)和雙因素實(shí)驗(yàn)，對(duì)S-烯蟲酯不同施藥時(shí)間處理下在儲(chǔ)糧實(shí)倉(cāng)中對(duì)米象和玉米象的持效期及敏感性差異進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，S-烯蟲酯對(duì)于米象和玉米象成蟲均有抑制作用，從而使得兩蟲種的子一代種群大大降低。米象較玉米象敏感，但不同品系的米象之間差異性不顯著。藥效隨時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)處理365 d后的小麥基本無持續(xù)效果，但是實(shí)倉(cāng)檢測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，兩庫(kù)點(diǎn)的處理倉(cāng)均處于無蟲害狀態(tài)，且沒有進(jìn)行磷化鋁熏蒸防治，而對(duì)照倉(cāng)已經(jīng)熏蒸防治多次，可見S-烯蟲酯具有較好的持續(xù)效果，建議加強(qiáng)實(shí)倉(cāng)持效性研究。