低溫臭氧處理對草莓常見害蟲的熏蒸活性研究

蔡萬倫+王振華+尚吟竹+葉蕓+徐雪+王琴

摘要：為了在草莓進出口貿易中建立一種高效的替代溴甲烷熏蒸的檢疫處理技術，研究了臭氧低溫處理對主要草莓害蟲的控制效果和效率。以臭氧作為熏蒸劑，在不同低溫條件下（2、4 ℃）設置不同劑量，對草莓主要害蟲桃蚜[Myzus persicae（Sulzer）]、朱砂葉螨[Tetranychus cinnabarinus（Boisduval）]、一種立毛屬螞蟻（Parathrechina spp.）進行室內熏蒸毒力測定。結果表明，3種草莓害蟲2 h的LC50（LC99）分別為1.60（3.83）和1.97（4.25） mg/L、0.41（4.16）和0.36（8.64） mg/L、2.08（23.69）和2.67（21.90） mg/L（依次為桃蚜、朱砂葉螨、螞蟻在2 ℃和4 ℃時的數據）。在4 ℃環境下，利用200 mg/kg（0.43 mg/L）臭氧熏蒸，桃蚜的LT50和LT99分別為10.48和196.28 h，朱砂葉螨的分別為0.69和5.08 h，螞蟻的分別為16.56和174.75 h。

關鍵詞：熏蒸活性；草莓；臭氧；桃蚜；朱砂葉螨；螞蟻

中圖分類號：S436.68；S668.4 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）21-4068-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.21.018

Fumigant Toxicity of Ozone on Pests from Strawberry Field Under the Low Temperature

CAI Wan-lun1，WANG Zhen-hua2，SHANG Yin-zhu2，YE Yun2，XU Xue2，WANG Qing2

（1.College of Plant Science， Technology of Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，China；

2.Hubei Entry-exit Inspection and Quarantine Bureau，Wuhan 430050，China）

Abstract： To develop a new quarantine technical to alternate Methyl Bromide treatment in the international trade of strawberry，the ozone as the fumigant was applied for the control of main pests on the strawberry field. The fumigant in the lab was conducted using Myzus persicae（Sulzer），Tetranychus cinnabarinus（Boisduval），Parathrechina spp. as target pests at different low-temperature（2 and 4 ℃）. The result showed that the LC50（LC99） of the three pests were 1.60（3.83） and 1.97（4.25）， 0.41（4.16） and 0.36（8.64）， 2.08（23.69） and 2.67（21.90） mg/L respectively at 2 ℃ and 4 ℃ in turn. At the 200 mg/kg （0.43 mg/L） dose of ozone，the LT50（LT99） of the three pests were 10.48（196.28），0.69（5.08） and 16.56（174.75 h） respectively after two-hours fumigant.

Key words： fumigant toxicity； strawberry； ozone； Myzus persicae（Sulzer）； Tetranychus cinnabarinus（Boisduval）； Parathrechina spp.

草莓（Fragaria ananassa Duchesne）是多年生草本植物，其果實柔軟多汁、酸甜適口、營養豐富，而且外觀美麗、香氣濃郁，因而在國內外市場備受青睞，是目前果品市場上的高檔水果之一。國內草莓行業種植規模隨著旺盛的市場需求，逐年在不斷增大，但總體上剛好滿足國內鮮果消費需求，對外出口主要是以冷凍草莓形式進入國外市場[1]。中國加入WTO后，關稅壁壘調控減弱，全球經濟一體化，水果作為主要農產品之一，其進口品種和數量都在遞增，美國、墨西哥、埃及、韓國、加拿大等國家的冷藏草莓紛紛想涌入國門，大量進口草莓不僅關系到國家經濟安全，還因此可能會傳帶檢疫性的有害生物而影響到國家農業和生態安全。

水果疫情的除害處理是檢疫處理的難題，檢疫處理不僅要考慮殺死有害生物，還要考慮不影響水果的品質和風味[2]。草莓水果采用冷藏運輸，在口岸很易檢出有害生物的卵或幼蟲，倘若等待實驗室培養才能準確判斷有害生物的種類，耗時較長，影響貨物的通關速度。此外，草莓是一種果實裸露在外，直接入口的水果，對檢疫處理的藥劑和殘留都有嚴格要求。因此，隨著進出口草莓貿易的增加，迫切需要建立一種高效的草莓檢疫處理技術。

臭氧（O3）是氧氣的同素異形體，在常溫下它是一種有特殊臭味的淡藍色氣體。臭氧的穩定性極差，常壓常溫下的半衰期在30 min左右[3]。其氧化能力極強，利用這一特性，臭氧常被用來當作食品保鮮劑、器械消毒劑[4，5]。近年來，隨著臭氧發生技術器械的小型化、成本低廉化，研究者嘗試在倉儲環節用于替代常規的磷化氫熏蒸進行倉儲害蟲的殺滅處理，發現對常見倉儲害蟲均有較好殺滅效果[6-9]。但這些研究均表明，短期（小于1d）內達到殺滅倉儲害蟲的幾率很低。能否結合其他環境因子（溫、濕度等）縮短殺滅害蟲的時間，尚少見報道。因此，本研究以臭氧和低溫兩種處理因子，探討其對草莓常見有害昆蟲桃蚜[Myzus persicae（Sulzer）]、朱砂葉螨[Tetranychus cinnabarinus（Boisduval）]、一種立毛屬螞蟻（Parathrechina spp.）的熏蒸活性，旨在草莓進出口貿易中建立一種高效的替代溴甲烷熏蒸的檢疫處理技術。endprint

1 材料與方法

1.1 儀器

通風廚：武漢新天第實驗設備有限公司；控溫冷柜（-2～10 ℃）：GSP醫藥專用柜，華美冰箱公司；臭氧發生器：SOZ-30C型，SPRING；手持式臭氧檢測儀：0-5000 ppm，PN-5000-EX，深圳鵬雷科技有限公司；1 L氣體采集袋：Tedlar？誖（泰德拉）PVF氣體采樣袋，大連海得科技有限公司；1 L自制氣體熏蒸瓶：網購1 L帶橡膠塞廣口玻璃瓶，在橡膠塞上圓心處鉆出一個直徑8 mm的孔，插入一根直徑8 mm長10 cm的玻璃管，此即為出氣孔或進氣孔（圖1左）；5 L自制氣體熏蒸箱：網購5 L塑料整理箱，在蓋上通過鉆孔安裝上2個進氣閥門（取自上述氣體采樣袋上的閥門），一個用于散氣一個用于充氣。整個裝置如圖1右所示；直徑4 mm或8 mm的硅膠管，二通閥、三通閥若干；溫濕度計、計時器、200 mL注射器各一個。

1.2 試蟲

桃蚜、朱砂葉螨、一種立毛屬螞蟻均從湖北省農業科學院大棚種植的草莓田收集，自采集24 h內用于進行生測。

1.3 試驗方法

1.3.1 標準臭氧熏蒸氣體的制備 利用臭氧發生器通過硅膠管、二通閥，打開臭氧檢測儀，待儀器初始化完成穩定處于待測狀態后，打開臭氧發生器，將流量控制在2 L/min。用臭氧檢測儀靠近臭氧發生器出氣硅膠管口檢測，當讀數穩定后，將出氣硅膠管連接到1 L標準氣體采集袋上的進氣閥（氣體采集袋出氣閥此時要關閉）。開始計時，充氣42 s后（由預試驗得來，采集袋剛膨大至最大狀態），關閉氣體采集袋進氣閥，此即制備出1 L高濃度臭氧標準氣體。如上操作，制備若干個1 L標準氣體袋，以備后用。以上制備過程均在通風廚中完成。由于臭氧性質活潑非常不穩定，常溫下（20 ℃）的半衰期為20～30 min[3]，故上述標準氣體制備完應立即進行熏蒸處理，超過30 min，應重新制備標準臭氧氣體進行后續試驗。

1.3.2 熏蒸裝置氣密性檢測 在自制的氣體熏蒸瓶通氣管套上硅膠管和二通閥，構成一個可以開關的氣路控制裝置。打開通路后抽取200 mL瓶內空氣，關閉氣閥。然后從制備好的標準臭氧氣體袋里抽取200 mL臭氧，從剛才抽氣的通路注入進熏蒸瓶內，關閉通路靜止于室溫（20 ℃）下。重復上述過程獲得16個注入200 mL臭氧的熏蒸瓶，在0、2、4、8 h分別隨機抽取4個熏蒸瓶，利用臭氧檢測儀，在打開熏蒸瓶出氣孔閥后，湊近閥口10 s內觀測到的最大值為該瓶即時氣體濃度。

1.3.3 低溫臭氧處理

1）不同低溫條件下臭氧熏蒸對草莓害蟲的熏蒸活性：在注入氣體熏蒸前，每個處理瓶中已經預先接入供試昆蟲30頭。為防止供試蟲在瓶內隨機移動，蚜蟲和螨試驗均以少許草莓葉片為載體，讓其安靜停留其上，然后將帶蟲葉片置入熏蒸瓶中，螞蟻試驗則是利用金屬網制成的試蟲籠（長10 cm，直徑2.5 cm）限制供試螞蟻活動。接入試蟲后，從已制備好的標準臭氧氣體，按“1.3.2”氣密性檢測的操作流程，分別往自制氣體熏蒸瓶里注入25、50、100、200、400 mL臭氧標準氣體。然后置于2 ℃的冰柜中，開始熏蒸。以不注入臭氧的處理為對照，一共設置6個處理，每個處理重復4次。熏蒸2 h后，取出散氣10 min，立即檢查結果（死亡以毛筆觸無任何反應為標準）。計算死亡率及校正死亡率，空白對照死亡大于或等于10%為無效試驗，小于10%時用Abbott公式進行校正。4 ℃低溫熏蒸試驗過程完全與上述2 ℃一致，僅在熏蒸環境上將冰柜調至4 ℃。

2）低溫臭氧熏蒸處理的半致死時間測定：在上述毒力測定基礎上，以200 mg/kg臭氧濃度為熏蒸濃度，在4 ℃環境下，操作與上述一致，分別熏蒸0.5、1、2、4、8、16 h，每個時間處理供試昆蟲30頭，重復4次。在每個熏蒸時間到達后，取出散氣5 min，立即檢查結果（死亡以毛筆觸無任何反應為標準）。計算死亡率及校正死亡率，空白對照死亡大于或等于10%為無效試驗，小于10%時用Abbott公式進行校正。

1.4 數據處理

對于不同濃度或不同時間得到的供試昆蟲的校正死亡率，先進行反正弦轉換。然后利用Spss14統計軟件進行單因素方差分析和回歸分析，得到臭氧對不同試蟲的LC50和LT50。

2 結果與分析

2.1 氣密性檢測結果

從表1中可見，在每延長1倍的保持時間下，在本熏蒸體系中的臭氧濃度從最初的616 mg/kg經過8 h最后衰減至54 mg/kg，其衰減率在50%～60%，氣密性檢測結果符合臭氧在室溫下的衰減規律[3]，故本試驗所用的熏蒸體系氣密性達到要求，可以進行下一步的熏蒸測定試驗。

2.2 不同溫度下臭氧對桃蚜的熏蒸活性

從表2、表3中可見，同一處理溫度下，隨著臭氧濃度的提高，對3種草莓常見害蟲的致死率在逐漸提高，其中臭氧熏蒸朱砂葉螨時在2 ℃下劑量為1.43 mg/L時校正死亡率達到最高（98.37%）；不同溫度同一處理比較中也可以看出，總體上溫度下降會導致死率提高，即隨環境溫度的下降，臭氧熏蒸的效果越好。

毒力回歸分析（表4）也表明了這一點?？梢钥吹剑敪h境溫度從4 ℃下降至2 ℃時，臭氧對桃蚜、朱砂葉螨、螞蟻的LC50分別從1.97、0.36、2.67降低至1.60、0.41、2.08。對螞蟻的熏蒸活性最低，桃蚜其次，朱砂葉螨相對來說最為敏感。

同一處理濃度下，隨著處理時間的提高，對3種草莓常見害蟲的致死率在逐漸提高，其中朱砂葉螨在處理4 h后死亡率接近100%（表5）；對3種害蟲半致死時間分別為10.48、11.39、16.56 h。而想要在200 mg/kg處理濃度下達到99%的死亡，處理時間達到196.28、5.08、174.75 h（表6）。endprint

3 討論

臭氧作為殺蟲劑，從毒性上來看，屬于中低毒性的一種熏蒸氣體。以常見倉儲害蟲玉米象為例，多項研究表明，常溫下要達到100%的死亡率需要3 d的時間[6，7，9]。但是在進出境檢疫處理領域，一般檢疫處理程序不宜超過1 d的時間，水果的檢疫處理甚至以分鐘計。從本研究結果來看，臭氧結合低溫處理，能在一定程度上殺滅這3種害蟲，其中朱砂葉螨對臭氧表現出極高的敏感性，能在短時間內（5.08 h）達到檢疫處理的殺滅級別，而桃蚜和螞蟻處理時間理論上要達到至少8 d以上。

從劑量上看，只有高濃度的臭氧才能迅速致死常見倉儲害蟲。如Erdman等[11]在實驗室內30 ℃下以450 mg/kg（0.98 mg/L）臭氧進行處理赤擬谷盜，能在7 h內達到殺滅效果；同樣在室內，Mason等[12]用低于100 mg/kg（50 mg/kg，即0.11 mg/L）的劑量處理玉米象，則需要3 d。本研究結果表明，不同害蟲對臭氧的熏蒸活性差別巨大，4 ℃下，桃蚜、朱砂葉螨、螞蟻處理2 h的LC99分別為4.25、8.64、21.90 mg/L，即若要達到檢疫處理要求，臭氧處理草莓的劑量要超過21.9 mg/L，這是上述在赤擬谷盜研究中所用濃度的20倍。另外，本研究還可以看出，隨著熏蒸溫度的降低，試蟲的LC50在下降，即毒性增大（表4）?？梢姡浅粞跆幚碛锌赡艹霈F在草莓上的所有有害生物，惟一途徑就是提高臭氧處理濃度盡可能降低儲藏溫度。但在實際工作中，這對設備、操作均提出了更高的要求，必將大大提高臭氧處理的成本。

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