復配惰性粉對玉米象致死效果的影響

趙國民, 劉陽星月, 張立京, 姚亞亞, 劉環環, 李慧靜

(河北農業大學食品科技學院1,保定 071000)(益海嘉里(北京)糧油食品工業有限公司2,北京 102600)(石家莊市農業技術推廣中心3,石家莊 050000)

糧食儲備關系國計民生,糧食安全攸關社會經濟穩定與國家未來發展,保證糧食安全一直是我國的戰略需求[1]。在糧食儲藏過程中,生物因素或環境因素都會不同程度的影響糧食的損失[2]。在部分國家和地區,由于糧食儲藏條件差,受蟲蝕、霉變、鼠害等影響,儲藏環節造成的損失更加嚴重[3-5]。其中一些儲糧害蟲,包括玉米象、米象、麥蛾、谷蠹和大谷蠹等是造成儲糧損失的重要因素[6,7]。據報告,由于儲糧害蟲造成的損失占平均儲藏損失的4%～21%[8],嚴重危害儲糧安全。

危害我國糧食儲藏的主要害蟲有谷蠹、米象、玉米象、谷盜類等。其中,玉米象是在糧食儲存過程中危害最為嚴重的十大儲糧害蟲中,世界公認的頭號儲糧害蟲[9],玉米象的種群危害程度和防治也一直是學者關注的重點[10, 11]。玉米象(Sitophiluszeamais)是一種世界性廣泛分布的儲糧害蟲屬于蛀食性害蟲,成蟲用喙在糧粒表面做窩,產卵后用黏液封口,大量發生時可引起儲糧發熱、霉變和結塊,對多種谷物及加工品均造成危害,造成糧食在儲藏期內的嚴重損失。吳瓊等[12]概述了玉米象等蛀食性害蟲的侵害對儲藏小麥數量、質量、營養成分及其特性、揮發性物質、食用品質和人體健康的影響,發現害蟲不僅通過取食對小麥造成一定的數量損失,還通過對小麥籽粒中的營養成分、酶類、風味物質等產生影響導致質量指標發生變化,最終造成食用品質的下降甚至喪失。因此,在糧食儲藏過程中,尋求對玉米象等儲糧害蟲的最佳治理效果,最大限度減少糧食在儲藏過程中的損失,并保證糧食品質具有重要的戰略意義[13, 14]。

在過去的幾十年中,用磷化氫進行儲藏谷物和其他耐用商品的除蟲[15],這一方法在全球范圍內被使用,但由于害蟲抗藥性的日益增強以及化學藥劑易造成環境污染等問題,糧食儲藏技術急需從減損降耗、保質安全逐漸向高效除蟲、綠色健康、低碳環保的方向轉變[1, 16]。

惰性粉是一大類物理化學性質穩定的粉狀物質,多指礦物質粉,如草木灰、蒙脫石、高嶺土、硅藻土、沸石粉等,可作為一種非化學手段,有效防治多種儲糧害蟲。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,推測這與其較高的二氧化硅含量及吸濕性有關,可以有效保護儲藏小麥受到玉米象的侵害。

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、不同目數對玉米象的致死效果,擇優選出2種較好惰性粉種類及其對應處理條件進行復配,研究玉米象對不同復配比例的差異性,評估了通過復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用提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料與儀器

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。

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谷物水分測定儀;電熱鼓風干燥箱101-2A型;培養瓶,蟲篩,毛筆,托盤,保鮮膜,細針(0.76 mm×36 mm)等。

1.2 飼料的準備

取藁優2018小麥,除去石塊、土塊、各類秸稈等雜質后用自來水洗凈,浸泡1 h,將小麥瀝水后置于79～81 ℃烘箱中[18],均勻攤開,每間隔0.5 h,重新對小麥進行混勻、平攤,對小麥進行干燥消毒2 h,取出置于室溫,待其充分降溫,調節小麥水質量分數至12%～14%,置于冰箱中冷凍120 h以上殺死潛在害蟲[19],作為培養玉米象的飼料,備用。

1.3 試蟲的培養及蟲齡一致的玉米象的獲取

玉米象蟲源:實驗用玉米象均來自于國家糧食和物資儲備局科學研究院儲藏物害蟲培養室進行標準化培養。

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,準備洗凈烘干的直徑為80 mm,高100 mm的培養瓶,加入100 g小麥,挑選200 頭玉米象成蟲,置于培養瓶中,在27～29 ℃,65%～75%RH培養箱中飼養3 d后,將成蟲篩出,感染小麥返回原培養瓶,放回培養箱中連續擴大培養30 d左右,獲得足夠數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驗。

1.4 實驗方法

1.4.1 單一惰性粉對玉米象致死效果的影響

采用藥劑拌糧法[21]測定不同惰性粉濃度對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調整水質量分數至14%的小麥置于準備好的罐頭瓶中,分別稱取不同濃度、不同目數的硅藻土、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即可得到混合均勻的惰性粉殺蟲劑混糧,每個劑量設3個重復,每瓶混糧中放入20頭玉米象試蟲,用保鮮膜密封瓶口,用細針在保鮮膜上扎小孔若干,保證玉米象不能逃出的同時,保證罐頭瓶中的通氣性,隨后置于27～29 ℃,相對濕度65%～75%RH條件下處理。在第7、14、21 d將混糧輕輕倒入托盤中,用毛筆小心撥開檢查試蟲死亡情況,記錄結果。處理死亡率顯著性差異比較時,結合空白死亡率,將處理組原始死亡率轉換為校正死亡率,進行平方根反正弦轉換,再進行統計分析。

死亡標準: 以撥針觸及成蟲尾部、觸角及足不動者為死亡[23]。

1.4.2 復配惰性粉對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對玉米象致死效果的研究,選取硅藻土與高嶺土按照質量比為0/5、1/4、2/3、3/2、4/1、5/0的復配比例進行復配,通過藥劑拌糧法測定對玉米象在第7、14、21、28 d的致死情況,記錄結果。

1.4.3 數據處理及處理

利用IBM SPSS Statistics 22統計軟件進行數據處理和方差分析,選用Duncan檢驗比較多組實驗數據之間的差異,顯著性水平為P<0.05。采用軟件Origin2022作圖。

2 結果與分析

2.1 單一惰性粉對小麥中玉米象致死效果

結合惰性粉殺蟲機理,當儲糧害蟲在經惰性粉處理過的糧食中爬行時,惰性粉的細微顆粒進入到儲糧害蟲的身體各個關節,造成儲糧害蟲關節之間的節間膜破裂,從而喪失運動能力,此外,還可以吸附害蟲的血液,使得害蟲不能運動,出現失血過多而亡[18]。惰性粉處理濃度和粒徑是其對儲糧害蟲防治效果的主要影響因素,實驗從這2個方面采用拌糧法研究單一惰性粉對小麥中玉米象致死效果。

2.1.1 不同惰性粉濃度對玉米象致死效果的影響

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

圖1 不同惰性粉濃度對玉米象致死效果的影響

處理14 d時蒙脫石對玉米象的致死作用不顯著,質量分數為600 mg/kg的沸石粉對玉米象的致死作用較好,校正死亡率(經轉換)為11.20%,但其他濃度的作用均與未處理無顯著差異,硅藻土與高嶺土的處理效果相似,玉米象校正死亡率(經轉換)均呈現出隨著處理濃度增加而增強的趨勢,高嶺土在質量分數為1 000 mg/kg時,玉米象的校正死亡率(經轉換)達到16.52%。

處理21 d時惰性粉濃度對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出隨著處理濃度的增加而增強的趨勢,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(經轉換)達到37.43%。

經過以上不同惰性粉濃度對玉米象致死效果可以發現,玉米象對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、表皮蠟質層厚度、表皮剛毛的量、表皮成分等有關,通過在爬行過程中影響玉米象與惰性粉的接觸面積,進而影響致死效果。4種單一惰性粉中在各個時期、各個濃度,高嶺土與硅藻土都表現出對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[18]。

2.1.2 不同惰性粉粒徑對玉米象致死效果的影響

處理7 d時惰性粉粒徑對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粒徑水平對玉米象的致死效果無顯著差異。100目的蒙脫石對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顯著差異。

處理14 d時惰性粉粒徑對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粒徑水平對玉米象的致死效果無顯著差異。100目的蒙脫石致死效果顯著優于200目的,但100目與400目,200目與400目之間的致死效果無顯著差異。

處理21 d時惰性粉粒徑對玉米象致死效果的影響如圖2所示。針對小麥而言,硅藻土、沸石粉和蒙脫石在所測粒徑水平對玉米象的作用效果無顯著差異。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顯著差異。

圖2 不同惰性粉粒徑對玉米象致死效果的影響

由不同惰性粉粒徑對玉米象致死效果的影響可以發現,隨著處理時間的延長,不同惰性粉粒徑對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,這可能與玉米象對不同惰性粉的敏感度不同有關,不同惰性粉殺死玉米象需要的時間存在差異,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。后續將結合4種單一惰性粉對玉米象致死效果的影響,進行復配,研究不同食品級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用價值。

2.2 復配惰性粉對小麥中玉米象致死效果

基于不同單一惰性粉對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量分數1 000 mg/kg處理條件下,按照質量比為0/5、1/4、2/3、3/2、4/1、5/0的復配比例進行復配,通過藥劑拌糧法測定對小麥中玉米象在第7、14、21、28天的致死情況。

處理7 d時不同惰性粉濃度對玉米象致死效果的影響如圖3所示,硅藻土與高嶺土在質量比為1/4、3/2、4/1、5/0的復配比例下對玉米象的校正死亡率(經轉換)無顯著影響,質量比在0/5與2/3時對玉米象致死效果顯著,校正死亡率(經轉換)分別為4.21%與6.12%,且硅藻土與高嶺土在質量比為2/3的復配條件下致死效果明顯優于其他處理。

圖3 復配惰性粉不同添加量7、14 d對玉米象致死效果的影響

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

處理21 d時惰性粉濃度對玉米象致死效果的影響如圖4所示。硅藻土與高嶺土在質量比0/5、1/4、2/3、3/2、4/1、5/0的復配比例下對玉米象的致死效果顯著,且在1/4與2/3時的作用效果最好,對玉米象的校正死亡率(經轉換)分別達到90.11%和88.99%,且二者之間差異不顯著。

圖4 復配惰性粉不同添加量21、28 d對玉米象致死效果的影響

處理28 d時惰性粉濃度對玉米象致死效果的影響如圖4所示。硅藻土與高嶺土在質量比0/5、1/4、2/3、3/2、4/1、5/0的復配比例下對玉米象的致死效果顯著,且在1/4與2/3時的作用效果最好,對玉米象的校正死亡率(經轉換)分別達到96.64%與96.64%,且二者之間差異不顯著。

基于復配惰性粉對小麥中玉米象致死效果的研究,在常規劑量的惰性粉對有蟲小麥進行藥劑拌糧法處理,在總處理質量分數為1 000 mg/kg惰性粉濃度條件下,硅藻土與高嶺土在質量比為2/3的復配比例條件下對玉米象的致死率在7、14、21、28 d均明顯好于其他復配比例,且相對于硅藻土與高嶺土單一處理能夠在較短的時間內殺死玉米象,這可能與惰性粉的粉體特質有關。硅藻土與高嶺土之間的復配,可能提高了惰性粉的吸附效果,進而快速破環節間膜,產生了殺蟲增效作用,得到比二者單一處理更好的玉米象致死效果。

3 結論

結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的處理條件下,對小麥中玉米象7、14、21 d的致死效果,其中,4種惰性粉的殺蟲效果均呈現出隨著處理濃度的增加而增強的趨勢,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時對玉米象的校對致死率(經轉換)均達到37.43%。用100、200、400目的惰性粉分別處理玉米象時,4種惰性粉均在200目條件下獲得較好致死效果。在此基礎上,選取200目的硅藻土與高嶺土在總處理條件為1 000 mg/kg條件下進行復配,硅藻土與高嶺土復配質量比為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時對玉米象的校正死亡率(經轉換)分別達到88.99%和96.64%,殺蟲效果顯著。

綜合惰性粉對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的處理條件下獲得較好處理效果,且經過復配,在各個時期,硅藻土與高嶺土復配質量比為2/3時,獲得殺蟲增效作用,均能得到較好的處理效果。因此,復配惰性粉可作為一種綠色害蟲防治技術,有效替代化學農藥磷化氫的使用。這不僅符合我國綠色消費的發展趨勢,也是我國糧食供給側改革,實施優質糧食工程的重要舉措。