應用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)大學植物保護學院1，蘭州 730070)(國家糧食和物資儲備局科學研究院2，北京 100037)(無錫國家糧食儲備庫3，無錫 214028)(江蘇常州城北國家糧食儲備庫有限公司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，嚴重危害糧食質(zhì)量和品質(zhì)，是世界性的儲糧害蟲。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)進行產(chǎn)卵，幼蟲在谷粒內(nèi)生長繁殖至化蛹，成蟲從谷粒內(nèi)鉆出，啃食谷粒[1]。在27 ℃、相對濕度70%的條件下，當2頭玉米象侵染1粒玉米時，平均37 d可使玉米的質(zhì)量損失達到18.3%[2]。當米象和玉米象大面積發(fā)生時，會造成糧溫升高，引發(fā)糧堆發(fā)熱、糧食霉變、結(jié)塊等問題，造成儲糧損失[3]，甚至造成真菌毒素污染。我國對米象和玉米象的防治主要采用化學熏蒸和藥劑防治。因為長期大量使用磷化氫進行熏蒸，導致害蟲的抗藥性增強，防治效果差。而化學藥劑的種類單一，長期使用會造成害蟲的抗藥性增強，藥劑殘留問題突出、以及有害生物再猖獗嚴重等問題的發(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，對米象和玉米象非成蟲蟲態(tài)的防治效果較差。

生物化學農(nóng)藥，是指對防治對象沒有直接毒性，只有調(diào)節(jié)其生長、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，其作用機理與天然保幼激素相似，均是通過干擾昆蟲正常的生長發(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、活性高、合成簡便等優(yōu)點[8]。S-烯蟲酯不僅對哺乳動物的毒性很低，而且可以在環(huán)境、土壤和水中快速降解，對人畜和環(huán)境安全，符合綠色防治的要求[9]。

在國外，S-烯蟲酯被廣泛應用于農(nóng)業(yè)、種植業(yè)、倉儲等多個領(lǐng)域。1980年S-烯蟲酯在美國第一次被登記用于儲藏物害蟲防治，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農(nóng)藥。2002年再次被國家生物科學中心登記注冊，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，S-烯蟲酯不僅可以直接應用于糧食上，還可以作為一種觸殺劑或氣溶膠，應用在小麥粉加工設備、倉房和室內(nèi)食品儲存設備以及袋裝寵物糧中[12]；在日本S-烯蟲酯主要應用于寵物和畜牧保健以及公共衛(wèi)生方面[8]；在新西蘭S-烯蟲酯被應用于防治南方鹽沼蚊直到滅絕。目前，S-烯蟲酯已經(jīng)實現(xiàn)商品化。

為了明確不同處理時間的S-烯蟲酯對象甲科儲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個品系的米象[Sitophilusoryzae(L.)]為供試昆蟲，測定評價了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

實驗所需試蟲均在國家糧食和物資儲備局科學研究院實驗室培養(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) ℃的電熱恒溫鼓風干燥箱中進行干燥消毒，不定時測量水分，待其含水量降至(13±1)%時，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)擴大培養(yǎng)。采用新羽化7～14 d的成蟲作為藥效評價試蟲。

1.5 實驗糧堆及對照倉的處理

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。利用多場景應用智能識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，糧粒在皮帶輸送機上翻滾，多次拌勻，以保證糧堆拌合均勻。對照倉使用劑量為500 mg/kg的磷化氫對供試倉房進行熏蒸處理，密閉28 d。

1.6 糧食樣品采集

選取常州城北國家糧食儲備庫和無錫國家糧食儲備庫兩庫的實驗倉和對照倉為取樣點，儲備糧種為小麥，小麥水分為12%，施藥時間分別為1年和3個月期。按照圖1，表層、上層、中層和下層4個點，每點采集糧食樣品0.5 kg。

圖1 高大平房倉內(nèi)扦樣點俯視圖

1.7 室內(nèi)藥效評價方法

在室內(nèi)接入試蟲進行藥效持效性評價。將70 mm×150 mm的培養(yǎng)瓶在100 ℃下干燥滅菌2 h，冷卻備用。在滅菌的玻璃瓶內(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。

實驗采用混糧法[13]，稱取50 g從糧庫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，設置3組平行實驗。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-對照死亡率)/(1-對照死亡率)×100%。

在SPSS20.0軟件采用獨立樣本T檢驗或非參數(shù)檢驗，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-烯蟲酯對玉米象成蟲的持效性

施藥時間為90 d時，玉米象成蟲的校正死亡率為(40.00±3.54)%，與對照組相比抑制作用顯著(表2)。而當施藥時間為365 d時，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-烯蟲酯的藥效隨時間的延長對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)檢驗結(jié)果

2.2 S-烯蟲酯對玉米象子一代種群的持效性

由表3可見，當施藥時間為90 d時，玉米象的子一代數(shù)量為(158.00±55.82)頭，對照組為(173.67±66.47)頭，兩者之間差異不顯著。當施藥時間為365 d時，玉米象的子一代種群數(shù)量為(376.00±79.66)頭，是施藥時間為90 d時的2倍。但通過獨立樣本T檢驗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)計變異幅度比較大，會造成檢驗的臨界值很高。結(jié)果表明，S-烯蟲酯對玉米象子一代種群的抑制效果隨時間的延長，365 d后無明顯的抑制作用。

表3 玉米象子一代數(shù)量獨立樣本t檢驗結(jié)果

2.3 S-烯蟲酯對不同品系米象成蟲的持效性

應用S-烯蟲酯小麥不同時間防治米象的校正死亡率結(jié)果見圖2。施藥時間為90 d，通州、西藏、四川3個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)%，與對照組相比差異顯著，有明顯的抑制作用(表4)。施藥時間為365 d時，3個品系的死亡率均為0，與90 d處理組相比差異顯著(表4)，表明S-烯蟲酯的藥效隨時間的延長對米象成蟲作用效果降低。

表4 米象校正死亡率獨立樣本t檢驗結(jié)果

圖2 S-烯蟲酯不同施藥時間下不同品系米象的子一代數(shù)量

2.4 S-烯蟲酯對不同品系米象子一代種群的持效性

應用S-烯蟲酯小麥不同時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。應用S-烯蟲酯于小麥90 d時，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，是對照組的1/6。

施藥時間為365 d時，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-烯蟲酯的藥效隨時間的延長對米象子一代種群作用效果降低。

表5 米象子一代數(shù)量獨立樣本t檢驗結(jié)果

2.5 象甲科儲糧害蟲蟲種和品系間敏感性比較

象甲科儲糧害蟲蟲種和品系間敏感性比較如表6～表9所示。以應用S-烯蟲酯小麥90 d的死亡率數(shù)據(jù)進行蟲種比較可知，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 蟲種對米象玉米象校正死亡率的方差分析表

表7 品系對米象校正死亡率的方差分析表

表8 蟲種對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。烯蟲酯在儲糧實倉中持效期的長短是評價S-烯蟲酯對儲糧害蟲抑制效果的指標之一。有學者對S-烯蟲酯處理下蛀食性害蟲子一代種群的抑制效果進行研究，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-烯蟲酯對米象子一代種群的抑制效果的結(jié)論一致。通過對糧庫的實倉數(shù)據(jù)調(diào)研(未發(fā)表)，目前實倉(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)應用S-烯蟲酯小麥90 d后對成蟲也有防治效果，與前人報道不同[17]。這可能糧庫在實際防護過程中，為防治一些高磷化氫抗性的儲糧害蟲成蟲，如赤擬谷盜[17]，除了采取磷化氫的熏蒸技術(shù)，還會采用如溴氰菊酯類等防護劑。Kavallieratos等[18]報道用0.5 mg/kg的溴氰菊酯類處理稻谷，對于米象和玉米象成蟲防治效果很差。同時它們子一代的數(shù)量非常高(每小瓶種成蟲數(shù)量大于300頭)，與對照組無顯著差異。而本實驗發(fā)現(xiàn)，對米象成蟲的抑制率達到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-烯蟲酯對象甲科儲糧害蟲的抑制持效性的進一步研究，得到持效性的充足證據(jù)。

米象對這個配方表現(xiàn)出高度的敏感性。相反，對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，而對玉米象成蟲擊倒率不超過30%且未死亡。由于玉米象對這一復配劑的敏感性不如米象，所以玉米象的成蟲有更多機會進行交配，并在谷粒中產(chǎn)卵。實驗中發(fā)現(xiàn)，常州糧庫小麥中玉米象子一代數(shù)量比無錫糧庫扦取的對照倉子一代數(shù)量多。這與玉米象對不同小麥產(chǎn)地樣品的敏感程度不同也有關(guān)系。王殿軒等[19]測定6個品種小麥對玉米象抗蟲性比較，發(fā)現(xiàn)小麥品種間對玉米象的抗蟲性差異顯著。先前的研究表明，烯蟲酯對儲糧害蟲有明顯的抑制效果，但實驗過程中也發(fā)現(xiàn)還有部分成蟲的存活。因此，S-烯蟲酯對象甲科儲糧害蟲的抑制效果還需要進一步研究。

4 結(jié)論

本實驗通過單因素實驗和雙因素實驗，對S-烯蟲酯不同施藥時間處理下在儲糧實倉中對米象和玉米象的持效期及敏感性差異進行模擬實驗評價。結(jié)果表明，S-烯蟲酯對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。藥效隨時間的延長而降低，本實驗發(fā)現(xiàn)處理365 d后的小麥基本無持續(xù)效果，但是實倉檢測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，兩庫點的處理倉均處于無蟲害狀態(tài)，且沒有進行磷化鋁熏蒸防治，而對照倉已經(jīng)熏蒸防治多次，可見S-烯蟲酯具有較好的持續(xù)效果，建議加強實倉持效性研究。