低温臭氧处理对草莓常见害虫的熏蒸活性研究
2017-11-30蔡万伦王振华尚吟竹叶芸徐雪王琴
蔡万伦+王振华+尚吟竹+叶芸+徐雪+王琴
摘要:为了在草莓进出口贸易中建立一种高效的替代溴甲烷熏蒸的检疫处理技术,研究了臭氧低温处理对主要草莓害虫的控制效果和效率。以臭氧作为熏蒸剂,在不同低温条件下(2、4 ℃)设置不同剂量,对草莓主要害虫桃蚜[Myzus persicae(Sulzer)]、朱砂叶螨[Tetranychus cinnabarinus(Boisduval)]、一种立毛属蚂蚁(Parathrechina spp.)进行室内熏蒸毒力测定。结果表明,3种草莓害虫2 h的LC50(LC99)分别为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(依次为桃蚜、朱砂叶螨、蚂蚁在2 ℃和4 ℃时的数据)。在4 ℃环境下,利用200 mg/kg(0.43 mg/L)臭氧熏蒸,桃蚜的LT50和LT99分别为10.48和196.28 h,朱砂叶螨的分别为0.69和5.08 h,蚂蚁的分别为16.56和174.75 h。
关键词:熏蒸活性;草莓;臭氧;桃蚜;朱砂叶螨;蚂蚁
中图分类号:S436.68;S668.4 文献标识码:A 文章编号: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,其果實柔软多汁、酸甜适口、营养丰富,而且外观美丽、香气浓郁,因而在国内外市场备受青睐,是目前果品市场上的高档水果之一。国内草莓行业种植规模随着旺盛的市场需求,逐年在不断增大,但总体上刚好满足国内鲜果消费需求,对外出口主要是以冷冻草莓形式进入国外市场[1]。中国加入WTO后,关税壁垒调控减弱,全球经济一体化,水果作为主要农产品之一,其进口品种和数量都在递增,美国、墨西哥、埃及、韩国、加拿大等国家的冷藏草莓纷纷想涌入国门,大量进口草莓不仅关系到国家经济安全,还因此可能会传带检疫性的有害生物而影响到国家农业和生态安全。
水果疫情的除害处理是检疫处理的难题,检疫处理不仅要考虑杀死有害生物,还要考虑不影响水果的品质和风味[2]。草莓水果采用冷藏运输,在口岸很易检出有害生物的卵或幼虫,倘若等待实验室培养才能准确判断有害生物的种类,耗时较长,影响货物的通关速度。此外,草莓是一种果实裸露在外,直接入口的水果,对检疫处理的药剂和残留都有严格要求。因此,随着进出口草莓贸易的增加,迫切需要建立一种高效的草莓检疫处理技术。
臭氧(O3)是氧气的同素异形体,在常温下它是一种有特殊臭味的淡蓝色气体。臭氧的稳定性极差,常压常温下的半衰期在30 min左右[3]。其氧化能力极强,利用这一特性,臭氧常被用来当作食品保鲜剂、器械消毒剂[4,5]。近年来,随着臭氧发生技术器械的小型化、成本低廉化,研究者尝试在仓储环节用于替代常规的磷化氢熏蒸进行仓储害虫的杀灭处理,发现对常见仓储害虫均有较好杀灭效果[6-9]。但这些研究均表明,短期(小于1d)内达到杀灭仓储害虫的几率很低。能否结合其他环境因子(温、湿度等)缩短杀灭害虫的时间,尚少见报道。因此,本研究以臭氧和低温两种处理因子,探讨其对草莓常见有害昆虫桃蚜[Myzus persicae(Sulzer)]、朱砂叶螨[Tetranychus cinnabarinus(Boisduval)]、一种立毛属蚂蚁(Parathrechina spp.)的熏蒸活性,旨在草莓进出口贸易中建立一种高效的替代溴甲烷熏蒸的检疫处理技术。endprint
1 材料与方法
1.1 仪器
通风厨:武汉新天第实验设备有限公司;控温冷柜(-2~10 ℃):GSP医药专用柜,华美冰箱公司;臭氧发生器:SOZ-30C型,SPRING;手持式臭氧检测仪:0-5000 ppm,PN-5000-EX,深圳鹏雷科技有限公司;1 L气体采集袋:Tedlar?誖(泰德拉)PVF气体采样袋,大连海得科技有限公司;1 L自制气体熏蒸瓶:网购1 L带橡胶塞广口玻璃瓶,在橡胶塞上圆心处钻出一个直径8 mm的孔,插入一根直径8 mm长10 cm的玻璃管,此即为出气孔或进气孔(图1左);5 L自制气体熏蒸箱:网购5 L塑料整理箱,在盖上通过钻孔安装上2个进气阀门(取自上述气体采样袋上的阀门),一个用于散气一个用于充气。整个装置如图1右所示;直径4 mm或8 mm的硅胶管,二通阀、三通阀若干;温湿度计、计时器、200 mL注射器各一个。
1.2 试虫
桃蚜、朱砂叶螨、一种立毛属蚂蚁均从湖北省农业科学院大棚种植的草莓田收集,自采集24 h内用于进行生测。
1.3 试验方法
1.3.1 标准臭氧熏蒸气体的制备 利用臭氧发生器通过硅胶管、二通阀,打开臭氧检测仪,待仪器初始化完成稳定处于待测状态后,打开臭氧发生器,将流量控制在2 L/min。用臭氧检测仪靠近臭氧发生器出气硅胶管口检测,当读数稳定后,将出气硅胶管连接到1 L标准气体采集袋上的进气阀(气体采集袋出气阀此时要关闭)。开始计时,充气42 s后(由预试验得来,采集袋刚膨大至最大状态),关闭气体采集袋进气阀,此即制备出1 L高浓度臭氧标准气体。如上操作,制备若干个1 L标准气体袋,以备后用。以上制备过程均在通风厨中完成。由于臭氧性质活泼非常不稳定,常温下(20 ℃)的半衰期为20~30 min[3],故上述标准气体制备完应立即进行熏蒸处理,超过30 min,应重新制备标准臭氧气体进行后续试验。
1.3.2 熏蒸装置气密性检测 在自制的气体熏蒸瓶通气管套上硅胶管和二通阀,构成一个可以开关的气路控制装置。打开通路后抽取200 mL瓶内空气,关闭气阀。然后从制备好的标准臭氧气体袋里抽取200 mL臭氧,从刚才抽气的通路注入进熏蒸瓶内,关闭通路静止于室温(20 ℃)下。重复上述过程获得16个注入200 mL臭氧的熏蒸瓶,在0、2、4、8 h分别随机抽取4个熏蒸瓶,利用臭氧检测仪,在打开熏蒸瓶出气孔阀后,凑近阀口10 s内观测到的最大值为该瓶即时气体浓度。
1.3.3 低温臭氧处理
1)不同低温条件下臭氧熏蒸对草莓害虫的熏蒸活性:在注入气体熏蒸前,每个处理瓶中已经预先接入供试昆虫30头。为防止供试虫在瓶内随机移动,蚜虫和螨试验均以少许草莓叶片为载体,让其安静停留其上,然后将带虫叶片置入熏蒸瓶中,蚂蚁试验则是利用金属网制成的试虫笼(长10 cm,直径2.5 cm)限制供试蚂蚁活动。接入试虫后,从已制备好的标准臭氧气体,按“1.3.2”气密性检测的操作流程,分别往自制气体熏蒸瓶里注入25、50、100、200、400 mL臭氧标准气体。然后置于2 ℃的冰柜中,开始熏蒸。以不注入臭氧的处理为对照,一共设置6个处理,每个处理重复4次。熏蒸2 h后,取出散气10 min,立即检查结果(死亡以毛笔触无任何反应为标准)。计算死亡率及校正死亡率,空白对照死亡大于或等于10%为无效试验,小于10%时用Abbott公式进行校正。4 ℃低温熏蒸试验过程完全与上述2 ℃一致,仅在熏蒸环境上将冰柜调至4 ℃。
2)低温臭氧熏蒸处理的半致死时间测定:在上述毒力测定基础上,以200 mg/kg臭氧浓度为熏蒸浓度,在4 ℃环境下,操作与上述一致,分别熏蒸0.5、1、2、4、8、16 h,每个时间处理供试昆蟲30头,重复4次。在每个熏蒸时间到达后,取出散气5 min,立即检查结果(死亡以毛笔触无任何反应为标准)。计算死亡率及校正死亡率,空白对照死亡大于或等于10%为无效试验,小于10%时用Abbott公式进行校正。
1.4 数据处理
对于不同浓度或不同时间得到的供试昆虫的校正死亡率,先进行反正弦转换。然后利用Spss14统计软件进行单因素方差分析和回归分析,得到臭氧对不同试虫的LC50和LT50。
2 结果与分析
2.1 气密性检测结果
从表1中可见,在每延长1倍的保持时间下,在本熏蒸体系中的臭氧浓度从最初的616 mg/kg经过8 h最后衰减至54 mg/kg,其衰减率在50%~60%,气密性检测结果符合臭氧在室温下的衰减规律[3],故本试验所用的熏蒸体系气密性达到要求,可以进行下一步的熏蒸测定试验。
2.2 不同温度下臭氧对桃蚜的熏蒸活性
从表2、表3中可见,同一处理温度下,随着臭氧浓度的提高,对3种草莓常见害虫的致死率在逐渐提高,其中臭氧熏蒸朱砂叶螨时在2 ℃下剂量为1.43 mg/L时校正死亡率达到最高(98.37%);不同温度同一处理比较中也可以看出,总体上温度下降会导致死率提高,即随环境温度的下降,臭氧熏蒸的效果越好。
毒力回归分析(表4)也表明了这一点。可以看到,当环境温度从4 ℃下降至2 ℃时,臭氧对桃蚜、朱砂叶螨、蚂蚁的LC50分别从1.97、0.36、2.67降低至1.60、0.41、2.08。对蚂蚁的熏蒸活性最低,桃蚜其次,朱砂叶螨相对来说最为敏感。
同一处理浓度下,随着处理时间的提高,对3种草莓常见害虫的致死率在逐渐提高,其中朱砂叶螨在处理4 h后死亡率接近100%(表5);对3种害虫半致死时间分别为10.48、11.39、16.56 h。而想要在200 mg/kg处理浓度下达到99%的死亡,处理时间达到196.28、5.08、174.75 h(表6)。endprint
3 討论
臭氧作为杀虫剂,从毒性上来看,属于中低毒性的一种熏蒸气体。以常见仓储害虫玉米象为例,多项研究表明,常温下要达到100%的死亡率需要3 d的时间[6,7,9]。但是在进出境检疫处理领域,一般检疫处理程序不宜超过1 d的时间,水果的检疫处理甚至以分钟计。从本研究结果来看,臭氧结合低温处理,能在一定程度上杀灭这3种害虫,其中朱砂叶螨对臭氧表现出极高的敏感性,能在短时间内(5.08 h)达到检疫处理的杀灭级别,而桃蚜和蚂蚁处理时间理论上要达到至少8 d以上。
从剂量上看,只有高浓度的臭氧才能迅速致死常见仓储害虫。如Erdman等[11]在实验室内30 ℃下以450 mg/kg(0.98 mg/L)臭氧进行处理赤拟谷盗,能在7 h内达到杀灭效果;同样在室内,Mason等[12]用低于100 mg/kg(50 mg/kg,即0.11 mg/L)的剂量处理玉米象,则需要3 d。本研究结果表明,不同害虫对臭氧的熏蒸活性差别巨大,4 ℃下,桃蚜、朱砂叶螨、蚂蚁处理2 h的LC99分别为4.25、8.64、21.90 mg/L,即若要达到检疫处理要求,臭氧处理草莓的剂量要超过21.9 mg/L,这是上述在赤拟谷盗研究中所用浓度的20倍。另外,本研究还可以看出,随着熏蒸温度的降低,试虫的LC50在下降,即毒性增大(表4)。可见,要是臭氧处理有可能出现在草莓上的所有有害生物,惟一途径就是提高臭氧处理浓度尽可能降低储藏温度。但在实际工作中,这对设备、操作均提出了更高的要求,必将大大提高臭氧处理的成本。
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