新型可替代溴甲烷熏蒸剂——脂肪族甲基酮在害虫防控中潜力巨大

曹海潮，崔凯娣 编译，刘 峰 校

(山东农业大学植物保护学院/山东省高校农药毒理与应用技术重点实验室，山东泰安 271018)

在防控建筑、储藏、农业害虫领域，熏蒸处理是一种高效的手段。其中，溴甲烷(methyl bromide)作为熏蒸剂已使用多年，其作用谱广，不仅防治害虫，还能防治线虫、杂草、细菌等其他有害生物。溴甲烷多用于土壤、仓储、货运、建筑及农业作物种植前、收获后害虫的防控。低吸收率是溴甲烷的重要优势之一，它既可以快速高效地渗透到处理物的深层，又能在通风后快速消散。然而，溴甲烷也有缺陷。使用者必须经过专业培训，而且使用时要得到应用许可。由于溴甲烷是无色无味气体，不易察觉。因此，安全操作以避免意外暴露至关重要。即使采取了防护措施，溴甲烷中毒事件也时有发生。在日用品和粮食熏蒸处理过程中，需要在溴甲烷中加入警示剂，可令人产生短暂的不适，如氯化苦——在低浓度下就容易被嗅到或会使人流泪。溴甲烷致命的缺点是对臭氧层的破坏。根据“蒙特利尔协定书”及“清洁空气法案”，溴甲烷的生产和使用在2005年1月1日之后逐步淘汰。溴甲烷的可替代品有限，如硫酰氟、磷化氢，由于安全性，也被美国环境保护局(EPA)列为限制性使用的化合物。而且，这些熏蒸剂都是化工产品。因此，研究者正致力于寻找天然的、更安全的、效果和成本与现有商品熏蒸剂相当的化合物。

本研究使用的试验模式昆虫——红火蚁(Solenopsis invicta Buren)是在20世纪30年代侵入美国亚拉巴马州莫比尔(Mobile，Alabama)。之后，红火蚁大面积扩散，目前在美国南部从卡罗莱纳州到德克萨斯州和加利福尼亚州均有发现。红火蚁有很强的攻击性，人被蛰咬后会有刺痛及过敏反应。红火蚁每到一个地区都会建起密集的蚁巢，破坏农业设施，影响农业生产，还会竞争取代当地的天然蚁群，破坏当地的生态系统。据统计，红火蚁在美国已造成50亿美元的损失。美国南部温暖湿润的气候为红火蚁提供了优越的生存条件，无论是在农田、路边、公园还是住宅草坪都能发现它们的存在。红火蚁还会破坏牧场里的生产设备，藏在牧草中攻击工作人员及牲畜。在美国，严禁被红火蚁侵入的牧草运往未被入侵的地区。根据联邦检疫管理条例，来自被红火蚁入侵地区的货物在运输前必须经过熏蒸，但正如前文所述，理想的熏蒸剂还没有被研发出来。

植物源杀虫剂已被使用了多个世纪。许多为植物次生代谢产物，如醌类、香精油。值得一提的是，这些化合物与化妆品、食物和药物添加剂中产生香味和香气的成分相同。野生番茄(Lycopersicon hirsutum Dunal f. glabratum C. H. Müll)的毛腺可以产生一种名为2-十一烷酮的脂肪族甲基酮，用于抵御鳞翅目幼虫为害。其他植物也可以产生不同种类的甲基酮。如芸香苷阿尔及利亚油的主要成分是2-壬酮，而2-壬酮也可以在丁香(Eugenia caryophyllata)的精油中找到，在丁香油和肉桂油中还发现了2-庚酮。在椰子精油中发现有壬酮、十一烷酮和十三烷酮。许多植物会分泌挥发性精油以抵御植食性昆虫的危害，这些精油多是2-十一烷酮或甲基酮组合与其他有机物的混合物。

2-十一烷酮对蚊子与蜱有很强的驱避作用，现已被开发为节肢动物趋避剂 BioUD®(HOMS LLC,Clayton, NC, USA)，并取得了美国环境保护局(EPA)的登记，可用于皮肤和衣服驱避蚊子和蜱虫。以滤纸为底物的离体双选试验中，BioUD®对美洲钝眼蜱(Amblyomma americanum)、变异革蜱(Dermacentor variabilis)和肩突硬蜱(Ixodes scapularis)的驱避作用比 N,N-二乙基-间-甲苯甲酰胺(DEET)要高 2～4 倍，在棉布上对美洲钝眼蜱(A. americanum)的驱避率在90%以上可长达5周。当在野外分别将BioUD和30%DEET涂在皮肤上驱避蚊虫叮咬时，前者对蚊虫的驱避效果更好。像其他驱避剂一样，2-十一烷酮的挥发物也有杀虫作用，但对此还没有进行深入研究。作为植物源甲基酮的2-十一烷酮在气体状态下既具有趋避作用又具有杀虫活性，现已被美国环境保护局登记为生物农药，允许在人体皮肤上使用。由于这些优势，笔者尝试使用红火蚁作为模式昆虫来探究2-十一烷酮及其相关化合物是否有替代溴甲烷的潜力。

1 材料与方法

1.1 试虫

红火蚁(S. invicta)：用诱捕器(型号1135A，BioQuip Products Inc., Compton, CA, USA)采自北卡罗莱纳州立大学校园(Raleigh, NC, USA) Dearstyne昆虫学大楼(35°47′18.9′′N 78°41′56.7′′W)半径为50 m 范围内的蚁巢。将大约500只红火蚁转移到人工蚁巢中(直径为14 cm，高1.5 cm的塑料培养皿，在皿底部添加8 mm厚的牙膏)，将多个人工蚁巢放在塑料托盘上(40×52×10 cm)，之后沿培养皿顶盖内缘涂抹 Teflon®乳液(PTFE-30, Dupont, Wilmington, DE, USA)防止蚂蚁逃跑。20% Teflon®乳液由聚四氟乙烯(Catalog #2871D, BioQuip)与蒸馏水(体积比)制成。用棉球蘸乳液涂抹托盘侧面上部6 cm部分。这样便制成了人工蚁巢。红火蚁的饲养条件：温度(25±3) ℃，相对湿度(RH) (60±5)%，光周期12︰12 h (L︰D)，养料为10% (质量体积浓度)蔗糖(纯度99.7%；Acros Organics,Fisher Scientific, Pittsburgh, PA, USA)水溶液(浸泡棉芯)。烟芽夜蛾(Heliothis virescens)的卵购于Benzon Research Inc. (Carlisle, PA, USA)。使用1日龄卵进行试验。德国小蠊(Blattella germanica) 由TyraTech Inc.(Morrisville, NC, USA) 提供，在塑料桶(直径22 cm，高24 cm)中养殖。同样用Teflon®乳液处理容器上部内缘 6 cm 部分。桶口用纱布(26×26 cm; Uline,Hudson, WI, USA) 盖住，用皮筋固定以防止蟑螂逃跑。德国小蠊的饲养条件：温度(25±3) ℃，相对湿度(RH) (60±5)%，光周期12︰12 h (L︰D)，饲料为adlibitum Home360®精品狗粮(Hannaford, Portland,ME, USA)，用浸过蒸馏水棉芯提供水分。赤拟谷盗(Tribolium castaneum)(北美GA-1型)由M. Lorenzen(Department of Entomology, NCSU)赠予。这个种群最初是在1980年于美国佐治亚州(Georgia, USA)采集。这些谷盗饲养在(25±3) ℃，相对湿度(RH) (60±5)%，光周期12︰12 h (L︰D)的石坛中(直径8 cm，高13 cm)，用小麦粉(The Pillsbury Co., Minneapolis, MN, USA)与啤酒酵母(MP Biochemicals, Salon, OH, USA)按95︰5 (质量比)混合后饲养。

1.2 甲基酮

工业级甲基酮购于Sigma-Aldrich (St Louis, MO,USA)，为 2-十一烷酮、2-壬酮、2-壬酮和 2-庚酮 4种(表 1)，室温都为液体。2-十一烷酮(CAS号112-12-9)，纯度为99%，25 ℃下无色至淡黄色，密度为 0.825 g/mL；2-壬酮(CAS号 821-55-6)，纯度≥99%，25 ℃为无色至淡黄色，密度为0.82 g/mL；2-辛酮(CAS号111-13-7)，纯度≥98%，25 ℃为无色至淡黄色，密度为0.819 g/mL；2-庚酮(CAS号110-43-0)，纯度≥98%，25 ℃为无色，密度为0.82 g/mL。这些甲基酮在室温下都是易挥发物，应使用塑料瓶盛装并使用Parafilm®保鲜膜(Fisher Scientific, Ithaca, IL,USA)在瓶口处密封，存放在通风橱中，购买后6个月内使用。

表1 庚酮、辛酮、壬酮、十一烷酮作为熏蒸剂对于红火蚁的LC50、LC80、95%置信区间、χ2、斜率与R2

1.3 红火蚁熏蒸活性测定试验及药剂剂量反应试验

用2个培养皿底(直径8.6 cm，高1.8 cm)，搭成一个容积为210 cm3的熏蒸室(图1)。2个培养皿底用10×10 cm的纱布隔开。将载玻片放在下半室，用5 μL Hamilton 注射器将≤5μL工业级甲基酮滴在载玻片上。当试验剂量＞5 μL，使用移液管(PIPETMAN P20, Gilson Inc., Middleton, WI, USA)进行滴加。使用等量的蒸馏水作为对照组，对照组需与处理组同时进行试验。每次试验时，先从人工蚁巢中随机挑取大小不一的成年工蚁25只放入30 mL的透明聚丙烯杯子(Solo Cup Co., Lake Forest, IL, USA)中，冷冻15 s，后用柔软的骆驼毛刷转移到熏蒸室的纱布上(图2)。用1.5×2.5 cm的Scotch®胶带(3M, Maplewood,MA, USA)将2 cm浸满10%蔗糖溶液的棉芯固定在上部的培养皿盖上。用Parafilm®保鲜膜(Fisher Scientific,Ithaca, IL, USA)将容器密封，于(25±3) ℃、相对湿度(RH) (60±5)%的条件下放置24 h后，用针尖轻触虫体，不活动者视为死亡，记录各个处理组及对照组死亡率。一次试验后，只有2个培养皿下盖可以重复利用：首先用95%乙醇除去残留的化合物，后用洗涤剂(Dawn, P&G, Browns Summit, NC, USA)洗涤，用蒸馏水冲洗，并在通风橱中风干12 h以上。首先进行预试验获得甲基酮对红火蚁在24 h内的熏蒸致死中量(体积)，每次试验使用10只蚁。获得相应的浓度范围后，设置浓度梯度进行剂量-反应试验，每剂量3次重复，每个重复使用25只蚁。所有测试的甲基酮均为液体，施用后24 h内完全挥发。理论上，如果试验过程中甲基酮没有从容器中泄漏，那么根据甲基酮添加的体积与密度可以计算出容器单位空间内熏蒸剂浓度(μg/cm3)。由于这类化合物具有独特的气味，在1次试验中进行了9次检测，也未发现有甲基酮泄露的现象发生。各个化合物的试验浓度梯度设计为：2-十一烷酮(7.86, 8.25, 8.64, 9.04,11.79 μg/cm3)，2-壬酮(3.90, 5.00, 5.86, 6.64, 7.81 μg/cm3)，2-辛酮(3.90, 5.56, 6.64, 7.03, 7.81 μg/cm3)，2-庚酮(1.95, 3.90, 5.86, 7.81, 11.71 μg/cm3)。

1.4 田间试验

于2014年4月16日，将Dearstyne昆虫学大楼(35°47′18.9′′N 78°41′56.7′′W)半径为 50 m 范围内的蚁巢以红旗标记。蚁巢的大小分别在长 10 cm，宽12 cm，高3 cm至长45 cm，宽38 cm，高9 cm的范围内。用木钉干扰蚁巢，用 Harlan评分系统(表2)对每一个蚁巢进行评分。一个活跃的蚁巢，在温暖季节会有工蚁和幼蚁，这说明蚁巢中有正在产卵的蚁后。相反，一个缺少工蚁和幼蚁的蚁巢说明没有蚁后。评估指数0－10是根据估计工蚁和幼蚁和蚁的数量确定(表2)。田间试验使用的蚁巢的活跃度需要≥5。本试验设计了专门的蚁巢注射器。注射器由10 mL玻璃移液管和100 mL塑料注射器组成，二者由一根20 cm长的橡胶管链接。用手持起泡器(aerolatte®, model number 56AL3SAT, aerolatte®Ltd.,Radlett, UK) 将2-十一烷酮与蒸馏水混合60 s制成不同浓度的2-十一烷酮溶液(100%，50%，25%，15%，体积比)。将盛有10 mL试验溶液或蒸馏水的移液管插入蚁巢10～15 cm，然后缓慢注入(时间大于5 s)，同时缓慢将其拔出。在蚁巢上随机选取5个等距离的点，分别注入10 mL溶液，保证每个蚁巢注入的溶液总量固定(50 mL)。为了避免相互干扰，进行试验的蚁巢之间最小的距离为10 m。另外，对照组与2-十一烷酮处理组之间保持50 m的距离。每个处理(包括蒸馏水对照)设3个重复。处理后每天评估各个蚁巢的活跃度，一共评估4 d。

图1 熏蒸容器

1.5 其他害虫的熏蒸生测试验

以上述红火蚁的生测方法测定了2-十一烷酮对德国小蠊(B. germanica)雄成虫、两性的赤拟谷盗(T.castaneum)成虫、烟芽夜蛾(H. virescens)1日龄的卵的熏蒸活性，确定了100%死亡率所需的剂量。试验时每个剂量使用3只德国小蠊，10只赤拟谷盗，10只红火蚁。而购于Benzon Research的烟芽夜蛾卵分布在36×36 cm的布条上，用剪刀将布剪成每块布大约有250个卵的大小进行试验。用相似于红火蚁剂量-反应研究中的方法(range-finding approach)获得2-十一烷酮对3种试虫100%致死和烟蚜夜蛾零卵孵化率的最小浓度。之后，通过剂量递增的方式找到处理24 h后能使3种试虫(德国小蠊、赤拟谷盗、红火蚁)全部死亡，烟芽夜蛾卵无一孵化的最低剂量，并使用该剂量重复试验2次以上确保对所有种类的试虫均达到100%的死亡率。该部分试验除德国小蠊试验的数量增加至5只，其他试虫数量未变。每次试验熏蒸24 h，烟芽夜蛾的卵孵化率需要在熏蒸结束后连续监测5 d，其他试虫的死亡率在24 h熏蒸结束后统计。2-十一烷酮对各试虫的100%致死剂量分别为：红火蚁4.1 g/m3，德国小蠊41 g/m3，烟芽夜蛾卵101.2 g/m3，赤拟谷盗165.8 g/m3(表3)。德国小蠊与赤拟谷盗的死亡判定方法同红火蚁，而卵孵化的标准是幼虫破壳而出，无论存活与否。

表2 红火蚁(S. invicta)蚁巢活跃度评分体系(Harlan等人开发)

1.6 数据处理

用 Abbott′s校正“剂量-反映”试验中的数据使。通过死亡的概率值与剂量的对数值的函数关系计算得到致死中量。Steel and Torrie和Robertson and Preisler方法估算毒力指数的方差-协方差矩阵和95%置信区间(CI)。用Microsoft Excel® (Microsoft,Redmond, WA, USA)进行公式和计算。用 JMP 12(SAS Institute, Cary, NC, USA)进行单因素方差分析(ANOVA)。

2 结果与讨论

2.1 评价熏蒸剂的新试验体系

这是一个简便、经济的熏蒸剂生测体系，适用于多种有害生物及多种化合物的生物测定(图2)。该方法适用于室温下挥发性低的液体和固体熏蒸剂，其挥发性低至在大量的熏蒸剂挥发前可以有充足的时间将化合物转移至下部培养皿盖中的载玻片上，并将试虫转移至上部，并使用保鲜膜 Parafilm®(Fisher Scientific)将容器密封。因为生测设备由塑料培养皿构成，所以试验成本较低。由于培养皿透明，深度较浅，底面积大，可以用肉眼或解剖显微镜来观察其中的试虫。该设备可以用于测试不同的化合物对昆虫的影响。

表3 与溴甲烷比较2-十一烷酮对于不同昆虫的100%致死剂量及成本

研究发现，这种方法可以用来测定不同昆虫、不同发育阶段对化合物的反应。在测定不同种类脂肪族甲基酮对红火蚁的剂量反应试验中，可以建立相应的概率模型。可用该生测系统的其他试验材料有单独的或在土壤中的种子、人工培养基或土中的线虫、在土壤等各种介质中的细菌或其他微生物。由于该生测系统体积较小，熏蒸剂的用量也很少；因此在筛选量少或成本较高无法进行大型试验的化合物尤其适合使用该方法进行评价。

2.2 甲基酮对红火蚁熏蒸作用的结构活性关系

这是首次探究n-脂肪族甲基酮对昆虫熏蒸作用的结构活性关系。在这些试验中，以红火蚁作为模式生物，用上述生测系统测试了4种甲基酮(2-庚酮、2-辛酮、2-壬酮和2-十一烷酮)(表1)。之所以选择这些甲基酮是因为它们天然存在于不同植物中，现已商品化。十三烷酮(植物产生的脂肪族甲基酮)在室温下是固体，挥发性低，在此生测试验中无法用作熏蒸剂。在探索生测试验中的环境和培养参数时，测定了C-7至C-11甲基酮在室温下的相对蒸发率。在不同的试验中将不同量的甲基酮分别滴到载玻片表面(图2)，然后将“熏蒸室”装好，于室温[(25±3) ℃]下放置。结果发现，所有种类的甲基酮在24 h内皆完全挥发(2-庚酮0.5 h、2-辛酮4 h、2-壬酮10 h、2-十一烷酮 24 h)。在对红火蚁的结构活性关系研究中，随机选取25只工蚁放入熏蒸容器中(图2)，24 h后检查试虫死亡率。假设在所有试验过程中熏蒸剂没有或极少泄漏，熏蒸室内表面对熏蒸剂无吸收，在24 h内熏蒸剂完全挥发并均匀分布在容器内。在试验过程中，塑料培养皿及相关材料未发生可见的变化。

每种甲基酮的概率模型示于图2，LC50与LC80及相关数据见表 1。试验中所有的甲基酮对红火蚁的致死率随浓度的增加而提高(2-十一烷酮，F=8.14，df=4，P＜0.05；2-壬酮，F=71.29，df=4，P＜0.05，2-辛酮，F=83，df=4，P＜0.05；2-庚酮，F=88.47，df=4，P＜0.05)。LC50很好地反应了毒物对害物的活性。结果表明，甲基酮的碳链越短，LC50值越低，2-十一烷酮(C-11) LC50为 8.21 μg/cm3、2-壬酮(C-9)为 5.26 μg/cm3、2-辛酮(C-8)为 5.11 μg/cm3、2-庚酮(C-7)为4.27 μg/cm3(表 1)。在95%的置信区间内，2-十一烷酮的LC50要显著大于2-壬酮、2-辛酮，但相对于2-庚酮并不显著(表1)。2-十一烷酮和2-庚酮无显著差异可能是由于后者的置信区间较大(试验剂量与重复之间变化较大)。LC80值与LC50值相似，也会随着碳链长度的缩短而降低，2-十一烷酮(C-11)的 LC80为 9.85 μg/cm3、2-壬酮(C-9)为 7.58 μg/cm3、2-辛酮(C-8)为 6.38 μg/cm3、2-庚酮(C-7)为 5.37 μg/cm3，其中，2-十一烷酮的值要显著高于 2-辛酮，相对于其他两者并不显著(95%的置信区间)。

图2 室内生测试验中，4种甲基酮(C-7至C-11)作为熏蒸剂防治红火蚁(S. invicta)的剂量对数与死亡率概率值的概率模型

如上文所述，C-11至C-7甲基酮的挥发性随碳链的缩短而升高。甲基酮对红火蚁的毒力与其碳链的长度呈负相关，与其挥发性呈正相关。碳链较短的甲基酮挥发较快，容器内浓度较高，而本试验仅检查了24 h时试虫的死亡情况，所以无法确定熏蒸剂挥发性对试虫毒力的影响。但推测分子量较小的甲基酮对红火蚁的毒力更高。也有可能由于碳链较短，挥发更快，试虫在全剂量蒸气中暴露的时间更长，影响了红火蚁对熏蒸剂的敏感性。也有可能是化合物毒性和全蒸发所需时间不同所共同作用所致。根据前期试验，1 μL 2-庚酮完全挥发需要3 min，而1 μL 2-十一烷酮完全挥发需要24 h。另一个需要考虑的因素是化合物的分子量差异。例如，2-十一烷酮的LC50是2-辛酮的1.6倍，前者分子量是后者的1.3倍。从随后的测定结果中发现，容器中 2-辛酮的浓度比2-十一烷酮更高，这也可能是导致红火蚁对它们敏感性差异的原因之一。

后期还需要继续探究甲基酮作为熏蒸剂对红火蚁的作用机制。目前推测这些化合物的作用方式是破坏试虫的表皮层，导致其失水(一种无毒的作用机制)。之所以做出这种假设是根据甲基酮作为除草剂时的作用机制。当用2-十一烷酮的乙醇溶液处理或用2-十一烷酮蒸气熏蒸，处理后30 min，植物会萎蔫死亡，可能是由于植物的角质层被破坏失水死亡。

2.3 田间试验

根据LC50，虽然2-庚酮、2-壬酮、2-辛酮比2-十一烷酮的作用效果更好(表 1)，但还是选择了 2-十一烷酮进行田间试验。这是因为：⑴ 十一烷酮已被美国环境保护局(EPA)登记为生物农药，可以作为节肢动物驱避剂以高达8%的浓度用于人体皮肤。对动物及人体毒理学研究表明，2-十一烷酮安全；⑵ 2-十一烷酮已被作为除草剂进行研究开发，在研究中发现，该化合物作为熏蒸剂对杂草、植物病原菌、土壤线虫有活性。而此试验就是调查其对土壤中昆虫的影响，当然也包括蚂蚁。

用表2所示的分级标准评价标记的蚁巢。一个活跃的蚁巢，在温暖季节会出现工蚁和幼蚁，这表明蚁巢中蚁后正在产卵。评估指数0－10是根据估计的工蚁和工蚁幼蚁的数量确定。活蚂蚁数＞100的蚁巢被认定为活跃，而本试验选取的蚁巢的活跃度≥5。选取5个不同浓度的2-十一烷酮水乳液进行试验(100%、50%、25%、10%、0%，体积比)。用图3的注射器分别向每个蚁巢中注入50 mL药液或蒸馏水。每一个处理重复3次。

图3 由一根20 cm长的橡胶管链接的10 mL玻璃移液管和100 mL塑料注射器组成的蚁巢注射器

试验后第1天，注入100%浓度的2-十一烷酮的蚁巢的级别被评为2(在蚁巢表面无幼蚁，红火蚁的数量减少)，这表明种群活跃指数经历了“三步式”降低(图4)。用50%与25% 2-十一烷酮水乳液处理的蚁巢也表现出明显的种群衰退迹象。50%处理组由7降到了4，25%处理组由6降到了3。从第2天到第4天，100%处理组蚁巢的活跃度始终为 0。通常情况下，只要蚁巢受到干扰，就会有成千上百只蚂蚁冲出蚁巢，但用100% 2-十一烷酮处理过的蚁巢不会出现此情况(图4和图5D)。用50%与25% 2-十一烷酮水乳液处理过的蚁巢，分别在第3天与第4天活跃度降为0 (图4和图5F)，而10%水乳液与清水处理的蚁巢在4 d内的活跃度始终相同，分别为5和7。

图4 田间试验中用图3所示注射器向蚁巢中注入不同浓度的2-十一烷酮乳液后红火蚁的活跃度变化情况

图5 各处理前后蚁巢的变化

在图5中A、B为前后对照处理，C、D为100%2-十一烷酮处理前后，E、F为25% 2-十一烷酮乳液处理前后。处理前，这些蚁巢的表面布满着从土层下方搬运上来的土壤颗粒(图5A、C、E)。处理后4 d，只有对照组的蚁巢依然有活跃的红火蚁，表面还布有颗粒状的土粒(图5 B)，用2-十一烷酮处理的蚁巢表面已经变平(图5 D、F)。图6分别表示了对照处理与 100%与 25%的 2-十一烷酮处理后的蚁巢典型状态，在受到干扰后左边的图为活跃度为5的对照处理蚁巢，右边为用50% 2-十一烷酮乳液处理4 d后的活跃度为0的蚁巢。用2-十一烷酮处理后的蚁巢没有活动迹象(评级为0)，即使被干扰时也没有工蚁出现，如果是活跃的蚁巢，这时工蚁则会立即冲出来。

图6 对照和药剂处理后蚁巢的活跃度

在用 25% 2-十一烷酮乳液(每个蚁巢使用了12.5 mL 2-十一烷酮)处理1周后的蚁巢中蚁没有重建的迹象。需要进一步研究用此方法处理蚁巢后对处理区域内外的蚁巢密度和蚁种群的影响。而且，经过熏蒸剂处理过后的蚁巢的后期恢复及重建情况也需要长期的跟踪研究。但从本研究可以明确 2-十一烷酮水乳液作为熏蒸剂短期有抑制红火蚁种群活跃度的作用。未来关于2-十一烷酮相关剂型的开发也有助于对其挥发性与效果(剂量反应)及此方法持效期之间的关系进行探究。如果通过剂型开发可以使2-十一烷酮在土壤中存留更长的时间，那么就可以用更低的剂量达到更好的防治效果，或者使被处理过的蚁巢不再适合红火蚁生存。如果单从气味上来看，2-十一烷酮从土壤中释放到空气中至少需要3 d。

2.4 熏蒸剂对其他昆虫及不同发育阶段的影响

为了更好地了解此熏蒸剂生物测定法的实用性并确定2-十一烷酮是否适合作为通用的昆虫熏蒸剂，用赤拟谷盗的成虫、德国小蠊雄成虫、烟芽夜蛾的卵进行试验。首先，确定可以杀死全部以上试虫和红火蚁的最低剂量，然后进行2次重复试验，确保试验剂量作用效果的稳定性与重复性。对于红火蚁(每个重复10只试虫)，4.1 g/m3药剂在24 h内便可以杀灭全部试虫(表3和图7)；对于德国小蠊(每个重复5只试虫)需要41 g/m3药剂；烟芽夜蛾卵(每个重复250枚)完全失去孵化能力则需要101.6 g/m3药剂；对于赤拟谷盗(每个重复10头试虫)需要165.8 g/m3药剂(表2和图8)。溴甲烷对大多数种类昆虫的有效作用浓度为48.08～112.2 g/m3。2-十一烷酮对不同种类昆虫及不同发育阶段有相似活性，只是对赤拟谷盗的有效浓度要比溴甲烷要高一些(图7、8)。

图7 生测试验中2-十一烷酮对红火蚁(S. invicta)100%致死剂量与USDA APHIS处理手册中溴甲烷的推荐使用剂量(最低48.08 g/m3，最高112.2 g/m3)的对比

图8 用图2所示的生测方法测得2-十一烷酮对德国小蠊(B.germanica)、烟芽夜蛾(H. virescens)卵、赤拟谷盗(T. castaneum)的100%致死剂量与USDA APHIS处理手册中溴甲烷的推荐使用剂量(最低48.08 g/m3，最高112.2 g/m3)的对比

2.5 十一烷酮与溴甲烷用于害虫熏蒸的成本比较

溴甲烷之所以成为了熏蒸剂的“标杆”，首先是因为其广谱性，可以用于多种有害生物的防控；其次是成本低。因此，将 2-十一烷酮与溴甲烷进行了比较。对于常见的害虫或商品，溴甲烷最低使用量为48.08 g/m3，最高为112.2 g/m3。2012年溴甲烷田间使用价格为0.013美元/g，2017年纯度为99.9%的十一烷酮的批发价为 0.014美元/g (https://www.alibaba.com/product-detail/2-Undecanone-cas-no-112-12_60431528103.html)。表3为2-十一烷酮和溴甲烷以 100%致死率防治不同昆虫所需要的最低剂量成本比较。从表3可以看出二者防治红火蚁时，溴甲烷如果按照推荐的最低剂量，那么其成本比 2-十一烷酮高10.9倍；如果按照最高剂量，那么高25.6倍。值得一提的是，2-十一烷酮能完全控制红火蚁的有效剂量会随蚁巢所在地土质的差异而改变。从目前就红火蚁的研究来看，2-十一烷酮的确是溴甲烷的一种理想替代品。而对于其他试虫、不同的发育阶段，前者依然有取代后者的潜力(图8和表3)。其中，2-十一烷酮对赤拟谷盗的效果最差，前者最大推荐剂量的费用是后者的 3.7倍，最低推荐剂量费用是后者的1.6倍(表3)。

由于溴甲烷需要人工合成，并且无色、无味不易被察觉，而且对平流层臭氧层有很强的破坏作用，所以在2005年溴甲烷被禁用。2-十一烷酮可能为合适的替代品。2-十一烷酮具有以下优势：⑴ 天然产物；⑵ 食用的植物就可以产生2-十一烷酮；⑶ 其安全性已被明确；⑷ 2-十一烷酮有温和的气味，可以被轻易察觉；⑸ 在大气压及正常环境温度下，可以以液体的状态运输；⑹ 2-十一烷酮具有广泛的防治谱(节肢动物、植物、线虫和细菌)，其作用方式是非生化的，具有商业用途；⑺ 对人体安全，已通过美国环境保护局(EPA)登记为蚊虫驱避剂用于人体皮肤。相较于人工合成的或对非靶标生物高毒的熏蒸剂，人们对于天然源熏蒸剂的接受力要更强一些。

2.6 对甲基酮作为熏蒸剂的展望

不同熏蒸剂之间的作用方式差异很大。有些熏蒸剂具有速效性，而有些则作用速度较慢。在亚致死剂量下，有一些熏蒸剂对害虫具有麻痹作用，而有一些则使害虫无法恢复。一般来说，熏蒸剂的毒力取决于靶标害虫的呼吸速率，呼吸速率越低，其对熏蒸剂的敏感性越差。虽然目前对于2-十一烷酮的作用方式还不明了，但推测它作用于植物或昆虫的表皮层，而非作用于靶标的呼吸作用。因为即使在很低的温度条件下，2-十一烷酮作为除草剂也具有很快的速效性。

随着溴甲烷被完全淘汰，整体上，登记的熏蒸剂种类越来越少，在有害生物的防控方面可选择的熏蒸剂也越来越少。被处理货物的类型、有害生物的种类与发育阶段、被处理物的结构、熏蒸剂的价格、熏蒸剂对使用者和环境的安全性等都是选择熏蒸剂时需要考虑的因素。而且人们对化学防治方法的接受程度也变得越来越重要，越来越多的人需求“绿色技术”。许多天然精油已被开发用于有害生物的防控。例如，肉桂油的主要成分肉桂醛对于德国小蠊(T. castaneum)及玉米象(Sitophilus zeamais)有触杀活性。丁香油对米象(Sarocladium oryzae)、谷蠹(Rhyzopertha dominica)具有毒性。公丁香(Syzygium aromaticum)的花蕾及八角(Illicium uvrum)的提取物对德国小蠊(T. castaneum)及玉米象(S. zeamais)有杀灭作用，且抑制它们的生殖。从印度楝(Azadirachta indica)中提取的精油具有抑制昆虫羽化、减少产卵率和抑制昆虫发育的作用。

甲基酮——2-十一烷酮是由野生番茄(L. hirsutum Dunal f. glabratum C. H. Müll)的毛腺产生的。可以被用作食品添加剂和调味品，用于化妆品和香水，可以从天然植物中萃取。其已经被用作蚊虫趋避剂。十一烷酮对哺乳动物的毒性相对较低，已被美国环境保护局登记为生物杀虫剂的成分，此生物杀虫剂为用于人体皮肤的蚊虫驱避剂。

综上所述，探究了4种甲基酮(2-庚酮、2-辛酮、2-壬酮、2-十一烷酮)的杀虫潜力，发现了其对红火蚁的熏蒸活性。与2-辛酮、2-壬酮与2-十一烷酮相比，2-庚酮的 LC50(4.27 μg/cm3)最低(表 1)。十一烷酮对德国小蠊成虫、赤拟谷盗成虫、烟芽夜蛾卵都具有熏蒸作用。除处理赤拟谷盗的浓度稍高外，处理其余害虫所需的 2-十一烷酮浓度都在溴甲烷的推荐使用浓度范围内(48.08～112.2 μg/cm3)(表 3)。在田间试验中，注入25%的2-十一烷酮乳液(相当于12.5 mL 2-十一烷酮纯溶液)就可以消灭一个蚁巢(图 5)。直接将药物注如蚁巢进行蚂蚁防控的方法之前也有人建议使用。连有10～20 cm长喷嘴的气溶胶罐，可以被房主用来处理单个的蚁巢。在无合适熏蒸剂的情况下，可以甲基酮快速防治害虫，可以作为溴甲烷的替代品，是一种有发展潜力的熏蒸剂。