硅藻土对5种储粮害虫和不同磷化氢抗性水平杂拟谷盗防治效果的研究

孟宏杰 张婷 陈二虎

摘要 为初步了解硅藻土对储粮害虫的防治效果以及与害虫磷化氢抗性发生发展的关系，本研究采用直接拌粮法（设置剂量梯度为0、0.2、0.4、0.6 g/kg和 0.8 g/kg）测定硅藻土对赤拟谷盗、杂拟谷盗、锈赤扁谷盗、谷蠹、玉米象的防治效果，以及磷化氢抗性杂拟谷盗（抗性倍数为 2.3～144.7）对硅藻土的敏感性差异;除此之外，本研究还分析了0.4 g/kg硅藻土在 4 种粮食（小麦、玉米、大豆、稻谷）中对赤拟谷盗的杀虫效果。研究结果表明：一定剂量（0.2～0.8 g/kg）的硅藻土均能够在一定时间内有效杀死上述 5种储粮害虫，不同储粮害虫对硅藻土的敏感性存在显著差异（P<0.05），其中杂拟谷盗对硅藻土的耐受性最强，玉米象对硅藻土最为敏感。除个别品系外，不同磷化氢抗性品系的杂拟谷盗对硅藻土的敏感性不存在显著差异（P>0.05），且与磷化氢抗性无关;硅藻土在不同粮食中对害虫的作用效果存在显著性差异（P<0.05）（处理 7 d后，死亡率为 13%～98%），其中在大豆中对赤拟谷盗的杀虫效果最强，在玉米中对其作用效果不明显。因此本研究得出结论：硅藻土对主要储粮害虫均具有一定的防治作用，且对抗磷化氢的杂拟谷盗具有良好的致死效果。因此，硅藻土具备成为储粮害虫防治及其磷化氢抗性治理药剂的潜力。

关键词 储粮害虫; 硅藻土; 磷化氫抗性; 防治效果; 死亡率

中图分类号： S 482.39， S 379.5

文献标识码： B

DOI： 10.16688/j.zwbh.2019410

Abstract To explore the effect of diatomaceous earth （DE） on major stored grain pests， Tribolium castaneum， T.confusum， Sitophilus zeamais， Cryptolestes ferrugineus， Rhyzopertha dominica were exposed in DE with different doses （0， 0.2， 0.4， 0.6 g/kg and 0.8 g/kg） by mixing the pesticide with grain. The sensitivity of T.confusum with different phosphine-resistant levels （Rf 2.3-144.7） to DE was investigated. The effect of DE at 0.4 g/kg on T.castaneum in four different grains （wheat， corn， soybean and rice） was also analyzed. The results showed that a certain concentration of DE could kill the stored grain pests. The pests showed significant different sensitivity to DE （P<0.05）， T.confusum had the strongest tolerance to DE， and S.zeamais was the most sensitive to DE. The sensitivity of four different phosphine-resistant T.confusum strains to DE were not related to resistance levels. Moreover， we also found that DE had significant different effects on pests in different grains （P<0.05）（The mortality rate was 13%-98% after 7 days of treatment）. Among them， the effect of DE was the strongest in soybeans， while no significant effect in corn. Overall， the above results suggest that DE not only has a certain prevention and control effect on the main stored grain pests， but also has a good lethal effect on phosphine-resistant strains of T.confusum. Therefore， DE has the potential to be developed into an insecticide for controlling stored grain pests and managing phosphine resistance.

Key words stored grain pest; diatomaceous earth; phosphine resistance; control effect; mortality

关于储粮害虫的防控，在国际上主要以磷化氢（PH3）熏蒸、有机磷酸盐杀虫剂（包括马拉硫磷、杀螟松、甲基嘧啶磷等）以及拟除虫菊酯杀虫剂的施用为主[1]，其中，使用最广泛的防治方法是PH3熏蒸。然而，由于防治手段的局限性，PH3长期单一使用已导致储粮害虫产生了严重的抗药性[1]，从而引起用药量增加。粮食中有害残留物不断增多，严重威胁食品安全的同时也给人畜和生态环境安全造成巨大压力。目前，有关储粮害虫新型防治技术的研发已经成为国际研究热点[2]。

硅藻土（diatomaceous earth，简称DE）属于惰性粉，是一种硅质岩石，一般由统称为硅藻的单细胞藻类死亡以后的硅酸盐遗骸形成，其本质是含水的非晶质SiO[3]2。硅藻土为天然物质，杀虫机理主要是利用其颗粒与昆虫表皮摩擦而损坏表皮蜡层从而导致昆虫失水死亡[4-7]。硅藻土性质稳定，不会产生有毒化学残留或与环境中的物质发生反应，对哺乳动物毒性很低，不影响粮食的质量安全，是一种优良的天然杀虫剂，对防治储粮害虫具有广阔前景。且已有研究表明[3，8]，提高环境温度、降低粮食水分或空气湿度会增强硅藻土杀虫效果。覃章贵等[9]研究发现使用500 mg/kg的Protect-ItTM（硅藻土谷物保护剂）处理小麦，对赤拟谷盗Tribolium castaneum、谷蠹Rhyzopertha dominica、玉米象Sitophilus zeamais等害虫有抑制作用。本研究主要评估不同剂量的硅藻土对5种主要储粮害虫的杀虫效果，包括赤拟谷盗、杂拟谷盗T.confusum、锈赤扁谷盗Cryptolestes ferrugineus、谷蠹、玉米象，并深入分析不同 PH3 抗性品系的害虫对硅藻土的敏感性差异以及在不同粮食中硅藻土对储粮害虫的杀虫效果。本研究将为储粮害虫的绿色防控提供新的思路。

1 材料与方法

1.1 供试材料

1.1.1 供試昆虫

本研究供试昆虫采集自上海、湖南、四川、广东等地（表1），经实验室数十代培养建立稳定种群（无药剂接触）。根据联合国粮食及农业组织FAO推荐的磷化氢抗性测定方法检测试虫磷化氢抗性水平。具体方法：首先将试虫置于熏蒸瓶密闭熏蒸20 h（环境温度为30℃，相对湿度为75%），待熏蒸结束后，散气1 h，取出试虫置于培养皿中正常饲养，3 d后统计试虫死亡数量，计算抗性系数。以FAO的推荐值并结合抗性抽查情况确定敏感品系半致死剂量，其中杂拟谷盗的LC50 为0.011 mg/L。此外，本实验室已测得供试昆虫的PH3抗性系数，但尚未公开发表。

抗性系数（Rf）=试虫实际LC50/敏感品系LC50。

1.1.2 仪器与试剂

恒温恒湿培养箱（BSC-250），上海博讯实业有限公司医疗设备厂;电子天平（SQP），赛多利斯科学仪器（北京）有限公司;电热恒温鼓风干燥箱（DUG-9642A），上海精宏实验设备有限公司。

硅藻土：杭州崇新新材料有限公司。

试验用粮：小麦、玉米、大豆、稻谷，存储于南京财经大学粮食储运国家工程实验室。

1.2 试验方法

1.2.1 饲料准备

玉米象饲料：将清洗后的小麦于60℃条件下风干4 h，调节小麦水分至（15±1）%，备用。

赤拟谷盗、杂拟谷盗、锈赤扁谷盗饲料：将上述风干后的小麦磨成粉状，备用。

谷蠹饲料：将上述风干后的小麦籽粒与磨碎后的全麦粉按2∶1混匀，备用。

1.2.2 试虫培养

随机选取试虫数百头置于500 mL广口瓶中。瓶中含有半瓶饲料，于培养箱内，（30±0.5）℃，相对湿度75%，黑暗环境下培养。待成虫产卵3 d后，将成虫移出，同时将饲料中的卵继续培养（3 d内的卵视为同一龄期），待子代卵发育为成虫后，选取2～3周龄成虫进行相关试验。

1.2.3 硅藻土对不同储粮害虫杀虫效果测定

采用直接拌粮法：用电子天平称取一定量的小麦于干净的广口瓶中，根据“普泰粮”（一种储粮硅藻土杀虫剂，我国农业农村部的农药登记号为LS20021984）推荐剂量，加入一定量的硅藻土（剂量设置为0、0.2、04、0.6 g/kg和0.8 g/kg）与之充分混合均匀，每瓶中投入2～3周龄的供试成虫50头（无性别区分），每组试验重复 3 次，以不添加任何药剂作为空白对照，用纱布扎紧瓶口置于恒温恒湿培养箱中培养观察（根据每种试虫的存活状态选择合适天数），试验条件为温度（30±1）℃，相对湿度（75±5）%，无光照。分别于第1、3、7、11、15、20天和第30天统计试虫存活情况。供试虫源具体信息见表1。

1.2.4 硅藻土对不同磷化氢抗性品系的杂拟谷盗杀虫效果测定

选取具有不同 PH3 抗性的 4 个品系的杂拟谷盗（FXTc、YLTc、ZYTc、GZTc）作为试验对象，硅藻土剂量设定为 0.4 g/kg，试验方法同 12.3。

1.2.5 硅藻土对不同粮食中赤拟谷盗的杀虫效果测定

选取小麦、玉米、大豆和稻谷作为试验用粮，试虫为赤拟谷盗，硅藻土剂量设置为 0.4 g/kg，采用直接拌粮法，具体试验方法同 1.2.3。

1.3 数据处理

用 SPSS 17.0 软件统计分析各试虫死亡率和校正死亡率，以获得不同品系 LT50、LT99，并得出毒力回归方程。运用单因素方差分析（One-Way ANOVA）中的Duncan氏法分析测验其差异显著性。显著水平设置为0.05。

死亡率=处理后死亡虫数/试验前总虫数×100%;校正死亡率=（处理组死亡率-对照组死亡率）/（1-对照组死亡率）×100%。

2 结果与分析

2.1 硅藻土对不同储粮害虫的杀虫效果

硅藻土对不同试虫均具有较好的致死效果（表2），不同试虫的死亡率随着处理时间的延长均不断升高，并且部分试虫对不同剂量处理在 3、7、11 d 的死亡率存在显著差异（P<0.05）。其中，杂拟谷盗对硅藻土的耐受性最强，在 0.2～0.6 g/kg的硅藻土剂量下试验 30 d 后试虫才全部死亡，赤拟谷盗和谷蠹对硅藻土敏感性相对较弱，不同剂量处理在 3、7、11 d 的死亡率均存在显著性差异（P<0.05）;玉米象和锈赤扁谷盗对硅藻土的敏感性相对较强，在不同剂量下处理 3、7、11 d 后（除 0.2 g/kg），死亡率均达到 100%。

2.2 硅藻土对不同磷化氢抗性品系的杂拟谷盗杀虫效果

不同磷化氢抗性品系的杂拟谷盗（Rf为2.3～144.7）对硅藻土均具有敏感性（LT50为3.45～1345 d），除ZYTc外，其他品系对硅藻土的敏感性不存在显著性差异（P>0.05），且与磷化氢抗性无关。不同品系试虫毒力回归曲线斜率相差较小（k为2.14～3.42），表明试虫对硅藻土的反应具有相对齐性（表3）。

2.3 硅藻土在不同粮食中对赤拟谷盗的杀虫效果

硅藻土在不同粮食中对赤拟谷盗的杀虫效果见图1。经0.4 g/kg的硅藻土处理不同时间，试虫的死亡率随时间延长呈上升趋势，且在不同粮食中的杀虫效果存在差异。试虫在大豆中处理 3、7、11 d后的死亡率与在小麦、稻谷、玉米中存在显著性差异（P<0.05）。硅藻土在大豆中杀虫效果最强;处理 3 d 后，稻谷和玉米中试虫的死亡率无显著差异（P>0.05）;处理 7 d 后，试虫在4种粮食中的死亡率均存在显著差异（P<0.05）。硅藻土杀虫效果强弱顺序为：大豆>小麦>稻谷>玉米;处理 11 d 后，在小麦和稻谷中的试虫死亡率无显著性差异（P>0.05），且在玉米中试虫死亡率最低。

3 讨论

由于储粮害虫PH3抗药性发展严重，寻求PH3的替代熏蒸剂或杀虫剂是当前研究人员不断探索的方向。目前，关于储粮害虫的绿色防治已经在气调贮藏（N2 和 CO2）和植物精油杀虫等方面取得进展[10]。此外，高低温储粮防治技术和辐照技术已经被证明可以有效杀死具有 PH3 抗性的储粮害虫[11-13]。由于硅藻土具有毒性低，无化学残留，稳定性好且对环境友好等特点，已经逐渐成为储粮害虫防治的一种绿色、安全的重要手段。目前，我国硅藻土实仓杀虫技术主要包括空仓处理、粮仓设备和运输工具表面处理、粮食处理3种手段，但仍存在技术手段尚未成熟，效率不高等问题，需要进一步的探索和研究[14]。

本研究在实验室的条件下，采用不同剂量的硅藻土对赤拟谷盗、杂拟谷盗、玉米象、锈赤扁谷盗和谷蠹进行杀虫效果测定。结果表明，不同剂量的硅藻土对不同试虫均具有较好的致死效果且不同昆虫对硅藻土的敏感性存在显著性差异（P<005）。其中，杂拟谷盗对硅藻土的耐受性最强，在0.4 g/kg剂量下处理30 d后，试虫全部死亡;玉米象对硅藻土的敏感性最强，在不同剂量下，处理3 d后均无试虫存活，锈赤扁谷盗的敏感性相比玉米象较弱，此结果与前人的研究结果差异较小（敏感性强弱顺序：锈赤扁谷盗>玉米象>赤拟谷盗>谷蠹）[15-18]。不同试虫对硅藻土的敏感性差异可能是昆虫的形态和生理差异造成的，试虫表皮越薄，虫体表面积越大，对硅藻土的敏感性越强（与硅藻土的杀虫机理相关）[7，14]。由于硅藻土的物理性质稳定，作用效果持续时间长，因此，即使其剂量较低，亦能在一定时间后杀死残留害虫。此外，对不同PH3抗性杂拟谷盗的硅藻土敏感性差异分析结果表明，一定剂量的硅藻土能够有效杀灭高抗性的试虫，除个别品系外，不同磷化氢抗性品系的杂拟谷盗对硅藻土的敏感性不存在显著差异（P>0.05），并且与磷化氢抗性无关，这可能是由不同试虫地理种群的差异性决定的（虫体表面积不同，生活环境不同等原因）。Athanassiou等[19]研究发现一定剂量的硅藻土在4种不同谷物中对米象的杀虫效果存在差异，硅藻土在玉米中的杀虫效果比在小麦和水稻中差，而硅藻土对无色书虱Loposcelis dicolor的作用效果与粮食种类、作用时间均无关。本研究發现在0.4 g/kg的硅藻土剂量下，不同粮食中硅藻土对赤拟谷盗的杀虫效果存在显著差异（P<0.05），作用效果强弱顺序为：大豆>小麦>稻谷>玉米，此结果与前人研究相似[20]。可以推测，此差异可能是不同谷物的物理、生理特性决定的，例如，与其他谷物相比，玉米表面的硅藻土颗粒较少，从而会导致试虫与硅藻土接触量减少。不同储粮害虫可能存在类似的防治效果的差别。另有研究发现，硅藻土对软体储藏物害虫非常有效，如螨类等[21]，说明不同粮食中的害虫需要不同的防治技术，要根据不同防治方法的杀虫谱，多种技术相结合，以达到综合防治的目的。

综上所述，本研究验证了硅藻土具有杀虫的广谱性和高效性，且对抗磷化氢害虫的防治效果较好，是一种绿色、安全的储粮害虫杀虫剂。本研究在为储粮害虫PH3抗性问题发生现状提供基础数据的同时，也为储粮害虫防治新途径的研发提供新的思路。

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（責任编辑：杨明丽）