应用S-烯虫酯小麦防治米象和玉米象持效性模拟研究

姜 雪， 赵 珍， 龚 超， 张锡贤， 何丽莎， 王森山， 李燕羽

(甘肃农业大学植物保护学院1，兰州 730070)(国家粮食和物资储备局科学研究院2，北京 100037)(无锡国家粮食储备库3，无锡 214028)(江苏常州城北国家粮食储备库有限公司4，常州 213022)(常州胜杰生命科技股份有限公司5，常州 213138)

米象[Sitophilusoryzae(L.)]和玉米象(SitophiluszeamaisMotschulsky)隶属鞘翅目(Coleoptera)象甲科(Curculionidae)，在全球分布广泛，严重危害粮食质量和品质，是世界性的储粮害虫。它们的生活周期和形态结构非常相似,雌性成虫均在谷粒内进行产卵，幼虫在谷粒内生长繁殖至化蛹，成虫从谷粒内钻出，啃食谷粒[1]。在27 ℃、相对湿度70%的条件下，当2头玉米象侵染1粒玉米时，平均37 d可使玉米的质量损失达到18.3%[2]。当米象和玉米象大面积发生时，会造成粮温升高，引发粮堆发热、粮食霉变、结块等问题，造成储粮损失[3]，甚至造成真菌毒素污染。我国对米象和玉米象的防治主要采用化学熏蒸和药剂防治。因为长期大量使用磷化氢进行熏蒸，导致害虫的抗药性增强，防治效果差。而化学药剂的种类单一，长期使用会造成害虫的抗药性增强，药剂残留问题突出、以及有害生物再猖獗严重等问题的发生[4]。由于市面上大部分的药剂都是触杀剂，而米象和玉米象的卵、幼虫和蛹是在粮食籽粒内为害，因此，对米象和玉米象非成虫虫态的防治效果较差。

生物化学农药，是指对防治对象没有直接毒性，只有调节其生长、发育或干扰交配等作用的天然化合物或人工合成的、与天然化合物结构相同的一类农药[5]。烯虫酯是首个人工合成的昆虫保幼激素类似物，也是最接近天然保幼激素结构的一种脂溶性化合物。S-烯虫酯作为人工合成的昆虫保幼激素类似物，其作用机理与天然保幼激素相似，均是通过干扰昆虫正常的生长发育过程，使其发生滞育现象，形成多龄期幼虫或中间体，破坏幼虫向成虫的发育，从而抑制害虫的繁殖[6, 7]。与天然保幼激素JH III相比较，S-烯虫酯具有稳定性强、活性高、合成简便等优点[8]。S-烯虫酯不仅对哺乳动物的毒性很低，而且可以在环境、土壤和水中快速降解，对人畜和环境安全，符合绿色防治的要求[9]。

在国外，S-烯虫酯被广泛应用于农业、种植业、仓储等多个领域。1980年S-烯虫酯在美国第一次被登记用于储藏物害虫防治，商品名为“Diacon®”[10]。在经过一系列的研究后，1982年起将其列为生物化学农药。2002年再次被国家生物科学中心登记注册，商品名为“Diacon®‖”，活性成分是S-烯虫酯，质量浓度为288 mg/mL[11]。在美国，S-烯虫酯不仅可以直接应用于粮食上，还可以作为一种触杀剂或气溶胶，应用在小麦粉加工设备、仓房和室内食品储存设备以及袋装宠物粮中[12]；在日本S-烯虫酯主要应用于宠物和畜牧保健以及公共卫生方面[8]；在新西兰S-烯虫酯被应用于防治南方盐沼蚊直到灭绝。目前，S-烯虫酯已经实现商品化。

为了明确不同处理时间的S-烯虫酯对象甲科储粮害虫成虫及子一代种群的抑制效果，本研究以南宁品系玉米象(SitophiluszeamaisMotschulsky)和通州、西藏、四川3个品系的米象[Sitophilusoryzae(L.)]为供试昆虫，测定评价了S-烯虫酯药效持续效果和虫种、品系间的敏感性差异，以期为储粮害虫的绿色防控和保障粮食安全提供参考。

1 材料和方法

1.1 供试试虫

实验所需试虫均在国家粮食和物资储备局科学研究院实验室培养，试虫信息如表1所示。

表1 象甲科试虫样本信息

1.2 供试药剂

20% S-烯虫酯液剂。

1.3 米象和玉米象饲料的制备

取品质良好的小麦，除去石块、土块、各类秸秆等杂质后用自来水洗净，将洗干净的小麦沥水后置于(80±1) ℃的电热恒温鼓风干燥箱中进行干燥消毒，不定时测量水分，待其含水量降至(13±1)%时，取出冷却至室温后密封保存备用。

1.4 供试米象和玉米象成虫获取

准备洗净烘干的直径为80 mm、高100 mm的培养瓶，放入80 g调节水分至(13±1)%的小麦，挑选200头成虫，置于培养瓶中，在(28±1)℃，RH (70±1)% 的恒温恒湿培养箱中饲养3 d后，筛出成虫，将感染的小麦样品放回原培养瓶，在培养箱中连续扩大培养。采用新羽化7～14 d的成虫作为药效评价试虫。

1.5 实验粮堆及对照仓的处理

首先将3 kg 20% S-烯虫酯用水稀释到120 kg，形成0.5% S-烯虫酯水溶液。利用多场景应用智能识别低容量在线施药系统，按照每吨粮食5 g S-烯虫酯的剂量用皮带输送机在每吨粮食表面喷洒1 L S-烯虫酯水溶液，粮粒在皮带输送机上翻滚，多次拌匀，以保证粮堆拌合均匀。对照仓使用剂量为500 mg/kg的磷化氢对供试仓房进行熏蒸处理，密闭28 d。

1.6 粮食样品采集

选取常州城北国家粮食储备库和无锡国家粮食储备库两库的实验仓和对照仓为取样点，储备粮种为小麦，小麦水分为12%，施药时间分别为1年和3个月期。按照图1，表层、上层、中层和下层4个点，每点采集粮食样品0.5 kg。

图1 高大平房仓内扦样点俯视图

1.7 室内药效评价方法

在室内接入试虫进行药效持效性评价。将70 mm×150 mm的培养瓶在100 ℃下干燥灭菌2 h，冷却备用。在灭菌的玻璃瓶内壁上涂1条宽约2 cm的聚四氟乙烯带，然后将瓶子在60 ℃条件下干燥30 min，取出使用，主要是防止象甲科类昆虫攀爬逃逸。

实验采用混粮法[13]，称取50 g从粮库取回来的样品分别放入涂好聚四氟乙烯的培养瓶中，接入20头羽化2周左右的试虫成虫，性别随机，设置3组平行实验。在温度(27±1)℃，RH(70±1)%的恒温恒湿培养箱培养14 d后，将20头成虫全部移出并记录其存活情况。剩余带卵粮粒放回培养瓶中，继续在原条件下培养，在培养过程中每日观察，直至有成虫钻出粮粒。将钻出粮粒的子一代成虫挑出，计算头数。

1.8 数据处理方法

死亡率=试虫死亡数目/试虫总数×100%。

校正死亡率=(处理死亡率-对照死亡率)/(1-对照死亡率)×100%。

在SPSS20.0软件采用独立样本T检验或非参数检验，比较持效期、虫种和品系间是否存在显著性差异。

2 结果与分析

2.1 S-烯虫酯对玉米象成虫的持效性

施药时间为90 d时，玉米象成虫的校正死亡率为(40.00±3.54)%，与对照组相比抑制作用显著(表2)。而当施药时间为365 d时，玉米象成虫的死亡率仅为(1.67±2.04)%，与90 d抑制效果相比差异显著(表2)，说明 S-烯虫酯的药效随时间的延长对玉米象成虫作用效果降低。

表2 玉米象校正死亡率非参数检验结果

2.2 S-烯虫酯对玉米象子一代种群的持效性

由表3可见，当施药时间为90 d时，玉米象的子一代数量为(158.00±55.82)头，对照组为(173.67±66.47)头，两者之间差异不显著。当施药时间为365 d时，玉米象的子一代种群数量为(376.00±79.66)头，是施药时间为90 d时的2倍。但通过独立样本T检验表明两地间子一代种群数量差异不显著，这是由于生物统计变异幅度比较大，会造成检验的临界值很高。结果表明，S-烯虫酯对玉米象子一代种群的抑制效果随时间的延长，365 d后无明显的抑制作用。

表3 玉米象子一代数量独立样本t检验结果

2.3 S-烯虫酯对不同品系米象成虫的持效性

应用S-烯虫酯小麦不同时间防治米象的校正死亡率结果见图2。施药时间为90 d，通州、西藏、四川3个品系成虫的校正死亡率分别为(86.21±3.66)%、(88.13±3.39)%和(68.18±10.94)%，与对照组相比差异显著，有明显的抑制作用(表4)。施药时间为365 d时，3个品系的死亡率均为0，与90 d处理组相比差异显著(表4)，表明S-烯虫酯的药效随时间的延长对米象成虫作用效果降低。

表4 米象校正死亡率独立样本t检验结果

图2 S-烯虫酯不同施药时间下不同品系米象的子一代数量

2.4 S-烯虫酯对不同品系米象子一代种群的持效性

应用S-烯虫酯小麦不同时间抑制不同品系米象子一代种群的数量结果如图2所示。应用S-烯虫酯于小麦90 d时，西藏和四川两品系子一代种群数量为(7.33±4.60)头和(76.33±64.33)头，分别是对照组的1/44和1/7左右，有显著的抑制作用(表5)。而通州品系的子一代种群数量为(58.00±25.41)头，是对照组的1/6。

施药时间为365 d时，西藏和四川品系的子一代种群数量分别为(383.67±59.93)头和(434.00±63.25)头，是90 d处理组的52倍和6倍左右，差异显著(表5)。通州品系子一代种群数量为(405.6±126.62)头，是90 d处理组的7倍。结果表明S-烯虫酯的药效随时间的延长对米象子一代种群作用效果降低。

表5 米象子一代数量独立样本t检验结果

2.5 象甲科储粮害虫虫种和品系间敏感性比较

象甲科储粮害虫虫种和品系间敏感性比较如表6～表9所示。以应用S-烯虫酯小麦90 d的死亡率数据进行虫种比较可知，米象较玉米象敏感，差异性显著(F3 752.583,1 354.743=27.7,P=0)，从而使得米象子一代的数量均低于玉米象的(F27 611.361, 39 345.556=7.018,P<0.024)。另外，3个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)间差异均不显著。

表6 虫种对米象玉米象校正死亡率的方差分析表

表7 品系对米象校正死亡率的方差分析表

表8 虫种对米象和玉米象子一代种群数量的方差分析表

表9 品系对米象子一代种群数量的方差分析表

3 讨论

S-烯虫酯是在天然昆虫保幼激素JH Ⅲ基础上，由人工合成的，与天然昆虫保幼激素JH Ⅲ结构和功能高度类似的化合物。烯虫酯在储粮实仓中持效期的长短是评价S-烯虫酯对储粮害虫抑制效果的指标之一。有学者对S-烯虫酯处理下蛀食性害虫子一代种群的抑制效果进行研究，发现烯虫酯可以有效抑制蛀食性害虫谷蠹子一代种群[14-16]，该结论与本研究S-烯虫酯对米象子一代种群的抑制效果的结论一致。通过对粮库的实仓数据调研(未发表)，目前实仓(无锡360 d，常州635 d)持效性效果好，至今没有发现有虫。

研究发现应用S-烯虫酯小麦90 d后对成虫也有防治效果，与前人报道不同[17]。这可能粮库在实际防护过程中，为防治一些高磷化氢抗性的储粮害虫成虫，如赤拟谷盗[17]，除了采取磷化氢的熏蒸技术，还会采用如溴氰菊酯类等防护剂。Kavallieratos等[18]报道用0.5 mg/kg的溴氰菊酯类处理稻谷，对于米象和玉米象成虫防治效果很差。同时它们子一代的数量非常高(每小瓶种成虫数量大于300头)，与对照组无显著差异。而本实验发现，对米象成虫的抑制率达到70%以上，玉米象成虫40%左右，且米象和玉米象子一代的繁殖率差异显著。因此，有必要开展S-烯虫酯对象甲科储粮害虫的抑制持效性的进一步研究，得到持效性的充足证据。

米象对这个配方表现出高度的敏感性。相反，对玉米象的抑制率则较低。米象和玉米象在其他药剂的研究中也存在敏感性的差异。Kavallieratos等[18]研究发现，对糙米施用0.5 mg/kg的拟除虫菊酯后，5 d后米象成虫全部死亡，而对玉米象成虫击倒率不超过30%且未死亡。由于玉米象对这一复配剂的敏感性不如米象，所以玉米象的成虫有更多机会进行交配，并在谷粒中产卵。实验中发现，常州粮库小麦中玉米象子一代数量比无锡粮库扦取的对照仓子一代数量多。这与玉米象对不同小麦产地样品的敏感程度不同也有关系。王殿轩等[19]测定6个品种小麦对玉米象抗虫性比较，发现小麦品种间对玉米象的抗虫性差异显著。先前的研究表明，烯虫酯对储粮害虫有明显的抑制效果，但实验过程中也发现还有部分成虫的存活。因此，S-烯虫酯对象甲科储粮害虫的抑制效果还需要进一步研究。

4 结论

本实验通过单因素实验和双因素实验，对S-烯虫酯不同施药时间处理下在储粮实仓中对米象和玉米象的持效期及敏感性差异进行模拟实验评价。结果表明，S-烯虫酯对于米象和玉米象成虫均有抑制作用，从而使得两虫种的子一代种群大大降低。米象较玉米象敏感，但不同品系的米象之间差异性不显著。药效随时间的延长而降低，本实验发现处理365 d后的小麦基本无持续效果，但是实仓检测数据发现，两库点的处理仓均处于无虫害状态，且没有进行磷化铝熏蒸防治，而对照仓已经熏蒸防治多次，可见S-烯虫酯具有较好的持续效果，建议加强实仓持效性研究。