基于负压通风的多杀霉素粉剂实仓喷施工艺研究

薛丁榕，孙为伟，王 超，方 治，潘 俊，李倩倩，伍 祎,3*

1.国家粮食和物资储备局科学研究院，粮食储运国家工程研究中心，北京 100037 2.张家港市粮食购销总公司， 江苏 张家港 215626 3.河南粮食作物协同创新中心，仓储害虫防控技术创新中心， 河南 郑州 450001

多杀霉素又名多杀菌素(spinosad)，是一种微生物源杀虫剂，由土壤放线菌刺糖多孢菌(Saccharopolysporaspinosa)经有氧发酵产生的胞内次级代谢产物[1]。多杀霉素是昆虫的神经毒剂，具有触杀和胃毒作用，杀虫机制主要是通过变构拮抗烟碱型乙酰胆碱受体，刺激昆虫神经系统，导致非功能性肌肉收缩、震颤、麻痹而死亡[2]。多杀霉素具有对靶标害虫高效、对非靶标生物安全、残留低、降解快和与现存化学药剂无交互抗性等优点[3-4]。多杀霉素主要的降解方式是光降解和土壤微生物降解[5]，在避光缺氧的储粮条件下稳定，而出仓后遇光易降解，因此适合作为储粮保护剂。近年来随着对多杀霉素在储粮害虫防效效果、初步实仓应用以及浓度检测技术方面的研究开展[6-9]，其已成为新型绿色粮食保护剂而逐步应用。

储粮害虫是导致粮食数量损失和品质下降的重要因素，威胁着粮食储藏安全。谷蠹(Rhyzoperthadominica(Fabricius))、玉米象(SitophiluszeamaisMotschulsky)是危害粮食的重要蛀食性害虫，长角扁谷盗(Cryptolestespusillus(Schönherr))和赤拟谷盗(Triboliumcastaneum(Herbst))是粉食性害虫，这4种主要储粮害虫危害严重、易爆发、抗性强，造成严重的经济损失[10-11]。实验室试验和表面拌粮实仓试验表明多杀霉素对谷蠹、玉米象、赤拟谷盗和扁谷盗类害虫具有较好的杀灭作用[12-14]，但在实仓应用中，表面拌粮操作复杂，需要大量人力、物力的投入，因此在一定程度上制约了多杀霉素在粮食行业中推广应用。

负压通风是利用实仓的机械通风系统，在粮堆下方通风口处通过风机抽风，在粮堆下层形成负压状态，使外界气体在压力差作用下，从粮堆表面沿着粮堆中的孔隙穿过粮层，从而改变粮堆内部气体介质，调整粮堆温度、湿度等，具有降温通风、保质减损、预防结露的作用，达到保障粮食安全储藏的目的[15]。近几年来，负压通风常与微小防虫粉剂联合使用，在实仓通风设备基础上，结合喷粉机喷施粉剂，达到简化施药工艺，提高施药均匀性和降低劳动成本的目的[16-18]。

本研究分析了风机通风参数、施药均匀性，并与表面拌粮施药工艺比较了粮仓中药剂分布和对4种主要储粮害虫死亡率的影响，基于负压通风的多杀霉素粉剂实仓喷施工艺，为实仓中开发简便、高效应用多杀霉素防治储粮害虫奠定了基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 供试昆虫

长角扁谷盗采集于北京，以m(全麦粉)∶m(燕麦片)∶m(酵母)=10∶ 10∶ 1均匀混合配成饲料饲养；谷蠹采集于福建漳州，以小麦粒饲养；玉米象采集于江苏盐城，以小麦粒饲养；赤拟谷盗采集于山东淄博，饲料与长角扁谷盗相同。以上4种储粮害虫均属昆虫纲鞘翅目昆虫，在27 ℃、RH 70% 的黑暗环境下进行饲养，试虫均由本实验室提供。

1.1.2 试验仓基本情况

试验仓为张家港市粮油购销总公司15号仓和26号仓，均为高大平房仓，仓房规格20.5 m×14.5 m，粮堆高度6.05 m，仓容1 329 t，储藏2020年入仓的晚粳稻，安装有机械通风设备。

1.1.3 主要的药剂及仪器

0.5%多杀霉素粉剂：北京三浦百草绿色植物制剂有限公司；试虫虫笼：自制；智能型热线风速仪：沈阳加野科学仪器有限公司；TP4/8比托管：北京百奥凯密科技有限公司；KASEI 3F-30喷粉机：山东华盛中天科赛有限公司；Agilent 1260高效液相色谱仪：安捷伦科技有限公司；HPP750恒温恒湿培养箱：德国美墨尔特公司。

1.2 试验方法

1.2.1 试验仓施药方法

15号仓：粮仓负压通风稳定后，在持续负压通风的情况下，利用喷粉机在监测点4、仓门位置和监测点5(图1)进行粮面喷施多杀霉素粉剂，施药量分别为15、10、5 kg，耗时30 min，施药结束后继续通风15 min。

26号仓：采用粮面30 cm混匀拌粮施用多杀霉素粉剂的方法，施药30 kg。

1.2.2 试验仓虫笼放置

试验仓布有5个监测点(图1)，每个监测点在距粮面15 cm及30 cm处分别放置虫笼。施药结束后，将对应位置的少许粮食装入虫笼中，再选取健壮的长角扁谷盗、谷蠹、玉米象和赤拟谷盗各50头试虫放入并封口，将虫笼埋入各仓监测点的对应位置处。

注：为表观风速的测定点；监测点1—5为药剂量测定点和虫笼监测位置；A—K为多杀霉素喷施粮面均匀性检查圆盘放置点。图1 粮堆表观风速测定点、监测点以及检查圆盘放置点示意图Fig.1 Schematic diagram of the measuring locations of wind speed, the monitoring locations and the inspection disk locations on the surface of the grain pile

由于实仓在储存粮食时都需进行药剂处理，因此对照组的虫笼放置在与试验仓相同温度、湿度条件的培养箱中饲养。

1.2.3 负压通风风机参数测定

实仓中负压通风的基础参数影响多杀霉素粉剂喷施均匀性，为了准确评估喷施工艺中粮面及粮层喷施的均匀性，对15号试验仓的风机通风参数和表面风速进行测定。

1.2.3.1 风机通风参数的测定

在15号仓的2个通风口(靠近门一侧的两个窗户下方)设置长1.7 m，直径 570 mm 测试管。测试管一端与通风口连接，一端与风机连接。在测试管离风道口一端 1.0 m 截面(测试截面)处上方和水平方向各开一个直径12 mm 的圆形测试孔；在垂直和水平方向各设 7个测试点，测点位置参数参考分环法测量规定。风机稳定30 min后，用智能型热线风速仪采用分环法测量通风系统的风速[19]。

1.2.3.2 粮面表观风速的测定

15号仓一侧通风口连接测试管和风机，形成从粮面上方到粮堆底部穿过粮堆内部的稳定气流，通过50倍圆锥形集风筒和叶轮式风速仪测定监测点表观风速。根据粮面形状和仓房已布置的地上支风道位置设置风速监测点，分别在支风道上、支风道之间和距墙面1.0 m处布点，布点位置见图1中灰色实心圆点。风机稳定30 min后，用叶轮式风速仪测定每个测定点上集风筒口的风速，记录数据。计算平均表观风速和表观风速均匀度[20]。

1.2.4 负压通风粮面喷施均匀性检查

在15号仓粮面对角线均匀放置10个(A—J)直径为90 mm的检查圆盘，同时在靠门一侧角落位置设置第11个检查点(K)，布点位置见图1，用以收集喷施24 h内各点的多杀霉素粉剂。

1.2.5 粮堆多杀霉素药剂浓度的检测

为了分析试验仓中不同位置垂直方向多杀霉素的浓度，在5个监测点(图1)垂直设置5个深度，分别为距粮面15、30、45、75、105 cm，药剂施用结束1个月后进行抽样检测。检测方法参照GB/T 20769—2008《水果和蔬菜中450种农药及相关化学品残留量的测定——液相色谱-串联质谱法》和文献[21]，简要步骤如下：称取500 g不同位点的粮食样品于1 000 mL锥形瓶中，加750 mL甲醇，超声提取30 min，过滤，将滤液旋蒸至5 mL，10 000 r/min 离心10 min，用0.22 μm的有机滤膜过滤后即可用于液相色谱串联质谱测定；采用外标——校准曲线法定量测定，定量标准曲线采用基质混合标准工作溶液。

1.2.6 害虫死亡情况检查

定期检查每个虫笼中的4种害虫各50头成虫个体的死亡情况，记录各虫种的死亡数量。计算害虫死亡率和校正死亡率。

(1)

校正死亡率=

(2)

1.3 数据处理

利用Excel计算平均值和标准差，采用DPS数据处理系统的Fisher 最小显著差异 (LSD) 检验对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 负压通风参数测定结果

在负压持续通风30 min的情况下，15号仓各通风参数基本稳定。风机平均风速7.57 m/s，系统总风量13 900.26 m3/h，单位通风量13.00 m3/(h·t)，粮面平均表观风速0.021 1 m/s，粮面表观风速均匀度达到75%以上。根据风机通风参数测定结果，粮面表观风速均匀度较低说明风机功率过大，若降低风机功率，减小风速，可提高粮面表面均匀度，有利于药剂的均匀喷施。

2.2 基于负压通风喷施多杀霉素的粮面均匀性分析

基于15号仓的负压通风设备，在30 min内完成了监测点4、仓门位置和监测点5的药剂喷施，且粮仓空间内基本无药剂粉粒分布。为了检测药剂喷施表面均匀性，喷施时在粮面A—K位置的11个检查点用圆盘收集药剂，其中监测点4离A最近，施药15 kg；仓门位置离K最近，施药10 kg；监测点5离G最近，施药5 kg，多杀霉素粉剂在各点采集结果见图2，结果表明：在施药点附近的检查点A、G和K处，粮面收集的药剂相对更多；在从A到F点以及从G到J点收集到的药剂量均逐步减少;施药点施药量直接影响均匀度的分布。药剂在粮面除A、G和K点外，收集药剂量平均值达到0.2 g。因此，采用负压通风工艺和喷粉机喷施多杀霉素，要充分考虑施药点和施药量的分布，可通过移动式或多点设置喷粉机有效解决均匀施药问题。

图2 粮面检查点多杀霉素粉剂量Fig.2 Weight of spinosad powder in inspection disk location

2.3 基于负压通风喷施多杀霉素的粮堆药剂浓度分析

喷施多杀霉素1个月后，抽取粮仓5个监测点5个不同深度位置的粮食，检测多杀霉素药剂在粮堆垂直方向的浓度情况(图3)。根据检测结果，15号仓中多杀霉素药剂普遍能到达距粮面45 cm处，在离通风口较远的监测点1—3，药剂浓度从表层到粮堆内部依次减少，在距离粮面45 cm处仍可达到0.1 mg/kg，说明借助负压通风能有效将多杀霉素粉剂吸入害虫常发粮层。离通风口较近的监测点4药剂浓度在深度30 cm处浓度最高，甚至比深度为15 cm处浓度还高。在通风口附近的监测点4和5的药剂可以达到105 cm的深度，表明通风口附近穿透深度大。监测点4多杀霉素总量最大，达到6.18 mg/kg，这与表面均匀性检查在A点收集量最高的结果一致，表明施药点附近的药剂量在水平和垂直方向均最多。在仓型相同的26号仓采用试制的粮面拌合器进行拌合，监测点3多杀霉素含量在15 cm处浓度最高，其余监测点在深度30 cm处浓度最高，但药剂均无法达到105 cm，表明药剂主要分布在拌粮的30 cm处，很难穿透分布在粮堆深处。

图3 施药1个月后仓粮堆中多杀霉素分布Fig.3 Distribution of spinosad in grain pile after one month of application

2.4 基于负压通风喷施多杀霉素对害虫的防治效果

为了进一步评估多杀霉素的施药工艺，检测15号和26号仓多杀霉素粉剂施用后对4种储粮害虫的杀灭作用。施药后将虫笼分别放置在5个监测点距离粮面15 cm和30 cm的位置。放置虫笼7 d和21 d时，检查害虫的死亡情况，计算害虫的校正死亡率(图4)。由图4可知，15号仓的长角扁谷盗、谷蠹、玉米象和赤拟谷盗7 d时校正死亡率分别为79.5%、62.2%、47.5%和61.2%，放置虫笼21 d时，4种害虫的校正死亡率分别升高至85.0%、62.8%、89.5%和92.4%，其中玉米象和赤拟谷盗的校正死亡率显著增多。采用表面拌粮法的26号仓的4种害虫在7 d和21 d时的校正死亡率均在96.1%以上。施药21 d时，玉米象和赤拟谷盗的校正死亡率在15号仓和26号仓中无显著性差异。试验结果表明，基于负压通风和表面拌粮两种多杀霉素粉剂施用工艺在实仓中对害虫都具有显著的毒杀作用，7 d时表面拌粮施药工艺的杀虫效果优于基于负压通风的喷施工艺，但玉米象和赤拟谷盗在施药21 d时效果无显著性差异。

注：不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。图4 储粮害虫的校正死亡率Fig.4 Corrected mortality of stored grain pests

3 讨论与结论

本研究结果表明，采用负压通风联合喷粉机喷施多杀霉素粉剂，药剂在粮面和内部均有分布，对于4种害虫有显著的毒杀作用，对储粮起到保护作用，具有实仓应用可行性。目前对于多杀霉素在实仓中的应用多采用表面拌粮法[22-24]，通过与表面拌粮法比较，基于负压通风的多杀霉素粉剂实仓喷施工艺的操作简单便捷，在30 min内完成整仓施药，无须在粮仓中增加设备，所需人工成本低，具有较好的实仓应用前景。

基于负压通风喷施多杀霉素粉剂，在粮面平均表观风速为0.021 1 m/s，粮面表观风速均匀度达到75%以上时，水平方向上能覆盖整个粮面，在垂直方向上普遍能达到45 cm处，在水平和垂直方向上均匀度受施药点和施药量的影响，后期改进应考虑仓房大小，设施合理的风机功率，多点喷施或移动喷施，有效解决均匀性问题，以提高高大平房仓防治效果，减少用药量。

两种施药工艺施用多杀霉素对长角扁谷盗、谷蠹、玉米象和赤拟谷盗4种主要储粮害虫的防治效果存在一定差异，但21 d时害虫的校正死亡率都达到62.0%以上，均能产生明显的毒杀效果。7 d时表面拌粮法的防治效果优于基于负压通风喷施的防治效果，但21 d时两种施药工艺对于玉米象和赤拟谷盗的毒杀效果无显著性差异，校正死亡率达到89.0%以上。因此，基于负压通风的多杀霉素粉剂喷施工艺应用于实仓中能有效控制储粮害虫。

本试验所用风机和设置参数为试验仓通风降温时默认设置，功率较大，而且，仓外环境温度、湿度未在通风的理想参数范围内。因此，在采用负压通风施用多杀霉素时，可结合冬季通风降温蓄冷，采用小功率风机，在降低能耗的同时，还能有效提高施药均匀性，将粮仓的降温和防护剂控虫有效结合起来。总之，为了进一步优化基于负压通风的多杀霉素施药工艺，改善药剂在水平面和垂直面分布的均匀性，应综合考虑风机功率、施药点设置、外界温湿度以及粮仓大小等因素，提高负压通风施用多杀霉素在实仓应用效果。