多杀菌素纳米水剂防治2种储粮害虫的应用研究

李笑男, 印 铁, 邹球龙, 张晓琳, 曹承宇, 张逸文, 宋丽雯

(甘肃农业大学植物保护学院,甘肃省农作物病虫害生物防治工程实验室1,兰州 730070) (中粮营养健康研究院,北京市畜产品质量安全源头控制工程技术研究中心2,北京 102209) (中粮粮油安徽国家粮食储备库有限公司3,合肥 231131) (南京财经大学食品科学与工程学院,江苏省现代粮食流通与安全协同创新中心4,南京 210023)

根据联合国粮农组织的调查,全世界每年因虫霉造成约8%的粮食损失,虫害造成约5%的粮食损失[1]。锯谷盗和锈赤扁谷盗是我国常见的次食性储粮害虫。锯谷盗(Oryzaephilussurinamensis)属鞘翅目锯谷盗科,在粮堆内常大量发生,造成严重危害,成虫寿命长,可达36个月,一年发生2～5代,一般以成虫越冬,在全国各地均有分布[2]。锈赤扁谷盗(Cryptolestesferugineus)属鞘翅目扁谷盗科,个体扁平、体长1.5～2.0 mm,为害储粮后,粮食易出现发热、霉变和结露等问题[3]。目前,储粮害虫的防治手段以磷化氢熏蒸为主,但长期单一使用,致使谷蠹、米象、赤拟谷盗等储粮害虫对其产生较高抗性[4],部分地区锈赤扁谷盗的磷化氢抗性已达到几十倍甚至几百倍[5,6],锯谷盗的抗磷化氢品系在国内的抗性系数相对较小,但在澳大利亚的抗性程度越来越严重[7,8],磷化氢熏蒸难度逐渐增大。而且,磷化氢属于高毒农药,在密封性较差的仓房条件下使用存在较大的安全隐患,部分地区已经禁止农药经营企业向农户销售磷化氢,禁止农户使用磷化氢。

基于绿色储粮理念,现阶段更侧重于研究对人类和环境无害的防治手段,探索不同防治手段对储粮害虫应用效果,如控温[9]、气调[10]、昆虫激素[11]、植物源杀虫剂[12]、微生物源杀虫剂[13,14]等。

多杀菌素具有杀虫谱广、低残留、对哺乳动物安全的特点,同时杀虫机理独特,与现有储粮害虫防治药剂产生交互抗性的风险较小,是一种极具应用前景的微生物源绿色储粮杀虫剂[15]。祝星星等[16]研究结果表明,多杀菌素粉剂按有效浓度1 mg/kg或以上处理粮食15 d后,粮食中的玉米象、谷蠹的校正死亡率均达100%,赤拟谷盗的校正死亡率达到80%以上,防治效果良好,达到储粮害虫防治要求。吴若旻[17]研究结果表明,95%的多杀菌素对储粮害虫的触杀毒力大小依次为谷蠹>锈赤扁谷盗>锯谷盗>玉米象>嗜虫书虱>米象>赤拟谷盗>嗜卷书虱。曹阳等[18]研究结果表明,2.5%多杀菌素悬浮剂对书虱的触杀效果明显高于锯谷盗和米象。目前,多杀菌素防治储粮害虫的常用剂型为粉剂和悬浮剂,2种剂型对常见储粮害虫均具有一定的防治效果。近年来,纳米制剂受到广泛关注,与传统剂型相比,纳米制剂具有更好的稳定性、良好的表面活性和优异的渗透性。多杀菌素纳米水剂是由多杀菌素和氨基磺酸小分子通过非共价结合组装而成,制作过程简单,仅含有少量食品级助剂,与传统剂型悬浮剂相比,更加安全环保。作为一种新剂型,多杀菌素纳米水剂对小菜蛾和蓟马等田间害虫的防治效果显著,药效较悬浮剂提高20%以上[19]。但其对储粮害虫的实仓模拟实验的研究鲜有报道。

本研究在感染锈赤扁谷盗和锯谷盗达到严重虫粮标准的小粮堆中施药,测定不同浓度多杀菌素纳米水剂对这2种害虫的防治效果。并进一步将多杀菌素纳米水剂与甲基嘧啶磷乳油进行复配,探究了对锯谷盗的防治效果,为储粮害虫绿色防治技术的研究和应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料与设备

供试原粮:稻谷,水质量分数为11.23%,安徽省合肥市长丰县双凤物流储备库。

实验药剂:5%多杀菌素纳米水剂;55%甲基嘧啶磷乳油。

供试害虫:锯谷盗、锈赤扁谷盗(均为原粮中已存在的储粮害虫),每个粮堆中施药前的虫口密度均为30头/kg以上。从未进行实验的原粮中筛取储粮害虫补充至实验原粮中,待稳定24 h后再次查虫确认虫口密度。

实验设备:储粮防护剂自动微喷机。

1.2 实验方法

1.2.1 多杀菌素纳米水剂对锯谷盗和锈赤扁谷盗的杀虫实验

实验方法:清理粮仓地面,将稻谷原粮分为12个粮堆且粮堆间距离控制在1 m左右。因实验原粮中存在大量储粮害虫,分堆后稳定24 h再进行施药前的虫口密度筛查。

将稻谷粮堆分为4个处理组,每组3个重复,按表1用自来水将药剂稀释至400 mL,使用微喷机将稀释后的药剂均匀喷洒于粮粒表面。粮堆用薄膜覆盖,防止粮堆内外的害虫混杂影响实验结果。

表1 多杀菌素纳米水剂杀虫实验组别及有效成分浓度

1.2.2 多杀菌素与甲基嘧啶磷复配对锯谷盗和锈赤扁谷盗的杀虫实验

清理粮仓地面,将稻谷原粮分为18个粮堆(80 kg/粮堆)且粮堆间距离控制在1 m左右。根据多杀菌素纳米水剂对2种储粮害虫的防治效果,结合甲基嘧啶磷乳油的推荐质量分数(5～10 mg/kg)确定2种药剂的复配浓度。将稻谷的粮堆分为5个处理组,每组3个重复,按表2将药剂稀释至400 mL后均匀施药。粮堆用薄膜覆盖,防止粮堆内外的害虫混杂影响实验结果,并且为甲基嘧啶磷的熏蒸作用提供一定密闭性。

表2 多杀菌素复配剂杀虫实验组别及药剂有效成分浓度

1.3 数据统计及处理方法

1.3.1 数据统计方法

筛查时间:施药前和施药后的第3天与第7天,采用人工筛查法进行虫口密度检查。筛查点设置:在粮堆的表层、上层、中层和下层分别扦样查虫。筛查量统计:每个筛查点分别取1 kg,检查粮粒外部的害虫,分类计数,单位:头/kg。评价方法:以各筛查点害虫密度最大值代表粮堆的虫口密度。

1.3.2 数据处理方法

死亡率=(施药前虫口密度-施药后虫口密度)/施药前虫口密度×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%

数据经平方根反正弦转换后,用SPSS 19.0软件进行显著性差异分析,采用Duncan法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 多杀菌素纳米水剂对2种储粮害虫的杀虫效果

由图1可知,多杀菌素纳米水剂对2种储粮害虫的杀虫效果随着药剂浓度和处理时间的增加而增加,锯谷盗和锈赤扁谷盗的最高校正死亡率分别为71.70%和90.29%。在相同处理浓度和时间下,除2 mg/kg(药后7 d)对2种储粮害虫的防治效果无显著差异外,对锯谷盗的杀虫效果均显著低于锈赤扁谷盗。锈赤扁谷盗的校正死亡率均高于锯谷盗,与已有研究中95%多杀菌素对锈赤扁谷盗的毒力大于锯谷盗的结果一致。由此说明,锯谷盗对多杀菌素纳米水剂的敏感性低于锈赤扁谷盗。

此外,多杀菌素纳米水剂在处理锯谷盗时,2 mg/kg和3 mg/kg的杀虫效果在同一处理时间下无显著性差异;处理锈赤扁谷盗时,1 mg/kg和2 mg/kg的杀虫效果在同一处理时间下无显著性差异。因此,防治锯谷盗和锈赤扁谷盗多杀菌素纳米水剂单剂的推荐质量分数及处理时间分别为2 mg/kg、药后7 d和3 mg/kg、药后3 d为最宜。

2.2 多杀菌素与甲基嘧啶磷复配对2种储粮害虫的杀虫效果

由图2可知,多杀菌素与甲基嘧啶磷复配对2种储粮害虫的杀虫效果均显著高于2 mg/kg多杀菌素纳米水剂单剂。复配剂对同一种储粮害虫的防治效果,随复配浓度以及处理时间的不同而存在差异。虽然在相同的药剂浓度和处理时间下,复配剂对锯谷盗的防治效果均低于锈赤扁谷盗。但在药后第7天,该复配剂可有效防治锯谷盗,校正死亡率在82.9%以上。1 mg/kg多杀菌素纳米水剂和5 mg/kg甲基嘧啶磷乳油复配时,锯谷盗和锈赤扁谷盗的校正死亡率均随处理时间的延长而显著增加。且在第7天达到最高校正死亡率,分别为86.41%和98.65%。2 mg/kg多杀菌素纳米水剂和5 mg/kg甲基嘧啶磷乳油复配时,在药后第7天,锯谷盗和锈赤扁谷盗的校正死亡率分别为82.90%和97.95%;与1 mg/kg多杀菌素纳米水剂复配时的校正死亡率无显著差异。因此,随处理时间的延长,选用较低浓度的多杀菌素纳米水剂(1 mg/kg)与甲基嘧啶磷乳油进行复配为最宜。

研究发现,2 mg/kg多杀菌素纳米水剂在2次实验中的防治效果存在差异,在复配剂实验中对储粮害虫的防治效果低于多杀菌素纳米水剂单剂实验。单剂实验的进行时间为9月中旬,复配实验的进行时间为10月中旬,2次实验的平均温度相差10 ℃左右。Wijayaratne等[20]研究表明,多杀菌素可以增加储粮害虫对高温的敏感性,与温度存在协同作用,由此推测是因10月份的温度下降导致了同浓度下的防治效果降低。

此外,药剂种类、复配浓度和处理时间不同均对杀虫效果产生影响。王争艳等[21]和Saddiq等[22]研究发现,多杀菌素和溴氰菊酯以不同比例复配,表现出不同的作用效果,1∶10表现出协同效应,1∶1和1∶20表现出拮抗效应,而与毒死蜱复配均可表现出协同效应。本研究结果表明,多杀菌素纳米水剂和甲基嘧啶磷乳油在不同浓度复配时,均表现出协同效应,且随着处理时间的延长,杀虫效果也不断增强。

注:B1表示2 mg/kg多杀菌素纳米水剂与5 mg/kg甲基嘧啶磷乳油复配处理的实验组,B2表示1 mg/kg多杀菌素纳米水剂与5 mg/kg甲基嘧啶磷乳油复配处理的实验组,B3表示5 mg/kg甲基嘧啶磷乳油处理的实验组,B4表示2 mg/kg多杀菌素纳米水剂处理的实验组。图2 多杀菌素复配剂对两种储粮害虫的杀虫效果

多杀菌素独特的杀虫机理使其产生交互抗性的风险较小,在实际的应用过程中,可结合环境条件、储粮害虫种类、害虫危害程度、药剂处理时间以及受感染的粮食种类等因素[23],筛选低毒安全的药剂与之复配,开展综合防治。同时需进一步改进应用技术,以满足大规模原粮的应用需求。

3 结论

在粮食运输过程中,可能因市场、环境或其他原因导致粮食暂存于物流仓中。物流仓的仓房条件相对较差,粮食更易受到害虫的侵染危害。本研究结合粮食转运过程中虫害发生的实际情况,探究多杀菌素新型纳米水剂单剂及复配剂对锯谷盗和锈赤扁谷盗的防治效果。结果表明,多杀菌素纳米水剂单剂对2种储粮害虫成虫均有防治效果,锯谷盗和锈赤扁谷盗的最高校正死亡率分别为71.7%和90.29%;与之相比,多杀菌素纳米水剂复配剂对锯谷盗和锈赤扁谷盗成虫的防治效果均有提高,可以有效防治2种储粮害虫,锯谷盗和锈赤扁谷盗的校正死亡率分别在82.9%和97.95%以上。

多杀菌素纳米水剂对储粮害虫的防治效果受到昆虫种类、处理时间、复配浓度和环境条件等因素的影响。多杀菌素纳米水剂单剂对2种储粮害虫成虫的防治效果随着药剂浓度和处理时间的增加而提高且对锯谷盗的毒力小于锈赤扁谷盗;随处理时间的延长,结合防治成本,选用较低浓度的多杀菌素纳米水剂(1 mg/kg)与甲基嘧啶磷乳油进行复配为宜;环境条件不同,特别是环境温度的差异,对多杀菌素纳米水剂的防治效果存在一定影响。