温度、气调和熏蒸处理对咖啡豆象的致死效果试验

黄 茜 ，何时雨，李 静，覃新导

（1.海南大学环境与植物保护学院，海南 海口 570228；2.中国热带农业科学院广州实验站，广东 广州 510890）

咖啡豆象（Araecerus fasciculatus De Geer）隶属于鞘翅目（Coleoptera）长角象科（Anthribidae），原产于印度，是一种世界性分布的仓储害虫［1-3］。咖啡豆象在我国主要危害玉米、薯干、植物性中药材、酒曲、大蒜等储藏物，被列为对储藏粮食具有潜在危险的5种害虫之一［4］，频频被多个口岸截获，在进口木薯干片截获害虫种次中排在第2位［5-6］。咖啡豆象在我国大多数省区均有发生和危害，食性极杂，在野外和仓库内均能为害，对中药材、酿酒行业造成了重大的经济损失［7］。

目前，国内防治仓储害虫的主要方法为化学杀虫，使用的化学药剂主要包括储粮防护剂（触杀药剂）和熏蒸药剂。大量化学药剂的使用，不仅对环境造成了污染，也对人、畜带来了一定的安全隐患，储粮中的化学药剂残留及仓储害虫的抗药性问题也日益凸显。为了解决上述问题，低温处理、气调、微波、紫外线辐射等物理杀虫技术得到了较快的发展，甲酸乙酯、臭氧等新型低毒熏蒸剂的研发也引起了关注［8-11］。咖啡豆象属于变温动物，环境温度的改变会对其种群发育、繁殖产生显著影响，尤其是超过耐受极限的温度会对其生命活动产生致命影响［12］。CO2气调技术通过增加仓库中CO2浓度以减少O2浓度来达到使仓储害虫窒息死亡的效果，作为一种环保、安全的物理防治方法在粮食、水果和蔬菜仓储害虫防治和检疫处理等方面具有较好的应用前景。甲酸乙酯作为一种环境友好型熏蒸药剂，对米象、赤拟谷盗、谷蠹、菜豆象等仓储害虫具有较好的速效性，特别是在一定浓度CO2作用下杀虫效果更加迅速［13-17］。

目前，对咖啡豆象的研究主要集中在盛产咖啡的热带亚热带国家，国内研究相对较少，主要研究寄主为中药材、酒曲和大蒜。李灿等研究了温度对咖啡豆象实验种群发育和繁殖的影响，结果表明在17～29℃之间咖啡豆象幼虫的发育速率随着温度的升高逐渐增大［12］。李灿等还报道了气调胁迫对咖啡豆象GSTs、SOD、CarE、ACP活性的影响，结果显示高浓度CO2气调胁迫对4种酶的活力有一定的激活作用，咖啡豆象等昆虫可以通过调节部分解毒酶的酶活力或酶促动力学参数来应对不利环境对其造成的影响［18-19］。Yang等对酵母菌挥发物对咖啡豆象的行为调控进行研究，结果表明其对咖啡豆象具有较强的吸引作用，为酒曲、中药材的咖啡豆象绿色防控提供了参考［20］。

综上，目前国内外对咖啡豆象的物理防治技术和新型环保熏蒸剂甲酸乙酯的研究较少。与传统化学熏蒸药剂相比，利用高低温处理、CO2气调、甲酸乙酯熏蒸等方法防控酒曲、中药材等食品、药品上的仓储害虫具有无污染、无残留和对环境友好等特点，对解决长期以来使用磷化氢、溴甲烷等熏蒸剂所带来的一系列严重问题提供了新的思路［21-24］。本试验通过对木薯干片主要仓储害虫咖啡豆象幼虫期、蛹期和成虫期3个发育阶段的试虫进行高低温、CO2气调、甲酸乙酯熏蒸处理，研究3种方法对咖啡豆象各虫态的致死效应，以期为储藏物咖啡豆象绿色防控提供参考。

1 材料与方法

试验于2012年8月至2013年12月在广州市花都区花东镇四联村中国热带农业科学院广州实验站进行。

1.1 试验材料

供试昆虫咖啡豆象和寄主木薯干片均来自中国热带农业科学院广州实验站开平基地仓库。咖啡豆象的饲养条件为温度29（±1）℃、相对湿度75（±5）%、24 h黑暗。库房采回的木薯干片经-20℃冷冻处理7 d以消灭害虫，取出后常温密封保存7 d后作为咖啡豆象饲养。

仪器试剂：恒温鼓风干燥箱（江苏华欧电器设备制造有限公司）、冰箱（青岛海尔股份有限公司）、人工气候箱（常州金坛精达仪器制造有限公司）、通风橱（广东科艺普实验室设备研制有限公司）、移液枪（Eppendorf）、气体流量计（北京七星华创流量计有限公司）、甲酸乙酯（广东翁江化学试剂有限公司）、CO2钢瓶、CO2加压阀、玻璃真空干燥器、塑料养虫盒、自制CO2气调箱（12 L）、塑胶管、秒表、小纱袋、滤纸、线圈、凡士林、玻璃胶昆虫筛、毛笔。

1.2 试验方法

1.2.1 试虫挑选 将羽化6 d（性成熟后）的咖啡豆象接种于干净木薯干片上，待其产卵24 h后取出成虫。咖啡豆象幼虫在木薯干片内部生活，供试幼虫是通过饲养温度推算出由卵发育到幼虫所需要的时间，挑选处于同一龄期、发育较为整齐的幼虫，供试咖啡豆象蛹也是通过饲养温度推算出由卵发育为蛹所需要的时间，挑选发育较为整齐的蛹；供试成虫则是选择羽化24 h内的咖啡豆象。

1.2.2 高低温处理 将供试咖啡豆象幼虫、蛹和成虫及20 g木薯干片装入纱布袋中，再埋入装有80 g木薯干片的塑料养虫盒中，盖好纱网盖，最后放置于设定好温度的恒温鼓风干燥箱和控温冰箱内。

在测试高温、低温对不同发育阶段试虫生存的影响时，低温设 0、-5、-10、 -15、-20、-25℃6个处理，高温设50、55、60、65℃ 4个处理。所有温度处理均以最适温度29℃作为对照，每个处理接入20头试虫，3次重复。在预实验基础上，为获得不同梯度低温处理对咖啡豆象各虫态致死所需时间，不同温度处理时间梯度不尽相同。0℃时，对3个虫态的处理时间分别为0.5、1、2、4、8、16、32、64、128、256 h ；-5℃时，处理时间分别为 0.5、1、2、4、8、16、32、64、128、256 h；-10℃时，处理时间分别为 0.5、1、2、4、8、16、32 h；-15℃时，处理时间分别为0.5、1、2、4 h；-20℃时，处理时间分别为 0.5、1、2、4 h；-25℃时，处理时间分别为 0.5、1、2 h。为获得不同梯度高温处理对咖啡豆象各虫态致死所需时间，50、55、60、65℃4个温度梯度处理时间均为 1、1.5、2、2.5、3 h。

处理结束后，将经过低温、高温处理后的试虫置于室温下一定时间后再行调查。成虫和幼虫放置24 h后进行统计，以毛笔尖轻触虫体，无明显反应者视为死亡；蛹在上述饲养条件下继续饲养到下一个发育历期再行观察，不能正常羽化即视为死亡，记录各处理各虫态的死亡情况。

1.2.3 CO2气调处理 将供试咖啡豆象幼虫、成虫及20 g木薯干片装入纱布袋中，再埋入装有80 g木薯干片的养虫盒中，盖好纱网盖，最后放置于气密性良好的自制气调箱内，关好气调箱窗口。将气调箱上方的出气口打开，下方的进气口与气体流量计及CO2钢瓶连接，控制流速为100 L/h，按照试验需要充入不同浓度的CO2。各处理CO2浓度分别控制在25%、40%、65%、80%，处理时间分别为1、2、3、4、5、6 d，并设空白（不充气）对照。试验环境温度控制在28℃，每个处理接入20头试虫，3次重复。到达处理时间后，打开气调箱窗口，取出纱布袋统计结果。

1.2.4 甲酸乙酯熏蒸处理 采用密闭熏蒸法。首先用排水法精确测量玻璃真空干燥器的体积，并在磨砂口处涂上凡士林，备用。把定量滤纸对折多次使之能穿过玻璃干燥器最上端的磨砂口，再穿上棉线待用。

将1.2.1挑选的试虫放入玻璃真空干燥器内，再在缝隙处涂上玻璃胶，最上端的磨砂口缝隙处待加完甲酸乙酯后再涂玻璃胶密封。甲酸乙酯处理浓度分别为15、20、25、30、35μL/L，熏蒸时间分别为 12、24、36、48、60 h。每个处理成虫、幼虫和蛹各20头，重复3次，以不加甲酸乙酯作为对照。根据各处理的浓度要求，用移液枪将一定量的甲酸乙酯溶液打在滤纸上面，然后迅速将滤纸从最上端的磨砂口放入玻璃真空干燥器内，使穿好棉线的滤纸悬挂在玻璃真空干燥器中，最后把上端的磨砂口关闭，并用玻璃胶进行密封以保持气密性。加样时动作要迅速，在通风橱中完成，加样完成后把玻璃真空干燥器置于试验台上。处理后12、24、36、48、60 h，再把玻璃真空干燥器搬回通风橱，去掉玻璃胶，取出滤纸放在密封袋密封，在通风橱中通风透气2 h后再取出试虫调查结果。试验环境温度控制在25℃、湿度75%。

试验数据用Excel 2010进行加权平均，采用Abbot对死亡率进行校正：

2 结果与分析

2.1 高低温处理对咖啡豆象的致死效果

2.1.1 高温对咖啡豆象的致死作用 不同处理时间下，高温对咖啡豆象3个虫态的致死效果见表1。如表1所示，咖啡豆象幼虫、蛹和成虫的校正死亡率随着处理温度的升高和处理时间的增加而提高。50℃处理3 h对咖啡豆象各虫态的致死效果皆不理想；55℃处理3 h，成虫死亡率达到100%，但是此时幼虫的校正死亡率仅25%，蛹的校正死亡率则更低，该温度对幼虫和蛹的致死效果较差；而60℃处理2.5 h，成虫和蛹完全被杀灭，幼虫的校正死亡率也达到98.3%，60℃处理3 h幼虫死亡率则达到100%；65℃处理2 h，咖啡豆象3种虫态的死亡率均达到100%。实际应用中，考虑到成本因素及高温对储藏物品质的影响，60℃处理2.5～3 h为最佳的致死条件。可见，咖啡豆象3种虫态对高温的耐受能力存在一定差异，以幼虫的耐受性最高、蛹次之、成虫最低。

表1 高温度及处理时间对咖啡豆象死亡率的影响

2.1.2 低温对咖啡豆象的致死作用 不同处理时间下，低温对咖啡豆象3种虫态的致死效果见表2。如表2所示，咖啡豆象幼虫、蛹和成虫的校正死亡率随着处理温度的降低和处理时间的增加而提高。0℃处理完全杀灭幼虫、蛹和成虫均需要256 h，-5 ℃处理则超过128 h，-10 ℃处理则只需32 h，-15℃及以下温度处理则在4 h以内。实际应用中，考虑到成本因素，-15℃处理4 h为最佳致死条件。咖啡豆象3种虫态对低温的耐受能力存在一定差异，以蛹的耐受性最低。

表2 低温及处理时间对咖啡豆象死亡率的影响

2.2 CO2气调处理对咖啡豆象的致死效果

由表3可知，咖啡豆象幼虫和成虫的校正死亡率随着CO2浓度的升高（即O2浓度的降低）和处理时间的增加而提高。当CO2浓度分别为40%、65%、80%时，咖啡豆象成虫分别在5、4、3 d后即全部死亡；而象幼虫在80% CO2浓度处理6 d后的校正死亡率才达到100%，表明在同等条件下幼虫比成虫更能适应低氧环境。综上可知，CO2气调对咖啡豆象不同虫态的致死效果表现为幼虫＜成虫。在实际应用中，可以考虑使用相对较低浓度的CO2，通过延长处理时间达到消灭仓储物害虫咖啡豆象的目的，以节约防治成本。

表3 不同浓度CO2及处理时间对咖啡豆象死亡率的影响

2.3 甲酸乙酯熏蒸处理对咖啡豆象的致死效果

不同处理时间下，不同浓度甲酸乙酯处理对咖啡豆象幼虫、蛹和成虫的致死效果见表4。表4 显示，咖啡豆象幼虫、蛹和成虫的校正死亡率随着甲酸乙酯浓度的升高和处理时间的增加而提高；在同一浓度下，3种虫态咖啡豆象的校正死亡率随着熏蒸时间的延长也相应提高，同样在同一熏蒸时间处理下，其也随着甲酸乙酯浓度的增加而正向提高。当甲酸乙酯浓度为35 μL/L时，咖啡豆象成虫和幼虫在熏蒸处理36 h和48 h后死亡率即达到100%，此时，蛹的死亡率分别为86.7%和88.3%；当甲酸乙酯浓度为30 μL/L时，咖啡豆象成虫和幼虫在熏蒸处理60 h后死亡率达到100%，此时蛹的死亡率也达到88.3%。综上可知，甲酸乙酯对咖啡豆象不同虫态的熏蒸效果为：蛹＜幼虫＜成虫。在同等条件下，蛹对甲酸乙酯的耐受性最高，幼虫次之，成虫则最低。在实际应用中，使用甲酸乙酯熏蒸处理咖啡豆象时，需要使用35 μL/L浓度处理48 h以上才能达到良好的防治效果。

表4 不同浓度甲酸乙酯及处理时间对咖啡豆象死亡率的影响

3 结论与讨论

目前，我国防治仓储害虫的方法仍以化学药剂为主，常用化学药剂选择余地较小，主要包括溴甲烷、磷化氢、磷化铝、磷化锌、硫酰氟、保粮磷、虫螨磷等，作用机理较为单一。化学药剂的长期大量不科学使用导致主要仓储害虫对其均产生了一定的抗药性，对环境保护和人畜安全也带来了较大影响，仓储物中化学药剂残留问题也亟待解决。咖啡豆象在国内主要危害酒曲、中药材、大蒜等直接或间接被人食用的仓储物，传统化学药剂使用后产生的农药残留问题对人类健康造成了危害，也制约了中药材、大蒜等经济作物的出口贸易。为了解决上述问题，亟待开展高低温处理、CO2气调等物理杀虫技术和甲酸乙酯等新型低毒熏蒸剂对咖啡豆象的防控技术研究。本研究通过对木薯干片主要仓储害虫咖啡豆象幼虫期、蛹期和成虫期3个发育阶段的试虫进行高低温、CO2气调、甲酸乙酯熏蒸处理，研究3种方法在不同处理时间下对咖啡豆象各虫态的致死效应，以期为其绿色防控提供参考。

高温处理结果表明，咖啡豆象3种虫态对高温的耐受能力存在一定差异，以幼虫的耐受性最高、蛹次之、成虫最低。实际应用中，考虑到防控成本和高温对储藏物品质的影响等因素，建议防控温度不能超过60℃，推荐高温防控处理条件为60℃处理2.5～3 h。低温处理结果显示，咖啡豆象幼虫、蛹和成虫的校正死亡率随着处理温度的降低和处理时间的增加而提高。实际应用中，考虑到成本因素，-15℃处理4 h为最佳致死条件。咖啡豆象3种虫态对低温的耐受能力存在一定差异，以蛹的耐受性最低。张会娜等［25］研究表明，玉米象成虫随着温度的降低达到96%校正死亡率的时间快速缩短，-16℃时所需时间仅为27 min，这与本研究的结果基本一致。

高温会对储藏物种子发芽或理化性质产生影响，木薯、玉米在温度超过60℃时即开始发生糊化变性，从而会对储藏物的经济价值产生影响。每种储藏物淀粉的糊化温度都不相同，因品种和产地不同而存在差异。因此，利用高温处理防控木薯干片、玉米等淀粉含量较高的储藏物害虫时，需要考虑储藏物淀粉糊化起始温度。在同一温度下延长处理时间可以增加咖啡豆象的死亡率，因此在实际应用中，可以考虑选择较低温度、延长处理时间的方法进行高淀粉含量储藏物仓储害虫的防治。相对于高温处理，低温对储藏物的性质不会产生影响，反而可以延长储藏物保存时间，选择低温防虫则更加保险。

CO2气调处理结果表明，CO2气调对咖啡豆象不同虫态的致死效果表现为幼虫＜成虫。在实际应用中，可以考虑使用相对较低浓度的CO2、通过延长处理时间达到消灭仓储物害虫咖啡豆象的目的，以节约防治成本。

CO2气调方法能有效降低仓储物的新陈代谢，不仅不会影响储藏物的品质，还能有效延缓粮食陈化［26］。CO2对仓库的气密性要求非常严格，所需处理时间也相对较长。目前，CO2气调法在实际中应用越来越广泛，但在大型旧仓库中推广应用还存在一定难度。理论和实际应用中都证明CO2气调防治咖啡豆象等储粮害虫的方法是可行的，因此，无污染的CO2气调防控法将是未来防治粮食、中药材、酒曲等储藏物仓储害虫的首选方法［27］。

本试验结果表明，甲酸乙酯对咖啡豆象不同虫态的熏蒸效果表现为蛹＜幼虫＜成虫。在实际应用中，使用甲酸乙酯熏蒸处理咖啡豆象时，需要使用35μl/L浓度处理48 h以上才能达到良好的防治效果。

倪新等［16］采用循环熏蒸系统研究了甲酸乙酯对米象、赤拟谷盗、谷蠹3种主要仓储害虫混合虫态的熏蒸作用，结果表明，在25℃、70% RH条件下，甲酸乙酯80.72、99.08、117.74、146.49 mg/L处理6 h对米象混合虫态的杀虫效果较好，对米象蛹的杀虫效果较差，这与本研究中得出的结果相一致，蛹对甲酸乙酯的耐受性较强。王殿轩等［15］研究表明3%～7%的CO2浓度可以明显增加甲酸乙酯对米象、赤拟谷盗的毒力。研究表明，CO2对磷化氢、硫酰氟、甲酸乙酯等熏蒸剂的杀虫活性均有增效作用［16］。本试验分别研究了CO2气调和甲酸乙酯熏蒸对咖啡豆象各虫态的致死效果，在测试甲酸乙酯的熏蒸效果时未考虑CO2浓度对其效果的影响，导致得出的数据不够准确。另外，现有研究表明仓储物对甲酸乙酯具有较强的吸附作用，种类不同吸附作用也不尽相同，这是影响其实仓熏蒸效果的重要制约因素，本研究只是甲酸乙酯对咖啡豆象的毒力测定，与实仓应用还有较大差距，建议在实际应用中应综合考虑储藏物种类、仓库的实际情况及仓储害虫种类和所处虫态，提高熏蒸剂剂量，以达到理想的防控效果［15-17］。