氮气对储烟害虫烟草甲的防治效果

王秀芳 纪桂霞 赵冲 王培江 刘英杰 刘甲臻 陈鹏 曲泽钊 刘博 任广伟

摘  要：为明确实验室及实仓条件下，氮气对储烟害虫烟草甲4种虫态（幼虫、蛹、成虫、卵）的防治效果，在实验室设置20、25、30 ℃三个温度，以95%和99%浓度的氮气处理4种虫态的烟草甲，分别在1、2、4、6、8、10、12、14 d后取出，记录试虫死亡情况;在烟仓自然条件下，以99%浓度的氮气处理密闭烟垛中的烟草甲，分别在第9天和第30天取出，记录试虫死亡情况。结果表明，实验室条件下，6个组合处理对各虫态烟草甲均有一定的致死作用，且致死效果随氮气浓度的升高、温度的升高和处理时间的延长而增强。同时，氮气处理对不同虫态烟草甲的防治效果差异显著，对卵和成虫的防治效果高于其他虫态。99%浓度氮气在20、25、30 ℃条件下处理烟草甲卵4 d，99%浓度氮气在30 ℃条件下处理烟草甲成虫4 d，校正死亡率即可达100%;实仓条件下，99%浓度氮气处理密闭烟垛9 d，对烟草甲幼虫、蛹、成虫的校正死亡率可达100%。因此，20～30 ℃条件下，运用氮气杀虫技术可有效防治烟仓中各虫态烟草甲，温度越高、氮气浓度越大效果越好。

关键词：氮气;烟草甲;烟草;防治效果

Abstract： The objective of this investigation was to study the effects of nitrogen gas on Lasioderma serricorne （Fabricius） at different developmental stages （larva， pupa， adult， and egg） under the conditions of laboratory and real storage. In the laboratory， L. serricorne of the four developmental stages were treated with 95% and 99% nitrogen gas at 20， 25， and 30 ℃. After 1， 2， 4， 6， 8， 10， 12， and 14 days， the concentration of nitrogen was measured and mortality was recorded. Under real storage conditions， 99% nitrogen gas was used to treat L. serricorne in a closed stack and mortality was recorded after 9 and 30 days. The experiments were designed in three replicates. The six combined treatments had certain lethal effects on L. serricorne under the experimental conditions， and mortality increased with the increase in  nitrogen concentration， temperature， and duration of treatment. In addition， nitrogen had significant effects on L. serricorne of different developmental stages， especially eggs and adults. When eggs were treated with 99% nitrogen at 20， 25， and 30 ℃ for 4 days， and adults were treated with 99% nitrogen at 30 ℃ for 4 days， the  mortality reached 100%. Under real storage conditions， when 99% nitrogen was used to treat the closed stack for 9 days， the mortality of larvae， pupa and adults of L. serricorne all reached 100%. The findings of this study suggest that nitrogen gas can effectively control L. serricorne in tobacco storage and is more effective at elevated temperature and nitrogen concentration.

Keywords： nitrogen gas; Lasioderma serricorne （Fabricius）; tobacco; control efficiency

煙草甲Lasioderma serricorne（Fabricius）属鞘翅目、窃蠹科，是世界性的储烟害虫。其分布广泛，主要危害储藏期间的烟叶及烟草制品，同时也危害中草药、茶叶、禾谷类、豆类等制品[1-2]，造成严重的经济损失。目前，防治烟草甲最常用的方法是磷化氢熏蒸，但是随着多年的持续应用，此方法已暴露出害虫产生抗药性、环境污染和安全性等诸多问题[3]。2017年农业部发文规定部分高毒农药的禁用措施，其中磷化铝将力争于2020年前退出[4]，因此急需寻找一种可替代磷化氢熏蒸的有效杀虫方法。

气调技术是国际公认的绿色储藏技术之一，也是国际烟草科学研究合作中心（CORESTA）烟叶仓储病虫害控制分学组的推荐方法[5]，具有良好的防虫杀虫效果，对储物和环境友好，并且对人体健康危害较小[6-7]，因此该技术得到日益广泛的应用。

气调技术是以人工方式改变环境中空气组成成分及浓度，以达到防虫杀菌的效果。常用的调节气源包括二氧化碳、氮气、氧气等，应用方式有单源气调和组合气调，目前气调在仓储害虫控制方面的研究所涉及的虫源几乎包括了所有常见的仓储害虫种类，控制作用包括致死、亚致死（滞育、发育紊乱）、畸形等[6，8-10]。应用范围包括粮食储藏[11-14]、烟叶储藏[15-20]、油脂储藏[21]、花生储藏[22]、黑加仑储藏[23]、鳕鱼储藏[24]等。ANNIS等[25]总结分析了有关气调技术防治仓储害虫的数据表明，谷仓中（20～29 ℃）应用气调可有效控制24种常见仓储害虫。GUNASEKARAN等[26]研究表明不同虫态烟草甲对CO2气调敏感性从高到低依次为成虫>卵>幼虫>蛹。不同试虫对高纯氮气环境的忍耐能力由大到小为：玉米象>米象>谷蠹>赤拟谷盗（中山品系）>杂拟谷盗>赤拟谷盗（益阳品系）>嗜卷书虱>锯谷盗[11];氮气与高温结合对赤拟谷盗、烟草粉螟、锯谷盗等害虫的控制效果更好[23];AULICKY等[27]研究表明，99%以上浓度氮气处理1 d，即可影响锯谷盗、锈赤扁谷盗、杂拟谷盗、赤拟谷盗、谷象、米象等6种仓储害虫在仓库顶部的飞行扩散，处理10 d即可完全阻止其飞行扩散。多年来，气调技术应用的商业接受度一般，除了费用较高之外，最佳致死剂量-时间模型确立也是需要解决的关键问题。

目前，国内外已开始关注氮气在烟叶储藏中的应用，而此技术真正应用到烟草仓储害虫的防治之前，需要确立精确的技术参数并进行实仓验证，因此本研究通过设计不同氮气浓度和不同温度组合处理试验，确立100%致死各虫态烟草甲的各组合处理时间，并进行实仓验证，以期为烟草仓储害虫的安全防控提供科学的数据支撑。

1  材料与方法

1.1  供试材料

1.1.1  供试虫源  供试烟草甲采自中國农业科学院烟草研究所样品储藏室，用全麦酵母粉饲料在人工培养箱内[温度（28±1）℃，相对湿度（75±5）%]继代大量繁殖饲养后，取生长发育时期一致的各虫态虫源（羽化3 d的成虫、3龄幼虫，第1天的卵）备用。

1.1.2  供试仪器设备  氮气发生器（JYXPN变压吸附制氮装置）（青岛金源祥机械科技有限公司），GASTiger2000-N2防爆型GPRS氮气检测仪（上海何亦仪器仪表有限公司），人工培养箱（江南仪器制造总厂），HUATO S500-TH温湿度记录仪（深圳市华图测控系统有限公司）。

1.2  方法

1.2.1  实验室条件下氮气对烟草甲的防治效果  设置（20±1）、（25±1）、（30±1） ℃ 3个温度条件，95%、99%两种氮气浓度共6个不同温度和氮气浓度组合处理，分别研究其对烟草甲的幼虫、蛹、成虫、卵等4种不同虫态的作用效果，以不作氮气处理的同等温度条件下饲养的各虫态烟草甲作为空白对照，每处理重复3次，每重复试虫30头。

取适量饲料和不同虫态的烟草甲装入指形管中，放到聚乙烯真空袋中并进行抽真空处理，随后充入氮气，用空气调节到实验设置的浓度后封口，之后将真空袋放置于不同温度的恒温恒湿培养箱中，分别在处理1、2、4、6、8、10、12、14 d后取出，测定真空袋中的气体浓度，记录试虫死亡数，不能正常发育的蛹、幼虫和卵也视为死亡，根据统计结果计算不同处理对烟草甲的防治效果，计算方法如下：

1.2.2  实仓条件下氮气对烟草甲的防治效果  实仓试验于2018年6月在青岛卷烟厂南渠仓库进行，供试烟叶材料为2017年云南产地的打叶复烤片烟，等级为C3F。

将120箱片烟（每箱200 kg）用塑料薄膜密封（图1），随后通过氮气发生器装置持续充入氮气直至烟垛内氮气浓度维持在99%以上，设置未充氮气的塑料薄膜密封的烟垛作为空白对照。

取适量饲料和不同虫态烟草甲装入指形管中，用60目纱网包裹指形管后置于烟垛的前、中、后位置，重复3次，每重复供试试虫30头，之后重新密闭烟垛，补充氮气至99%以上浓度，试验期间每天上午10：00—12：00检测记录烟垛内的氮气浓度，氮气浓度降低时补充氮气至99%以上。分别于第9天、第30天取出观察记录试虫死亡情况。根据结果计算实仓条件下氮气对各虫态烟草甲的防治效果，计算方法同1.2.1。

1.3  数据处理方法

采用DPS数据处理系统（V15.10）和Excel表格进行数据处理;采用Duncan新复极差法进行统计分析。

2  结  果

2.1  同一温度条件下，不同氮气浓度处理对烟草甲的防治效果

2.1.1  20 ℃条件下，95%和99%的氮气对烟草甲的防治效果  从图2可以看出，20 ℃条件下，95%和99%氮气处理对各虫态烟草甲有一定的致死作用，致死效果随氮气浓度的升高和处理时间的延长而增强。烟草甲的卵对氮气处理表现最为敏感，4 d时，95%和99%氮气对卵的校正死亡率即分别达到79.05%和100%。99%氮气处理烟草甲的幼虫、蛹、成虫、卵，实测达到100%校正死亡率需要的天数分别为14 d、12 d、8 d、4 d;而相同处理时间下95%氮气对各虫态烟草甲校正死亡率分别为66.22%（幼虫14 d）、53.83%（蛹12 d）、19.18%（成虫8 d）、79.05%（卵4 d）。

2.1.2  25 ℃条件下，95%和99%的氮气对烟草甲的防治效果  从图3可以看出，25 ℃条件下，95%和99%氮气处理对各虫态烟草甲的致死作用较20 ℃条件下时有所增强。实测99%氮气处理烟草甲的幼虫、蛹、成虫、卵，达到100%校正死亡率需要的时间有所缩短，分别为12、6、6、4 d;而相同处理时间下95%氮气对各虫态烟草甲的校正死亡率分别为71.38%（幼虫12 d）、49.41%（蛹6 d）、62.26%（成虫6 d）、73.44%（卵4 d）。

2.1.3  30 ℃条件下，95%和99%的氮气对烟草甲的防治效果  从图4可以看出，30 ℃条件下，95%和99%氮气处理对各虫态烟草甲的致死作用增强，实测99%氮气处理烟草甲的幼虫、蛹、成虫、卵，达到100%死亡率需要的时间分别为6、4、4、4 d;而在相应时间下95%氮气处理各虫态烟草甲的校正死亡率分别为49.41%（幼虫6 d）、87.34%（蛹4 d）、92.72%（成虫4 d）、87.48%（卵4 d）。

2.1.4  同一氮气浓度条件下，温度对其致死各虫态烟草甲效果的影响  通过对实测数据进行回归分析，得出同一氮气浓度，3种温度条件下100%致死各虫态烟草甲所需要的理论时间（表1、2）。结果表明，温度对氮气对烟草甲的作用效果有一定的影响，温度越高，氮气对烟草甲的作用效果越好，达到100%致死所需要的时间越短。且回归分析所得理论数据与实测到的99%氮气100%致死各虫态烟草甲所需要的实际天数相符。

2.2  实仓条件下氮气对烟草甲的作用效果

试验期间实仓温湿度及氮气浓度情况如下：仓内最高温度为25.2 ℃，最低温度为21.4 ℃，平均温度为22.5 ℃;仓内最高相对湿度为57.5%，最低相对湿度为54.4%，平均相对湿度为55.9%;处理时间内仓内氮气浓度始终保持在99%以上（表3）。

实仓试验结果表明，99%以上氮气处理密闭烟垛9 d，对3个虫态（成虫、幼虫、蛹）烟草甲的校正死亡率均达100%，且均无继代虫态发生，而对照烟垛中供试蛹全部继代羽化为成虫，供试幼虫全部继代发育为蛹。密闭处理烟垛9 d后，取走充氮装置，不再持续补充氮气，但继续密闭烟仓至30 d，对3个虫态（成虫、幼虫、蛹）烟草甲的校正死亡率仍保持在100%。且據观察，对照烟垛中供试成虫（30头）经成虫到卵再到幼虫的继代发育幼虫数均量达238头/重复，最高达263头/重复（表4）。

综上表明，99%以上的氮气处理密闭烟仓9 d即可100%致死烟草甲，表现出一定的速效性，且持效性可达30 d以上。

3  讨  论

吕建华等[15]研究氮气气调、脱氧剂降氧密封处理以及简单密封处理等3种非化学防治方法对烟草甲的控制作用，结果表明在相同的处理时间内，氮气气调对烟草甲的控制作用最强，且烟草甲幼虫对氮气最为敏感，在（27±2） ℃条件下，99%以上氮气全部致死烟草甲幼虫、蛹、成虫和卵所需要的处理时间分别为4、6、6和6 d。而考虑到烟仓应用实际以及通常熏蒸时节的自然温湿度情况，本研究表明在30 ℃条件下，99%氮气浓度处理烟草甲的幼虫、蛹、成虫和卵，达到100%校正死亡率需要的天数分别为6、4、4和4 d;在20 ℃、25 ℃条件下需要的时间更长，分别为14、12、8、4 d和12、6、6、4 d，由本研究看来烟草甲卵对99%氮气最为敏感，其次为成虫、蛹，而烟草甲幼虫表现出更强的耐受力，但这种差别会随着温度的升高逐步减小，温湿度以及幼虫虫龄差别可能是造成与前人研究不一致的主要原因。根据本研究结果，各地在应用到实仓时可根据环境温度确立更精准的处理时间，氮气与较高温度配合使用对仓储害虫作用更好。

对于95%氮气在3种温度下100%致死各虫态烟草甲的天数未能完全实测，但根据已得数据的回归分析，进行了预测，表明95%氮气100%致死烟草甲所需的时间远高于99%氮气，应用可行性较差，因此只实测到与99%氮气100%致死烟草甲对应时间的校正死亡率，也可为今后实仓应用提供一定的参考。

肖光伟等[16]研究表明机械充氮（氧气浓度低于2%）45 d对不同内衬烟叶的防虫效果较好;刘军[17]、罗军等[18]研究表明，在环境30 ℃以上，维持密封烟垛内氧气浓度低于2% 30 d，可有效杀灭烟草甲的成虫和幼虫;彭琛等[19]研究表明1.5%～2%低氧浓度环境对烟草甲卵、成虫和幼虫混合虫态致死效果较好。本研究实仓试验结果表明，在环境温度为21～26 ℃情况下，99%以上氮气处理密封烟垛9 d，即可全部致死各虫态的烟草甲，较之于前人的研究结果所需处理时间缩短，分析原因可能与烟垛密封度高、99%浓度氮气持续性好有关，且与精确的处理时间节点的把握有关，这也是本研究开展室内研究确立精确的技术参数的目的所在。在保证处理效果的前提下，缩短处理时间，可以有效的降低防治成本，也是本研究为最终实仓应用提供的最有价值的数据支撑。

烟仓中储烟害虫自然发生的场所一般集中于包装物以及烟叶0～20 cm之间的表层[28]，本试验作为对充氮气调参数验证的实仓小试试验，由于受到自然虫源发生量难以达到生物学统计基数的原因，采取了将试虫置于试管后放置于烟箱上面的处理方式，让试管对氮气的阻隔作用模拟烟箱对氮气的阻隔作用。同时，结合对烟垛不同部位氮气浓度的测定，充氮氮气的穿透力和渗透性均较好，只要氮气浓度能达到99%以上，均可在9 d的处理时间里杀灭害虫，此结果也与CORESTA烟叶仓储病虫害控制分学组给出的气调参数一致，且这些参数对烟草粉螟同样有效[5]。

4  结  论

运用氮气杀虫技术可有效防治烟仓中各虫态烟草甲，20～30 ℃条件下，温度越高、氮气浓度越大效果越好。在本研究确立的烟仓氮气杀虫技术参数（环境温度21～26 ℃，99%以上氮气浓度处理密闭烟垛9 d）基础上，可逐步优化至替代磷化氢熏蒸，作为一种绿色、有效及可持续发展的防治措施应用到储烟害虫的综合治理中。

致谢：感谢邓宁、臧云对本论文虫源繁殖及试验开展所做的贡献。

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