呂建華，張育濮,2，王殿軒，康宇龍，白春?jiǎn)?/p>

1.河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院, 糧食儲(chǔ)藏與安全教育部工程研究中心，河南 鄭州 450001 2.鄭州中糧科研設(shè)計(jì)研究院有限公司，河南 鄭州 450001

赤擬谷盜Triboliumcastaneum屬鞘翅目擬步甲科，食性復(fù)雜、分布廣、繁殖快，不僅取食為害儲(chǔ)糧，還分泌苯醌類(lèi)物質(zhì)污染糧食，是一種重要的世界性?xún)?chǔ)糧害蟲(chóng)[1-2]。糧食在儲(chǔ)藏過(guò)程中易受到蟲(chóng)害和霉菌的侵染，造成損耗[3-4]。對(duì)儲(chǔ)糧環(huán)境中害蟲(chóng)發(fā)生進(jìn)行早期預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)是貫徹我國(guó)現(xiàn)行“預(yù)防為主，綜合防治”保糧方針的基礎(chǔ)。Bartosik等[5]研究發(fā)現(xiàn)在危險(xiǎn)儲(chǔ)藏條件與安全儲(chǔ)藏條件下，儲(chǔ)糧筒倉(cāng)袋中CO2體積分?jǐn)?shù)存在明顯差異。Ileleji等[6]研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)監(jiān)測(cè)CO2體積分?jǐn)?shù)變化可以反映玉米霉變情況。Emekci等[7]發(fā)現(xiàn)赤擬谷盜成蟲(chóng)在正常環(huán)境中進(jìn)行各項(xiàng)生理活動(dòng)時(shí)會(huì)穩(wěn)定地消耗O2產(chǎn)生CO2。唐多等[8]研究發(fā)現(xiàn)感染谷蠹的小麥樣品儲(chǔ)糧環(huán)境中CO2體積分?jǐn)?shù)高于自然帶菌和無(wú)菌無(wú)蟲(chóng)小麥樣品的10～20倍。王殿軒等[9]發(fā)現(xiàn)在25 ℃密閉條件下，隨著害蟲(chóng)感染蟲(chóng)口密度增加，小麥儲(chǔ)存環(huán)境中CO2體積分?jǐn)?shù)顯著增高。而涂杰等[10]發(fā)現(xiàn)高體積分?jǐn)?shù)CO2氣調(diào)條件下長(zhǎng)期儲(chǔ)藏的小麥品質(zhì)并沒(méi)有發(fā)生根本性的變化。目前關(guān)于赤擬谷盜發(fā)生與糧堆中CO2體積分?jǐn)?shù)變化的關(guān)系研究尚未見(jiàn)報(bào)道。作者研究了不同水分含量的小麥感染不同蟲(chóng)口密度的赤擬谷盜后儲(chǔ)藏環(huán)境中CO2體積分?jǐn)?shù)的變化趨勢(shì)，為有效實(shí)施儲(chǔ)糧害蟲(chóng)早期預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

用全麥粉和干酵母(質(zhì)量比9∶1)混勻作為飼料飼養(yǎng)赤擬谷盜，在河南工業(yè)大學(xué)儲(chǔ)藏物昆蟲(chóng)研究實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)數(shù)代。飼養(yǎng)環(huán)境溫度為(28±2) ℃，相對(duì)濕度(70±5)%。隨機(jī)取羽化后一周健康成蟲(chóng)作為試蟲(chóng)。

小麥從河南本地糧庫(kù)購(gòu)入，經(jīng)清洗除雜使不完善粒小于1.5%，分批于60 ℃烘箱中2 h進(jìn)行殺蟲(chóng)處理。

1.2 儀器設(shè)備

KP830型泵吸式二氧化碳?xì)怏w探測(cè)器：量程0～5%VOL，河南中安電子探測(cè)技術(shù)有限公司；PN-2000型二氧化碳?xì)怏w探測(cè)儀：量程0～50%VOL，深圳市鵬雷科技有限公司；KLP04/KVP 04型氣體隔膜泵：卡川爾流體科技(上海)有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

無(wú)菌無(wú)蟲(chóng)樣品的制備：將經(jīng)60 ℃殺蟲(chóng)處理的小麥用1 %次氯酸鈉溶液表面消毒1 min，用無(wú)菌水重復(fù)洗滌5次后得到表面滅菌小麥[11-12]，在60 ℃烘箱中去除小麥表面水分，并將無(wú)菌無(wú)蟲(chóng)小麥分為3份，分別添加適量蒸餾水調(diào)節(jié)水分含量至(12.0±0.2)%、(13.0±0.2)%和(14.0±0.2)%后，置于25 ℃環(huán)境中備用。

將調(diào)節(jié)水分含量后的2 kg小麥放入44 cm×30.5 cm×22.5 cm塑料箱中，將其中200 g小麥進(jìn)行粉碎處理。再將赤擬谷盜成蟲(chóng)分別以0、2、5、10、20、30 頭/kg的蟲(chóng)口密度接入小麥中[13]。偶數(shù)蟲(chóng)口密度的試蟲(chóng)按雌、雄比1∶1設(shè)置，奇數(shù)蟲(chóng)口密度的試蟲(chóng)按雌、雄比3∶2設(shè)置[14]，之后密閉試驗(yàn)裝置，根據(jù)GB/T 29890—2013《糧油儲(chǔ)藏技術(shù)規(guī)范》檢查氣密性，置于28 ℃的環(huán)境條件下開(kāi)始試驗(yàn)。從第2天起每天定時(shí)測(cè)量、記錄儲(chǔ)藏環(huán)境中CO2體積分?jǐn)?shù)，重復(fù)3次。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析以及多重比較(Duncan法)。用OrijinLab軟件對(duì)不同水分含量、感染不同蟲(chóng)口密度害蟲(chóng)的小麥儲(chǔ)藏環(huán)境中CO2體積分?jǐn)?shù)變化與處理時(shí)間的關(guān)系進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 未感染害蟲(chóng)的小麥儲(chǔ)藏環(huán)境中CO2體積分?jǐn)?shù)變化情況

由表1可知，初始感染蟲(chóng)口密度為0頭/kg(即未感染害蟲(chóng))時(shí)，在相同處理時(shí)間內(nèi)，從第4天開(kāi)始隨著小麥水分含量的增加儲(chǔ)藏環(huán)境中CO2體積分?jǐn)?shù)較水分含量12%時(shí)呈顯著上升趨勢(shì)；在相同水分含量小麥的儲(chǔ)藏環(huán)境中，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，CO2體積分?jǐn)?shù)較初始時(shí)呈顯著上升趨勢(shì)。在試驗(yàn)處理期間，水分含量為12%、13%和14%的小麥儲(chǔ)藏環(huán)境中CO2初始體積分?jǐn)?shù)分別為0.063%、0.060%和0.063%，均在處理30 d后達(dá)到最大值，分別為0.203%、0.380%和0.417%。

2.2 感染蟲(chóng)口密度2頭/kg的小麥儲(chǔ)藏環(huán)境中CO2體積分?jǐn)?shù)變化情況

由表2可知，初始感染蟲(chóng)口密度為2頭/kg時(shí)，在相同處理時(shí)間內(nèi)，隨著小麥水分含量的增加，儲(chǔ)藏環(huán)境中CO2體積分?jǐn)?shù)較水分含量12%時(shí)呈上升趨勢(shì)；在相同水分含量小麥的儲(chǔ)藏環(huán)境中，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng),CO2體積分?jǐn)?shù)較初始時(shí)呈顯著上升趨勢(shì)。試驗(yàn)處理期間，水分含量12%、13%和14%的小麥儲(chǔ)藏環(huán)境中CO2初始體積分?jǐn)?shù)分別為0.187%、0.107%和0.363 %，在處理30 d后達(dá)到最大值，分別為3.743%、4.860%和5.647%。

表1 未感染害蟲(chóng)的小麥儲(chǔ)藏環(huán)境中CO2體積分?jǐn)?shù)變化情況Table 1 CO2 volume fraction in stored wheat without infestation %

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差；不同大寫(xiě)字母表示同一行數(shù)據(jù)的差異顯著性，不同小寫(xiě)字母表示同一列數(shù)據(jù)的差異顯著性，差異顯著水平P<0.05，表2—表6同。

2.3 感染蟲(chóng)口密度5頭/kg的小麥儲(chǔ)藏環(huán)境中CO2體積分?jǐn)?shù)變化情況

由表3可知，初始感染蟲(chóng)口密度為5頭/kg時(shí)，在相同處理時(shí)間內(nèi)，隨著小麥水分含量的增加，儲(chǔ)藏環(huán)境中CO2體積分?jǐn)?shù)較水分含量12%時(shí)呈顯著上升趨勢(shì)；在相同水分含量小麥的儲(chǔ)藏環(huán)境中，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，CO2體積分?jǐn)?shù)較初始時(shí)呈顯著上升趨勢(shì)。試驗(yàn)處理期間，水分含量為12%、13%和14%的小麥儲(chǔ)藏環(huán)境中CO2初始體積分?jǐn)?shù)分別為0.353%、0.293%和 0.387%，在處理30 d后達(dá)到最大值，分別為5.610%、7.310%和8.627%。

表2 初始感染蟲(chóng)口密度2頭/kg的嚴(yán)格密閉小麥儲(chǔ)藏環(huán)境中CO2體積分?jǐn)?shù)變化情況Table 2 CO2 volume fraction in strictly sealed wheat storage environment initially infested by 2 T. castaneum adults per kg of wheat %

2.4 感染蟲(chóng)口密度10頭/kg的小麥儲(chǔ)藏環(huán)境中CO2體積分?jǐn)?shù)變化情況

由表4可知，初始感染蟲(chóng)口密度為10頭/kg時(shí)，在相同處理時(shí)間內(nèi)，隨著小麥水分含量的增加，儲(chǔ)藏環(huán)境中CO2體積分?jǐn)?shù)較水分含量12%時(shí)呈顯著上升趨勢(shì)；在相同水分含量小麥的儲(chǔ)藏環(huán)境中，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，CO2體積分?jǐn)?shù)較初始時(shí)呈顯著上升趨勢(shì)。試驗(yàn)處理期間，水分含量為12%、13%和14%的小麥儲(chǔ)藏環(huán)境中CO2初始體積分?jǐn)?shù)分別為0.453%、0.330%和0.420%，在處理30 d后達(dá)到最大值，分別為7.403%、9.947%和11.543%。

表3 初始感染蟲(chóng)口密度5頭/kg的嚴(yán)格密閉小麥儲(chǔ)藏環(huán)境中CO2體積分?jǐn)?shù)變化情況Table 3 CO2 volume fraction in strictly sealed wheat storage environment initially infested by 5 T. castaneum adults per kg of wheat %

2.5 感染蟲(chóng)口密度20頭/kg的小麥儲(chǔ)藏環(huán)境中CO2體積分?jǐn)?shù)變化情況

由表5可知，初始感染蟲(chóng)口密度為20頭/kg時(shí)，在相同處理時(shí)間內(nèi)，隨著小麥水分含量的增加，儲(chǔ)藏環(huán)境中CO2體積分?jǐn)?shù)較水分含量12%時(shí)呈顯著上升趨勢(shì)；在相同水分含量小麥的儲(chǔ)藏環(huán)境中，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，CO2體積分?jǐn)?shù)較初始時(shí)呈顯著上升趨勢(shì)。試驗(yàn)處理期間，水分含量為12%、13%和14%的小麥儲(chǔ)藏環(huán)境中CO2初始體積分?jǐn)?shù)分別為0.823%、0.560%和0.560%，在處理30、30、24 d后達(dá)到最大值，分別為11.437%、12.647%和17.967%。

表4 初始感染蟲(chóng)口密度10頭/kg的嚴(yán)格密閉小麥儲(chǔ)藏環(huán)境中CO2體積分?jǐn)?shù)變化情況Table 4 CO2 volume fraction in strictly sealed wheat storage environment initially infested by 10 T. castaneum adults per kg of wheat %

2.6 感染蟲(chóng)口密度30頭/kg的小麥儲(chǔ)藏環(huán)境中CO2體積分?jǐn)?shù)變化情況

由表6可知，初始感染蟲(chóng)口密度為30頭/kg時(shí)，在相同處理時(shí)間內(nèi)，隨著小麥水分含量的增加，儲(chǔ)藏環(huán)境中CO2體積分?jǐn)?shù)較水分含量12%時(shí)呈顯著上升趨勢(shì)；在小麥水分含量12%、13%的儲(chǔ)藏環(huán)境中，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，CO2體積分?jǐn)?shù)呈顯著上升趨勢(shì)，在小麥水分含量14%的儲(chǔ)藏環(huán)境中，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，CO2體積分?jǐn)?shù)開(kāi)始呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，從第24天開(kāi)始趨于穩(wěn)定，并略微降低。試驗(yàn)處理期間，小麥水分含量為12%、13%和14%的儲(chǔ)藏環(huán)境中CO2初始體積分?jǐn)?shù)分別為1.383%、0.847%和0.920%，在處理30、30、24 d后達(dá)到最大值，分別為13.187%、14.117%和18.217%。

表5 初始感染蟲(chóng)口密度20頭/kg的嚴(yán)格密閉小麥儲(chǔ)藏環(huán)境中CO2體積分?jǐn)?shù)變化情況Table 5 CO2 volume fraction in strictly sealed wheat storage environment initially infested by 20 T. castaneum adults per kg of wheat %

2.7 感染不同蟲(chóng)口密度赤擬谷盜的小麥儲(chǔ)藏環(huán)境中CO2體積分?jǐn)?shù)變化線(xiàn)性回歸分析

初始感染不同蟲(chóng)口密度赤擬谷盜的小麥儲(chǔ)藏環(huán)境中CO2體積分?jǐn)?shù)與處理時(shí)間之間具有較強(qiáng)的正相關(guān)性。對(duì)線(xiàn)性方程進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，相同水分含量、感染不同蟲(chóng)口密度赤擬谷盜的小麥在嚴(yán)格密閉儲(chǔ)糧環(huán)境中CO2體積分?jǐn)?shù)變化隨蟲(chóng)口密度的增加呈上升趨勢(shì)(表7)。

表6 初始感染蟲(chóng)口密度30頭/kg的嚴(yán)格密閉小麥儲(chǔ)藏環(huán)境中CO2體積分?jǐn)?shù)變化情況Table 6 CO2 volume fraction in strictly sealed wheat storage environment initially infested by 30 T. castaneum adults per kg of wheat %

2.8 儲(chǔ)糧環(huán)境中CO2體積分?jǐn)?shù)變化與赤擬谷盜發(fā)生關(guān)系的預(yù)測(cè)模型

對(duì)不同水分含量小麥在嚴(yán)格密閉儲(chǔ)糧環(huán)境中，第10 天感染不同蟲(chóng)口密度時(shí)CO2體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)圖1。擬合得到蟲(chóng)口密度、CO2體積分?jǐn)?shù)和小麥水分含量之間的預(yù)測(cè)模型為F(x,y)=2.939-1.759x-0.211y+0.048x2+0.152xy+x3-0.004x2y(R2=0.969；)。通過(guò)預(yù)測(cè)模型，得到蟲(chóng)口密度、CO2體積分?jǐn)?shù)和小麥水分含量之間的關(guān)系，可以對(duì)嚴(yán)格密閉儲(chǔ)糧環(huán)境中赤擬谷盜的發(fā)生情況進(jìn)行預(yù)測(cè)。對(duì)不同水分含量小麥嚴(yán)格密閉儲(chǔ)糧環(huán)境中第20、30天感染不同蟲(chóng)口密度時(shí)CO2體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行分析，擬合得到蟲(chóng)口密度、CO2體積分?jǐn)?shù)和小麥水分含量之間的預(yù)測(cè)模型分別為F(x,y)=5.553-4.371x-0.381y+0.106x2+0.377xy+x3-0.009x2y(R2=0.937)和F(x,y)=-2.302-0.240x+0.264y+0.030x2+0.264xy+x3-0.007x2y(R2=0.978)。

表7 初始感染不同蟲(chóng)口密度赤擬谷盜的小麥儲(chǔ)藏環(huán)境中CO2體積分?jǐn)?shù)變化與處理時(shí)間的線(xiàn)性回歸分析結(jié)果Table 7 Linear regression analysis between CO2volume fraction change in stored wheat infested by different initial densities of T. castaneum adults and infesting time

注：表中x是處理時(shí)間，d；y是CO2體積分?jǐn)?shù)，%。

圖1 第10 天不同水分含量小麥在嚴(yán)格密閉儲(chǔ)糧環(huán)境中不同蟲(chóng)口密度赤擬谷盜發(fā)生與CO2體積分?jǐn)?shù)關(guān)系Fig.1 The relationship between the occurrence of T. castaneum with different densities and CO2volume fraction in strictly sealed stored wheat with different moisture contents on the 10th day

3 結(jié)論

研發(fā)靈敏的儲(chǔ)糧害蟲(chóng)監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)，可以早期發(fā)現(xiàn)害蟲(chóng)的發(fā)生，及時(shí)采取有效措施開(kāi)展害蟲(chóng)綜合治理，確保糧食儲(chǔ)藏的安全性。研究結(jié)果表明，在感染赤擬谷盜、具有相同水分含量的小麥儲(chǔ)藏環(huán)境中，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，CO2體積分?jǐn)?shù)較開(kāi)始時(shí)顯著升高。在相同的處理時(shí)間內(nèi)，初始感染蟲(chóng)口密度相同，儲(chǔ)糧環(huán)境中CO2體積分?jǐn)?shù)隨小麥水分含量的增加較水分含量12%時(shí)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。本試驗(yàn)研究結(jié)果與王殿軒等[9,13]在密閉條件下測(cè)定感染谷蠹的小麥儲(chǔ)存環(huán)境中CO2體積分?jǐn)?shù)的變化規(guī)律相似，進(jìn)一步證明了利用檢測(cè)儲(chǔ)糧環(huán)境內(nèi)CO2體積分?jǐn)?shù)變化監(jiān)測(cè)害蟲(chóng)的發(fā)生具有可行性，為通過(guò)檢測(cè)CO2體積分?jǐn)?shù)變化實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)糧害蟲(chóng)預(yù)警、預(yù)報(bào)提供科學(xué)依據(jù)。