储粮害虫防治技术综述

田启远1,2,韩伟1,2,徐国栋1,2,翟纪忠1,2,王江1,2,宋仪良1,2

摘要：民以食为天，粮食安全是国家发展的重大战略性问题，不容松懈。虫害是影响储粮安全的一大因素，它不仅能降低粮食的品质和产量，增加储粮成本，还能危害储粮安全和人体健康，科学化解决储粮期间害虫防治问题任重道远。根据当前害虫防治技术发展和挑战，从物理、化学、生物及数字信息技术方面对害虫防治技术系统讨论，全面总结了当前害虫防治现状，为科学储粮拓宽思路，害虫防治提供技术参考。

关键词：粮食储藏；害虫防治；研究进展

前言

粮食安全是国家发展的稳定器和压舱石，在当前国际矛盾与疫情的交织冲击下，严守18亿亩耕地红线，确保中国人的饭碗装中国粮至关重要。但粮食储藏存在着诸多问题，研究显示，国家粮库粮食储存损失率为0.2％，农户散储因储存条件，防治技术不足等原因损失在9％左右，其中因害虫造成的损失不仅占比高，还会加剧粮食损耗[1,2]。同时，害虫会造成粮食品质下降，影响粮食食用价值和商业价值，产生经济损失，危害人体健康。因此，更新储粮害虫防治技术，提高害虫防治能力是科学储粮的必经之路。

根据取食习惯，储粮害虫可被分为初期性害虫和后期性害虫。玉米象、米象、麦蛾幼虫、谷蠢、谷象等初期性害虫从粮粒内部侵害粮食，因此此类害虫也称为蛀食性害虫；常见的后期性害虫有赤扁谷盗、赤拟谷盗、据谷盗等，它们以碎粮为食。储粮前期，粮食颗粒完整，初期性害虫蛀食粮粒使得粮食破碎并产生碎渣，后期性害虫得以大量繁殖。因此防治初期性害虫是治理储粮虫害的关键，做好储粮前期害虫预防工作可使害虫防治与科学储粮事半功倍。

综合防治是我国《粮油储藏技术规范》有害生物控制的基本要求，规定储粮“有害生物控制遵循‘以防为主，综合防治’方针，控制措施符合安全、卫生、经济、有效的原则”。在清洁卫生、净粮入仓、防止害虫感染，做好预防的基础上，规范采用的储粮害虫综合防治技术措施主要有物理防治方法、化学防治方法及生物防治方法等，伴随着害虫检测手段的完善、TRIZ等创新理论的更新迭代，及时更新害虫防治研究，系统归纳害虫防治理论对粮食储藏的科学发展和应用至关重要。

1 物理防治

控温、辐照、过筛和气调等是常见的储粮害虫防治的物理方法，此方法主要通过改变温度、光照和声波等物理条件，达到抑虫杀虫的目的。与化学防治相比，其辅助性能更佳。

1.1 控温防治

控温防治是一种改变害虫适宜生存温度，抑制害虫生长繁殖的防治方法。在粮食的储存中，以低温防治最为常见，低温不仅能抑制害虫的生理活性，还能减少粮食物理结构的变化，降低粮食损耗，维持粮食的营养价值[3]，但该方法对害虫的杀灭程度相对而言不够彻底，因而常与其它害虫防治方法结合使用。

1.2 气调防治

气调防治就是通过改变粮库内的气体组成（如氮气、二氧化碳和臭氧等）和气压来抑制储粮害虫。随着科技进步，仓房气密、隔热保温仓储功能不断改善提高，气调杀虫得到大量应用，规模可达千万吨级[4]。臭氧是一种强氧化剂，有着易获取、成本低、无残留等优势。臭氧能作用于细胞内的核物质，破坏害虫DNA[5]。还能通过气门进入害虫体内后，氧化昆虫细胞膜中的不饱和脂肪酸，破坏害虫细胞膜的磷脂，使昆虫因体液流失而死亡; 此外，臭氧的填充会降低空间内的氧气浓度，改变害虫生理状态进而杀死储粮害虫[6]。气调防治不但能保持粮食品质，还能部分替代化学试剂作用，抑制害虫发生，实现绿色储粮。但气调杀虫并不能完全取代化学防治，其使用的技术经济成本亟待进一步研究。

1.3 辐照防治

辐照防治是一种以射线方式处理储粮害虫的无残留，操作便捷的害虫防治方法，在减少虫害侵袭的同时，还有益于延长谷物的保质期。研究发现[7]，使用100Gy的辐射剂量既不影响粮食的理化性质也能抑制玉米象的生长繁殖，其辐照18 d 后死亡率可达 100%，且辐照玉米和未辐照玉米的生理活性之间无显著差异。

1.4 其他物理防治

1.4.1 沼气防治

沼气是由微生物的发酵作用产生的含有甲烷、氮气、一氧化碳和二氧化碳等的可燃烧气体，是一种可再生能源。卢俊涛[8]等人研究发现，向密封粮囤定期通入沼气可阻止并杀死粮仓中的害虫侵入，并能杀死已侵入粮仓中的害虫。许超等在储粮过程中通入沼气后，结果表明，沼气能杀灭粮堆中的米象和锯谷盗，除虫率高达98.8%[9]。

1.4.2 惰性粉防治

惰性粉可使锈赤扁谷盗、米象（成虫）、玉米象（成虫）和谷蠹等常见储粮害虫丧失运动能力，虫体发生脱水进而导致死亡，其优点在于低毒、无残留且无污染。使用时可将食品级惰性粉喷洒于储粮空仓、粮仓门窗口、粮堆上部空间或通风道空间、粮堆表面或粮堆内，可杀灭各种储粮害虫。刘谦等[10]对比惰性粉处理前后锈赤扁谷盗和玉米象的防虫效果，证实了惰性粉气溶胶防护技术的实用性。

1.4.3 器具防治

器具防治是指通过制备防虫工具或药物与储粮工具结合的方式防治害虫。生物农药与防虫网等防虫器具结合使用，可实现对赤拟谷盗、米象和玉米象3种害虫较好的驱避效果。将害虫驱避剂（KDL02）融入防虫气调膜既能提升机械性能，又能实现对杂拟谷盗、玉米象和谷蠹3种储粮害虫的优良防治。

2 化学防治

化学防治是一种利用化学药剂破坏害虫的正常生理机能和结构，进而导致虫体死亡的害虫防治方法。常用化学药剂有磷化氢、甲基嘧啶磷和硫酰氟等。随着我国粮食储备规模的扩大，防虫化学试剂的使用愈加频繁，高度的依赖性导致储粮害虫产生抗药性，为科学安全储粮带来了隐患。

2.1 磷化氢

磷化氢是一种广谱杀虫的熏蒸剂，主要由磷化铝、磷化锌和磷化镁潮解产生，该试剂药效高，扩散性强，残留量少，是当前粮库中最为常用的杀虫剂之一，广泛应用于小麦、玉米、水稻等粮食仓储中。但磷化氢气体不仅对害虫有极强的毒性，对人体也有剧毒，其在粮食中的残留对粮食安全也有一定的影响。研究表明，我国粮食行业年使用磷化铝3000吨左右，占全球磷化铝使用量的六成左右，每年粮食熏蒸量约为 2.17~2.60亿吨，这与我国粮食储备数量大、周期长的特点有关。由于选择性作用，害虫抗药性日益严重，对其杀虫机理的研究和熏蒸技术的改进提出了更高的要求。磷化氢浓度取决于施药剂量和熏蒸空间密封性能两个因素，不同国家磷化铝熏蒸剂量和熏蒸持续时间也不同。德国磷化铝熏蒸推荐剂量和熏蒸持续时间为 5~10 g/m3 和 5~14 d。美国散存平房仓、帐幕磷化铝熏蒸施药量约为7.7~15.3 g/m3，立筒仓、船舱等运输环节使用剂量也各不相同。我国储粮环流熏蒸杀虫技术及推广应用规模居世界首位，符合国情，先进适用。但欧美熏蒸杀虫环节丰富，包括公路、铁路、水路等各个环节的动态防治，值得学习和借鉴。

2.2 甲基嘧啶磷

甲基嘧啶磷，又称虫螨磷，是一种有机磷低毒广谱杀虫剂，对米象、谷蠹、赤拟谷盗和书虱等害虫均具有毒力作用。研究证实了小麦中添加1mg/kg甲基嘧啶磷对等害虫具有极高致死率。我国农残规定的甲基嘧啶磷原粮检出剂量不超过5mg/kg，去壳加工后的原粮甲基嘧啶磷残留量极低。随着储粮技术的发展，甲基嘧啶磷可实现雾化拌粮，其与内环流控温技术的结合使用发展成为新的熏蒸技术。

2.3 其他化学试剂

除上述两种常见杀虫试剂，硫酰氟、溴氰菊酯及马拉硫磷等化学品也具有较好的杀虫效果。硫酰氟是一种无色无味气体，具有穿透力和挥发性强的特点，它可以大大缩短熏蒸试剂，能够有效解决粮堆局部发热问题。溴氰菊酯是一种人工合成的杀虫剂，它能够抑制靶标动物的神经离子通道，破坏害虫的渗透膜，它对谷蠹、赤拟谷盗、米象等具有较好的杀灭功能，但对书虱和螨类的防治效果较差。相较于以上两种杀虫剂，马拉硫磷是一种能够抑制昆虫神经突触乙酰胆碱脂酶活性的快速杀虫剂，施药1-2d即可杀灭害虫。此类试剂对温度较为敏感，高温高湿可加速分解，但对虫卵及幼虫和谷蠹的防治效果不佳。当前，化学防治仍是粮食储藏中最为依赖的有效手段。

3 新型防治技术

3.1基于TRIZ理论的储粮害虫防治技术

随着电容法、声学法、电子鼻法、近红外光谱法、机器视觉法和纳米材料法等储粮害虫防治技术的发展，推进绿色科技储粮，利用现代信息技术科学防治害虫已成为“大国粮仓”的必由之路。TRIZ理论是一种优质的发明问题解决理论，被广泛应用于世界优质企业。黄振永等人将大型粮仓视为技术系统，运用九屏幕法、IFR法、因果链分析法、技术系统的进化法则、技术矛盾矩阵表法、物理矛盾法和物-场分析模型研究了大型粮仓中储粮害虫防治方法。旨在为储粮害虫防治的创新发展提供方向，研究结果表明，大型粮仓中储粮害虫的防治方法的创新性技术路线将会朝着更绿色、更互联、更实时、更高效、更智能化、更集成化的方向发展。

3.2基于图像识别的储粮害虫分类研究

使用图像处理、模式识别和神经网络等技术可以实现害虫种类的在线检测，对储粮害虫分类器的研发，有助于推进粮食保管人员科学决策，大大节省储粮工作的人力物力，保证粮食质量，提高储粮工作效率。谭达川等人应用图像识别技术，结合分析比较矩量保持、最大熵等图像分割技术，借助神经网络和模糊技术建立了图像处理和分类器设计算法的链接库，最终实现9类害虫的有效识别。仓外害虫识别技术的发展对促进仓储管理水平，实现科技储粮具有重要意义。

3.3 微生物防治

微生物害虫防治技术是一种极具潜力的生物防治手段，该方法无毒、药效期长且不会产生耐药性，具有极大的应用价值。研发微生物技术防治储粮害虫是绿色科技储粮的必经之路，对提升我国粮食储藏水平，激发粮食储藏技术升级具有重要意义。

3.3.1苏云金杆菌

苏云金杆菌是当前应用最为广泛的微生物杀虫剂，它产生的内毒素和外毒素能抑制昆虫进食，发生血液败坏和神经中毒反应直致死亡，该方法无污染、无毒性，可与其他杀虫技术（除灭菌剂）混合使用。

3.3.2白僵菌

白僵菌是一种子囊菌类的虫生真菌，主要种类包括球孢白僵菌和布氏白僵菌等，可通过产生白僵素(非核糖体多肽类毒素)、卵孢霉素(苯醌类毒素)和草酸钙结晶扰乱昆虫代谢，引发昆虫中毒死亡，它具有分布范围广，抑虫谱广，药效期长等优点。

3.3.3多杀菌素

多杀菌素(Spinosad)是在多刺甘蔗多孢菌(Saccharopolyspora spinosa)发酵液中提取的一种大环内酯类无公害高效生物杀虫剂，其杀虫效果在于降低害虫的温度耐受力。研究证实了0.005 mg /kg浓度的多杀菌素粉剂对谷蠹、玉米象和赤拟谷盗成虫15d的杀灭率分别为100％、100％和80 %。

3.3.4阿维菌素

阿维菌素是由阿维菌素链霉菌(Streptomyces avermitilis)发酵代谢产生，具有杀虫、杀螨、杀线虫活性的十六元大环内酯化合物，其制成的微囊悬浮剂对玉米象的半数致死剂量( LD50 ) 为1.40μg /kg，作用效果明显，药效持久。基于多杀菌素的强杀虫作用，许多国家已将其应用于储粮害虫防治。

3.4 绿色综合杀虫技术

物理化学微生物等杀虫技术因其不同特点，在我国粮食储备环节应用程度不一。密切粮食储藏环节的联系，实现绿色储粮技术综合应用也是害虫防治、科技储粮的重要途径。

温度是影响害虫生存繁殖的重要因素，研究显示，借助内环流控温技术能够使粮仓温度保持在23 ℃以下保持粮食水分，抑制害虫繁殖，且该技术具有成本低、无污染的优点，将内环流技术与臭氧杀虫技术结合使用，其对害虫的抑制杀灭效果更佳。牛怀强等人将食品级惰性粉防虫、内环流控温和智能通风3种技术结合处理，实现了仓储粮食害虫高效的防治。如将杀虫剂掺入玉米、大豆、稻谷等大颗粒难储粮食，结合辐照、熏蒸、内环流、局部给药等杀虫防霉技术，或能实现低成本，严防治的害虫防范目标。

结论

粮食安全事关国家发展全局，在保证“手中有粮，心中不慌”之时，实现绿色科技储粮，提高我国储粮科技水平和效率是必经之路。有害生物在粮食储藏期间造成的损耗占比高，数量大。当前害虫防治方法几乎全部依赖于化学防治，这使得害虫抗药性不断增强，用药量的增加会对环境、粮食甚至人体健康造成威胁。因此，解决储粮虫害问题迫在眉睫。本文从物理、化学、微生物等方面系统归纳了近年来害虫防治技术的应用进展，结合当前“数字化”害虫防治技术的应用发展，为害虫绿色科技防治提供了新思路，也给予了实现害虫多元化防治的可行性。

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