杨凤连 张跃康 雷朝亮

(华中农业大学植物科技学院/湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室,武汉,430070

目前,随着粮食产量的增长,农户家庭储粮逐年增加并已成为我国粮食储存的主要组成部分。据有关部门统计,全国农村储粮已占粮食总产量的 60%～70%,不但缓解了车库储粮的紧张状况,而且为农民改善生活、以丰补歉、发展养殖业提供了方便。但传统的农户储粮方法已很难适应当前的储粮系统所发生的变化:因农户的储粮设施比较简陋、缺乏,使得虫、螨、霉为害的损失可达 6%～9%;因储粮品种和储粮因子的改变,使得储粮害虫群落结构发生了变化;因农户缺乏相关的保粮护粮技术知识,滥用或不合理使用化学杀虫剂不仅使得害虫抗药性急剧增长,而且因化学农药的残留正在危及到人类的身体健康、食品和环境安全等问题。因此,提高农户家庭储粮技术和寻求有效防治储粮害虫的新方法已刻不容缓。

1 农户家庭储粮害虫种类及其为害

凡是为害存储粮食、粮食成品及副产品等各种害虫及螨类统称为储粮害虫。我国常见的农户家庭储粮害虫约有 60多种,经常发生并造成为害的有14种。其中为害仓库谷类的害虫有 11种,豆类害虫 3种。为害谷类的害虫是玉米象、米象、谷象;谷蠹、麦蛾、锯谷盗、赤拟谷盗、长角扁谷盗、大谷盗、印度谷螟和腐嗜酪螨;3种豆类害虫是绿豆象、豌豆象和蚕豆象。不同粮种其害虫种类亦不同。其中鞘翅目的害虫是为害最为严重的种类,其次是鳞翅目类害虫。

粮食在储藏过程中,储粮害虫的危害是影响储粮安全的最主要因素。农户家庭的储粮设施因比较简陋,因虫害而引起的损失则更为惨重。据易军萍(2009)的一次调查统计报道,在被调查的农户家庭储粮的损耗率可达 8.9%,而因虫灾损失的农户占被调查农户的 94%。储粮害虫对储粮造成的损失除了重量损失外,其为害还会增加虫蚀粒,降低发芽率,降低粮食营养价值,虫尸虫粪造成严重污染,甚至导致储粮发热、霉变、变色变味,大大降低储粮的商品价值和食用价值;此外,在粮食贸易中,特别是国际贸易中,因储粮害虫为害而造成的重量损失、品质损失,可以引起信誉损失。这些因虫害而造成的损失将直接影响农民的经济收入,因此,设法减少粮食在储藏期间的损失,相当于开辟了“无形粮田”,相当于农业上的增产。

2 农户家庭储粮害虫防治方法现状及特点

在常规的粮食储藏过程中,储粮害虫的防治技术在一定程度上直接反映了储粮水平。随着科学技术的发展,农户家庭储粮技术也在不断研究和实践中得以更新、发展和完善。因受经济条件等因素的影响,千百年来的中国农户一般采用物理机械防治法来防治储粮害虫,如:日晒杀虫法、风筛除虫法、草木灰压盖法、密闭储粮法等,但因在防治过程中对一些设施设备要求比较高以及防治技术水平较低等原因而致使虫害并未减轻;其后,随着 20世纪 40年代人工合成化学药剂的问世,备受广大农户消费者所信赖的则是具有高效杀虫活性的化学防治,如当前普遍使用氯化苦、磷化氢、溴甲烷等熏蒸剂以及马拉硫磷、杀螟硫磷、甲基毒死蜱等防护性杀虫剂。然而,由于化学熏蒸剂的长期单一及不科学合理的使用,如因储粮设备的密闭条件差或杀虫气体分布不均匀等原因而盲目提高熏蒸剂剂量,致使储粮害虫对药剂的抗性的日益发展与蔓延;另外,尽管化学防护剂具有优异的预防害虫感染、抑制害虫种群的作用、防治费用较低等特点,但其造成的严重 3R问题正日益突出。

基于现有的粮食熏蒸剂和防护剂所面临的问题,促使人们不断探索化学药剂的替代方法和改进其应用技术,积极开拓思路,研究和开发与环境相容性好,且高效、低毒、卫生、安全的防治储粮害虫的新农药、新剂型,对于粮食安全和储粮有害生物的持续控制具有重要的意义。

3 农户家庭储粮害虫防治新方法的探讨

自 20世纪 80年代联合国世界环境与发展委员会的报告《我们共同的未来》提出后,“可持续发展”的理念和总原则已得到世界各国和社会各界的广泛支持和接受,并且人们的生存理念也正在围绕保持健康、保护生态环境、实现可持续发展而发生着深刻的变化。

中国政府为了实现可持续发展的战略目标,相继出台了相关的政策和措施,大力推动绿色事业的发展,如推行“绿色食品”认证制度,启动“无公害食品行动计划”,颁布“有机食品认证管理方法”等。目前,粮食仓储行业作为绿色食品生产链中的储运环节,也正在大力推广“绿色储粮”。一些粮食仓储行业正在积极探索采用二氧化碳气调储粮、低温或准低温储粮。但气调防虫法尽管符合当前人们对食品卫生日益提高的要求,但因为它对气密条件的要求非常严格,处理时间很长,成本费用高等原因,因此它的推广应用速度将受到很大限制,尤其是对于普通农户家庭来说则更加困难。在这种情况下,利用植物次生代谢物质开发储粮害虫防护剂已成为广大科研工作者和广大农民朋友们所关注的热点之一。

植物次生代谢物是指植物产生的、与其基本生命活动无关,但对昆虫或其他动植物之间的关系起重要作用的非营养性微量代谢产物。植物次生物质常具有植物特征性气味,一般是由几十至几百种化合物组成的复合物,通常含有低分子量的萜烯类、生物碱、类黄酮、甾体、酚类、独特的氨基酸和多糖等。

利用植物次生物质防治储粮害虫,在我国已具有很悠久的历史。早在公元前十一世纪,我国的《周礼》中就有了记载:“以莽草熏之”、“以嘉草攻之”,讲述利用襄荷、毒八角来熏杀粮食害虫。《齐民要术》中记载了“麦一石艾一把”的防虫经验。自20世纪 70年代以来,利用植物次生物质防治储粮害虫,国内外有不少相关的试验性研究和报道,且已取得了很大进展。

据统计,目前所利用的防治储粮害虫的植物原料已超过 400种,而效果好的主要有:苦皮藤、山苍子、黄杜鹃花、瑞香狼毒、苦楝籽、大蒜、鱼藤、薄荷、菖蒲、肉桂、黑胡椒、猪毛蒿、高良姜、艾蒿、除虫菊、花椒、花生油、菜籽油、米糠油等。而植物次生物质应用于储粮害虫防治的方式主要有:将植物材料直接粉碎并与储粮直接搅拌;用溶剂萃取抽提植物中的活性物质或筛选出粗提物中的活性成分;植物次生物质之间的相互混配或将其与化学农药之间的混配。然而,尽管植物次生物质在试验阶段取得了较好的应用效果,但是目前并未得到广泛的推广和应用。这主要是植物次生物质固有的缺点限制了它的研发进程。由于植物次生物质易受外界环境条件(如温度、湿度、光照等)的影响,因此稳定性不高,并且其活性成分含量低,这对于储粮设施设备简陋的农户来说则非常的困难。为了最大限度地发挥植物次生物质的优点,开发出在实践中具有推广应用价值的植物次生物质制剂,必须研究开发高效无毒稳定的剂型。另外,在研发稳定高效剂型的同时,必须考虑到产品应用成本的问题。只有找到一种经济实用、简单易行的植物次生物质剂型,才能在广大农户家庭中进行广泛推广和应用。鉴于此,本实验室已筛选出高活性植物次生物质的成分,并已构建出其有效剂型:纳米分散体胶囊,并且胶囊的整个制作程序简单易行,成本低廉。从实验室的实仓模拟情况来看,其应用效果非常显著:其应用场所更适合家庭式的小面积储粮场所,在保持 80%杀虫活性的情况下,可将植物次生物质的杀虫持续期延长 5个月。本实验室所开发的植物次生物质纳米分散体胶囊已克服植物次生物质的不稳定性,可有效延长其保粮护粮的有效持续期;同时,从应用成本来考虑,在筛选鉴定出植物次生物质高活性成分的前提下,可对其进行大规模人工合成并对其有效剂型进行工厂化生产,这必将大大降低植物次生物质的生产应用成本,从而真正实现利用植物次生物质控制储粮害虫从理论研究到生产应用的跨越。

4 小结与展望

粮食是人类赖以生存的最基本生活资料,是国家经济发展的基础。农户家庭粮食储备是国家粮食安全储藏体系的重要组成部分,是供应整个国家乃至全球粮食的发源地。因此完善农户家庭安全储粮的技术,尤其是在粮食储藏期间害虫控制问题迫在眉睫。在综观国内外粮食储藏及害虫防治技术研究成果的基础上发现,从植物中提取高效低毒的、有特异活性的植物次生物质,利用植物次生物质开发储粮害虫防护剂,既可符合绿色粮食储藏的安全要求,又可为农户家庭常规储粮害虫的防治开辟一条新的途径。