使用改良的硅藻土来保护储存的玉米杂交种免受Rhyzopertha dominica（F.）（鞘翅目：拟步甲科）的侵害

《Journal of Stored Products Research》：Protection of stored maize hybrids against Rhyzopertha dominica (F.) (Coleoptera: Bostrichidae) using enhanced diatomaceous earth

一种基于硅藻土与植物提取物的玉米仓储害虫防治新配方的开发与效果评估。通过结合硅藻土（DE SilicoSec?）、硅凝胶（Sipernat? 50S）及薰衣草精油、玉米油和 Bay叶粉末的 N Form 配方，在三种玉米杂交种中表现出显著增效作用，其中 OSSK 596 和 617 在 7 天内达到 100% 虫害死亡率，而 Drava 404 死亡率达 60%。该配方在抑制害虫的同时，对种子发芽的影响较小。

　　

作者：Anita Li?ka、Vlatka Rozman、Renata Bali?evi?、Ivica Berakovi?、Ivan Paponja

研究机构：克罗地亚奥西耶克约瑟普·尤拉伊·斯特罗斯马耶大学（Josip Juraj Strossmayer University of Osijek），农业生物技术学院（Faculty of Agrobiotechnical Sciences），植物医学系（Department for Phytomedicine），邮编31000，奥西耶克（Osijek）

摘要

用于保护储存产品免受昆虫害虫侵害的合成杀虫剂最有前景的替代品之一是硅藻土（diatomaceous earth，简称DE）。然而，硅藻土的某些局限性阻碍了其在大规模储存系统中的广泛应用。为了在保持杀虫活性的同时减少所需硅藻土粉尘的用量，一种可能的解决方案是将硅藻土与其他方法结合使用，例如植物提取物。为此，我们开发了一种基于硅藻土SilicoSec?、硅胶Sipernat? 50 S以及植物提取物（月桂叶、玉米油和薰衣草精油）的粉末制剂，称为N Form。该制剂针对小麦穗虫（Rhyzopertha dominica (F.) 对三种玉米杂交种OSSK 617、OSSK 596和Drava 404进行了效果评估。在OSSK 596和OSSK 617杂交种中，N Form的杀虫活性显著高于单独使用硅藻土的情况，在400 ppm和600 ppm浓度下，7天后死亡率均达到100%，并且后代完全被抑制。在测试的杂交种中，N Form在Drava 404杂交种中的效果最低，14天后仅达到60%的死亡率。处理过的玉米种子的发芽率没有显著变化，尽管某些处理方法导致发芽能量下降和标准发芽率降低。我们的研究结果表明，当硅藻土与植物提取物和惰性物质结合使用时，其杀虫效果可以显著提高。

引言

在农产品储存过程中，储存产品害虫是一个重大威胁，会导致严重的产后损失。实际上，储存产品的害虫管理仍然主要依赖化学杀虫剂（Hertlein等人，2011年）。然而，化学杀虫剂在农业中的无控制使用通常会导致土壤、水和空气污染、生物多样性的丧失、抗性的产生，以及对非目标生物和人类健康的潜在危害（Rani等人，2021年；Silva等人，2022年）。因此，实施各种综合害虫管理（IPM）方法并开发新的改进措施以保护储存产品的质量、防止经济损失，同时降低对环境和人类健康的不良影响，具有重要意义。

一种符合这些标准的方法是将硅藻土（DE）作为物理控制措施用于储存谷物的保护。硅藻土的一个主要优点是对人类和动物的毒性较低。这一特性归因于其主要由非晶态二氧化硅组成的天然成分，在正常使用条件下几乎不会带来化学健康风险（欧洲化学品管理局ECHA CHEM数据库，2023年，https://echa.europa.eu/substance-information/-/substanceinfo/100.128.559）。这一点在应用于储存的农产品和原材料时尤为重要，因为它可以最大限度地减少有害物质的污染风险。硅藻土对哺乳动物的毒性低，具有长期稳定性，并且可以容易地从处理过的谷物中清除（Losic和Korunic，2018年）。由于其物理性质，硅藻土通过接触作用于昆虫。细小颗粒（直径10至200微米）附着在昆虫体表，主要通过物理作用（尤其是吸附作用，由于活性成分SiO₂，以及在较小程度上的磨损）破坏昆虫表皮的蜡质层，从而防止水分流失（Koruni?等人，2016年；Chen等人，2025年）。这种层的破坏会导致昆虫脱水，最终因干燥而死亡（Ebeling，1971年；Romei和Schilman，2024年）。

尽管硅藻土具有这些优点，但其某些局限性限制了其在大规模储存和加工设施中的广泛应用。为了达到高效杀虫效果，通常需要较高的使用浓度，远高于传统杀虫剂（通常超过1000 ppm，Subramanyam和Roesli，2000年；Athanassiou等人，2005年；Koruni?，2016年）。如此高的剂量会导致谷物上灰尘积聚增加，从而需要在加工前进行额外清洁（Koruni?等人，2016年）。灰尘的增加还会改变谷物的物理性质（例如降低测试重量和流动性），从而降低谷物质量，进而影响其市场价值（Paponja等人，2017年；Koruni?和Fields，2020年）。此外，硅藻土的杀虫效果取决于所处理谷物的种类和品种（Kabir等人，2013年；Baliota等人，2024年）。不同惰性粉尘及其混合物之间，以及不同谷物种类或品种之间也存在显著差异。例如，不同小麦品种对硅藻土的敏感性存在差异（Aldryhimm，1993年），而Tribolium confusum Jacquelin du Val对硅藻土处理的反应在硬质小麦和软质小麦之间也有所不同（Vayias和Athanassiou，2004年）。

为了充分发挥硅藻土的优势并克服其局限性，最近的研究集中在将其与其他控制措施结合使用上。特别是将硅藻土与其他通过不同机制发挥作用的天然杀虫剂结合使用，可以产生协同效应，显著提高整体效果，并允许使用更低的硅藻土浓度（Koruni?，2016年；Koruni?和Fields，2020年；Paponja等人，2020年）。几十年来，植物提取物，尤其是精油和植物粉末，已被广泛研究作为天然杀虫剂（Belmain等人，2001年；Pavela和Benelli，2016年；Pierattini等人，2019年；Isman，2020年；Lengai等人，2020年）。多项研究表明，当硅藻土与植物提取物结合使用时，效果会得到增强。Ziaee等人（2019年）报告称，将硅藻土与Carum copticum（L.）（伞形科）精油混合使用后，Tribolium castaneum（Herbst）和Sitophilus oryzae（L.）的活性提高，从而增加了与硅藻土颗粒的接触。Koruni?和Fields（2020年）观察到，将硅藻土Celatom? MN与Anethum graveolens L.（伞形科）精油结合使用后，在较低剂量下有效控制了四种储存产品害虫，且对测试重量的不良影响显著降低。类似地，Abd El-Halim等人（2023年）发现，将硅藻土与Citrus colocynthis（L.）精油结合使用后，S. oryzae、Oryzaephilus surinamensis（L.）、Stegobium paniceum（Motsch.）和T. castaneum的死亡率更高。当硅藻土与Equisetum arvense L.精油结合使用时，T. confusum在7天后的死亡率达到了100%（Lupu等人，2020年）。当硅藻土与Allium sativum L.精油结合使用时，也观察到了协同效应，通过增加压力和表皮通透性提高了S. oryzae和T. castaneum对灰尘颗粒的敏感性（Yang等人，2010年）。Sayan?和Myrtus communis（L.）精油混合物显著提高了硅藻土对Sitophilus granarius（L.）的杀虫效果，并缩短了作用时间，从超过14天缩短至约72小时（Yazdanian和Reihani，2021年）。作者强调，迷迭香精油与硅藻土之间的协同作用可以克服硅藻土效果延迟和精油不稳定性的问题。

为了寻找一种最佳且环保的解决方案来保护储存的谷物免受主要储藏害虫的侵害，我们开发了一种基于惰性粉尘（SilicoSec?和硅胶Sipernat? 50 S）和植物提取物（薰衣草精油、玉米油和月桂叶粉）的天然制剂，称为N Form制剂。先前的测试表明，在实验室条件下，N Form对R. dominica、T. castaneum和S. oryzae在小麦和大麦上的杀虫效果优于单独使用硅藻土（Paponja等人，2020年），并且在仓库储存六个月后仍保持有效（Paponja等人，2021年）。在本研究中，我们旨在评估N Form制剂对玉米（Zea mays L.）的效果，评估其杀虫活性及其对小麦穗虫Rhyzopertha dominica（Fabricius，鞘翅目：Bostrychidae）后代的影响。为了考察其在不同玉米杂交种中的表现一致性及其对谷物质量的影响，我们在三种玉米杂交种上测试了N Form的效果，并对处理过的样品进行了发芽测试。

N Form制剂的制备

N Form制剂的开发基于一种新技术，该技术将不同的天然物质结合并混合成一种独特的杀虫制剂。该技术的有效性主要基于物理和化学作用机制之间的复杂相互作用。具有物理作用机制的成分包括硅藻土SilicoSec?（48% w/w）和硅胶Sipernat? 50 S（24% w/w）。具有化学作用机制的成分包括...

杀虫效果

在OSSK 596玉米杂交种中，N Form在最低浓度（400 ppm）下7天后实现了R. dominica的完全死亡，不同浓度之间没有显著差异（表1）。与SilicoSec?相比，N Form在7天后的效果显著更好。在OSSK 617杂交种中，也在7天后达到了最高死亡率（600 ppm），不同浓度之间没有显著差异。

讨论

测试结果表明，基于SilicoSec?的天然制剂N Form在添加植物提取物（薰衣草精油、玉米油和月桂叶粉）和硅胶后，对小麦穗虫R. dominica具有高水平的保护效果。此外，N Form制剂在仅7天的暴露时间内就表现出比单独使用SilicoSec?更强的杀虫活性

结论

为了找到一种既能保护储存谷物免受害虫侵害，又能保持谷物质量并避免对人类健康和环境产生不良影响的最佳解决方案，开发一种符合这些标准的天然杀虫剂至关重要。我们的研究结果表明，当硅藻土与植物提取物和惰性物质结合使用时，即使制剂中硅藻土的含量减少50%，其效果也能显著提高。

作者贡献声明

Anita Li?ka：撰写 – 审稿与编辑、可视化、监督、方法论、数据管理、概念化。Vlatka Rozman：撰写 – 审稿与编辑、资源获取。Renata Bali?evi?：撰写 – 审稿与编辑、资源管理。Ivica Berakovi?：撰写 – 审稿与编辑、资源管理。Ivan Paponja：撰写 – 初稿撰写、方法论设计、实验研究、数据分析。

资金来源

本研究未获得公共部门、商业部门或非营利组织的任何特定资助。

利益冲突声明

所有作者声明他们与其他个人或组织之间没有可能不当影响或偏袒其工作的财务或个人关系。