亚致死浓度二氧化碳对Oryzaephilus surinamensis（L.）（鞘翅目：Silvanidae科）生物特性及生命表参数的影响

《Journal of Stored Products Research》：Effects of sublethal carbon dioxide concentrations on biological characteristics and life table parameters of Oryzaephilus surinamensis (L.) (Coleoptera: Silvanidae)

稻谷象虫在0.25%-4%二氧化碳浓度下的存活、发育及繁殖参数研究，发现CO2浓度升高显著缩短生命周期（23℃时从36.84天降至30.63天，28℃时从27.44天降至23.72天），存活率下降，产卵量锐减（32.31粒/雌降至19.01粒/雌），性别比例接近1:1。研究为协同熏蒸与气调控虫提供理论依据。

　　

沈若彤|王电轩|孟可|金玉阳|姚俊杰|孙浩然

国家粮食储运与物流工程技术研究中心，国家粮食产业（储粮害虫控制）技术创新中心，河南工业大学，郑州，450001，中国

摘要

了解昆虫在0.25%至4%的亚致死浓度二氧化碳环境下的生存和发育生物学特性（与周围空气相比），这一环境在储粮初期或害虫侵染时容易监测到，可能有助于改进害虫管理策略，例如协同使用熏蒸和控温技术。本研究测量了Oryzaephilus surinamensis（鞘翅目：拟步甲科）在23°C和28°C下，二氧化碳浓度为0.25%、0.5%、1%、2%和4%时的生存情况、发育时间、产卵行为及生命表参数，并与周围空气条件进行了比较。当二氧化碳浓度从0.25%增加到4%时，O. surinamensis的世代周期在空气中为36.84±1.77天，在23°C时从35.10±2.42天缩短至30.63±1.94天，在28°C时从26.92±1.56天缩短至23.72±1.48天。世代存活率在空气中为65.28±0.26%，在23°C时从63.84±0.26%下降至51.32±0.23%，在28°C时从69.03±0.27%下降至55.31±0.25%。每只雌虫产卵数量从空气中的32.31±0.24个显著减少至19.01±0.12个，同时产卵前的准备时间也延长。两种温度下的性别比例均接近1:1。在测试的两种温度下，平均世代时间（T）、净繁殖率（R₀）、种群控制指数（I）、内在增长率（r）和有限增长率（λ）均随二氧化碳浓度的增加而显著下降。0.25%-4%的亚致死浓度二氧化碳显然会影响昆虫的生存及发育生物学参数，如世代周期缩短、存活率下降、产卵数量减少、性别比例变化及生命表参数改变。这些发现可能有助于改进管理策略，例如协同利用熏蒸或控温技术的效果。

引言

储粮害虫的发育特征参数及其变化与科学综合害虫管理（Bharathi等人，2023年；Dehghan等人，2025年；Stathas等人，2023年）以及昆虫学知识的推广密切相关。特别是昆虫的发育时间和存活率直接影响在特定熏蒸剂浓度或气体组成条件下熏蒸和控温等管理措施的效果（Hall等人，2025年）。储粮害虫在周围空气中的存活、生长、发育、繁殖和种群动态已在多种条件下得到研究，如温度、湿度、食物类型（Athanassiou等人，2018年；Hashem等人，2021年；Zafeiriadis等人，2023年；Papadimitriou等人，2024年；Gad等人，2025年；Saeedi等人，2025年），以及害虫造成的损害或损失（Cortese等人，2025年；Madhukar等人，2025年）。

可以监测储粮中的二氧化碳浓度（Kiaitsi等人，2025年；Rodrigues等人，2024年），这有助于监测存在的昆虫和微生物，并协同使用熏蒸或控温技术（Cheng等人，2012年；Orouj Valizadegan等人，2012年）。储粮中的二氧化碳可被粮食、微生物和害虫代谢（Tubbs等人，2016年；Momanyi等人，2022年），尤其是在大规模储粮和密封设施中（Bartosik等人，2023年；Mabasso等人，2025年）。这些环境中昆虫的存活和发育参数可能受到二氧化碳的影响。在含水量为12-13%的储粮小麦中，20-30°C条件下180天后二氧化碳浓度可达约4.0%（Abalone等人，2011年）。含水量为12%的储粮大豆中二氧化碳浓度在128天后显著积累（Ramachandran，2022年）。含水量为12.7%的储粮大豆在128天后二氧化碳浓度为0.4%，而含水量为12.8%的储粮大豆在206天后二氧化碳浓度为4.2%（Taher等人，2019年）。含水量为16%的储粮玉米在约60天后二氧化碳浓度可上升至0.22%，含水量为18%的储粮玉米在约60天后二氧化碳浓度可上升至0.75%（Mabasso等人，2025年）。含水量为12%的储粮大豆中二氧化碳浓度在30天后可上升至约0.07%（Souza等人，2023年）。混合有2-8%二氧化碳和2-4%氧气的环境可显著提高Plodia interpunctella（鳞翅目：螟蛾科）的死亡率，并减少其蛹期和成虫出现率（Huang等人，2024年），其中二氧化碳浓度高于通常用于控制储粮害虫的浓度（≥35%）。目前尚缺乏关于昆虫在0.25%-4%二氧化碳浓度下的生存和发育生物学特性的研究。了解这些条件下的昆虫生存和发育特性有助于明确其对环境的耐受性和存活状态，并可用于协同发挥熏蒸或控温等技术的效果（Romanko和Dudynska，2023年；Huang等人，2024年）。

Oryzaephilus surinamensis（林奈）是一种全球性的储粮害虫，会对储存的稻米及其加工产品、豆类、小米、干肉和其他淀粉制品造成损害。其成虫和幼虫都会造成危害，尤其是对破损或被啃咬的谷粒（Nika等人，2020年）。已有研究报道了O. surinamensis在周围空气中的存活时间、发育时间和繁殖能力。在25°C下，O. surinamensis的发育时间为30-33天；在27°C下，四种不同品种的小麦中发育时间为26.7-46.7天（Gharsan等人，2022年；Gourgouta等人，2023年；Eliopoulos等人，2019年）。在30°C和32°C下，O. surinamensis在大多数食物上的发育时间没有显著差异，但在面粉中的发育时间较长（Lampiri等人，2023年）。O. surinamensis可以在多种谷物及其副产品（如玉米粉、碎玉米粒、燕麦片和大麦粉）上完成整个世代，但在不同空气条件下的发育速率和成虫寿命存在显著差异（Nika等人，2020年）。例如，在28°C和85%相对湿度条件下，O. surinamensis在干面条上的世代周期为50天，存活率为40%；在20°C或65%相对湿度条件下，其生长和繁殖受到显著抑制（Zhang等人，2025年）。关于储粮环境中低二氧化碳浓度（0.25%-4%）下O. surinamensis的生物学参数的研究仍不足。测量了O. surinamensis在0.25%、0.5%、1%、2%和4%二氧化碳浓度下的存活时间、生长和生命表参数，这些数据可能有助于提高对熏蒸和控温技术的理解。

测量设备

二氧化碳浓度控制室（尺寸为60厘米×35厘米×40厘米）由2毫米厚的透明亚克力材料制成（图1）。在密封状态下，从500帕斯卡降至250帕斯卡的半衰期超过180秒。两个橡胶手套分别通过室体的一个壁连接到两个直径为150厘米的圆柱体上，用于放置昆虫样本等物品。还安装了一根内径100毫米、长度140毫米的传输管

发育时间和成虫寿命

在23°C条件下，当二氧化碳浓度达到2%及以上时，卵期的发育时间出现显著变化；当浓度达到4%时，第一龄幼虫（L1）的发育时间发生变化；当浓度达到4%时，第二龄幼虫（L2）的发育时间发生变化；当浓度达到2%及以上时，第三龄幼虫（L3）的发育时间发生变化；当浓度达到1%及以上时，第四龄幼虫（L4）的发育时间发生变化；当浓度达到2%及以上时，整个幼虫期的发育时间发生变化；当浓度达到4%时，整个世代的发育时间发生变化（P<0.05）。显然，超过2%的二氧化碳浓度对这些过程产生了显著影响

讨论

在23°C条件下，O. surinamensis的整个世代周期为36.84±1.77天，在28°C条件下为27.44±1.58天（表1），而周围空气中的二氧化碳浓度为0.04%（Singh等人，1984年）。在28°C这一适宜温度下，幼虫期的发育时间为21.67±1.27天，这一时间接近之前报道的32.5°C和65%相对湿度条件下O. surinamensis幼虫以整片燕麦为食时的发育时间（Nika等人，2020年）。

作者贡献声明

沈若彤：撰写初稿、进行正式分析、提出研究概念。王电轩：撰写、审稿与编辑、监督项目、获取资金、提出研究概念。孟可：软件操作、数据管理。金玉阳：方法设计、数据管理。姚俊杰：软件操作、进行正式分析。孙浩然：实验设计、提出研究概念。

资助

本研究得到了中国农业农村部（MOF）和农业农村发展研究中心（MARA）的“中国农业研究体系”（CARS-13）的支持。

利益冲突声明

作者声明与本文无关的任何利益冲突。