《Journal of Plant Diseases and Protection》：Effect of grain type on the effectiveness of ozone against two Sitophilus species
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本文针对仓储害虫玉米象（Sitophilus zeamais）和谷象（S. granarius）的绿色防治问题，研究人员探讨了臭氧熏蒸在不同谷物（小麦、大麦、水稻）上的杀虫效果及其对谷物化学成分的影响。研究发现臭氧能有效杀灭两种象甲成虫，其有效性排序为水稻 > 大麦 > 小麦，且对谷物主要化学成分及发芽率影响甚微。该研究为开发环保型仓储害虫防控策略提供了重要依据。
在全球人口不断增长的背景下，小麦、大麦和水稻等谷物作为人类热量和蛋白质的主要来源，其安全储存至关重要。然而，据联合国粮农组织（FAO）估计，全球约有17%的粮食产量在储存期间因害虫侵袭而损失。其中，谷象（Sitophilus granarius）和玉米象（Sitophilus zeamais）等仓储象甲是破坏性极强的害虫，它们的幼虫和成虫会侵染多种储存谷物，导致重量和品质的严重损失。传统的防治方法主要依赖化学杀虫剂和熏蒸剂（如磷化氢），但长期使用不仅危害环境和非靶标生物，还可能导致害虫产生抗药性。因此，寻找安全、有效且环境友好的替代防治手段迫在眉睫。
臭氧（O3）作为一种强氧化性气体，被视作一种“绿色”熏蒸剂，在控制采后害虫方面展现出潜力。已有研究证实了臭氧对多种仓储害虫的杀灭效果，但其效果可能因害虫种类、谷物类型和处理条件而异。值得注意的是，此前缺乏关于臭氧处理小麦防治玉米象、处理水稻防治谷象以及处理大麦防治这两种象甲的有效性研究报告。为了填补这一知识空白，并评估臭氧处理对谷物品质的潜在影响，本研究系统探究了臭氧浓度和处理时间对两种象甲成虫在不同谷物上致死率的影响，并分析了处理前后谷物主要化学成分（蛋白质、脂肪、碳水化合物、水分、灰分、纤维）及发芽率的变化。这项研究为臭氧在实际仓储害虫综合治理（IPM）中的应用提供了关键数据，相关成果发表在《Journal of Plant Diseases and Protection》期刊上。
为开展此项研究，研究人员主要运用了以下几项关键技术方法：首先，建立了标准的臭氧发生与昆虫暴露系统（系统示意图如原文图1所示），用于精确控制熏蒸浓度（250, 500, 1000 ppm）和时间（0.5, 1.0, 2.0小时）。其次，研究采用了生物测定方法，将特定日龄（7-14天）的谷象和玉米象成虫分别置于装有小麦、大麦或水稻的容器中进行臭氧处理，并在处理后连续7天记录死亡率。此外，利用近红外（NIR）光谱技术对臭氧处理前后的三种谷物样品进行了快速、无损的化学成分分析，测定了蛋白质、脂肪、碳水化合物、水分、灰分和纤维的含量。最后，通过标准种子发芽实验，评估了臭氧处理对谷物种子活力的影响。
研究结果
谷象（S. granarius）成虫的死亡率**
所有因素（臭氧浓度、暴露时间、谷物类型及其交互作用）均对谷象成虫死亡率有显著影响。死亡率随臭氧浓度和暴露时间的增加而升高，且效果因谷物类型而异。在处理后第7天，使用1000 ppm臭氧处理2小时，可使小麦上的谷象成虫达到完全死亡。相同浓度（1000 ppm）处理1小时，在处理后第3天即可使大麦上的谷象成虫完全死亡。而对于水稻，使用1000 ppm臭氧处理，所有暴露时间（0.5, 1.0, 2.0小时）均能在处理后第1天实现谷象成虫的完全死亡。总体而言，臭氧对谷象成虫的致死效果排序为：水稻 > 大麦 > 小麦。
玉米象（S. zeamais）成虫的死亡率**
与谷象类似，臭氧浓度、暴露时间、谷物类型及其交互作用均显著影响玉米象成虫的死亡率。在小麦上，1000 ppm臭氧处理2小时，在处理后第7天达到完全死亡。在大麦上，1000 ppm臭氧处理1小时和2小时，分别在第7天和第3天实现完全死亡。在水稻上，500 ppm处理2小时（第1天）和1000 ppm处理1小时（第7天）均可达到完全死亡。臭氧对玉米象成虫的致死效果同样遵循：水稻 > 大麦 > 小麦的顺序。
臭氧对谷物化学成分的影响
对三种谷物（小麦、大麦、水稻）经不同浓度臭氧处理后的主要化学成分分析表明，臭氧引起了轻微的变化。总体趋势是，蛋白质、碳水化合物和水分含量在所有三种谷物中均略有下降。而脂肪、纤维和灰分含量的变化则因谷物类型而异：
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小麦：在最高浓度（1000 ppm）下，蛋白质、脂肪、碳水化合物和水分轻微下降，纤维和灰分略有增加。
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大麦：在最高浓度下，蛋白质、碳水化合物、水分和纤维轻微下降，脂肪和灰分则有所增加。
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水稻：在最高浓度下，蛋白质、碳水化合物、水分和灰分轻微下降，脂肪和纤维有所增加。
这些变化幅度均很小，表明臭氧处理对谷物的主要营养成分影响有限。
臭氧对谷物发芽的影响
臭氧处理对谷物种子的发芽率影响不显著。即使使用最高浓度（1000 ppm）处理，小麦种子的发芽率仍保持在90%，大麦种子发芽率略降至88%，而水稻种子的发芽率未受任何影响。
结论与讨论
本研究得出结论，臭氧熏蒸能够根据浓度和较短的暴露时间，有效导致谷象和玉米象成虫完全死亡，且其有效性因谷物类型而异，顺序为水稻 > 大麦 > 小麦。同时，臭氧处理对三种谷物的主要化学成分和发芽率没有明显的不利影响。这些发现支持了将臭氧作为一种环保、有效的熏蒸剂，用于防控仓储象甲害虫的综合治理策略。
讨论部分将本研究结果与已有文献进行了对比和印证。例如，早期研究也报告了臭氧对仓储象甲的有效性，但本研究首次系统比较了其在三种主要谷物上的差异。臭氧的杀虫效力可能源于其强氧化性，能够破坏昆虫的细胞组分。在谷物品质方面，本研究观察到的化学成分微小变化与其他研究一致，均表明臭氧引起的改变是轻微的，不会实质影响谷物的食用和加工品质。关于发芽率，本研究结果与之前关于臭氧不影响玉米和小麦种子发芽的报道相符。
综上所述，这项研究不仅明确了臭氧防治两种重要仓储象甲的效果及其与谷物类型的关联，还证实了其对谷物品质和发芽安全的友好性。这为减少传统化学熏蒸剂的使用、推动绿色储粮技术的发展提供了重要的科学依据。未来的研究可进一步评估臭氧在田间实际仓储条件下的应用效果及其对更多种类谷物和害虫的长期影响。
