微波对小麦发芽率的影响

微波对小麦发芽率的影响

水稻是世界上广泛分布的主要粮食病虫害。它的幼虫和幼虫通过丢弃食物而造成的危险伤害，也可以在田间和食物储存中发生。米象在储粮中大量发生时会导致粮食水分异常变化,甚至引起粮堆发热、霉变或结块,造成严重损失。米象成虫将卵产于粮粒内,用黏液封闭产卵口,孵化出的幼虫在粮粒内部发育,直至发育为成虫后再蛀出粮粒,粮粒也被蛀为空壳,造成严重损失。目前进行储粮杀虫处理的措施主要是使用磷化氢熏蒸,但磷化氢的使用正面临害虫抗性逐渐增强的困境。寻求高效、环保、安全、有效除治储粮害虫的方法至关重要。微波处理技术具有快速、高效和经济的优点,是快速杀虫的有效措施之一。由于微波具有较强的穿透力,对防治和杀灭隐蔽性虫态也更具优势。利用微波杀灭害虫已有一些研究和应用[7~10],但微波处理储粮害虫的研究进展缓慢,不仅缺乏定型的应用设备,更缺乏相关的杀虫技术参数。本文采用G80F20CN2L-B8(SO)型微波炉处理米象,研究微波对米象的致死作用,为将微波技术应用于粮食害虫的处理提供参考。1材料和方法1.1小麦的微波处理试验用的米象为河南工业大学储藏物昆虫研究室饲养多代的种群。试验前,在水分含量为13.0%的小麦中接入羽化72h的米象成虫,在相对湿度65%±5%、温度30℃±1℃条件下培养2d后分离出成虫。将带有虫卵的小麦置于相同条件下继续培养,根据米象的生物学参数分别在第1、15和22天得到处于卵期、幼虫期和蛹期的含虫小麦(辅以剖粒检查)。将含虫小麦置于直径6cm的培养皿内,100粒/组待微波处理。另取羽化1周的成虫,按30头/组置于培养皿中直接进行微波处理。混于小麦中的成虫样品如下准备:取小麦100g,置入34cm×24cm的自封口塑料袋中,将前述米象成虫30头均匀混入袋内小麦中进行微波处理。1.2米象成虫及嵌入麦粒的功率处理微波处理装置为GalanzG80F20CN2L-B8(SO)型微波炉。将微波处理功率分别设置为160、320、480、640和800W,对米象成虫及隐藏于麦粒中的卵、幼虫与蛹分别进行5、10、15、20、25和30s的处理。另使用160、320、480、640和800W的功率处理混于小麦中的成虫样品20s。每个处理组及对照组均设3个平行。1.3检查所需的虫的死亡情况直接进行微波处理的米象成虫在处理完毕后检查其即时死亡率;然后放到原条件下培养3d,再次检查其最终死亡情况。对不活动的试虫用毛刷轻触腹末,无反应者视为死亡。对于隐藏于麦粒中的幼虫、蛹和卵在处理后置于原条件下培养,在各自发育至成虫后以羽化数量进行效果评价。混于小麦中处理的米象成虫,处理后置于原条件下培养,3d后用孔径为2.0mm谷物选筛筛出成虫,检查死亡情况。1.4小麦发芽率测定将经过800W微波处理5、10、15、20和25s,以及经过160、320、480、640和800W微波处理20s的小麦进行发芽率测定。分别从处理后的小麦样品中取100粒摆布于培养皿内,加入适当蒸馏水,置于规定条件下保湿发芽,7d后计算其发芽率,具体方法参照GB5520-85。1.5处理数据数据采用SPSS软件Duncan新复极差法进行多重比较分析。2结果分析2.1微波处理对不同米象昆虫状态的致命影响2.1.1微波处理对米象成虫的处理效果,其死亡的米象成虫出现躯体僵硬、触角和足伸展开或后翅伸出等现象,即时死亡率见表1(对照试验组试虫无死亡现象)。各功率下处理5s后,害虫受影响小,仅800W功率下有1.11%的死亡率且处理10s及以上的时间后,害虫即时死亡率均升高,且不同功率处理结果间存在显著差异,总体呈现功率大时,达到相同死亡水平所需时间变短;480、640W处理30s和800W处理25s可以完全致死害虫。米象成虫受微波处理后快速死亡应与其体内含有较多水分有关,该虫体内水分占其体重的50%以上,水分子极性高,虫体很容易升温导致体内物质或组织破坏,以致死亡。试虫经微波处理后除即时死亡情况外,暂时存活的一些个体也会因受到严重损伤在之后的一段时间内死亡。微波处理后72h的试虫死亡率见表2。以表2和表1中480W处理的结果为例对比可以看出,米象成虫经微波处理后的72h内死亡率上升,并在以后3d的继续观察中死亡率也没有发生变化。同样条件微波处理后72h米象成虫的死亡率多数比相应的即时死亡率高。说明微波处理对害虫具有一定的缓期致死效应。2.1.2米象蛹的死亡率小麦中有成虫出现则被视为蛹存活,受微波处理后米象蛹的死亡率见表3。从表3可以看出,相同处理时间内功率增加,或者相同功率下延长处理时间,蛹的死亡率均增加。2.1.3微波处理后，水稻虫死亡率2.1.4米象卵的死亡率小麦中有成虫出现也视为卵存活,微波处理后米象卵的死亡率见表5。经微波处理后,米象卵发育为成虫过程中的死亡率随微波功率的增加以及处理时间的延长逐渐增加。卵对微波的敏感性比前述3个虫态更高,这除了卵对微波更敏感外,还与害虫从卵发育到成虫的历期较长、变态和夭折较多等因素有关。2.2微波能量对成虫死亡率的影响对混合于小麦中的米象成虫采用800W的功率分别处理5、10、15、20和25s后,成虫死亡率分别为0、8.89%、23.33%、76.67%和100%。可见,相同功率下延长微波处理时间,成虫死亡率增加。160~800W的功率处理20s,成虫平均死亡率分别为0、21.11%、64.78%、71.44%和76.67%。与表1相比,成虫死亡率有所下降,这可能与小麦吸收微波能量有关。800W功率下处理20s可以完全致死混于小麦中的米象成虫。2.3微波处理对小麦发芽率的影响经不同功率和时间处理后的小麦发芽率的变化见图1和图2。从图1和图2中看出,经微波处理后,小麦的发芽率有所降低,800W功率处理20s和25s后小麦发芽率下降显著。说明800W功率处理20s以上的时间即可对种子的生命力造成影响,即微波会对含有一定水分的生命细胞造成影响,微波强度较大时则造成伤害。3微波处理对小麦的处理效果米象各虫态对微波的敏感性从大到小的顺序依次是卵、幼虫、蛹和成虫,成虫对微波处理表现出最强的耐受性,同样处理条件下不同虫态对微波的敏感性存在差异。因此,实际应用中可以根据米象成虫的死亡情况判定整体杀虫效果,即在完全致死成虫的情况下可以推断隐藏于粮粒内的未成熟虫态也被完全致死,不需担心或检查隐蔽性虫态是否还有存活。从试验中出现的缓期致死效应看,主要是微波造成虫体损伤在后期表现的结果,内部损伤包括温度效应和生物效应,以及昆虫生理上的致命改变。粮食本身会吸收一定的微波能量,影响害虫致死效果。因此,当害虫混合于粮食中时,应适当提高处理强度(微波功率和时间)以保证杀虫效果。通常环境湿度、害虫虫种、虫态、样品量的多少、样品种类及其含水量、处理容器等也影响处理效果,对于同样情况下,杀虫处理应以耐受力最强的虫种和虫态作为杀虫目标。不同的微波加热器是利用不同电磁波频率和工作方式对物体进行加热处理的,在其处理强度控制上会因设备不同其精度有所变化。从探讨不同控制剂量的杀虫效果来说,试验装置在处理强度的梯度差异及其可控性尤为重要,不同的设备在其性能方面会存在一定差异,具体的工作状态和杀虫除害效果应进行相应的验证。本文所用装置底部配有微波搅拌器,使从底部发射的微波经搅拌后均匀地向上输出,比传统的转盘式微波炉均匀性要高。为验证本试验所采用微波炉的功率、时间与处理强度的对应性,试验前通过对定量的水样品间接处理,以检测仪器在功率、时间控制的梯度差异与控制参数的关系。本研究表明,800W功率处理20s以上的时间小麦发芽率已有所降低,完全致死害虫的处理强度下更能够明显降低小麦的发芽率,即显著影响小麦的生命力,对于较高水分的种子影响可能会更大,因此微波技术不适合种子粮的杀虫处理。Vadivamba等采用P24YKA03型微波仪器对小麦进行微波处理,在功率为300W时处理56s,或者500W时处理28s均将水分含量为14%的小麦中的谷象成虫完全致死,且处理后的小麦其面筋值、出粉率和面团体积等品质均无明显变化,说明采用微波处理在杀死害虫的情况下对其加工品质不会造成破坏。随着物理杀虫技术的发展,用微波处理小麦中的隐蔽性害虫具有一定的实用性。微波处理害虫具高效性、广谱性、无抗性产生、无污染、无残留等优点,在储粮杀虫方面值得进一步研究和探讨。4微波辐照技术米象各虫态对微波的敏感性从小到大的顺序依次是成虫、蛹、幼虫和卵,成虫对微波处理表现出最强的耐受性,杀虫处理时应以耐受力最强成虫虫态作为杀虫目标。粮食对微波能量有一定的吸收,在实际应用中应适当升高微波处理强