摘 要 本文对国内外硅藻土杀虫剂的研究和应用文献进行了综述，介绍了该药剂的杀虫机理、种类、应用范围、影响杀虫效果的因素、应用技术和对粮食的储藏及加工和食用品质特性的影响，分析了使用该药剂时操作人员的防尘保护，并展望了该药剂在我国储粮害虫防治领域的应用前景。
关键词 硅藻土杀虫剂 储粮害虫 防治
20世纪50年代以来，由于有机氯、有机磷等人工合成化学杀虫剂具有杀虫效果好、操作简便、成本低等优点，在害虫防治上得到了成功应用，其生产量和应用量也急剧增加。从1960年代开始，科学家发现大规模使用化学杀虫剂带来了很多副作用，一是对非目标对象的毒害作用，二是在粮食上残留污染问题严重，三是害虫抗药性日益突出。类似地，用于储粮害虫防治的化学杀虫剂也遇到了相同问题，尤其以害虫对磷化氢(PH3)抗药性问题最为突出。1961年实验室研究证实了储粮害虫对PH3产生了抗性，1974年在我国广东发现一个PH3抗性系数高达63.7倍的米象品系〕。1975～1992年李雁声等〕先后报道了我国储粮害虫对PH3的抗性发展情况：1988年以前发现强的PH3抗性品系5个，占调查品系的1.5%；1988年为8个，占调查品系的5.3%；1992年为25个，占调查品系的17.4%。说明储粮害虫PH3强抗性品系的数量在逐年增加，PH3抗性问题日益严重。国外的情况也如此，许多国家发现多种主要储粮害虫对PH3产生了严重的抗性。
针对化学杀虫剂出现的问题，根据害虫综合治理策略采用非化学防治逐渐成为储粮害虫防治发展的新方向。惰性粉防治储粮害虫是非化学防治的一种重要手段，而硅藻土杀虫剂作为惰性粉的一种，以其防虫杀虫效果好、防护期长、对哺乳动物无毒、对环境安全等优点，符合绿色储粮的发展方向，备受许多国家害虫防治专家的青睐。我国粮食储藏量居世界第一位，储藏时间较长(2～5年)，储藏期间感染外界害虫机会多，因此寻找一种无公害的储粮防虫技术对确保粮食安全储藏和保持粮食食用品质的安全性都有重要的意义。本文总结了国内外对硅藻土杀虫剂的研究开发与应用进展情况，可为我国粮库技术人员应用该药剂提供参考。
1 硅藻土杀虫剂杀虫机理
1.1 硅藻土杀虫剂定义
硅藻土杀虫剂是以经过特殊加工的、某一产地的、食品级的硅藻土为主要原料，并辅以其它原料如增效剂等加工而成的药剂。硅藻土(Diatomaceous Earth，简称DE)是新生代藻类植物沉积的骨骼化石，主要成分为无定形SiO2。
1.2 硅藻土杀虫剂杀虫机理研究
从20世纪开始，科学家对硅藻土杀虫剂的杀虫机理进行了广泛的研究。据Carlson(1962)介绍，20世纪初期Mote(1926)、Welcox(1926)和Boyce(1932)分别报道了昆虫取食硅藻土的现象，Carlson本人又进行了验证性研究，他用染色的硅藻土杀虫剂处理米象和谷象成虫，解剖后发现害虫食道内含有染色硅藻土杀虫剂，尤其以中肠和后肠中最多，但前肠、中肠和后肠的组织都没有发现异常、损坏或者有硅藻土颗粒入侵的现象，而且相邻的内脏(脂肪体、马氏管和气管等)器官也没有出现病症，说明取食硅藻土不是引起昆虫死亡的原因。
20世纪中期，一些科学家认为硅藻土颗粒堵塞昆虫的气孔和气管是导致死亡的原因。Chiu(1939)把谷象、菜豆象用晶体SiO2和班脱岩粉处理后，没有发现成虫耗氧量的不同，表明SiO2颗粒没有进入昆虫气管。后来，又有科学家提出硅藻土杀虫剂破坏昆虫表皮的理论。Mewis(1996)用硅藻土杀虫剂对黄粉虫的成虫进行实验，通过电镜观察发现，经过硅藻土杀虫剂处理后黄粉虫的成虫表皮部分蜡层被破坏，甚至有少量的硅藻土嵌在表皮上，研究证实硅藻土颗粒吸收了昆虫上表皮蜡层。随后，他用硅藻土杀虫剂Home Shield处理黄粉虫的蛹，称重发现处理蛹体重明显比对照的轻，证明处理后的黄粉虫蛹有失水现象。Mewis(2001)又用4g/m2的硅藻土杀虫剂Fossil Shield处理杂拟谷盗成虫，在没有食物的条件下7天后其体重减少20%，而对照只减少了10%，说明试虫体重的减少是硅藻土杀虫剂处理后导致体内水分损失的结果。Carlson(1962)也曾经发现了这一现象，他将硅藻土杀虫剂Perma Guard处理10秒后的赤拟谷盗、杂拟谷盗、谷蠹、谷象和米象成虫放入干燥环境中(0%RH)，每24小时称量试虫体重1次并记录死亡数。结果发现，谷蠹、赤拟谷盗和杂拟谷盗处理组同对照组相比试虫体重减少明显。
储粮害虫生活环境干燥，它们通过取食储粮获得水分维持生命活动，其表皮的蜡层起到防止体内水分流失的作用，而蜡层被硅藻土杀虫剂吸收破坏后，害虫体内水分就会过度损失，对储粮害虫而言，体内水分的过度损耗就意味着死亡。
目前还没有发现储粮害虫对硅藻土杀虫剂产生抗性，硅藻土中的二氧化硅和其它微量的金属氧化物不会像化学杀虫剂中的活性成分那样参与昆虫的新陈代谢，也不会与昆虫体内的酶发生作用，因此，昆虫不会通过筛选产生生理上(或基因上)的抗性，只可能会产生一些行为上的趋避效应，这也同其它物理作用的杀虫机理相一致。
2 硅藻土杀虫剂的种类及应用范围
在美国环保署注册的硅藻土杀虫剂种类多达42种。使用范围很广，包括粮食、粮食运输工具和其它一些场所，具体如下，粮食种类：玉米、燕麦、稻谷、黑麦、小麦、高粱、亚麻子、豌豆、大豆；粮食运输工具：粮食提升机、轮船、货车车厢、粮食加工设备；其它场所：养殖场所如养狗场、家禽养殖场，各种建筑物如餐厅、医院、栈房、工业建筑物等，加工厂如食品加工厂、肉类加工厂，种植场所如果园、草坪、花园。
我国硅藻土杀虫剂的生产才刚刚起步，一种商品名为“普粮泰”的储粮硅藻土杀虫剂已于2002年10月18日完成了在我国农业部的农药登记(登记号为LS20021984)。硅藻土杀虫剂在我国的市场需求量大，应用范围正在扩展，不仅可以应用于储备粮库和加工厂的原粮防虫杀虫，还可以对粮库、加工厂、食品厂的空仓、厂房、机械设备等进行消毒处理。目前，硅藻土杀虫剂防治储粮害虫应用技术和设备开发研究已列为“十五”国家科技攻关计划项目，并正在开展相关研究。
3 硅藻土杀虫剂杀虫效果研究概况
在应用硅藻土杀虫剂防治储粮害虫的实践中，防治效果受到多种因素的影响，例如硅藻土的来源、虫种虫态、粮食种类、环境温湿度等，国内外在这方面开展了广泛的研究。
McLaughlin(1994)提出硅藻土的来源对杀虫效果影响很大，海水来源的硅藻土杀虫剂比淡水来源的杀虫效果差。但是Korunic(1997)认为硅藻的物理性质和形态特征对杀虫效果影响更大，他对采自世界各地的硅藻土杀虫剂进行了杀虫效果、硅藻形态、来源等方面的测定，结果发现扁平状比圆盘状藻类制成的杀虫剂杀虫效果好，海水来源比淡水来源的硅藻土杀虫剂反而具有更好的杀虫效果。
不同种类的储粮害虫对硅藻土杀虫剂敏感性存在差异，其敏感性强弱顺序为：扁谷盗科(锈赤扁谷盗、长角扁谷盗)＞锯谷盗科(锯谷盗)＞象甲科(米象、谷象)＞长蠹科(谷蠹)＞拟步甲科(赤拟谷盗、杂拟谷盗)。这种敏感性的不同是由昆虫的形态和生理上的差异造成的，虫体比表面积越大对硅藻土杀虫剂越敏感。另外，同一虫种的不同虫态对硅藻土杀虫剂也表现出不同的敏感性，Mewis(2001)用4g/m2的Fossil Shield处理杂拟谷盗成虫和幼虫，结果成虫9天才全部致死，而3龄和4龄幼虫仅4天就全部死亡。他认为表皮组成的差异造成了同种昆虫的幼虫和成虫对硅藻土敏感性不同。
硅藻土杀虫剂处理不同粮食上的害虫时其杀虫效果也存在差异。Athanassiou等(2003)研究名为SillicoSec的硅藻土杀虫剂在4种不同的粮食中对米象的作用效果时发现，在1g/kg、26℃、60%±5%RH的条件下处理48小时，米象死亡率不同，按照其由低到高的顺序排列4种粮食依次为：玉米、大米、稻谷、大麦。
Fields等(2000)研究了粮食水分和温度对不同来源硅藻土杀虫剂杀虫效果的影响，结果发现粮食水分和空气湿度对硅藻土的杀虫效果影响较大，粮食水分或空气相对湿度的增加会降低硅藻土杀虫剂的杀虫效果，特别当粮食水分在15%或相对湿度75%以上时会明显降低杀虫效果。曹阳等(2001)采用改进的药膜法试验了Protect-It在50%～75%不同相对湿度下对嗜虫书虱的致死效果，结果表明随着湿度增加，嗜虫书虱死亡率逐渐降低。温度相对粮食水分和空气相对湿度的影响小，并且因虫种而异。温度越高硅藻土杀虫剂对锈赤扁谷盗效果越好，而对赤拟谷盗正好相反，随着温度升高，不同来源的硅藻土杀虫剂对米象的杀虫效果不同，谷象随温度升高对硅藻土杀虫剂敏感性增加，谷蠹和谷象30℃时对Dryacide的敏感性是20℃时的2倍，但杂拟谷盗的敏感性却随着温度升高而下降。温度对硅藻土杀虫剂杀虫效果的影响表现在两个方面：一方面，随着温度升高害虫活动更加频繁，它们与硅藻土杀虫剂接触增多，其表皮腊层受破坏程度更严重，结果害虫体内水分丧失得更快，死亡数量增多，死亡速度更快；另一方面，温度上升昆虫的取食量也随之增加，害虫从食物和新陈代谢获得更多的水分，因此在一定程度上弥补了体内水分的损失，延缓和减少了害虫的死亡。在这两方面的共同作用下，硅藻土杀虫剂对不同虫种表现出不同的杀虫效果。
4 硅藻土杀虫剂应用技术
硅藻土杀虫剂在粮食中的应用方法很多。按照处理的对象不同分为空仓设施消毒处理技术、粮仓设备和运输工具表面消毒处理技术、粮食防虫杀虫处理技术。
4.1 空仓设施消毒处理技术
空仓处理前需要清洁粮仓，并计算需要处理的总表面积，硅藻土杀虫剂以干粉和悬浊液两种形式处理空仓。硅藻土杀虫剂粉剂的推荐剂量为5g/m2。例如在澳大利亚采用Wonder-Gun和Blovac BV22两种喷粉机通过压缩空气将硅藻土干粉喷洒出来，空气压力不少于0.49g/cm2。另外，利用通风系统使硅藻土粉剂均匀分散在空仓表面是一种更加理想的方法，减少了操作人员接触硅藻土杀虫剂的时间，提高了处理效率。一些硅藻土杀虫剂如Dryacide在澳大利亚以悬浊液的方式处理空仓。澳大利亚昆士兰州散装粮处理公司用Hydra-Cell抽吸泵将浓度为55g/L的Dryacide悬浊液喷施在粮仓表面，应用剂量大约为0.1L/m2，30～60分钟水分蒸发后得到6g/m2的剂量。
4.2 粮仓设备和运输工具表面消毒处理技术
用硅藻土杀虫剂消毒处理的粮仓设备和运输工具包括出粮绞龙、提升机、输送带、进出粮口、粮食收获机械、货车、卡车、集装箱等。用吹风机和喷枪将干粉状的硅藻土杀虫剂喷施到粮仓设备和运输工具表面，形成一层薄的药剂粉膜，具有很好的防虫效果。粮仓设备表面积计算困难，在澳大利亚，推荐处理联合收割机头部的Dryacide剂量是2～2.5kg，运输机械表面积计算简单，应用剂量与空仓相同。
4.3 储粮上应用的防虫杀虫技术
用硅藻土杀虫剂与粮食直接混合是一种常用的防虫杀虫技术，主要用于基本无虫的粮食防止外来害虫感染储粮。美国的Insecto、澳大利亚的Dryacide推荐剂量为0.5～1kg/t粮，加拿大的Protect-It推荐应用剂量为0.1～1kg/t粮，我国的普粮泰的推荐剂量为0.4～0.8kg/t粮。
这种技术的应用方法有四种。第一种，将粮食分成20～100kg的小堆，用金属筛、尼龙或布筛(网孔直径大于60μm)将硅藻土杀虫剂均匀撒在粮堆表面，然后用铁锹和铲子混匀。第二种，在粮食入仓过程中拌和硅藻土药剂。在粮食从卡车卸到卸粮坑以前施加硅藻土杀虫剂，粮食由卸粮坑提升到输送装置的过程中与药剂进行了一次混合，在输送过程中又通过水平、螺旋运输装置进一步混合。也可以在粮食进入刮板输送机和皮带输送机之前加入硅藻土杀虫剂，通过调整粮食流量控制加入的药剂浓度。第三种，整仓粮食的表层压盖处理。在澳大利亚，用喷粉机将Dryacide以100g/m2的剂量应用于粮面，形成硅藻土杀虫剂覆盖层。第四种，粮食表层30～50cm厚的粮层处理技术，采用人工或机械的方法将粉剂与表层粮食混合均匀。
4.4 防虫线布置技术
浙江中穗省级粮食储备库的技术人员采用普粮泰布置防虫线，取得防虫、杀虫、驱虫的良好效果。他们在高大平房仓的门、窗和排风扇通风道口等害虫容易进入粮仓的地方均匀布上一定宽度和厚度的硅藻土杀虫剂作为防虫线，每条防虫线应用剂量20g/m2厚度2～4mm，宽度10～15cm，以防止害虫进入粮仓或粮堆。我们在实验室的初步研究结果表明，接触了硅藻土杀虫剂的害虫再放入有饲料的环境中培养，存活的机会非常小。
5 应用时操作人员防尘保护
用于储粮害虫防治的硅藻土杀虫剂主要成分是食品级别的无定形二氧化硅，对哺乳动物无毒，对人安全，美国没有制定其在粮食中的残留标准，而且美国环境保护协会允许在粮食储藏和食品加工场所应用硅藻土杀虫剂，它已经作为粮食保护剂在美国、加拿大、澳大利亚、日本、中国等多个国家注册。硅藻土杀虫剂中有极少量的游离(晶体)二氧化硅，含量限制在1%以下，我国车间空气中硅藻土粉尘卫生标准规定，车间空气中含有10%以下游离二氧化硅的硅藻土粉尘最高容许浓度为10mg/m3如果硅藻土杀虫剂施药过程中形成相同粉尘浓度时，实际的游离二氧化硅的含量为0.1mg/m3远远低于车间空气中游离二氧化硅粉尘卫生标准0.75mg/m3～1mg/m3。即使操作人员现场作业时局部硅藻土粉尘浓度在短时间内超过规定的标准，也不会对操作人员健康造成严重影响。该药剂施药操作规程规定操作人员必须配戴防尘口罩、风镜，穿防尘工作服等，因此，完全可以避免对操作人员健康的影响。
6 硅藻土杀虫剂对粮食储藏、加工特性和食用品质的影响
硅藻土杀虫剂对粮食容重和流散特性产生一定的影响。Korunic(1998)等人认为硅藻土与粮食混合后增加了粮粒间的摩擦，进而会减少粮食的容重和流动性，粮食容重的减少将降低粮食的等级。Korunic(1998)〔4〕研究指出这方面的影响正在逐步得到改善，一方面，许多国家正着手修改硅藻土杀虫剂处理后粮食的定等标准。美国已经开始采用新的评价标准对硅藻土杀虫剂处理过的粮食进行检查。另一方面，通过提高硅藻土杀虫剂的杀虫效果来减少用量，从而降低其对粮食容重的影响已成为目前研究开发的新方向。
Korunic等人(1996)用50和300g/t的Protect-It处理硬红春麦后测定其磨粉特性、流变学特性和烘焙特性，结果发现这些特性都没有受到影响；同样浓度的Protect-It处理杜仑麦后，也不影响其制作的意大利面制品品质；分别用100、300、500、700、900g/t的Protect-It处理大麦，测定其α-淀粉酶含量、糖化力、粘性等指标都没有发现显著变化。这些充分说明硅藻土杀虫剂对小麦和大麦的品质和制成品的食用品质不会产生影响。
7 硅藻土杀虫剂展望
我国粮食储备量大，储藏期长，害虫危害严重，长期以来主要用磷化氢等化学药剂进行防治，取得了一定的成效，但是PH3污染环境、对工作人员有毒害作用以及许多害虫对其产生了较严重的抗药性等问题越来越突出，迫切需要解决。硅藻土杀虫剂以其对哺乳动物低毒、无化学残留和对环境无污染等特点逐渐成为储粮害虫防治的一个重要手段，是磷化氢等化学药剂的理想替代品，符合粮食安全、绿色储藏的需要，具有巨大的研究开发价值和广阔的应用前景。目前，我国硅藻土杀虫剂应用技术和施药设备的研究开发还处于初级阶段，急需开发出适合我国储粮特点的应用技术和高效率施药设备以提高防虫效果，降低劳动强度，为推动硅藻土杀虫剂在我国大规模推广应用提供技术支持。
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