气密袋与常规储粮袋在小农体系中对鼠虫害防控及小麦品质保持效果的比较研究

《Crop Protection》：Performance of hermetic and conventional storage bags for controlling insect and rodent pests and preserving wheat quality in smallholder systems

　　

气密袋与常规聚丙烯（PP）储粮袋在小农体系中控制鼠虫害及保持小麦品质的效果比较 摘要：鼠类害虫是储存谷物产后损失的重要原因，造成数量减少和质量下降。本研究通过为期12个月的小农户田间试验，评估了气密储粮袋（ZeroFly? Hermetic, ZFH）和常规聚丙烯（PP）袋在控制鼠类和昆虫损害以及保持小麦（Triticum aestivum）品质方面的表现。试验在埃塞俄比亚北部提格雷地区的家庭中进行，设置了同质化试验（每户存放同一种袋子）和异质化试验（每户同时存放多种袋子）。结果表明，与PP袋相比，气密袋显著抑制了鼠类损害（以袋上孔洞数计），并在整个储存期内将昆虫侵染降至接近零的水平。经过12个月的储存，带内衬的袋子（ZFH+内衬和PP+内衬）保持了约97%的发芽率，而常规PP袋的发芽率降至约30%。在营养品质方面，气密袋和内衬增强型袋子更好地保留了蛋白质、淀粉和面筋含量。然而，研究发现储存配置至关重要：在同质化试验中，气密袋表现出最佳效果；但在异质化试验中，当气密袋与易受害的PP袋混合存放时，其保护效果有所降低，表明存在空间效应。此外，在常规PP袋中加入高密度聚乙烯（HDPE）内衬是一种低成本改良方案，可显著提升其防虫和防鼠性能。研究结论强调，气密储存技术必须结合合理的储存布局策略，才能充分发挥其保护效益。推广此类技术应同时考虑材料特性和储存环境的空间管理，以最大限度地减少小农体系中的产后损失。

气密袋与常规储粮袋在小农体系中对鼠虫害防控及小麦品质保持效果的比较研究——论文解读

一、研究背景与科学问题

鼠类害虫是全球储存谷物产后损失的重要生物因素，不仅直接消耗粮食，还通过排泄物污染导致品质下降和市场拒收，每年造成的损失足以养活多达2.8亿人。在撒哈拉以南非洲，鼠害导致的谷物损失尤为严重，东非和南部非洲的年谷物损失估计约为16亿美元，占总产量的约14%。在埃塞俄比亚，鼠害贡献了高达26%的储存谷物产后损失。长期以来，小农普遍使用编织聚丙烯（PP）袋、开放式谷仓和泥木结构粮仓等传统储存方式，这些系统对鼠类和昆虫害虫提供的保护极为有限，导致重量损失、营养品质下降和种子活力丧失。

气密储存技术如ZeroFly? Hermetic（ZFH）和Purdue Improved Crop Storage（PICS）袋已被广泛推广用于管理储存期昆虫害虫，其原理是通过限制气体交换创造低氧环境抑制昆虫发育和真菌生长。然而，气密储存技术在鼠害压力下的表现仍缺乏充分认识，特别是关于鼠类能否检测、破坏或利用气密系统，以及气密条件或内衬材料是否影响鼠类行为，这构成了关键知识空白。此外，气密袋相对较高的成本限制了小农的采用，促使研究者探索低成本替代方案，如在常规PP袋中加入聚乙烯内衬。基于此，研究人员在埃塞俄比亚北部开展了为期12个月的田间试验，旨在评估气密袋和常规储存袋在不同季节条件下的表现，重点关注鼠害、昆虫侵染和谷物品质。

二、研究方法概述

研究于2019年2月至2020年1月在埃塞俄比亚提格雷地区Kilte-Awulaelo区的Tabia Genfel进行。采用随机化家庭储存实验，共使用126个容量为50 kg的储存袋，每个装入30 kg未经农药处理的小麦。设置两组互补试验：同质化试验涉及24户家庭，每户存放4个相同类型的袋子（共96袋），包括ZFH、ZFH加高密度聚乙烯（HDPE）内衬、PP加内衬和无内衬PP袋；异质化试验涉及6户家庭，每户存放5种不同类型的袋子各1个（共30袋），增加了PP袋外加防鼠铁丝网处理。每月进行一次检查，记录鼠害（孔洞数）、袋子完整性和昆虫侵染情况。在17户随机选择的家庭中使用追踪瓷砖和红外相机陷阱被动监测鼠类活动。使用PHL-IL水分测定仪测量粒间温度、水分和相对湿度，使用Mocon PAC Check Model 325顶空分析仪测量氧气（O?）和二氧化碳（CO?）浓度。谷物品质评估包括受损和未受损籽粒计数、千粒重、重量损失百分比、发芽率和霉菌感染率。营养成分（水分、蛋白质、纤维、灰分、脂肪、淀粉和面筋含量）使用近红外光谱（NIR）分析。数据分析使用SPSS软件，采用方差分析和Tukey HSD检验。

三、研究结果

3.1 储存鼠类和昆虫害虫鉴定

红外相机陷阱图像分析在所有试验中仅鉴定出一种鼠类物种——屋顶鼠（Rattus rattus），同质化试验记录到110次检测，异质化试验记录到98次。统计分析显示储存试验类型、季节和袋子类型均对R. rattus检测次数有显著影响。鼠类检测在不同季节间变化，干季检测次数最高。受侵染谷物样本中仅发现一种昆虫害虫——谷象（Sitophilus granarius）。

3.2 鼠类袋损的季节性变化

储存袋类型、储存试验类型和季节均对鼠类损害有显著影响。湿季期间，ZFH和内衬增强型袋子均未观察到鼠类损害孔洞，而无内衬PP袋在同质化和异质化试验中分别平均出现7.0和2.5个孔洞。干季期间，无内衬PP袋的鼠害加剧，同质化试验达到平均11.5个孔洞，异质化试验为7.25个孔洞。所有季节中，气密和内衬增强型袋子均保持低水平损害（通常≤1个孔洞/袋）。异质化试验中，铁丝网包裹的PP袋在整个储存期内未出现鼠害迹象。

3.3 追踪瓷砖结果

同质化试验中，气密和内衬增强型袋子周围的鼠类活动在整个储存期持续偏低，无内衬PP袋的平均标记瓷砖百分比为2.19%-3.25%，而改良储存袋仅为0.57%-0.94%。异质化试验中，总体鼠类活动呈现季节性变化，湿季约2.0%，早干季降至1.1%，干季升至2.3%。无论何种储存试验，无内衬PP袋始终表现出最高的鼠类活动。

3.4 谷物品质与环境参数

气体组成：12个月后，气密和内衬增强型袋子积累了升高的CO?水平（同质化16.53±3.33%，异质化17.69±0.83%），而无内衬PP袋维持低CO?浓度（0.28-0.36%）。气密和内衬增强型袋子O?水平降低至7.42±0.01%，而无内衬PP袋维持在接近环境的19.97±0.22%。

水分含量：基线水分含量为11.55%-11.68%。12个月后，ZFH+内衬和PP+内衬袋子水分含量显著低于无内衬PP袋（7.05%-7.16%对比15.19%-15.36%）。

温度和相对湿度：室温和粒间温度在各袋子类型间无显著差异。气密和内衬增强型袋子维持较低相对湿度（46.99%-49.28%），而无内衬PP袋较高（56.08%-56.35%）。

3.5 昆虫侵染与谷物品质

12个月后，无内衬PP袋活虫和死虫数量显著高于其他处理（同质化：活虫53.83±10.87，死虫86.33±14.78；异质化：活虫114.33±12.51，死虫154.17±12.79）。ZFH和内衬增强型袋子维持了接近基线的未受损籽粒数量（约3224-3228颗/100g），而无内衬PP袋大幅减少至2417.67±289.61颗/100g。无内衬PP袋的千粒重从基线33.09g降至21.32g，而异质化试验中从35.63g降至22.06g。气密和内衬增强型袋子维持了较高的容重，而无内衬PP袋显著降低。

3.6 种子发芽率与籽粒感染

基线发芽率为98.50%-98.80%。12个月后，内衬增强型袋子维持了最高发芽率（97.04%-98.13%），ZFH袋中等（82.67%-84.17%），无内衬PP袋最低（23.83%-31.00%）。霉菌感染率呈相反趋势，内衬增强型袋子仅2.17%-3.13%，无内衬PP袋高达69.00%-76.17%。

3.7 营养成分变化

内衬增强型袋子维持了蛋白质、纤维、灰分、脂肪、淀粉和面筋含量接近基线值。无内衬PP袋的蛋白质含量从约11.3%降至8.47%（同质化）和6.96%（异质化），淀粉含量从约71%降至56.97%和53.69%，面筋含量从约26.5%降至16.22%和22.07%。

四、讨论与结论

研究表明，气密袋（ZFH）和内衬增强型袋子有效抑制了屋顶鼠（Rattus rattus）和谷象（Sitophilus granarius）的危害，起到被动害虫防控作用。害虫活动呈现强烈季节性，干季达到高峰，这与周边环境中食物和庇护所的季节性变化有关。值得注意的是，常规PP袋加入聚乙烯内衬后，在昆虫侵染、种子发芽率、霉菌感染和营养成分等多个指标上表现接近商业气密产品，为小农提供了一种潜在的低成本替代方案。铁丝网提供了有效的机械防鼠保护，但不能防止昆虫侵染和品质劣化，因此更适合作为针对性防鼠措施而非全面储存解决方案。

储存配置对效果影响显著：气密袋在同质化储存（仅存气密袋）时表现最优，但与易受害PP袋混合存放（异质化）时保护效果降低，表明存在空间效应。这可能是因为受损PP袋释放的气味吸引了更多鼠类活动，增加了相邻气密袋的暴露风险。因此，优化储存效果需要材料防护与布局策略相结合，建议要么统一采用气密袋，要么将气密与非气密单元物理隔离。

结论：气密储存技术必须结合合理的储存布局策略才能充分发挥保护效益。推广此类技术应同时考虑材料特性和储存环境的空间管理，以最大限度减少小农体系中的产后损失。尽管气密袋显著减少了害虫相关损害和品质劣化，但并非完全防虫或防鼠，应与生态学基础的鼠类管理实践相结合。