全 文 ：第 51 卷 第 12 期
2 0 1 5 年 12 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 51，No. 12
Dec．，2 0 1 5
doi:10．11707 / j．1001-7488．20151208
收稿日期: 2015 － 03 － 14; 修回日期: 2015 － 10 － 20。
基金项目: 引进国际先进林业科学技术“重大林业食叶害虫信息素分析及缓释技术引进”(2013 － 4 － 60) ; 国家林业公益性行业科研专项
“重大森林虫灾监测预警的关键技术研究”( 201404401 ) ; 国家自然科学基金项目“马尾松毛虫区域化成灾的分子与化学生态机制”
(31470654)。
* 杨茂发为通讯作者。张庆贺博士( Sterling International，Inc．，Spokane，Washington，USA)对本文英文摘要的全面修订以及对本文写作
提出建设性修改意见，在此谨致谢意。
4 类昆虫信息化学物质在不同
缓释载体上的释放速率*
李学琳1，2 孔祥波2 张苏芳2 王鸿斌2 张 真2 杨茂发1
(1．贵州大学昆虫研究所 贵州省山地农业病虫害重点实验室 贵阳 550025;
2．中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所 国家林业局森林保护学重点实验室 北京 100091)
摘 要: 【目的】研究目前常用的 4 种缓释载体对信息化学物质的释放速率，为研发对昆虫信息素和寄主挥发物
释放速率稳定、持效期长的仿生诱芯提供依据。【方法】在室内条件下(温度 24 ～ 26 ℃，相对湿度 50% ～ 80%，气
体流速 300 mL·min － 1 )，采用动态顶空吸附法(吸附剂 Porapak Q)在不同时间收集小蠹虫 4 种聚集信息素成分、松
毛虫2 种性信息素成分和寄主挥发物 2 种萜烯成分在 4 种缓释载体上的释放量，用正己烷洗脱采样管后进行气相
色谱定量分析。【结果】在分析测试时间内，聚氯乙烯塑料膜缓释载体(Bubble cap)对小蠹烯醇( ipsenol)的释放速
率高于小蠹二烯醇( ipsdienol)，其 4 种异构体成分在第 2，22，29 天释放速率差异显著。第 2 天初次测试时聚集信
息素成分具有较高的释放量，然后释放速率持续下降到第 15 天，第 15 ～ 36 天释放速率又迅速上升并在第 36 天达
到最大释放量，然后又逐渐下降到低释放速率状态。封口的聚乙烯管缓释载体(PE tube，#730)不释放松毛虫性信
息素成分顺 5，反 7 －十二碳二烯醛和顺 5，反 7 －十二碳二烯醇，而未封口的聚乙烯管缓释载体释放这 2 种成分，说
明这2 种松毛虫性信息素成分不能穿透聚乙烯管缓释载体 1mm 厚的管壁而释放。寄主挥发性成分 α － 蒎烯［S －
( － ) － α －蒎烯和 Ｒ － ( + ) － α －蒎烯)在聚乙烯塑料瓶缓释载体(PE bottle)中的释放速率前期不稳定，43 天后处
于平稳低释放状态，释放高峰期内 2 种成分的释放速率在第 15 天和 29 天差异显著; 但 S － ( － ) － α －蒎烯与 Ｒ －
( + ) － α －蒎烯平均释放速率差异不显著。反式马鞭草烯醇和顺式马鞭草烯醇在聚乙烯塑料纸缓释载体 ( PE
pouch)中的释放模式相似，第 2 ～ 15 天是平稳低释放状态; 第 16 天释放速率迅速上升，第 36 天(反式马鞭草烯醇)
或第 43 天(顺式马鞭草烯醇)达到最大释放量，然后释放速率逐渐下降到低释放状态。在释放高峰期，2 种成分的
释放速率只有第 43 天差异不显著，其余时间段均差异显著。【结论】明确了昆虫信息化学物质在 4 种常用缓释载
体上的释放模式及其诱芯在林间的释放动态特征，对评价仿生诱芯在害虫种群监测和防控中的使用效果具有指导
意义，可为生产上针对不同信息化学物质选用最适宜的缓释载体提供技术支持。
关键词: 信息化学物质; 缓释载体; 释放速率; 气相色谱; 小蠹烯醇; 马鞭草烯醇
中图分类号: S763. 306 文献标识码: A 文章编号: 1001 － 7488(2015)12 － 0063 － 08
Ｒesearches on the Ｒelease Ｒates of Four Types of Insect
Semiochemicals from Four Dispenser Types
Li Xuelin1，2 Kong Xiangbo2 Zhang Sufang2 Wang Hongbin2 Zhang Zhen2 Yang Maofa1
(1 ． Guizhou Provincial Key Laboratory for Agriculture Pest Management of the Mountainous Ｒegions Institute of Entomology，Guizhou University
Guiyang 550025; 2 ． Key Laboratory of Forest Protection of State Forestry Administration
Ｒesearch Institute of Forest Ecology，Environment and Protection，CAF Beijing 100091)
Abstract: 【Objective】In order to develop effective lures that can uniformly and persistently release biologically active
semiochemicals in the field，it is necessary to determine the release rates of various insect pheromones and host volatiles
from different types of commonly used dispensers after the active compounds are identified． 【Method】In this study，the
release rates of four common bark beetle aggregation pheromone components ( ipsenol，ipsdienol，trans-verbenol and S-cis-
verbenol)，two major Dendrolimus sex pheromone components (Z5，E7-12:Ald and Z5，E7-12:OH)，and two conifer host
林 业 科 学 51 卷
volatiles ( S-( － )-α-pinene and Ｒ-( + )-α-pinene ) from four different types of dispensers were investigated under
laboratory conditions ( temperature，24 － 26 ℃ ; relative humidity，50% － 80% ; wind speed，300 mL·min － 1 ) using
dynamic headspace volatile collection method． The entrapped components on Porapak Q were extracted from sampling
tubes with hexane and quantified by Gas Chromatography． 【Ｒesults】Ｒesults indicated that ipsenol had higher release
rates than ipsdienol from the polyvinylchloride bubble cap dispensers over the test period，showing significant differences
for both ( + ) and ( － ) enantiomers of ipsenol and ipsdienol on day 2，22，and 29． Ipsenol and ipsdienol released
quickly in the first two days and gradually declined to the lower release level on day 15，then increased sharply during
days 15 － 36 with a peak of release rates at the day 36，but finally declined to a consistent low release level． The closed
polyethylene (PE) tube dispensers (#730) did not release any Dendrolimus sex pheromone components (Z5，E7-12:Ald
and Z5，E7-12:OH) while the open PE tubes released them，indicating that these two moth pheromone components can’t
penetrate the 1 mm thick PE wall． The release rates of these two conifer host volatiles，S-( － )-α-pinene and Ｒ-( + )-α-
pinene from the PE bottles varied over the whole testing period; with ups and downs during the earlier test period，reached
the peak between 2 to 4 weeks after the start，and maintained at low level after the 43 th day． The release rates between
these two components on day 15 and 29 were significantly different，even though the differences in their overall average
release rates were not significant． Ｒelease rates of trans-verbenol and S-cis-verbenol from PE pouch maintained a relatively
low level during the first two weeks，then increased sharply to a peak on the day 36 for trans-verbenol or the day 43 for S-
cis-verbenol，and then dropped to and maintained at a low level after their corresponding peaks． trans-verbenol showed
significantly higher release rates than did S-cis-verbenol throughout the testing period except at the day 43．【Conclusion】
Studies of these release patterns of different semiochemicals from different types of dispensers could help us understand the
dynamic releasing characteristics of various volatiles in the field，and their potential effects on the semiochemical-based
monitoring and control efficacies． Finally，these results would provide some critical information on the selection of optimal
dispensers for different semiochemicals in the pest control program．
Key words: semiochemicals; dispensers; release rate; gas chromatography; ipsenol; verbenol
利用昆虫信息化学物质进行害虫种群监测和防
治正日益受到农林科学工作者和生产者的重视，目
前也取得了很大的成功。但是由于昆虫信息化学物
质在缓释载体中的释放模式受环境条件影响较大，
导致其在生产应用中还存在诸多不足之处，所以在
制作昆虫仿生诱芯剂型时，需要特别考虑选择适宜
的缓释载体来维持信息化学物质的释放速率，保护
活性成分免受载体及环境的降解，避免影响诱集效
果，以发挥信息化学物质最大的生物功能。目前，昆
虫信息化学物质缓释载体主要有固体型和液体喷雾
型 2 种。固体型载体［橡胶塞( Jordan et al．，2013)、
聚乙烯管(Bruce et al．，2011)、聚乙烯袋(Torr et al．，
1997)和空心纤维(Knight，2003)］在生产中应用得
最广泛，而可降解的微乳液组成的液体喷雾型载体
［微胶囊和石蜡载体(De Vlieger，2001)等］在生产
中应用较少。信息化学物质缓释载体本身的物理特
性对其释放量会产生很大的影响。例如，橡胶载体
中交联剂硫的存在会对昆虫性信息素的氧化和异构
化产生较大的影响(Brown et al．，1986)，从而影响
其释放量和生物活性。聚乙烯管一般可作为一些小
分子量挥发物的缓释载体，而聚氯乙烯塑料膜一般
可作为要求大释放量的信息化学物质的缓释载体。
例如，聚氯乙烯塑料膜用于小蠹虫聚集信息素的缓
释载 体，能 满足 每 天毫 克数 量 级的 释 放 要 求
(Evenden et al．，2010)。因此，要提高昆虫信息化学
物质的林间诱捕效果和延长持效期，就需要对其缓
释载体展开深入研究。
释放速率和缓释载体的使用是密切相关的。测
定昆虫信息化学物质释放速率的方法有很多，如残
留测定法(Tomaszewska et al．，2005)、动态顶空吸附
法(Giordano et al．，2014)和固相微萃取法 ( Bertelli
et al．，2008)等。动态顶空吸附法是目前应用最广
的一种方法，能够收集活体植物或其他生物释放的
挥发性气味，并可以对微量化合物进行定性定量分
析，测定的结果能够较真实地反映被测生物释放的
信息素化学组成及其比例。该方法用到的吸附剂种
类也 较 多，如 Super Q ( Meagher， 2002 )、Tenax
(Cross，1980)、Porapak Q(Cross et al．，1976)和聚氨
酯泡沫(Tomaszewska，2005)等，且吸附剂的选择是
根据信息化学物质的性质来决定的;另外，松毛虫和
小蠹虫是目前危害针叶林的主要害虫，发生面积广，
危害严重。因此，本文以松毛虫典型的性信息素成
分 顺 5，反 7 － 十 二 碳 二 烯 醛［落 叶 松 毛 虫
(Dendrolimus superans)主要的性信息素成分］和顺
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第 12 期 李学琳等: 4 类昆虫信息化学物质在不同缓释载体上的释放速率
5，反 7 －十二碳二烯醇［赤松毛虫(D． spectabilis)、油
松毛 虫 ( D． tabulaeformis ) 和 马 尾 松 毛 虫 ( D．
punctatus)主要的性信息素成分］，以及常见的小蠹
虫聚集信息素成分和作为小蠹虫益它素(或者聚集
信息素合成前体或者聚集信息素增效剂)的寄主植
物挥发物作为研究对象，采用 Porapak Q 吸附剂动
态顶空吸附法收集上述信息化学物质在 4 种缓释载
体上的释放量，研究不同类型的缓释载体对这些信
息化学物质的释放规律，以此指导仿生诱芯的配制，
提高林间松毛虫和小蠹虫的种群监测和防控效果。
1 材料与方法
1. 1 信息素成分、缓释载体和吸附剂
供测试的 4 种缓释载体及信息化学物质:1) 聚
氯乙 烯 塑 料 膜 缓 释 载 体 ( bubble cap，Contech
Enterprises，Delta，BC，Canada)。成分为 S － ( － ) －
小蠹烯醇( + 3 / － 97，每个诱芯 40 mg)、Ｒ － ( + ) －小
蠹烯醇( + 97 / － 03，每个诱芯 40 mg)、S － ( + ) －小
蠹二烯醇( + 97 / － 03，每个诱芯 40 mg)和Ｒ － ( － ) －
小蠹二烯醇 + 3 / － 97，每个诱芯 40 mg)。2)聚乙烯
塑料纸缓释载体 ( PE pouch，Contech Enterprises，
Delta，BC，Canada)。成分为反式马鞭烯醇(每个诱
芯 40 mg)和顺式马鞭烯醇 ( + 17 / － 83，每个诱芯
40 mg)。3)聚乙烯塑料瓶缓释载体 ( PE bottle，
15 mL，Contech Enterprises，Delta，BC，Canada)，瓶
口用塑料薄膜垫紧，盖紧瓶盖以防成分从瓶口挥发。
成分为S － ( － ) － α －蒎烯(每个诱芯 10 g)和 Ｒ －
( + ) － α －蒎烯(每个诱芯 10 g)。(4)聚乙烯管缓
释载体［PE tube #730，1 mL，32 mm( long) × 8 mm
(OD) × 6 mm( ID)，Kartel Company，Italy］。成分
为顺 5，反7 －十二碳二烯醛(90%，每个诱芯 5 mg)
和顺 5，反7 －十二碳二烯醇(92%，每个诱芯 5 mg)，
这 2 种成分购自荷兰 Chemtech B． V． 公司; 聚乙烯
管缓释载体中分别加入顺 5，反 7 －十二碳二烯醛和
顺 5，反7 －十二碳二烯醇后，一部分诱芯用酒精灯
封口以防成分从管口挥发(封口)，另一部分诱芯用
聚乙烯管自带瓶盖封口(未封口)。吸附剂 Porapak
Q(50 ～ 80 目)购自 CNW Technologies 公司，按每采
样管 150 mg 填装到玻璃采样管中［Chrompack，
0. 6 mm( diameter) × 160 mm ( long )］，使用前在
200 ℃高温条件下氮气保护老化 2 h，然后用铝箔纸
和 Parafilm 膜封口，以备下次使用。
1. 2 缓释载体中信息化学物质的动态顶空采集
将测试的诱芯分为 4 组，第 1 组含有反式马鞭
烯醇、S － ( － ) － 小蠹烯醇、Ｒ － ( － ) － 小蠹二烯
醇、顺 5，反 7 －十二碳二烯醛(封口)和顺 5，反 7 －
十二碳二烯醇 (封口); 第 2 组含有顺式马鞭草烯
醇、Ｒ － ( + ) － 小蠹烯醇、S － ( + ) － 小蠹烯醇、顺
5，反 7 －十二碳二烯醛(未封口)和顺 5，反 7 －十二
碳二烯醇(未封口); 第 3 组含有 S － ( － ) － α －蒎
烯; 第 4 组含有 Ｒ － ( + ) － α － 蒎烯。每个成分在
指定缓释载体上重复 4 次。在室内温度 24 ～ 26 ℃，
相对湿 度 50% ～ 80% 的 条 件 下，空 气 发 生 器
(HGA-5L，北京江龙)产生的 2. 4 L·min － 1气流分别
经8 个振兴玻璃转子流量计(型号: L2B － 6WB，流
速 300 mL·min － 1)持续吹扫 8 个三角瓶中的不同诱
芯载体。在进行信息化学物质动态顶空收集时，大
气采样仪(QC － 1 型，北京市劳动保护科学研究所)
进气口端以特氟隆管连接采样管，然后以 100 mL·
min － 1的气体流速收集三角瓶中不同缓释载体诱芯
挥发的成分，采样 10 min。采完样后立即用色谱纯
的正己烷 (4 mL)淋洗采样管，1 周 1 次动态顶空
采样。
1. 3 气相色谱分析
采用 7890A 气相色谱仪进行样品分析，其配有
7683B series 自动进样器、火焰离子化检测器(FID)和
DB-5MS 非极性毛细管色谱柱 (30 m × 0. 25 mm ×
0. 25 μm，J＆W Scientific)。分析条件: 炉温升温程
序 60 ℃保持 1 min，以 6 ℃·min － 1升温至220 ℃，保
持 10 min。进样器温度 220 ℃，柱头压力 15 psi，隔
垫吹扫流量 2. 6 mL·min － 1，不分流进样模式(保持
0. 75 min)，分流出口吹扫流量 45 mL·min － 1，载气节
省 20 mL·min － 1; 色谱柱流速 1. 38 mL·min － 1，检测
器温度 220 ℃，H2 流量 40 mL·min
－ 1; 空气流量
400 mL·min － 1; 尾吹气流量 41. 915 mL·min － 1。用
Agilent Chemstation 软件进行数据采集分析。通过
色谱保留时间定性，采用诱芯中相应成分标准品外
标法定量。
1. 4 数据分析
图中数据均以平均数表示。数据经 log( x + 1)
转化后进行单因素方差分析(ANOVA)，若方差齐性
差异显著，进行 Duncan 多重比较; 若方差齐性不显
著，进行 Tamhane 多重比较，分析不同处理平均数间
的差异显著性( SPSS 17. 0)。对比数据用独立样本
T 检验进行显著性检验。
2 结果与分析
2. 1 落叶松八齿小蠹聚集信息素成分及类似物在
聚氯乙烯塑料膜缓释载体中的释放速率
小蠹烯醇和小蠹二烯醇已经被鉴定为是齿小蠹
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林 业 科 学 51 卷
属昆虫的主要聚集信息素成分(Vité et al．，1972)。
落叶松八齿小蠹主要聚集信息素成分是 S － ( － ) －
小蠹烯醇和 S － ( + ) － 小蠹二烯醇，其在种群监测
和大量诱捕防控小蠹虫危害方面发挥着重要作用
(Chen et al．，2015)。用 DB － 5MS 毛细管色谱柱分
析 S － ( － ) －小蠹烯醇、Ｒ － ( + ) － 小蠹烯醇、S －
( + ) －小蠹二烯醇和 Ｒ － ( － ) － 小蠹二烯醇 4 种
成分在聚氯乙烯塑料膜缓释载体( bubble cap)中不
同时间的释放速率(图 1)。小蠹烯醇和小蠹二烯醇
在 bubble cap 缓释载体中的释放模式基本相同，即在
第 2 天初次测试时释放量较高，然后释放速率持续下
降直到第 15 天，从第 15 ～ 36 天释放速率迅速上升，
并在第 36 天达到最大释放量，然后又逐渐下降到低
释放速率状态。在测试周期内，小蠹烯醇的释放速率
高于小蠹二烯醇(第 36 天，S － ( + ) －小蠹二烯醇的
释放速率大于 Ｒ － ( + ) －小蠹烯醇除外)。4 种聚集
信息素成分及类似物的释放速率在第 8 天(F( 3，12) =
1. 396，P = 0. 2925 )、36 天 ( F( 3，12) = 0. 394，P =
0. 759)和 43 天(F ( 3 ，12) = 0. 820，P = 0. 508)差异不
显著，在第 2 天 (F ( 3，12) = 9. 493，P = 0. 002)、22
天( F ( 3，12) = 7. 998，P = 0. 03)和 29 天 ( F ( 3，12) =
58. 174，P ＜ 0. 01)差异显著。
图 1 小蠹烯醇和小蠹二烯醇在聚氯乙烯塑料膜缓释载体中 78 天的释放速率动态
Fig． 1 Dynamic release rates of ipsenol and ipsdienol in bubble cap dispensers during the period of 78 d
2. 2 落叶松毛虫性信息素成分在聚乙烯管缓释载
体中的释放速率
落叶松毛虫在东北地区严重危害落叶松，其性
信息素成分顺 5，反 7 －十二碳二烯醛和顺 5，反 7 －
十二碳二烯醇已被鉴定并作为种群监测的有效手段
在生产上发挥重要作用 (Kong et al．，2007)。对未
封口的聚乙烯管缓释载体(PE tube)，顺 5，反 7 －十
二碳二烯醛和顺 5，反 7 －十二碳二烯醇性信息素成
分在其上的释放模式基本相同(图 2)。第 2 ～ 15 天
是性信息素成分缓慢释放的初始阶段，从 16 天开始
释放速率一直上升，第 22 天(顺 5，反 7 － 十二碳二
烯醇)或 43 天(顺 5，反 7 － 十二碳二烯醛)达到最
大释放量，然后又缓慢下降到低释放速率状态。释
放高峰期内顺 5，反 7 －十二碳二烯醛的释放速率高
于顺 5，反 7 －十二碳二烯醇。经过独立样本 T 检验
分析，在第 36 天( t = 4. 150，df = 6，P = 0. 006)和 43
天( t = 12. 076，df = 6，P ＜ 0. 01)，顺 5，反 7 －十二碳
二烯醛的释放速率显著高于顺 5，反 7 －十二碳二烯
醇。对性信息素成分每 7 天的平均释放速率进行独
立样本 T 检验分析，顺 5，反 7 － 十二碳二烯醇和顺
5，反 7 －十二碳二烯醛释放速率差异不显著。对相
同性信息素成分在不同时间的释放速率分析，顺 5，
反 7 －十二碳二烯醛(F ( 11，36 ) = 8. 080，P ＜ 0. 001)
或顺 5，反 7 － 十二碳二烯醇 ( F ( 11 ，36 ) = 15. 628，
P ＜ 0. 001)的释放速率在 12 个分析时间段间差异
极显著，如顺 5，反 7 －十二碳二烯醛在第 22，29，36
和 43 天的释放速率显著高于其他测试时间，其平均
释放速率 (μg·d － 1 )分别为: 13. 16 ± 6. 63，15. 26 ±
4. 52，15. 01 ± 2. 41 和 22. 44 ± 0. 69。对于封口的
聚乙烯管载体，顺 5，反 7 －十二碳二烯醇和顺 5，反
7 －十二碳二烯醛一直处于零释放状态，说明这 2 种
成分不能穿透聚乙烯管 1 mm 厚的管壁对外释放，
其只能通过未密封的聚乙烯管口释放。
2. 3 寄主挥发性单萜烯成分在聚乙烯塑料瓶缓释
载体中的释放速率
寄主挥发性萜烯化合物可以作为小蠹虫的益它
素或者聚集信息素的增效剂发挥作用 ( Erbilgin et
al．，2007; Gallego et al．，2008)。S － ( － ) － α － 蒎
烯和 Ｒ － ( + ) － α －蒎烯在聚乙烯塑料瓶缓释载体
(PE bottle) 中的释放模式略有不同 (图 3 )。S －
( － ) － α －蒎烯在第 2 ～ 8 天释放速率逐步升高，第
8 ～ 15 天逐渐下降，在第 15 天后又迅速上升，第 22
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第 12 期 李学琳等: 4 类昆虫信息化学物质在不同缓释载体上的释放速率
图 2 顺 5，反 7 －十二碳二烯醇和顺 5，反 7 －十二碳二烯醛成分在聚乙烯管缓释载体中 78 天的释放速率动态
Fig． 2 Dynamic release rates of Z5，E7 － 12:OH and Z5，E7 － 12:Ald in polyethylene tube dispensers during the period of 78 days
天达到最大释放量，而后迅速下降到第 43 天并维持
在低释放速率状态。Ｒ － ( + ) － α － 蒎烯在第 2 ～
15 天释放速率逐渐下降，从第 15 ～ 29 天释放速率
又迅速升高并达到最大值，然后释放速率逐渐下降
到 43 后维持在低释放速率状态。经独立样本 T 检
验分析，第 15 天( t = 13. 772，df = 5. 890，P ＜ 0. 01)
和第 29 天 ( t = 9. 182，df = 3. 041，P ＜ 0. 01 ) S －
( － ) － α －蒎烯和 Ｒ － ( + ) － α － 蒎烯的释放速率
差异显著。对不同时间的释放速率分别进行方差分
析，S － ( － ) － α － 蒎烯 ( F ( 11 ，36 ) = 11. 124，P ＜
0. 001)和 Ｒ － ( + ) － α － 蒎烯 ( F ( 11，36 ) = 41. 220，
P ＜ 0. 001)的释放速率在 12 个分析时间段间差异
极显著，如 Ｒ － ( + ) － α － 蒎烯经多重比较分析
(Duncan，α = 0. 05)发现第 2，22，29，36 天释放速率
显著高于其他测试时间，其平均释放速率分别为:
11 098. 47 ± 793. 65，13 605. 99 ± 2 681. 09，
16 693. 49 ± 1 087. 61 和(13 082. 14 ± 40. 26)μg·
d － 1。对 S － ( － ) － α －蒎烯和 Ｒ － ( + ) － α －蒎烯
挥发物每 7 天的平均释放速率进行独立样本 T 检验
分析 发 现 S － ( － ) － α － 蒎 烯 释 放 速 率 与
Ｒ － ( + ) － α － 蒎烯的释放速率差异不显著 ( t =
0. 265，df = 22，P = 0. 793)。
2. 4 马鞭草烯醇聚集信息素成分在聚乙烯塑料纸
缓释载体中的释放速率
顺式 马 鞭 草 烯 醇 是 云 杉 八 齿 小 蠹 ( Ips
typographus)的主要聚集信息素成分( Bakke et al．，
1977)，而反式马鞭草烯醇能抑制西松大小蠹
(Dendroctonus brevicomis) 雌虫对聚集信息素的反
应，其在降低西松大小蠹种内个体对栖息场所竞争
方面发挥重要作用 (Byers，1983)。反式马鞭草烯
醇和顺式马鞭草烯醇在聚乙烯塑料纸缓释载体(PE
图 3 S － ( － ) － α －蒎烯和 Ｒ － ( + ) － α －蒎烯在聚乙烯
塑料瓶缓释载体中 78 天的释放速率动态
Fig． 3 Dynamic release rates of S-(-)-α-pinene and
Ｒ-( + )-α-pinene in PE bottle dispensers during the period of 78 d
pouch)上的释放模式相似(图 4)，第 2 ～ 15 天是信
息素成分平稳的低释放速率期，从第 16 天开始释放
速率迅速上升，第 36 天(反式马鞭草烯醇)或 43 天
(顺式马鞭草烯醇)达到最大释放量，然后释放速率
逐渐下降到低释放速率状态。在释放周期内反式马
鞭草烯醇的释放速率快于顺式马鞭草烯醇。经独立
样本 T 检验分析，第 15 天 ( t = 3. 674，df = 6，P =
0. 011)、22 天 ( t = 4. 435，df = 6，P = 0. 004)、29 天
( t = 4. 956，df = 6，P = 0. 003)、36 天( t = 2. 680，df =
6，P = 0. 037)和 50 天( t = 4. 025，df = 6，P = 0. 007)
反式马鞭草烯醇的释放速率都显著高于顺式马鞭草
烯醇; 第 43 天( t = 0. 375，df = 4. 602，P = 0. 726)
反式马鞭草烯醇和顺式马鞭草烯醇的释放速率差异
不显著。在进行 Tamhane 多重比较分析时发现反式
马鞭草烯醇在第 15 天释放速率显著低于第 64 天
76
林 业 科 学 51 卷
(P = 0. 024); 第 36 天释放速率最大为(391. 56 ±
68. 04)μg·d － 1。对于顺式马鞭烯醇，第 43 天的释
放速率是(321. 56 ± 22. 79)μg·d － 1，显著大于其他
释放时间(P ＜ 0. 05)。对反式马鞭草烯醇和顺式
马鞭草烯醇信息素成分每 7 天的平均释放速率进行
独立样本 T 检验分析发现，反式马鞭草烯醇与顺式
马鞭草烯醇信息素的释放速率差异不显著 ( t =
2. 038，df = 22，P = 0. 054)。
图 4 顺式马鞭草烯醇和反式马鞭草烯醇在聚乙烯塑料纸
缓释载体中 78 天的释放速率动态
Fig． 4 Dynamic release rates of trans-verbenol and
S-cis-verbenol in PE pouch dispensers during the period of 78 d
3 讨论与结论
3. 1 讨论
不同昆虫信息素成分在同一缓释载体中的释放
速率差异很大。例如，对于聚乙烯类昆虫信息素缓
释载体，( + / － ) － α － 蒎烯的释放速率约为 2 g·
d － 1(20 ℃ )，乙醇的释放约为 300 mg·d － 1 (20 ℃ )
(Teale et al．，2011); 但是聚乙烯缓释载体的厚度、
长度、是否开口以及开口孔径的大小等因素都直接
影响到 α － 蒎烯和乙醇的释放速率(Gallego et al．，
2008); 所以针对不同的信息素成分，林间应用时为
了获得较准确的释放速率，都需要做大量的前期释
放速率测试分析工作，以确定合适的林间使用剂型。
本试验在 25 ℃室内条件下，测得小蠹烯醇类聚集信
息素成分在聚氯乙烯塑料膜缓释载体(Bubble cap)
中的释放速率是 0. 05 ～ 0. 2 mg·d － 1，小蠹二烯醇释
放速率为 0. 005 ～ 0. 15 mg·d － 1。然而 Contech
Enterprises 公司提供的测试结果为在 20 ℃室内测
试条件下，小蠹烯醇的释放速率是 0. 4 mg·d － 1，小
蠹二烯醇 的释放 速 率是 0. 2 mg·d － 1 ( Contech
Enterprises Inc．，Delta，BC，Canada)。通常规律应
该是温度越高，信息素的释放速率越快，这里出现相
反的结果可能是由于测试方法不同或者是室内的其
他控制条件 (如风速变化)不同造成的。另外，在
24 ℃ 室内条件下，小蠹烯 醇在 铝袋 缓释 载体
(Aluminium Pouch)中的释放速率是 0. 13 mg·d － 1，
小蠹二烯醇的释放速率是 1. 2 mg·d － 1 (Etxebeste et
al．，2012)。但是，在野外最低温度 8. 05 ℃、最高温
度 20. 7 ℃、平均温度 14. 4 ℃的条件下，采用信息素
残留法测试的小蠹二烯醇在铝袋缓释载体中的释放
速率是 0. 64 mg·d － 1，小蠹烯醇的释放速率是 0. 61
mg·d － 1(Etxebeste et al．，2012)。在 24 ℃测试条件
下，顺式马鞭烯醇在铝袋中的释放速率是 0. 3
mg·d － 1，在聚乙烯塑料纸缓释载体中最大释放速率
是 0. 32 mg·d － 1。需要强调的是铝袋缓释载体对信
息化学物质的释放机制与其他塑料膜式缓释载体完
全不同，因为信息化合物不能穿透铝膜释放，而是通
过铝袋开口释放的。也说明相同的昆虫信息素成分
在不同释放载体中的释放速率差异很大，这与释放
速率分析方法、测试条件和释放载体本身特性都有
直接关系。在今后的研究中可以将小蠹烯醇和小蠹
二烯醇等成分按一定比例添加到聚氯乙烯塑料膜、
聚乙烯或者铝袋等缓释载体中进行释放，然后室内
或者林间测试其真实的释放比例，以模拟小蠹虫聚
集信息素真实的释放状态，更好地对小蠹虫种群进
行监测和防治。
根据昆虫信息素的化学性质选择适宜的缓释载
体尤为重要。例如，松毛虫性信息素成分含有共轭
双键并具有醇醛酯官能团，不易采用异构化速率较
快的天然橡胶和释放速率较快的硅橡胶做缓释载体
(Brown et al．，1986)。顺 5，反 7 －十二碳二烯醇在
聚乙烯管缓释载体(未封口)上 81 天的释放速率在
(0. 30 ～ 9. 09 )μg·d － 1之间(刘奎伟等，2012)，本试
验测试的顺 5，反 7 －十二碳二烯醇在聚乙烯管缓释
载体(未封口)中 78 天的释放速率维持在(0. 12 ～
12. 43) μg·d － 1之间，这说明相同信息素成分在同种
载体上的释放特性相同，按同种分析方法测试，结论
相近。顺 5，反 7 －十二碳二烯醛性信息素成分在聚
乙烯管缓释载体上的释放速率是 (0. 65 ～ 22. 44 )
μg·d － 1，说明在相同缓释载体中不同性信息素成分
的化学性质是影响释放速率的关键因素。另外，
Bradley 等(1995)指出信息素成分在聚乙烯管载体
中的释放速率会呈对数下降，本试验测试的松毛虫
性信息素成分没有表现出这一规律。表明信息素成
分的释放受多方面因素的影响，不能保证其释放速
率的高低有固定的趋势。Compton 等 (1997)认为，
刚配制的聚乙烯管诱芯需要 2 天的时间来穿透管
壁，所以其释放速率是先慢后快，亦有研究者认为信
86
第 12 期 李学琳等: 4 类昆虫信息化学物质在不同缓释载体上的释放速率
息素挥发的气味可从管(瓶)壁内的微小孔中按一
定量释放出来，调节壁的厚度可改变其引诱剂的释
放量(Hodges et al．，2004)。本研究对封口和未封口
的聚乙烯管载体进行松毛虫性信息素释放比较研
究，发现未封口的聚乙烯管载体中的信息素能释放
出来，而用酒精灯封口的聚乙烯管载体在 78 天的测
试时间内没有释放出性信息素成分。由此可见，松
毛虫性信息素成分是从密封不严的管口进行释放
的，而不是穿透管壁进行释放。这一研究结论需要
用其他性信息素成分再进行对比研究进行确认。
α －蒎烯在微球载体中，初始阶段释放速率增
加快，后期由于芯材物质大量外涌释放，堵住了壁材
的小孔，所以释放缓慢(Wang et al．，2012)。本试验
测试的 S － ( － ) － α － 蒎烯和 Ｒ － ( + ) － α － 蒎烯
在聚乙烯塑料瓶缓释载体中前期释放不稳定，但 43
天后都处于平稳的低释放状态，与 α － 蒎烯在微球
载体中的释放有类似的原因。本文 S － ( － ) － α －
蒎烯和 Ｒ － ( + ) － α －蒎烯在塑料瓶上高峰期的释
放速率在 11 ～ 16 mg·d － 1之间，Ｒ － ( + ) － α － 蒎烯
释放速率前期低于 S － ( － ) － α － 蒎烯，后期高于
S － ( － ) － α －蒎烯，说明 α －蒎烯在长时间释放条
件下可能产生了异构化现象。关于萜烯类物质对小
蠹虫聚集信息素的增效或抑制作用已被广泛的报
道。低浓度释放的 α －蒎烯对聚集信息素的引诱力
没有影响，而其高浓度释放则起显著的增效作用
(Erbilgin et al．，2007)。所以应考虑在制备小蠹虫
聚集信息素诱芯时加入适量的 α － 蒎烯，以增加诱
捕效果。另外，小蠹虫可以利用寄主树木分泌的萜
烯类物质作为信息素或合成信息素的前体。例如，
类加州十齿小蠹( Ips paraconfusus)能将寄主树木分
泌的α －蒎烯转化为顺式马鞭草烯醇，西松大小蠹
能够利用寄主树木分泌的 α －蒎烯合成反式马鞭草
烯醇(Hendry et al．，1980; Byers，1982)，所以对马
鞭草烯醇和 α －蒎烯在不同释放载体上释放速率的
研究显得非常必要，能否选择出一种缓释载体直接
将 α －蒎烯转化为马鞭草烯醇聚集信息素来引诱小
蠹虫，成为今后的研究方向。
3. 2 结论
本研究中 4 类昆虫信息化学物质的 10 种化学
成分在不同缓释载体上 78 天后仍能释放(封口的
聚乙管载体除外)，达到了一定的缓释功能，理论上
这 4 种缓释载体的持效期都能达到 80 天以上，基本
能够满足生产上昆虫诱芯持效期的要求。同种信息
化学物质在同种载体上不同时间的释放波动可能会
影响多组分信息化学物质构建的化学通信信号的稳
定性，表现出测试的缓释载体在使用过程中具有一
定的局限性。本文研究结论可为生产上信息素缓释
载体的选择提供一定的参考，并为种群监测和害虫
防控提供重要的技术支持。
参 考 文 献
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(责任编辑 朱乾坤)
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