Теоретические и экспериментальные предпосылки оптимизации биинсектицида для защиты зерна от насекомых

Введение
 Вредная энтомофауна хранящегося зерна в России по данным [1] насчитывает около 30 видов. При этом отмечен широкий диапазон отклика разных видов жуков в отношении различных инсектицидов. Например, СН-99,9пиримифос-метила в исследованиях [2] при обработке им зерна составили 0,3 мл/т, 0,5 мл/т, 0,8 мл/т и 9,0 мл/т соответственно для рисового долгоносика Sitophilus oryzae L., амбарного долгоносика Sitophilus granarius L., малого мучного хрущака Tribolium confusum Duv. и зернового точильщика Rhizopertha dominica F.

В аналогичном исследовании бифентрина [3] СН-99,9 были 1,5 мл/т, 3,1 мл/т, 3,2 мл/т и 0,1 мл/т в отношении S. oryzae, S. granarius, T. confusum и Rh. dominica соответственно.

Выявленные закономерности отклика жуков разных видов на воздействие пиримифос-метилом и бифентрином дали основание [4] соединить эти два действующих вещества в один биинсектицид, который способен при малой инсектицидной нагрузке на зерно эффективно бороться с комплексом видов жуков. Такой подход предполагал, что биинсектицид, имеющий в своем составе соотношение пиримифос-метила и бифентрина 8:1, будет в одинаковых нормах расхода обладать равной биологической эффективностью в отношении двух видов вредителей – T. confusum и Rh. dominica - полярных по устойчивости к каждому компоненту в отдельности. Однако исследования биинсектицида с упомянутым соотношением компонентов с содержанием пиримифос-метила и бифентрина 30,7 % и3,8 % соответственно показали, что это не совсем так.

Оказалось, что для получения летального исхода жуков T. confusum через 2 и 4 суток экспозиции их в зерне необходимо ввести в зерно средней сухости 49,9 мл/т и 34,4 мл/т биинсектицида соответственно. А для обеспечения аналогичного эффекта в отношении жуков Rh. dominica достаточно обработать зерно в нормах расхода всего 4,91 мл/т и <2,00 мл/т соответственно. Вопреки первоначальному предположению, что чувствительность обоих видов насекомых кбиинсектициду окажется равноценной, она оказаласьнеравнозначной. Настоящее исследование предпринято с целью выяснения причинобнаруженного явления.
 
Методика и материал
В качестве биотестов взяты жуки рисового долгоносика Sitophilus oryzae L., амбарного долгоносика Sitophilus granarius L., малого мучного хрущака Tribolium confusum Duv., зернового точильщика Rhizopertha dominica F. и суринамского мукоеда Oryzaephilus surinamensis L. без разделения по полу и возрасту из многолетних лабораторных культур, ранее не имевших контакта с инсектицидами.

В опытах использовано зерно мягкой пшеницы средней сухости влажностью (14,5±0,5) %. Опыты проведены при температуре (25±1) ºС.
Биинсектицид содержал в своем составе 40 % пиримифос-метила и 1 % бифентрина.

В зерно массой по 100 г, размещённое в пластмассовые стаканчики, вносили водные растворы биинсектицида в количестве по 1 мл в разных концентрациях. Зерно тщательно перемешивали, подсушивали в комнатных условиях в течение 1-2 часов и подсаживали к нему жуков.

Стаканчики с обработанным и контрольным зерном помещали в термостаты, где требуемая равновесная относительная влажность воздуха поддерживалась с помощью растворов солей.
Ежедневно в обработанных и контрольных пробах зерна проводили учёты состояния насекомых. Раздельно подсчитывали количество живых, мёртвых и парализованных насекомых. Мёртвых насекомых удаляли при каждом учёте. Наблюдения продолжали до стабилизации результатов в течение 2-3 учётов.

В каждом опыте использовали 10 различных концентраций биинсектицида. Концентрации биинсектицида в рабочих растворах подбирали таким образом, чтобы получить нарастающий ряд смертности насекомых из 5-6 точек в диапазоне от 20 % до 90 %. Опыты проведены в трёх повторностях и сопровождались контрольным вариантом (зерно, не обработанное инсектицидами). В каждой повторности было 33 жука. Такая выборка признана оптимальной в специальных исследованиях [5].

Экспериментальные данные зависимости смертности насекомых от нормы расхода инсектицида подвергали статистической обработке методом пробит с нахождением констант в уравнениях регрессии. Расчет статистических параметров по экспериментальным точкам проводили по программе Microsoft Excel c добавлением линии тренда и расчетом по ней уравнений регрессии и величины достоверности аппроксимации (R2) (квадрат коэффициента корреляции или коэффициент детерминации), а также χ2-критерия Пирсона с оценкой по нему вероятности нулевой гипотезы (P).

По уравнениям регрессии рассчитывали нормы расхода бинсектицида, обеспечивающие отмирание 99,9 % популяции насекомых (СН-99,9).

Результаты и их обсуждение
Результаты экспериментальных исследований приводим в табл. 1, 2, 3, 4 и 5.
Анализ этих данных показывает, что биинсектицид отличается примерно одинаковым уровнем токсичности для T. confusum и Rh. dominica. Величины СН-99,9, вызывающие гибель жуков на 5-8 сутки экспозиции, находятся в диапазоне 1,34-1,25 мл/т для T. confusum и на уровне 1,35 мл/т для Rh. dominica.
Для трех других видов насекомых (S. oryzae, S. granarius и O. surinamensis) величины СН-99,9, как и ожидалось, расположены ниже этого уровня. Для S. oryzae они составляют 0,70-0,55 мл/т, для S. granarius – 0,86-0,67 мл/т, для O.surinamensis – 0,61-0,40 мл/т при экспозиции 5-8 суток соответственно.
По экспериментальным данным можно проследить определенный механизм взаимодействия двух компонентов в биинсектициде в части их биологической активности. Для этого обратимся к данным, приведенным в табл. 6 и 7.
 
Таблица 1 - Статистические показатели зависимости смертности и парализации жуков рисового долгоносика S. oryzae от нормы расхода биинсектицида

Время после обработки, сутки	Уравнение регрессии*, y (пробит) =	СН-99,9, мл/т	Число степеней свободы, k = n-1	χ2-критерий Пирсона		Вероят-ность нулевой гипотезы, P
				Факт.	Теор.
Мертвые жуки
1 2 5 7 8	13,61x - 7,92 39,00x – 26,40 11,86x – 1,92 11,49x – 0,98 11,73x – 0,63	1,50 0,77 0,70 0,62 0,55	5 1 6 5 4	0,72 0,00 0,15 0,14 0,02	1,15 0,10 0,87 0,55 0,30	0,95 0,75 0,99 0,99 0,99
Сумма мёртвых и парализованных жуков
1 2 5 7 8	22,28x – 14,10 52,00x – 40,70 17,97x – 4,59 19,76x – 4,73 19,41x – 4,26	0,99 0,87 0,51 0,45 0,43	5 1 3 2 2	0,16 0,00 0,16 0,12 0,04	0,55 0,10 0,35 0,58 0,10	0,99 0,75 0,95 0,75 0,95

Примечание. * Полученную величину х – уменьшить в 10 раз


Таблица 2 - Статистические показатели зависимости смертности и парализации жуков амбарного долгоносика S. granarius от нормы расхода биинсектицида

Время после обработки, сутки	Уравнение регрессии*, y (пробит) =	СН-99,9, мл/т	Число степеней свободы, k = n-1	χ2-критерий Пирсона		Вероят-ность нулевой гипотезы, P
				Факт.	Теор.
Мертвые жуки
1 2 5 7 8	21,64x - 18,82 12,92x - 6,18 15,79x - 6,68 24,02x - 11,70 20,62x - 8,88	1,75 1,27 0,86 0,67 0,67	5 2 4 2 2	0,93 0,00 0,10 0,00 0,00	1,15 0,02 0,30 0,02 0,02	0,95 0,99 0,99 0,99 0,99
Сумма мёртвых и парализованных жуков
1 2 5 7 8	17,95x - 12,27 50,00x - 38,80 22,60x - 10,59 33,75x - 17,63 30,00x - 14,70	1,36 0,87 0,67 0,58 0,58	4 1 2 1 1	2,99 0,00 0,00 0,00 0,00	3,36 0,02 0,02 0,02 0,02	0,50 0,75 0,99 0,75 0,75

Примечание. * Полученную величину х – уменьшить в 10 раз
 

Таблица 3 - Статистические показатели зависимости смертности и парализации жуков зернового точильщика Rh. dominica от нормы расхода биинсектицида

Время после обработки, сутки	Уравнение регрессии, y (пробит) =	СН-99,9, мл/т	Число степеней свободы, k = n-1	χ2-критерий Пирсона		Вероят-ность нулевой гипотезы, P
				Факт.	Теор.
Мертвые жуки
1 5 7 8	5,00x + 3,70 71,67x – 1,33 65,00x – 0,40 63,33x – 0,17	7,55 1,35 1,35 1,35	1 1 1 1	0,00 0,00 0,00 0,00	0,02 0,02 0,02 0,02	0,75 0,75 0,75 0,75
Сумма мёртвых и парализованных жуков
1 2	30,00x +2,70 -	1,51 < 1.20	1 -	0,00 -	0,02 -	0,75 -

Таблица 4 - Статистические показатели зависимости смертности и парализации жуков малого мучного хрущака T. confusum от нормы расхода биинсектицида

Время после обработки, сутки	Уравнение регрессии*, y (пробит) =	СН-99,9, мл/т	Число степеней свободы, k = n-1	χ2-критерий Пирсона		Вероят-ность нулевой гипотезы, P
				Факт.	Теор.
Мертвые жуки
1 2 5 7 8	8,60x – 5,52 5,16x + 0,33 10,81x – 4,11 11,25x – 4,24 11,06x – 4,03	3,82 3,09 1,34 1,25 1,25	5 2 7 7 7	1,51 0,08 1,97 1,76 2,03	2,67 0,10 2,17 2,17 2,17	0,75 0,99 0,95 0,95 0,95
Сумма мёртвых и парализованных жуков
1 2 5 7 8	8,60x – 5,52 5,16x + 0,33 10,81x – 4,11 11,25x – 4,24 11,06x – 4,03	1,82 1,24 0,89 0,86 0,83	5 1 5 3 3	1,04 0,00 1,29 0,06 0,02	1,15 0,10 2,67 0,11 0,11	0,95 0,75 0,75 0,99 0,99

Примечание. * Полученную величину х – уменьшить в 10 раз
 
Таблица 5 - Статистические показатели зависимости смертности и парализации жуков суринамского мукоеда O. surinamensis от нормы расхода биинсектицида

Время после обработки, сутки	Уравнение регрессии*, y (пробит) =	СН-99,9, мл/т	Число степеней свободы, k = n-1	χ2-критерий Пирсона		Вероят-ность нулевой гипотезы, P
				Факт.	Теор.
Мертвые жуки
1 2 5 7 8	7,05x - 1,06 16,67x - 9,30 5,33x + 3,90 4,67x + 4,50 -	1,99 1,11 0,61 0,59 < 0,40	3 1 1 1 -	0,56 0,00 0,00 0,00 -	1,21 0,10 0,10 0,10 -	0,75 0,75 0,75 0,75 -
Сумма мёртвых и парализованных жуков
1 2 5 7 8	7,20x – 0,51 10,00x – 2,10 5,33x + 3,90 4,67x + 4,50 -	1,56 1,04 0,61 0,59 < 0,40	3 1 1 1 -	0,08 0,00 0,00 0,00 -	0,11 0,10 0,10 0,10 -	0,99 0,75 0,75 0,75 -

Примечание. * Полученную величину х – уменьшить в 10 раз

 
В табл. 6 отражены данные, характеризующие роль бифентрина в биологической активности пиримифос-метила в отношении жуков малого мучного хрущака T. сonfusum.
 
Таблица 6 - Роль бифентрина в биологической активности пиримифос-метила в отношении жуков малого мучного хрущака T. confusum

Время экспозиции жуков в обработанном зерне, сутки	СН-99,9 пиримифос-метила, мл/т, при добавлении к нему бифентрина в количестве:
	0 % (смесь 100:0), Закладной с соавт. (2014, 290)	2,5 % (смесь 40:1)	12,5 % (смесь 8:1) Закладной с соавт. (2014, 303)
2 5 7	1,16 0,87 0,72	1,53 0,53 0,50	15,3 10,0 1,23

Аналитическое рассмотрение приведенных в табл. 6 данных свидетельствует о том, что добавление бифентрина к пиримифос-метилу в количестве 12,5 % (соотношение пиримифос-метил: бифентрин 8:1) значительно ингибирует биологическую активность последнего в отношении жуков малого мучного хрущака T. confusum. Этот феномен отражается в существенном превышении СН-99,9 пиримифос-метила в смеси с 12,5 % бифентрина над СН-99,9 одногопиримифос-метила без добавления к нему бифентрина.
При уменьшении бифентрина в смеси до 2,5 % ингибирующее действие его на биологическую активность пиримифос-метила значительно снижается и затухает при отдаленном воздействии (при экспозиции 5-7 суток).

Теперь рассмотрим роль пиримифос-метила в биологической активности бифентрина в отношении жуков зернового точильщика Rh. dominica, которую характеризуют данные, приведенные в табл. 7.

Здесь мы видим стимулирующее значение пиримифос-метила в биологической активности бифентрина в отношении жуков зернового точильщика Rh. dominica. Чем больше мы добавляем в смесь пиримифос-метила, тем меньше становятся нормы расхода бифентрина, которые обеспечивают летальный отклик жуков зернового точильщика Rh. dominica при всех исследованных экспозициях их в обработанном зерне.
 
Таблица 7 - Роль пиримифос-метила в биологической активности бифентрина в отношении жуков зернового точильщика Rh. dominica

Время экспозиции жуков в обработанном зерне, сутки	СН-99,9 бифентрина, мл/т, при добавлении к нему пиримифос-метила в количестве:
	0 % (смесь 100:0), Закладной с соавт. (2014, 298)	87,5 % (смесь 8:1), Закладной с соавт. (2014, 303)	97,5 % (смесь 40:1)
2 5 7	15,3 0,85 0,27	0,59 < 0,07 < 0,07	0,08 0,01 0,01

Можно предположить, что отмеченный нами феномен взаимодействия пиримифос-метила и бифентрина в части биологической активности их в отношении насекомых связан с разными механизмами отравления насекомых фосфорорганическими и пиретроидными соединениями, описанными в [6].
Такое рассмотрение приводит нас к выводу, что оптимальный состав биинсектицида находится очень близко к смеси пиримифос-метила с бифентрином в соотношении 40:1.
Проведенный анализ убеждает, что при формировании многокомпонентных инсектицидов с несколькими действующими веществами из разных классов соединений следует учитывать не только отклик насекомых на воздействие каждого действующего вещества в отдельности, но и реакцию их на совместное присутствие этих действующих веществ.
 
Литература
1.Закладной Г. А.Современные направлениязащиты хранящегося зерна от насекомых. Автореф. дис. ...доктора биол. наук. Л., 1987. 47 с.
2.Закладной Г. А., Догадин А. Л., Влащенко А. В. Биологическая оценкакак средства дезинсекции зерна // Научно-инновационные аспекты хранения и переработки зерна / Монография к 85-летию ГНУ ВНИИЗ Россельхозакадемии. – М., 2014. – С. 290-298.
3.Закладной Г. А., Догадин А. Л., Влащенко А. В. Биологическая оценкакак средства дезинсекции зерна // Научно-инновационные аспекты хранения и переработки зерна / Монография к 85-летию ГНУ ВНИИЗ Россельхозакадемии. – М., 2014. – С. 298-303.
4.Закладной Г.А., Догадин А.Л., Влащенко А.В. Формированиеи исследование его как средства дезинсекции зерна // Научно-инновационные аспекты хранения и переработки зерна / Монография к 85-летию ГНУ ВНИИЗ Россельхозакадемии. – М., 2014. – С. 303-313.
Когтева Е. Ф. Защита хранящегося зерна от вредных насекомых с использованием смесей метопрена с инсектицидами: дис. … канд. техн. наук : 05.18.03: защищена 24.06.00 : утв. 02.02.01 / Когтева Елена Феодосьевна. – М., 2000. – 124 с. Библиогр.: с. 96-103.
Попов С. Я., Дорожкина Л. А., Калинин В. А. Основы химической защиты растений / Под ред. Профессора С. Я. Попова. – М.: Арт-Лион, 2003. – 208 с., 3 табл., 4 ил. (Учебники и учебные пособия для высших учебных заведений). 
 

---