Сохранение зерна - цель оптимизации состава и исследования нового биинсектицида

Введение.
Зерно является основным сырьем для пищевых отраслей и кормопроизводства. Насекомые из группы вредителей хлебных запасов - враги хранящегося зерна [1, 2, 3]. Его потери от насекомых в России через 6-7 месяцев хранения достигают 5,7-7,8% [4].

Длительное питание продуктами из пораженного насекомыми зерна может приводить к постепенному проявлению разных заболеваний: подагре, нарушению аминокислотного обмена и переноса кислорода, малокровию, отечности, дисфункции желудочно-кишечного тракта [5, 6, 7]. Поэтому разработка эффективных средств уничтожения насекомых с низкой инсектицидной нагрузкой на зерно представляется актуальной задачей.

Вредная энтомофауна хранящегося зерна в России насчитывает около 30 видов [8]. Отмечен широкий диапазон реакции разных видов жуков в отношении различных действующих веществ инсектицидов. СН-99.9 (нормы расхода, вызывающие смертность 99.9 % особей в популяции) пиримифос-метила 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, амбарного долгоносика Sitophilus granarius, малого мучного хрущака Tribolium confusion и зернового точильщика Rhizopertha dominica [9]. СН-99.9 бифентрина 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 [10].

Выявленные закономерности позволяли предположить, что биинсектицид, имеющий в своем составе 8 частей пиримифос-метила и 1 часть бифентрина, будет обладать равной биологической активностью в отношении Т. confusum и Rh. dominica - видов, полярных по устойчивости к каждому компоненту в отдельности.

Однако исследования биинсектицида с содержанием пиримифос-метила и бифентрина 30.7% и 3.8 % соответственно показали, что это не совсем так [11]. СН-99.9 для жуков Т. confusum через 2 и 4 суток экспозиции их в зерне составили 49.9 мл/т и 34.4 мл/т соответственно. А СН-99.9 в отношении жуков Rh. dominica были всего 4.91 мл/т и <2.00 мл/т соответственно.

Вопреки предположению, что чувствительность обоих видов насекомых к биинсектициду окажется равноценной, она оказалась неравнозначной. Настоящее исследование предпринято с целью выяснения причин обнаруженного явления, чтобы оптимизировать состав биинсектицида.

Методика и материал.
В качестве биотестов взяты жуки S. oryzae, S. granarius, T. confusum, Rh. dominica 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 влажностью (14.5±0.5)%. Опыты проведены при температуре (25±1)°С.

Биинсектицид содержал в своем составе 40% пиримифос-метила и 1% бифентрина. В зерно массой по 100 г в пластмассовых стаканчиках в трех повторностях вносили по 1 мл водных растворов биинсектицида в 10 разных концентрациях, подсаживали жуков и ежедневно учитывали их смертность до стабилизации результатов.

Экспериментальные данные подвергали статистической обработке методом пробит с нахождением констант в уравнениях регрессии. Расчет статистических параметров по экспериментальным точкам проводили по программе Microsoft Excel с добавлением линии тренда и расчетом по ней уравнений регрессии и величины достоверности аппроксимации (R²), а также c²-критерия Пирсона с оценкой по нему вероятности нулевой гипотезы (Р). По уравнениям регрессии рассчитывали СН-99.9.

Результаты и их обсуждение.
По данным, приведенным в табл. 1 и 2, можно проследить механизм взаимодействия двух компонентов в биинсектициде в части их биологической активности.
В табл. 1 отражены данные, характеризующие роль бифентрина в биологической активности пиримифос-метила в отношении жуков Т. confusum.



Данные, приведенные в табл. 1, свидетельствуют, что дооавление оифентрина к пиримифос-метилу в количестве 12,5% (смесь 8:1) значительно ингибирует биологическую активность последнего в отношении жуков Т. confusum. Этот феномен отражается в существенном превышении СН-99.9 пиримифос-метила в смеси с 12.5% бифентрина над СН-99.9 одного пиримифос-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).

Рассмотрим роль пиримифос-метила в биологической активности бифентрина в отношении жуков Rh. dominica, которую характеризуют данные, приведенные в табл. 2.



Здесь мы видим стимулирующее значение пиримифос-метила в биологической активности бифентрина в отношении жуков Rh. dominica. Чем больше мы добавляем в смесь пиримифос-метила, тем меньше становятся СН-99.9 бифентрина для жуков Rh. dominica при всех исследованных экспозициях их в обработанном зерне.

Отмеченный феномен взаимодействия пиримифос-метила и бифентрина в части биологической активности их в отношении насекомых, возможно, связан с разными механизмами отравления их фосфорорганическими и пиретроидными соединениями [12]. Поэтому 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.
Такое рассмотрение приводит нас к выводу, что оптимальный состав биинсектицида находится очень близко к смеси пиримифос-метила с бифентрином в соотношении 40:1, что подтверждается экспериментальными данными, приведенными в табл. 3.



Из этих данных видно, что биинсектицид отличается практически одинаковым уровнем токсичности в отношении полярных по чувствительности к его компонентам видов Rh. dominica и Т. confusum. Так величины СН-99.9 на 5-8 сутки экспозиции находятся на уровне 1.35 мл/т для Rh. dominica и в диапазоне 1.34-1.25 мл/т для Т. confusum.

В то же время жуки трех других видов отличаются более высокой чувствительностью к биинсектициду. Величины СН-99.9 для жуков S. oryzae составляют 0.70-0.55 мл/т, для S. granarius - 0.86-0.67 мл/т, для О. surinamensis -0.61-0.40 мл/т при экспозиции 5-8 суток соответственно.

Отмечена существенная роль времени экспозиции жуков в обработанном субстрате на СН-99.9 биинсектицида. Величины СН-99.9, будучи значительными через сутки после обработки, существенно снижаются с увеличением экспозиции с обработанным зерном. Например, СН-99.9 биинсектицида через 1 и 5 суток после нахождения насекомых в обработанном зерне составляют в отношении жуков S. oryzae 1.50 и 0.7О мл/т, S. granarius 1.75 и 0.86 мл/т, Rh. dominica 7.55 и 1.35 мл/т, Т. confusum 3.82 и 1.34 мл/т, и О. surinamensis 1.99 и 0.61 мл/т соответственно. При этом после 5 суток экспозиции жуков с обработанным биинсектицидом зерном смертность насекомых практически стабилизируется.

Поэтому целесообразно установить единый срок оценки биологической эффективности биинсектицида, равный 7 суткам после обработки зерна, когда стабилизируется реакция жуков на инсектицид. При этом следует ориентироваться на единую оптимальную норму расхода биинсектицида, равную 1.5 мл/т. Эта норма обеспечит дезинсекцию зерна при наличии в нем комплекса жуков, состоящих из разных по количеству и чувствительности к бинарному инсектициду видов.

Список литературы:

1.  Закладной Г. А. Вредители хлебных запасов : Издание второе, дополненное : Приложение к ж. «Защита и карантин растений». - 2006- - № 6. -С. 81(1)-104(24).
2. Закладной Г. А. Вредители хлебных запасов : Приложение к ж. «Защита и карантин растений». - 1999. -№ 8 - 16 с.
3.  Фейденголъд В. Б., Алексеева Л. В.. Закладной Г. А., Львова Л. С, Темирбекова С. А. Меры борьбы с потерями зерна при заготовках, послеуборочной обработке и хранении на элеваторах и хлебоприемных предприятиях : М, ДеЛи принт. - 2007. - 302 с. + 31 ил. цв.
4. Закладной Г. А. Зерно и насекомые// Хлебопродукты. -2011. - 12. - С. 57.
5.  Закладной, Г. А. Биохимическая и гигиеническая оценка зерна пшеницы, зараженного рисовым долгоносиком / Е.А. Антонович, А.Я. Черковсш НИ. Киселева, НС. Сыроед : сб. науч. тр. / Всесоюз. науч-иссл. ин-т зерна и продуктов его переработки.-М.,1987.-№ 109-0,4 п.л.
6. Закладной, Г. А. Гигиеническая регламентация зараженности зерна амбарными вредителями [Текст] / Е. А. Антонович, Н. С. Сыроед : Сб. Всес науч. конф. «Пути повышения качества зерна и зернопродуктов. улучшения ассортимента крупы, муки и хлеба», 17-19 октября 1989 г. Тезисы докладов. – М., 1989.- С. 139-141.
7. Закладной, Г. А. Регламентации вредных насекомых и клещей в зерне в СССР [Текст] / Е. А. Антонович, Н. С. Сыроед : Сб. тезисов докладов Международный симпозиум «Экспрессное определение качества зерна и зернопродуктов», Москва, 20-22 ноября 1990- С. 56.
8. Закладной Г. А. Современные направления зашиты хранящегося зерна от насекомых. Автореф. дис. ...доктора биол. наук. Л., 1987. 47 с.
9. Закладной Г. А., Догадин А. Л., Влащенко А. В. Биологическая оценка пиримифос-метила как средства дезинсекции зерна // Научно-инновационные аспекты хранения и переработки зерна/ Монография к 85-летию ГНУ ВНИИЗ Россельхозакадемии. - М, 2014. -С. 290-298.
10. Закладной Г. А., Догадин А. Л., Влащенко А. В. Биологическая оценка пиримифос-метила как средства дезинсекции зерна // Научно-инновационные аспекты хранения и переработки зерна / Монография к 85-летию ГНУ ВНИИЗ Россельхозакадемии. - М., 2014. - С. 298-303.
11. Закладной Г.А., Догадин А. Л., Влащенко А. В. Формирование биинсектицида и 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.
12. 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).

Закладной Г.А., д. б. н.
ВНИИЗ - филиал ФГБНУ «Федеральный научный центр пищевых систем им. В. М. Горбатова» РАН

Статья опубликована в сборнике:
21-ая Международная научно-практическая конференция, посвященная памяти Василия Матвеевича Горбатова / Инновационно-технологическое развитие пищевой промышленности – тенденции, стратегии, вызовы, 6 декабря 2018 г. – М.: ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН, 2018. – С.80-82.