Потери зерна – большая проблема не только для России, но и для всего мира. В некоторых странах она достигает 50 %. Основная угроза для зерна – это насекомые-вредители, которые не только повреждают зе´рна, что приводит к потере массы и снижению качества и жизнеспособности, но и делают зерно ядовитым.
Одним из опасных насекомых-вредителей для зерна является булавоусый хрущак (Tribolium castaneum). По данным Г. А. Закладного [1, с. 162], после месячного обитания жука в зерне пшеницы с массой 1 тыс. зерен 39,8 г при температуре +27 °С потери зерна составили 10 %. В среднем на стадии имаго это 0,15±0,01 мг за сутки, а на стадии развития личинки – 3,32±0,11 мг. Подобные исследования были проведены в Бухарском инженерно-технологическом институте [2, с. 27], где изучали влияние булавоусого хрущака на массу зерна пшеницы четвертого типа с содержанием сорной и зерновой примесей 0,2 и 6,0 % соответственно при температуре воздуха +2 °С. В результате исследований установлено, что в процессе жизнедеятельности данного вредителя масса сырья снижается на 37 %. Дальнейшее увеличение времени хранения привело к повышению потерь зерна до 92 %. Следовательно, булавоусый хрущак способен уничтожить от 10 до 37 % зерна, а при увеличении сроков хранения эти цифры могут повышаться в несколько раз. Для уничтожения насекомых разрабатывают и используют различные средства.
При проведении исследований использовали все стадии развития булавоусого хрущака Tribolium castaneum. Имаго ростовской популяции были помещены в лаборатории на зерновые запасы влажностью 15 %, которые на протяжении двух месяцев содержались в термостате при температуре +25 °C в целях получения в нужном количестве всех стадий развития Tribolium castaneum для проведения опытов.
Имаго лабораторной популяции были взяты из лабораторной культуры, содержавшиеся в лаборатории без контакта с химическими веществами на протяжении свыше 55 лет.
Резистентность всех стадий развития булавоусого хрущака Tribolium castaneum к фосфину оценивали по экспресс-методу Detia Degesch. Внутрь пластиковой емкости объемом 5 л наливали воду в количестве 50 мл и помещали две пеллеты фосфида магния [3, с. 85] по 1 г каждая.
Яйца, личинки, куколки и имаго Tribolium castaneum фумигировали в стеклянных сосудах при различных концентрациях фосфина при температуре +25 °С и экспозиции 24 ч.
Температуру регулировали, помещая сосуды в термостаты. Необходимую относительную влажность воздуха (далее – ОВВ) создавали, наливая на дно сосудов растворы солей. После окончания экспозиции определяли количество погибших личинок.
Результаты оценки смертности для разных стадий развития лабораторной популяции после фумигации фосфином при различных концентрациях фосфина представлены в табл. 1.
Из табл. 1 следует, что самой чувствительной стадией к фосфину лабораторной популяции Tribolium castaneum является стадия имаго. Их гибель отмечена при концентрации фосфина 15 мг/м3; гибель всех имаго произошла в диапазоне 15–35 мг/м3.
Для стадии яйца лабораторной популяции Tribolium castaneum характерна заметно выраженная повышенная устойчивость к фосфину. Самые чувствительные яйца начинают погибать при концентрации фосфина 300 мг/м3; гибель всех яиц лабораторной популяции Tribolium castaneum зафиксирована в диапазоне 300–650 мг/м3.
Самые чувствительные куколки и личинки лабораторной популяции Tribolium castaneum начинают погибать при концентрациях фосфина 26 и 33 мг/м3 соответственно. При этом гибель всех куколок происходит в более узком диапазоне (26–74 мг/м3), нежели гибель личинок (33–103 мг/м3). Отсюда можно заключить, что куколки менее устойчивы к фосфину, чем личинки.
Результаты оценки смертности для разных стадий развития ростовской популяции Tribolium castaneum после фумигации фосфином при различных концентрациях фосфина представлены в табл. 2.
Из табл. 2 следует, что самой чувствительной стадией к фосфину ростовской популяции Tribolium castaneum является стадия имаго, так же как и лабораторной популяции. Однако, если для лабораторной популяции имаго начинают погибать, как было сказано выше, при концентрации 15 мг/м3, то для ростовской популяции требуется большая концентрация фосфина – 20 мг/м3. Часть имаго ростовской популяции Tribolium castaneum демонстрируют свою стойкость при максимальной концентрации фосфина – 45 мг/м3 (при смертности всех имаго лабораторной популяции в диапазоне 15–35 мг/м3).
Так же, как и в случае с лабораторной популяцией, ростовская популяция стадии яйца наиболее устойчивая из всех стадий развития Tribolium castaneum после фумигации фосфином. Наименее устойчивые яйца ростовской Tribolium castaneum начинают погибать при концентрации фосфина 350 мг/м3; для лабораторной же популяции требуется концентрация фосфина на 50 мг/м3 меньше, чем для ростовской. Наиболее устойчивые яйца ростовской популяции Tribolium castaneum демонстрируют свою стойкость при максимальной концентрации фосфина 690 мг/м3, в то время как все яйца лабораторной популяции погибают в диапазоне 300–650 мг/м3.
Личинки ростовской популяции Tribolium castaneum начинают погибать при концентрации фосфина 43 мг/м3, а куколки – при концентрации 44 мг/м3 (для лабораторной популяции: личинки начинают гибнуть при концентрации 43 мг/м3, а куколки – при 26 мг/м3). Также следует отметить, что некоторые личинки ростовской популяции устойчиво переносят максимальную концентрацию фосфина (110 мг/м3) при смертности всех личинок лабораторной популяции в диапазоне 33–103 мг/м3. Наиболее устойчивые куколки ростовской популяции Tribolium castaneum демонстрируют свою стойкость при максимальной концентрации фосфина 80 мг/м3 при смертности всех куколок лабораторной популяции в диапазоне 26–74 мг/м3.
Чтобы определить взаимосвязь между концентрацией фосфина и гибелью Tribolium castaneum на разных стадиях его развития был использован пробит-анализ. Для его проведения понадобилось перевести значения концентраций фосфина в десятичные логарифмы, а значения смертности Tribolium castaneum – в значения пробитов. Преобразованные данные представлены в табл. 3 и 4 для лабораторной и ростовской популяций соответственно.
Используя данные табл. 3 и 4, были построены уравнения регрессии резистентности к фосфину разных стадий развития Tribolium castaneum лабораторной и ростовской популяций, установлена сила связи между данными показателями и рассчитана смертельная концентрация фосфина, вызывающая гибель 99,9 % Tribolium castaneum на разных стадиях развития (СК-99,9) (табл. 5).
Согласно данным, приведенным в табл. 5, между смертностью Tribolium castaneum на разных стадиях развития и концентрацией фосфина выявлена очень тесная связь, поскольку коэффициент корреляции во всех случаях стремится к 1.
Что касается резистентности популяций к фосфину на разных стадиях развития, то о ней позволяет сделать вывод смертельная концентрация фосфина, вызывающая гибель 99,9 % Tribolium castaneum на разных стадиях развития (СК-99,9).
В ходе опытов установлено, что для стадии яйца Tribolium castaneum лабораторной популяции смертельная концентрация фосфина, вызывающая отмирание 99,9 % яиц, составила 651,48 мг/м3. Ростовская популяция оказалась более устойчивой к фосфину, для нее смертельная концентрация фосфина, вызывающая отмирание 99,9 % яиц, составила 841, мг/м3, что свидетельствует об устойчивости перед лабораторной популяцией в 1,3 раза.
Для стадии личинки Tribolium castaneum лабораторной популяции смертельная концентрация фосфина, вызывающая отмирание 99,9 % личинок, составила 103,28 мг/м3. Ростовская в 1,5 раз более устойчива к фосфину, чем лабораторная.
Те же выводы можно применить и относительно стадии «куколка», устойчивость ростовской популяции превосходит устойчивость лабораторной популяции в 1,5 раза (смертельная концентрация фосфина, вызывающая отмирание 99,9 % куколок лабораторной популяции, составила 74,99 мг/м3, а для ростовской – 111,38 мг/м3).
Смертельная концентрация фосфина, вызывающая отмирание 99,9 % имаго Tribolium castaneum лабораторной популяции, составила 40,11 мг/м3. Для имаго Tribolium castaneum ростовской популяции смертельная концентрация фосфина, вызывающая отмирание 99,9 %, превысила лабораторную популяцию в 1,7 раз и составила 68,25 мг/м3.
Таким образом, из вышесказанного можно сделать вывод, что и для лабораторной, и ростовской популяций Tribolium castaneum стадия яйца обладает повышенной устойчивостью к фосфину, чего нельзя сказать о стадии имаго.
Также следует отметить, что на всех стадиях развития Tribolium castaneum ростовская популяция более устойчива к фосфину, чем лабораторная.
Далее проведено исследование устойчивости личинок капрового жука (Trogoderma granarium Ev.) – самого опасного из вредителей зернохранилищ, включенного в Перечень карантинных вредителей в нашей стране в 1935 г., к фосфину.
Капровый жук чрезвычайно многояден. Вредят личинки, а жуки всю свою короткую жизнь не питаются. Вредоносность личинок зарегистрирована более чем на 60 видах различных растительных продуктов. Наиболее сильные повреждения они причиняют хранящемуся зерну и зернопродуктам, семенам кукурузы, зернобобовых, масличных, бахчевых и других культур.
Капровый жук способен давать вспышки массового размножения, нередко вызывающие потери в 25 % хранящегося зерна. Известны случаи уничтожения личинками и до 70 % всей продукции [4, с. 74].
Вредоносность капрового жука обусловлена целым рядом его биологических особенностей. Он очень вынослив, способен переносить температуру выше 44,2 °С и выживать при минус 10 °С. При полном отсутствии пищи личинки могут длительное время голодать [5, с. 38].
Развитие капрового жука зависит от количества и качества пищи и температурного режима. При неблагоприятных условиях личинки впадают в состояние покоя (диапаузу), которое может длиться годами. Диапаузирующие личинки особенно устойчивы к различным фумигантам [6, с. 82].
Последний случай обнаружения капрового жука в России приходится на октябрь 2023 г., когда в Санкт-Петербурге в морском порту при проведении карантинного фитосанитарного контроля 260 т риса Россельхознадзором выявлен капровый жук [7].
Для эффективной борьбы с личинками Trogoderma granarium Ev. в случае их обнаружения важно установить зависимость смертности активных личинок природной и лабораторной популяций от химических веществ, а именно от фосфина в различных концентрациях.
Для проведения исследований использовали активные личинки Trogoderma granarium Ev., собранные в морском порту г. Санкт-Петербурга.
Личинки лабораторной популяции были взяты из лабораторной культуры, содержащиеся в лаборатории без контакта с химическими веществами на протяжении свыше 55 лет.
Активные личинки Trogoderma granarium Ev. фумигировали в стеклянных сосудах при различных концентрациях фосфина и разных экспозициях.
Температуру регулировали, помещая сосуды в термостаты. Необходимую ОВВ создавали, наливая на дно сосудов растворы солей. После окончания экспозиции определяли количество погибших личинок.
Результаты оценки смертности личинок лабораторной и петербургской популяций Trogoderma granarium Ev. при температуре +26 °C после фумигации фосфином представлены в табл. 6 и 7 соответственно.
Из табл. 6 видно, что при увеличении концентрации фосфина наблюдалось сокращение экспозиции, при которой отмечалась массовая гибель личинок лабораторной популяции. Следует отметить, что при концентрации фосфина 10 мг/м3 при экспозиции пять суток смертность личинок лабораторной популяции Trogoderma granarium Ev. составила лишь 14 %.
Увеличение концентрации фосфина до 15 мг/м3 способствовало росту гибели личинок лабораторной популяции до 48 % на пятые сутки экспозиции. При применении концентрации фосфина 20–30 мг/м3 и увеличении экспозиции газации отмечается гибель большей доли личинок лабораторной популяции Trogoderma granarium Ev., однако 100%-ной гибели личинок на пятые сутки достичь не удалось. Для полной гибели личинок лабораторной популяции при фумигации фосфином в концентрации 40 мг/м3 потребовалось пять суток. Увеличение концентрации фосфина до 60 мг/м3 обеспечило 100%-ную гибель личинок в течение четырех суток; до 80 – в течение трех; до 100 и 120 мг/м3 – в течение двух суток.
Согласно данным табл. 7, можно заключить, что гибель личинок петербургской популяции так же, как и в случае личинок лабораторной популяции Trogoderma granarium Ev., возрастает при увеличении концентрации фосфина и сокращении экспозиции. Однако 100%-ной гибели личинок петербургской популяции Trogoderma granarium Ev. при увеличении концентрации фосфина до максимума (120 мг/м3) и сокращении экспозиции достичь не удалось, это говорит о том, что личинки петербургской популяции более устойчивы к фосфину по сравнению с лабораторной популяцией.
Для определения силы взаимосвязи между концентрацией фосфина и гибелью личинок Trogoderma granarium Ev. был проведен пробит-анализ. Для этого значения концентраций фосфина, представленные в табл. 6 и 7, были переведены в десятичные логарифмы, а значения смертности личинок Trogoderma granarium Ev. – в соответствующие значения пробитов. Преобразованные данные представлены в табл. 8, на основании которой построены уравнения регрессии.
Используя преобразованные данные концентраций фосфина и смертности личинок Trogoderma granarium Ev. в программе Microsoft Excel были построены уравнения регрессии резистентности к фосфину личинок лабораторной и петербургской популяций Trogoderma granarium Ev. и произведен расчет смертельной концентрации фосфина, вызывающей гибель 99,9 % личинок в популяции (СК-99,9) (табл. 9).
Из табл. 9 видно, что связь между смертностью личинок Trogoderma granarium Ev. и концентрацией фосфина очень сильная, о чем свидетельствуют значения коэффициентов корреляции.
О резистентности популяций к фосфину позволяет сделать вывод смертельная концентрация фосфина, вызывающая гибель 99,9 % личинок в популяции (СК-99,9).
Следует отметить, что для лабораторной популяции смертельная концентрация фосфина, вызывающая отмирание 99,9 % личинок Trogoderma granarium Ev., ниже, чем для петербургской популяции. Причем с увеличением времени экспозиции устойчивость петербургской популяции личинок Trogoderma granarium Ev. к фосфину снижается: в первые и вторые сутки экспозиции устойчивость петербургской популяции личинок к фосфину в 1,9 раз превышала устойчивость лабораторной популяции; третьи – в 1,8; четвертые – в 1,7; в пятые – в 1,6 раз.
Таким образом, следует отметить, что чем выше концентрация фосфина, тем короче эффективная экспозиция газации.
Далее проведено исследование устойчивости имаго четырех популяций амбарных долгоносиков Sitophilus granaries l. (лабораторной, ставропольской, краснодарской и тамбовской) к фосфину.
Имаго ставропольской, краснодарской и тамбовской популяций были собраны на агрофирмах Ставропольского и Краснодарского краев, Тамбовской области, помещены в лаборатории на зерновые запасы влажностью 15 %, которые на протяжении двух месяцев содержали в термостате при температуре выше 25 °C в целях получения в нужном количестве имаго-потомков первой популяции для проведения опытов.
Имаго лабораторной популяции были взяты из лабораторной культуры, содержащиеся в лаборатории без контакта с химическими веществами на протяжении свыше 55 лет.
Отбор имаго для опыта осуществлялся без разделения по полу и возрасту. После чего имаго Sitophilus granaries l. помещали в стеклянные капсулы, наполненные небольшим количеством зерна.
Резистентность имаго к фосфину оценивали по экспресс-методу Detia Degesch. Внутрь пластиковой емкости объемом 5 л наливали воду в количестве 50 мл и помещали две пеллеты фосфида магния по 1 г каждая.
После полного разложения препарата приступали к измерению концентрации фосфина, используя индикаторную трубку. Внутрь герметичного шприца объемом 100 мл помещали 30 взрослых имаго Sitophilus granaries l.
Шприцем с находящимися внутри имаго путем прокола гибкой трубочкой отбирали необходимый объем газа и переносили в стеклянные банки через резиновые трубочки на их крышках. До того, как ввести газ, в банках создавали небольшое разрежение, после чего выравнивали в них давление с атмосферным.
Количество вводимого в фумигационную камеру газа обеспечивало его необходимую концентрацию. Опыт предполагал исследование смертности имаго при 11 концентрациях фосфина: 25, 30, 35, 40, 50, 70, 90, 110, 120, 125, 130 мг/м3 в трех повторностях, в каждой из которых использовалось по 30 имаго Sitophilus granaries l.
Фумигационные камеры содержали в термостатах при температуре +25 °C. Температуру регулировали, помещая сосуды в термостаты. Необходимую ОВВ создавали, наливая на дно сосудов растворы солей.
Спустя 24 ч экспозиции, осуществляли дегерметизацию и дегазирование банок с имаго. После чего через сутки в опытных и контрольных вариантах проводили оценку состояния имаго, определяя процент живых и мертвых насекомых. Следующим необходимым этапом явилась статистическая обработка результатов исследований. Для этого была рассчитана средняя смертность имаго из трех повторностей опыта в процентах, которые были переведены в пробиты смертности; концентрация фосфина – в десятичные логарифмы. С помощью пробит-анализа установлена зависимость смертности лабораторной и природной популяций имаго Sitophilus granaries l. от концентрации фосфина. На основе построенного уравнения регрессии произведен расчет СК-99,9 – концентрации, при которой погибает 99,9 % популяции имаго в течение 24 ч экспозиции при температуре +25 °C и ОВВ 75 %.
Результаты оценки смертности лабораторной, ставропольской, краснодарской и тамбовской популяций амбарного долгоносика Sitophilus granaries l. после фумигации фосфином при 11 концентрациях фосфина представлены в табл. 10.
Из табл. 10 следует, что гибель самых чувствительных имаго лабораторной популяции отмечена при концентрации фосфина 40 мг/м3; гибель всех имаго – в диапазоне 40–120 мг/м3.
Следует отметить, что наиболее чувствительные имаго Sitophilus granaries l. природной популяции начинают погибать при концентрации фосфина 50 мг/м3, т. е. для данной популяции требуется более высокая концентрация фосфина, чем для лабораторной. Наиболее устойчивые имаго ставропольской, краснодарской и тамбовской популяций показали свою стойкость при максимальной концентрации фосфина (130 мг/м3).
Для наглядности представим данные в виде табл. 11, где переведем значения концентраций фосфина в десятичные логарифмы и обозначим Х, а значения смертности имаго – в соответствующие значения пробитов и обозначим Y.
На основании данных табл. 11 в программе Microsoft Excel построим уравнение регрессии резистентности к фосфину лабораторной, ставропольской, краснодарской и тамбовской популяций Sitophilus granaries l.
В табл. 12 приведены статистические показатели резистентности к фосфину лабораторной, ставропольской, краснодарской и тамбовской популяций Sitophilus granaries l.
С помощью полученных уравнений регрессии, представленных в табл. 12, можно определить концентрацию фосфина в мг/м3, которая вызывает отмирание любой доли популяции имаго в процентах, или определить смертность имаго в популяции для любой концентрации фосфина [8, с. 538].
Связь между смертностью имаго и концентрацией фосфина характеризуют коэффициенты корреляции, которые близки к максимуму – 1, что говорит об очень сильной связи.
Наибольший интерес представляет смертельная концентрация фосфина, вызывающая гибель 99,9 % имаго в популяции (СК-99,9), на основе которой можно сделать вывод о резистентности популяций к фосфину.
Из табл. 12 видно, что для лабораторной популяции смертельная концентрация фосфина, вызывающая отмирание 99,9 % особей имаго, составила 120,25 мг/м3. Наиболее устойчивыми к фосфину оказались имаго тамбовской популяции – в 1,6 раз больше, чем имаго лабораторной популяции; смертельная концентрация фосфина, вызывающая отмирание 99,9 % особей имаго тамбовской популяции, составила 194 мг/м3.
Также в ходе опытов установлено, что для имаго ставропольской и краснодарской популяций смертельная концентрация фосфина, вызывающая отмирание 99,9 % имаго, составила 180,47 и 172,94 мг/м3 соответственно. Это свидетельствует о превышении устойчивости имаго ставропольской и краснодарской популяций над устойчивостью имаго лабораторной популяции в 1,5 и в 1,4 раза соответственно.
Режимы фумигации фосфином зерна, включенные в нормативные документы, были установлены нами на основании изучения устойчивости к фосфину лабораторных популяций насекомых [9, с. 92], использованных в опыте в качестве эталона.
В государственном каталоге пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации в 2020 г. [10], установлена нормативная величина произведения концентрации на время экспозиции (ПКЭ-99,9), равная 25 г·ч/ м3, достигнув которую фумигируемый объект обеззараживается.
Специалисты, осуществляющие фумигацию зерновых запасов, должны контролировать концентрацию фосфина и производить расчет ПКЭ и по достижению нормативного значения 25 г·ч/м3 прекратить экспозицию и провести дегазацию зерновых запасов.
Поскольку ставропольская, краснодарская и тамбовская популяции имаго Sitophilus granaries l. оказались более устойчивы к воздействию фосфина в 1,5, 1,4 и 1,6 раза, нежели лабораторная популяция, для уничтожения насекомых данных популяций необходимо чтобы ПКЭ в 1,5, 1,4 и 1,6 раза превышал нормативное значение. То есть при ПКЭ, равным 37,5 г·ч/м3 (25 × 1,5), 35 г·ч/м3 (25 × 1,4) и 40 г·ч/м3 (25 × 1,6), можно уничтожить имаго Sitophilus granaries l. ставропольской, краснодарской и тамбовской популяций.
Согласно исследованиям Г. А. Закладного, А. Л. Догадина [11, с. 39], в которых ученые отмечают удручающее состояние отечественных зерноскладов, мельзаводов и хлебоприемных предприятий по уровню герметичности, что не позволит достичь величины ПКЭ, равной 35, 37,5 и 40 г·ч/м3. Отсюда можно заключить бесполезность и опасность фумигации фосфином на агрофирмах в Ставропольском, Краснодарском краях и Тамбовской области, где были отобраны образцы имаго Sitophilus granaries l. для оценки их резистентности к фосфину.
Ее бесполезность объясняется неэффективностью любой фумигации фосфином зерна по причине недостаточной герметичности зернохранилищ, что приведет к большим утечкам фосфина, вследствие чего уничтожить насекомых в зерне не получится.
Опасность состоит в том, что каждая фумигация сделает насекомых более устойчивыми к фосфину. Это объясняется тем, что выжившие самые устойчивые насекомые-родители, вследствие недостаточной концентрации фосфина по причине его утечки в последующих поколениях, дадут более резистентное к фосфину потомство.
Таким образом, в ходе исследований установлена сильная связь между смертностью различных популяций вредителей зерновых запасов и концентрацией фосфина. Также было доказано, что скорость воздействия фосфина зависит от реальной концентрации газа, времени экспозиции, вида зернового вредителя и стадии его развития.
Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.
