На правах рукописи

Маслов Михаил Иванович

ОЦЕНКА ФИТОСАНИТАРНОГО РИСКА

ЧЕТЫРЕХПЯТНИСТОЙ ЗЕРНОВКИ И КАПРОВОГО ЖУКА

И ЭКОЛОГИЗАЦИЯ МЕТОДОВ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ

ОТ НИХ ПОДКАРАНТИННОЙ ПРОДУКЦИИ

Специальность 06.01.11 – защита растений

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва - 2009 1

Работа выполнена на кафедре ботаники, физиологии, патологии растений и агробиотехнологии Российского университета дружбы народов и во «Всероссийском центре карантина растений» («ФГУ ВНИИКР»).

Научный руководитель – кандидат сельскохозяйственных наук, профессор Заец Владимир Григорьевич

Официальные оппоненты:

Третьяков Николай Николаевич – доктор биологических наук, профессор, Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Тимирязева Политыко Петр Михайлович – доктор сельскохозяйственных наук, Научно-исследовательский институт сельского хозяйства центральных районов Нечерноземной зоны РФ

Ведущая организация:

Главный ботанический сад имени Цицина Н.В. РАН

Защита состоится «09» декабря 2009 г. в 15 00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.043.04 при Российском государственном аграрном университете – МСХА им. К.А. Тимирязева по адресу: 127550, г. Москва, Тимирязевская ул., 49, Ученый совет РГАУ – МСХА им. К.А. Тимирязева.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦРБ РГАУ – МСХА им. К.А. Тимирязева.

Автореферат разослан «_»_ 2009 г.

и размещен на сайте университета www.timacad.ru

Ученый секретарь диссертационного совета А.Н. Смирнов

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Преобразование Госинспекции по карантину растений в Федеральную службу по ветеринарному и фитосанитарному надзору требует от службы новых подходов и требований к составлению перечня карантинных объектов и проведения мер борьбы с ними.

В связи с предстоящим вступлением России во Всемирную торговую организацию (ВТО) Российская карантинная служба будет обязана выполнять положения «Соглашения о применении санитарных и фитосанитарных мер» (Соглашение СФМ – SPМ).

Техническим и научным обоснованием мер по карантину растений служит анализ фитосанитарного риска (АФР) вредных организмов, который является основанием для включения в перечень карантинных вредных организмов, а также для применения карантинных мер против них.

Имеющийся в настоящее время перечень карантинных вредных организмов для Российской Федерации утвержден приказом Министра сельского хозяйства от 26.12.2007г. №673. Решение о включении вредных организмов в перечень карантинных объектов принималось на основании заключения экспертов по карантину растений с учетом современных схем АФР, которые разрабатываются международными организациями по карантину и защите растений (ЕОКЗР), членом которой является Россия. Начало составления и обоснования анализа фитосанитарного риска было проведено Орлинским А.Д. (2006).

ЕОКЗР в последние годы разработала и утвердила ряд международных стандартов по проведению АФР. Эти стандарты имеют рекомендательный характер и стимулируют страны к разработке собственных национальных схем АФР. Россельхознадзор, как НОКЗР, ведет активную работу по составлению АФР. Для этих целей была создана экспертная группа, членом которой является автор диссертации.

Цель исследований заключалась в теоретической разработке и обосновании концепции АФР на примере четырехпятнистой зерновки и капрового жука, экологизации обеззараживания подкарантинной продукции против указанных вредителей при использовании смеси фумигантов с нейтральными газами для снижения норм расхода фумигантов и исключения или снижения уровня негативного влияния газообразных пестицидов на обрабатываемую продукцию и окружающую среду.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

- уточнить биоэкологию четырехпятнистой зерновки и капрового жука с учетом появления их очагов в сопредельных странах;

- провести анализ разработанных методов составления АФР в других странах, которые могут быть использованы в условиях России;

- разработать концепцию и схему оценки управления фитосанитарным риском в условиях России с оптимизацией карантинных мер;

- проведение оценки фитосанитарного риска для территории России, подбор приемлемых и эффективных фитосанитарных мер по предупреждению проникновения и распространения четырехпятнистой зерновки и капрового жука на территории страны;

- разработать оптимальные режимы использования смесей фумигантов и смесей фумигантов с нейтральными газами против указанных вредителей.

Научная новизна. Впервые разработаны с учетом рекомендаций ЕОКЗР анализы фитосанитарного риска для четырехпятнистой зерновки и капрового жука и дано экономическое обоснование потерь в случае интродукции их на территорию РФ, проведены комплексные исследования воздействия смесей бромистого метила с фосфином и фумигантов с диоксидом углерода (СО2) на карантинных и других опасных вредителей продуктов запасов.

исследований разработана оценка фитосанитарного риска и установлены режимы обеззараживания подкарантинной продукции смесями фумигантов и фумигантов с нейтральными газами, дающие возможность снижать нормы расхода (дозировки) фумигантов, что играет важную роль в экологизации применения газообразных пестицидов, обеспечивая полную гибель карантинных и других особо опасных вредителей.

1. Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на научных совещаниях экспертов на базе ВНИИКР, на VII природные соединения и перспективы их использования» (Белгород,2006), VI Международной научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов (Донецк, 2007), Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы современного аграрного производства»

(Москва, 2007), I Международной научно-практической конференции «Инновационные процессы в АПК» (Москва, 2009). По материалам диссертации опубликовано 10 работ, включая монографии и справочные издания.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на страницах машинописного текста, состоит из введения, 6 глав, выводов, содержит 10 рисунков и 17 таблиц. Список литературы включает источников, их которых 50 иностранных.

Глава 1. Социально-экономическая оценка карантинного подкарантинных объектов, вредоносность карантинных организмов, излагаются задачи карантинной службы для недопущения проникновения последовательность экономической оценки проведения карантинных мероприятий и затрат на их проведение.

Работа проводилась с 2005 по 2007 гг. во ВНИИ карантина растений и на кафедре защиты растений Российского университета дружбы народов. Для составления АФР по четырехпятнистой зерновке и капровому жуку использовались методики и принципы составления АФР в других странах.

При разработке схем АФР в России учитывались методики ЕОКЗР и ФАО, а также другие международные соглашения по применению фитосанитарных мер (EPPO Standard PM 5/3(1), 1997; EPPO Standard PM 5/1(1), 1993; Смит, Орлинский, 1999; EPPO Standard PM 5/4(1), 2001; Смит, Орлинский, 2001;

Pest risk management scheme, 2001; EPPO Standard PM 5/2(2), 2002; Pest risk analysis, 2002) и ФАО (ISPM No. 2, 1996; Смит, Орлинский, 1998; ISPM №.

11, 2004) и другие методики.

Действие смесей фумигантов изучали на имаго амбарного долгоносика (Sitophilus granarius), малого мучного хрущака (Tribolium confusum), активных и пассивных личинках капрового жука (Trogoderma granarium).

Популяцию капрового жука поддерживали в постоянных воспроизводящихся культурах при температуре 31±1С и относительной влажности 65 – 70%.

Кормом для личинок служил раздробленный ячмень, арахис и пшеница в соотношении 1:3:4,5.

Диапаузирующих личинок получали методом Линдгрена (1966) (две прозрачные пластинки из пластика размером 1,55050 мм). Лабораторную популяцию амбарного долгоносика поддерживали в стеклянном сосуде на зерне пшеницы (350 г) и по 100-250 жуков, а малого мучного хрущака - на пшеничной муке.

микротаблетки). Концентрацию газообразного фосфина проверяли при помощи индикаторных трубок «Дрегер».

Бромистый метил вводился из заранее откалиброванных ампул при помощи ампулораздавителя или из баллона через измерительный шаблон.

титрометрически или шахтным интерферометром ШИ – 10, по смещению интерференционной шкалы.

Опытная фумигация проводилась на базе ФГУ («Всероссийский центр карантина растений») в трех стальных безвакуумных герметичных фумигационных камерах ёмкостью 0,85 м.

Подсчёт количества погибших насекомых проводился в течение 1 - суток. Повторность в опытах была трёхкратной.

Изучение возможности проявления устойчивости у капрового жука к бромистому метилу проводили в лабораторной динамической установке.

Эффективность смеси фосфина с СО2 изучали в камерах объёмом 0, м. Таблетки фосфина помещали в камеры, а СО2 вводили из баллонов через редуктор. Концентрацию СО2 определяли автоматическим газоанализатором ТП – 2220.

Статистическая обработка экспериментальных данных проводилась во всех случаях получения окончательных результатов от проведенных экспериментов и наблюдений по стохастическому принципу, при котором данные определяются от средних величин и соответствующих стандартных отклонений (Х ± s) (Доспехов, 1978).

Глава 3. Оценка фитосанитарного риска четырехпятнистой зерновки Многоядные зерновки рода Callosobruchus являются наиболее опасными вредителями зернобобовых культур (сои, маша, вигны, фасоли, конских бобов, гороха посевного и голубиного, нута, чины, чечевицы, гледичии, долихоса и других культур). Зерновки повреждают зерно в поле, заносятся с зерном нового урожая в хранилища и продолжают развиваться как вредители запасов, не впадая в диапаузу. Этим они резко ухудшают продовольственную ценность и посевные качества зерна многих бобовых культур. С зерном бобовых в Российскую Федерацию и другие страны завозятся 4 вида из этого рода. Анализ фитосанитарного риска завоза многоядных зерновок на территорию РФ приводится для наиболее часто завозимого и изученного вида C. maculatus F. – четырехпятнистой зерновки.

Таблица 1. Итоговая количественная оценка фитосанитарного риска четырехпятнистой зерновки Callosobruchus maculatus для территории пункта Примечание: Wi – коэффициенты каждого i-ного вопроса в относительных велечинах,аi – баллы, полученные при ответе на каждый i-ный вопрос при общем количестве вопросов, равном n.

ПУ= ВП*ВА*ПЭВ/100 = 7,14*6,0*6,1: 100 =2,61 ПУ - потенциальный ущерб ВА= (ai*wi)/wi = 447 : 74 = 6,0 ВА - вероятность акклиматизации ПЭВ= (ai*wi)/wi = 595 : 97 = 6,1 ПЭВ – потенциальный экономический вред подготовительного, оценки фитосанитарного риска, оценки управления фитосанитарным риском и документирования результатов анализа, после чего составляется итоговая таблица, основным показателем которой является потенциальный ущерб (табл. 1).

Итоговая количественная оценка фитосанитарного риска завоза четырехпятнистой зерновки для территории Российской Федерации показала, что потенциальный ущерб составляет величину 2,61 условных единиц при среднем показателе 1,25 условных единиц (Орлинский, 2002) и по международным стандартам она должна быть включена в перечень карантинных организмов для Российской Федерации.

Глава 4. Оценка фитосанитарного риска капрового жука Капровый жук является одним из наиболее опасных вредителей зерна и продуктов его переработки в мире. Он включен в список карантинных вредителей практически всех стран, имеющих фитосанитарную службу, а также в перечень международных организаций по защите растений. Он повреждает целое зерно колосовых, риса, кукурузы, масличных, бобовых, семена овощных, лесных, декоративных и других культур.

После детального изучения вида и подготовительной аналитической работы (как по зерновке) составляется итоговая количественная оценка фитосанитарного риска завоза капрового жука на территорию Российской Федерации (табл. 2). Показано, что потенциальный ущерб от него составляет величину 2,75 условных единиц при среднем показателе 1,25 условных единиц, предложенной Орлинским А.Д. (2002).

В результате проведенного анализа фитосанитарного риска капрового жука Tr. granarium Ev для территории Российской Федерации выявлено, что он может быть завезен с продукцией растительного происхождения, обосноваться в отапливаемых помещениях зерноперерабатывающих предприятий на всей территории России и наносить большой экономический вред. Результаты проведенной работы показывают необходимость включения организмов, не зарегистрированных на территории РФ».

Таблица 2. Итоговая количественная оценка фитосанитарного риска капрового жука Trogoderma granarium Ev. для территории пункта фициент в баллах ПУ= ВП*ВА*ПЭВ/100 = 7,65*5,9*6,1 : 100 =2,75 ПУ - потенциальный ущерб (ai*wi)/wi = 620 : 81 = 7, ВА= (ai*wi)/wi= 437 : 74 = 5,9 ВА - вероятность акклиматизации ПЭВ= (ai*wi)/wi = 592 : 97 = 6,1 ПЭВ – потенциальный экономический вред Глава 5. Испытание смесей бромистого метила и препаратов проводили на тест-объектах (амбарный долгоносик, малый мучной хрущак, эффективность и перспективность смесей фумигантов.

Основным токсичным компонентом в составленной газовой смеси (табл. 3.) был фосфин в дозировках 0,5 г/м3 и 1,0 г/м3 при экспозиции часов и выше. Гибель тест-объектов в проведенных опытах была высокой.

Это позволило перейти к изучению эффективности смесей фумигантов на капровом жуке, рассмотренного нами выше, и предложенную схему оценки риска его для территории России.

Таблица 3. Эффективность фумигации фосфином, бромметилом и их газации, час.

Экспозиция Примечание: АД – амбарный долгоносик, ММХ – малый мучной хрущак, ЗТ – зерновой точильщик. В контроле все насекомые оставались живыми.

Показано (табл. 4), что разные концентрации фосфина, испытанные совместно с сублетальной концентрацией бромистого метила 2 г/м3, при температурах (20-26оС) вызвали синергическое действие. Это особенно заметно при экспозиции газации одни сутки. В дальнейших опытах добавление фосфина повышало токсичность бромистого метила при одновременном сокращении эффективной экспозиции.

капрового жука при фумигации одним бромистым метилом в концентрации 2 г/м3 потребовалось более 5 суток, фосфином 0,04 г/м3 – 4 суток, при 0, г/м3 – 5 суток. Коэффициент синергизма при этом равнялся 1,66.

При применении смеси бромистого метила 2 г/м3 и фосфина 0,02 г/м гибель наступила через четверо суток. Увеличение фосфина в смеси до 0, г/м3 эффективная экспозиция сократилась до 3-х суток.

При концентрации фосфина 0,01 г/м3 в смеси с бромистым метилом синергический эффект затягивался и только на пятые сутки гибель личинок достигла 100%.

Увеличение концентрации фосфина до 0,07 и 0,1 г/м3 обеспечивало 100%-ную гибель личинок в течение 2 суток. Однако добавление бромистого метила заметно увеличивало их отмирание в первый период экспозиции газации.

Таблица 4. Эффективность фумигации бромистым метилом, фосфином и смесью этих фумигантов против активных личинок Концентрация Экспозиция газации (сут.) и смертность личинок (%) В контроле все насекомые оставались живыми.

Влияние различных концентраций фосфина в смеси с бромметилом в дозе 2г/м3 на смертность личинок при экспозиции одни сутки имеет коэффициент корреляции 0,96±0,1 (р0,01). Теоретический расчет процента смертности составил: У=11 + 0,99·Х При экспозиции двух суток коэффициент корреляции составил 0,83±0,2 (р0,01). Теоретический расчет процента смертности равен:

У= 45+0,69·Х.

Влияние экспозиции на смертность личинок капрового жука при фумигации смесью бромистого метила с фосфином (2+0,01 г/м3) имеет коэффициент корреляции 0,97±0,1 (р0,01), теоретический расчет процента смертности У = 23,1+ 4·Х.

Таким образом, чем выше концентрация фосфина в смеси его с бромметилом, тем короче эффективная экспозиция газации. Тем не менее, возможны пределы повышения концентрации фосфина, превышение которых может снизить эффективность применения фумиганта.

Например, 100%-ная смертность личинок капрового жука наступила при концентрации фосфина 0,07 и 0,1 г/м3, примененного в чистом виде при экспозиции 48 часов (температура 26С). При повышении концентрации фосфина до 0,426 г/м3 при температуре 22С в одном из опытов полная смертность личинок отмечена лишь через 72 часа.

Существенное влияние на эффективность фумигации фосфином оказывает температура среды. При температуре 15-17С и концентрации фосфина 0,125 г/м3 смертность активных личинок капрового жука через сутки составила 12, двое – 30, трое – 72%, а на пятые сутки – 96%. При температуре 26С даже при более низкой концентрации фосфина (0,07 г/м3) полная гибель личинок отмечалась через двое суток.

При температуре 15-17оС смесь фосфина 0,125 г/м3 и бромметила г/м3 при экспозиции одни сутки смертность личинок составила 57%, а при экспозиции двое суток – 100%. При температуре 27С смесь фосфина 0, г/м3 и бромметила 2 г/м3 обеспечила смертность 99 и 100% соответственно.

концентрации бромистого метила (6 г/м3) на пассивных личинок капрового жука при разных температурах и экспозиции 48 часов удалось наиболее полно использовать газообразный фосфин, постепенно выделяющийся из препаративной формы, не затягивая при этом продолжительность фумигации.

Установлено, что к чистому фосфину личинки более устойчивы. При смеси фосфина с СН3Br гибель личинок увеличивалась по мере повышения концентрации фосфина.

При температуре 24С и концентрации фосфина 0,1 г/м3 погибло 81% личинок (по смеси 99%), при 0,15 г/м3 – 83% (по смеси 99%). Смертность личинок по одному бромметилу составила 96%.

При повышенных температурах 26-29С смесь бромистого метила в концентрации 6 г/м3 и фосфина в концентрации 0,3 г/м3 вызвали гибель личинок капрового жука на уровне 96-100%.

В рамках диссертационного исследования проведена также серия опытов по испытанию смесей препаратов фосфина с диоксидом углерода (СО2) и азотом на амбарном долгоносике и малом мучном хрущаке.

Опыты проводились в двух вакуумных фумигационных камерах емкостью 0,85 м3 со специальными гнездами, куда вставлялись гильзы с двумя пробирками, в которых находилось по 50 экземпляров амбарного долгоносика и малого мучного хрущака. Контрольные пробирки с насекомыми находились в термостате.

Жизнеспособность насекомых определяли сразу после выемки их из фумкамер, сравнивая гибель насекомых в опыте с контролем. Результаты брались усредненные, так как разница их была невелика. Относительная влажность определялась по психрометру.

Установлено, что СО2 оказывает синергический эффект на смертность имаго амбарного долгоносика только при экспозиции 72 часа. При экспозициях двое суток и меньше синергический эффект снижался. Это может быть связано с тем, что воздействие фосфина требует более длительной экспозиции.

Малый мучной хрущак слабее реагирует на добавление СО2 к фосфину, чем амбарный долгоносик (табл.5).

При температурах 23 – 24С и увеличении концентрации СО2 до 15,5% и экспозиции 48 часов гибель амбарного долгоносика составила 90%, а без добавления СО2 - 75%.

Таблица 5. Эффективность фосфина и смеси его с СО2 против имаго амбарного долгоносика и малого мучного хрущака (температура 17 – 19С, относительная влажность 80 -90%) Появление устойчивости у вредителей запасов к фумигантам В связи с развитием у насекомых повышенной устойчивости к фумигантам проведена серия опытов по изучению устойчивости активных личинок капрового жука к бромистому метилу.

Таблица 6. Влияние бромистого метила на смертность личинок капрового жука нормальной линии при экспозиции 5 часов и температуре 20С ПСКВ – произведение средней концентрации бромистого метила на время экспозиции.

Многие исследователи отмечают, что возрастание устойчивости идёт быстрее, если для дальнейшего воспроизводства популяции отбирать особей, выживших после газации со смертностью 90-95%.

развивавшейся в течение 6 и 16 поколений.

Коэффициент корреляции равен 0,93 ±0,068 (р0,01), смертность теоретическая Y = 17,8 + 1,36 · X, где X – доза бромистого метила.

Результаты опытов с 6-ю поколениями личинок капрового жука отражены в таблице 7.

Таблица 7. Влияние бромистого метила на смертность личинок капрового жука 6 поколений при экспозиции 5 часов и температуре 20С развивавшимися в течение 16 поколений, приведены в таблице 8.

В настоящее время механизм развития устойчивости к фосфину изучен ещё недостаточно. Однако установлено, что у насекомых, выработавших устойчивость, снижено поглощение фосфина. Предполагается, что важную роль в этом играют процессы самостоятельного обезвреживания фосфина организмами устойчивых особей.

Нами прослежена различная реакция устойчивости насекомых на воздействие препаратов на основе алюминия фосфида. Было обнаружено, что смертность малого мучного хрущака индийской популяции при экспозиции 48 часов и температуре 21-22оС составила 36-40%, при полной гибели российской природной и лабораторной популяций. Это объясняется тем, что в Индии широко применяются препараты алюминия фосфида, к которым у насекомых проявляется устойчивость.

Таблица 8. Влияние бромистого метила на смертность личинок капрового жука 16 поколений при экспозиции 5 часов и температуре 20С Подтверждается возможность появления устойчивости у вредителей запасов к препаратам фосфина, применяющихся длительное время. При этом полученная в процессе искусственного отбора под влиянием обработок устойчивость передаётся по наследству и незначительно снижается в течение дальнейшего развития вредителя.