Перспективные направления защиты зерна и зернопродуктов от вредителей при хранении

Поиск эффективных средств борьбы с вредителями зерна и зернопродуктов всегда был актуален. Обеспечение сохранности продовольственных запасов имеет первостепенное значение как в сфере его производства, так и при его дальнейших транспортировке, хранении, переработке и реализации.
Эффективно предотвратить количественные и качественные потери хранящегося зерна и зернопродуктов возможно лишь экономически и экологически обоснованным комплексом мероприятий — интегрированной системой защиты зерна. Она основана на рациональном сочетании карантинных, профилактических, физико-механических, биологических и истребительных (химических) мероприятий, сдерживающих развитие вредителей на хозяйственно безопасном уровне.
Основой этой системы должны быть мероприятия внешнего и внутреннего карантина. Интегрированная система защиты зерна включает целый ряд профилактических и истребительных мероприятий, направленных на ликвидацию источников заражения зерна при хранении (очистка складских помещений и прилегающих к ним территорий, транспортных средств, инвентаря и др., дезинсекция помещений для хранения продукции и др.); проведение мероприятий, направленных на снижение развития и возможности расселения вредителей (создание и поддержание рекомендованных режимов температуры и влажности и др.); организацию истребительных мероприятий по уничтожению вредных насекомых и клещей, грызунов путем использования химических средств защиты зерна и продуктов его переработки (дезинсекция, фумигации, дератизации и др.); использование на предприятиях в системе пищевой промышленности и хлебопродуктов (мукомольные и хлебозаводы, кормокомбинаты и др.) феромонных ловушек для массового отлова некоторых видов вредителей из отряда чешуекрылых.
В настоящее время практически каждый этап реализации интегрированной системы защиты зерна и зернопродуктов от вредных членистоногих предполагает использование химических средств защиты растений, совершенствование ассортимента которых из-за их токсичности является актуальной проблемой.
Основные направления совершенствования пестицидов касаются необходимости снижения отрицательного влияния используемых препаратов на человека, сельскохозяйственных животных (снижение токсичности для позвоночных) и на защищаемую продукцию.
Взамен высокотоксичных хлорорганических и многих фосфорорганических инсектицидов начали применять менее токсичные и не обладающие персистентностью и кумулятивностью препараты (карбофос и его аналоги, актеллик, сумитион, синтетические пиретроиды, комбинированные препараты).
Для многих карантинных вредителей выделены и расшифрованы их половые феромоны, на основе которых синтезированы их аналоги.
Для борьбы с вредителями запасов сняты с применения такие опасные фумиганты, как хлорпикпин, металлилхлорид и др.; в настоящее время применяются менее токсичные фумиганты на основе фосфида алюминия (фостоксин, фостек и др.) и фосфида магния (магтоксин), используемые для обработки как импортируемой продукции с целью предотвращения завоза карантинных объектов, так и складских помещений, мельниц, элеваторов и др.
Поиск новых, более безопасных препаратов контактного и фумигационного действий продолжается до настоящего времени, а список пестицидов, разрещенных к применению в системах защиты зерна и продуктов его переработки от членистоногих, как и других химических средств защиты растений, ежегодно уточняется у нас в стране и за рубежом.
В борьбе с вредными грызунами для дератизации зернохранилищ взамен сильнодействующих родентицидов (крысид, фосфид цинка) применяют менее опасные препараты (на основе бродифа-кума варат, бродират и др., — бромадиолона раттидион, норат и др., — флокумафена шторм).
Совершенствуются препаративные формы пестицидов. Многие фумиганты выпускают в виде герметичных таблеток с фумигантом, родентициды — в виде готовых зерновых приманок или брикетов, что исключает контакт людей с ними при проведении фумигационных и дератизационных мероприятий.
Тем не менее все перечисленные группы пестицидов являются химическими соединениями, характеризующимися достаточно высокой токсичностью для человека и теплокровных животных, а их применение в качестве средств защиты продукции, непосредственно используемой в пищу человеком или сельскохозяйственными животными, вызывает необходимость продолжения поиска более безопасных средств. Кроме того, поиск новых высокоэффективных пестицидов в борьбе с вредителями запасов диктуется развитием резистентности живых организмов к постоянно применяемым препаратам, ведущей к появлению устойчивых популяций вредителей.
К числу таких препаратов, кардинально отличающихся механизмом действия от большинства использовавшихся до последнего времени пестицидов с биоцидной активностью, относятся соединения, создаваемые на основе функциональных аналогов семиохемиков — природных веществ, играющих роль сигнальных молекул, ответственных за управление основными процессами как в жизнедеятельности отдельных организмов, так и во внутрипопуляционных, внутривидовых и межвидовых взаимоотношениях членистоногих.
Первостепенную роль среди таких природных регуляторов роста, развития и поведения членистоногих играют феромоны, ювенильные гормоны, их аналоги и др.
Половые аттрактанты (феромоны) — пахучие вещества, при помощи которых происходит обмен информацией между отдельными особями насекомых данного вида в половой жизни. Наиболее изучены и нашли практическое применение половые феромоны, продуцируемые самками и служащие преимущественно для привлечения самцов.
Феромоны насекомых относятся к разным классам органических соединений (длинноцепочечные спирты, альдегиды, эфиры и др.) и относительно легко синтезируются. На основе феромонов насекомых химическим путем синтезируют препараты, специфично воздействующие на особи конкретного вида насекомых.
Необходимо отметить, что, с одной стороны, на феромонные ловушки реагируют взрослые особи (имаго) насекомых, а вред зерну и зернопродуктам часто причиняют личинки разных возрастов, что ограничивает использование этих веществ как средства защиты. С другой стороны, феромонные ловушки позволяют получить информацию о численности вредителя во взрослой стадии (чешуекрылые), что дает возможность разработки защитных мероприятий.
Основные направления использования феромонов:
- обнаружение особо вредных видов и определение их ареалов (актуально для карантинных объектов);
- надзор за популяциями вредителей (наблюдение за динамикой их развития);
- сигнализация о сроках проведения защитных мероприятий (методы учета);
- непосредственное снижение численности вредителей путем вылова самцов (метод создания «самцового вакуума») или насыщения окружающей среды синтетическим феромоном, рассчитанным на нарушение коммуникации полов (метод «дезориентации самцов»).
Феромон для отлова мельничной, шоколадной и южной огневок [(2,Е)-9,12-тетрадекадиен-1-илацетат, 1 мг, отеч.] в России известен под названием «кюнемон».
Для отлова огневок, используя данный препарат, разработаны и применяются ловушки трех типов: закрытые с клеевой поверхностью, в виде лент и ловушки-живоловки.
Эти типы ловушек могут быть использованы как для обнаружения и мониторинга популяции вредителя, так и для контроля его численности посредством массового отлова самцов.
Комплект закрытой клеевой ловушки состоит из корпуса, испарителя феромона и клеевых вкладышей.
Ловушка-лента представляет собой полосу из ламинированной полиэтиленом бумаги с односторонним клеево-феромонным покрытием. Ловушки этого типа после заполнения фиксирующей поверхности отловленными бабочками выбрасывают.
Ловушки-живоловки состоят из корпуса, испарителя феромона, контейнера для отлова насекомых. Этот тип ловушек более эффективен в сильно запыленных мукой помещениях.
Мониторинг бабочек с помощью феромонных ловушек позволяет своевременно обнаруживать возрастание их численности и относительно точно локализовать очаги заселения.
Для обнаружения мельничной огневки необходимо размещать одну ловушку на 700—1000 м3 (в неотапливаемых помещениях мукомольных, крупяных, комбикормовых предприятий и хлебозаводов, складов с зернопродуктами, предприятий пищевой промышленности при температуре 10 °С и выше). Ловушки заменяют по мере заполнения, но не реже одного раза в 45 дней.
Результаты мониторинга используют при планировании защитных мероприятий. Отлов более трех бабочек на ловушку в сутки указывает на необходимость начала их массового отлова.
При дальнейшем увеличении количества отлавливаемых бабочек (более 15 экз/ловушку в сутки) проводят химическую обработку с предварительной зачисткой доступных механизмов и оборудования.
Для массового отлова в помещениях предприятий ловушки размещают из расчета одна ловушка на 125—200 м3, независимо от их типа, на высоте не менее 1,5 м над уровнем пола. Ловушки следует развешивать на расстоянии не менее 1 м от работающих механизмов (вибрация оборудования снижает эффективность отлова). Следует также избегать размещения ловушек в местах, где возможны большие выбросы муки, что снижает качество клеевых поверхностей вкладышей. Ловушки нужно размещать равномерно по всему помещению с учетом возможных мест развития и локализации вредителя.
Использование феромонных ловушек позволяет сократить (а в некоторых случаях полностью исключить) кратность химических обработок и тем самым избежать негативных последствий применения пестицидов на предприятиях, поддерживая численность вредителей на хозяйственно не ощутимом уровне.
Проводят исследования по выделению половых феромонов вредителей зерна и зернопродуктов и на их основе синтез соединений. В составе полового феромона самок мельничной огневки идентифицированы два соединения — (Z,E)-9,12-14Ac и (Z,E)-9,12-140H в соотношении 5,6 : 1,2. в качестве феромонной приманки для отлова самцов мельничной огневки использовали синтетический аналог (Z,E)-9,12-14Ас или смесь (Z,E)-9,12-14Ac и (Z,E)-9,12-140H, 9:1. Основной компонент (Z,E)-9,12-14Ac, кроме мельничной огневки, привлекает и другие виды огневок из вредителей запасов.
В настоящее время идентифицированы феромоны большинства видов (39) вредителей зерна и зернопродуктов и доступны для применения.
В России феромонные ловушки для отлова используют практически на всех крупных предприятиях системы хлебопродуктов Санкт-Петербурга, Москвы, на ряде предприятий Краснодарского края, Уфы и др.
Испытан ряд препаратов из ювеноидов для защиты запасов зерна от вредителей. Ювеноиды — химические аналоги ювенильных гормонов насекомых, вырабатываемых и выделяемых непосредственно в гемолимфу железами внутренней секреции или эндокринными железами; регулируют метаморфоз.
Длительное содержание имаго вредителей запасов из отрядов чешуекрылых и жесткокрылых, таких, как зерновой точильщик, амбарный долгоносик, малый мучной хрущак, суринамский мукоед и южная огневка, на субстрате, обработанном высокоэффективными ювеноидами типа гидропрена или метопрена, приводит к резкому сокращению численности имаго следующей генерации.
В качестве средства борьбы с вредителями зерна в хранилищах наиболее изучен препарат метопрен. В отличие от большинства инсектицидов этот препарат, как и другие ювенильные гормоны, не вызывает гибели вредителей непосредственно после обработки помещений и продуктов, но способен сохранять свою эффективность при малых нормах расхода (от 5 до 25 мг/кг) в течение 12 мес.
Препараты на основе метопрена показывают хорошую эффективность, подавляя развитие потомства таких вредителей, как большой зерновой точильщик и зерновой точильщик. Препараты на основе метопрена способны обеспечивать долговременную (1—2 года) защиту хранящегося арахиса от сухофруктовой огневки.
В борьбе с вредителями запасов, значительная часть преимагинальной жизни которых проходит внутри зерна (долгоносики, зерновки, точильщики) или в искусственно создаваемых личинками чехликах (чешуекрылые и др.), наиболее эффективны ювеноиды на основе карбаматных препаратов. Наиболее высокую активность из препаратов этой группы показал инсегар на основе феноксикарба, обеспечивающий эффективную долговременную (несколько месяцев) защиту зерна от таких вредителей, как рисовый долгоносик, амбарный долгоносик, булавоусый хрущак и короткоусый мукоед. Испытания феноксикарба для обработки хранящихся семян маша в борьбе с фасолевой и четырехпятнистой зерновками показали высокую эффективность ювеноида, не уступающую высокоактивным инсектицидам на основе фосфорорганических соединений и синтетических пиретроидов.
Феноксикарб обеспечивает продолжительную (12—18 мес) и эффективную защиту зерна также от рисового долгоносика.
Ювеноидную активность в отношении личинок последнего возраста и куколок булавоусого хрущака и суринамского мукоеда показывают препараты гидропрена, аномен, 65%-ный КЭ, на основе этилового эфира 3-метил-2,4-декадиеновой кислоты.
Для практического применения перспективен препарат на основе двух составляющих — этилового эфира 3-метил-2,4-декадие-новой кислоты и этилового эфира 3-метил-2,4-ундекадиеновой кислоты.
Препараты метопрен, гидропрен, этиловый эфир З-метил-2,4-декадиеновой кислоты и этиловый эфир 3-метил-2,4-ундекадие-новой кислоты перспективны для применения в закрытых помещениях при защите запасов зерна и зернопродуктов от насекомых, отличаются низкой токсичностью для человека и теплокровных. Обработка ювеноидом не оказывает отрипательного влияния на биологические показатели и технологические качества защищаемого материала.
Перспективно также применение ингибиторов синтеза хитина при оральном или топикальном попадании в организм насекомых, препятствующих образованию хитинового покрова, обеспечивающего защиту нежных тканей от внешних факторов. Ингибиторы синтеза хитина избирательно токсичны к членистоногим и безопасны для теплокровных животных и человека (ЛД50 для большинства ингибиторов — 2500—8500 мг/кг). К ингибиторам синтеза хитина относятся природные или синтетические соединения, обладающие способностью нарушать нормальный механизм хитинообразования.
Процессы биосинтеза хитина протекают на протяжении всей преимагинальной жизни членистоногих, включая эмбриональное развитие, и особенно интенсифицируются в периоды прохождения очередных линек и метаморфоза.
Испытан ряд ингибиторов синтеза хитина (димилин на основе дифторбензурона и родственные ему препараты алсистин, андалин, номолт, матч на основе люфенурона) из производных бензоилмочевины. Действие ингибиторов димилин и алсистин на популяцию амбарного долгоносика вызывали десятикратное снижение коэффициента размножения вредителя и численности потомства, как минимум, на протяжении 3 мес.
Один из наиболее широко используемых препаратов типа димилин показал высокую эффективность против целого ряда амбарных вредителей, включая амбарного долгоносика, малого зернового точильщика, малого мучного хрущака, табачного жука в сравнительно низкой норме расхода (1—10 мг/кг).
Ингибиторы синтеза хитина, в отличие от ювеноидов, способны прерывать личиночное развитие в любом возрасте, блокируя подготовку к следующей линьке. Обработанные ингибиторами личинки характеризуются меньшими прожорливостью, продолжительностью развития и меньшей массой, что связано с некоторой антифидантной активностью препаратов, а также с их отрицательным влиянием на процессы переваривания и ассимиляции обработанной этими препаратами пищи. Ингибиторы синтеза хитина не только предотвращают развитие и нарастание численности популяции вредителей, но и снижают их вредоносность и потери зерна.
Димилин и близкие к нему ингибиторы синтеза хитина проявляют высокую активность и по отношению к амбарным вредителям, обладающим достаточно высоким уровнем резистентности к фосфорорганическим препаратам, что установлено на примере рисового долгоносика и капрового жука.
Для борьбы с вредителями запасов перспективно применение репеллентов с помощью пропитки ими различных упаковочных материалов. Например, репеллент метилсалицилат разрешено использовать в упаковках в США.
Возможно применение репеллентов для повышения эффективности инсектицидов путем обработки механизмов и помещений для отпугивания скрытой части популяции вредителя.
В настоящее время ведутся поиски путей безопасного применения хемостерилянтов, например использование их в ловушках с аттрактантами.
В борьбе с вредными насекомыми и клещами применяют различные биологические средства защиты. Традиционным стало использование их естественных энтомофагов и акарифагов (хищников и паразитов), являющихся регуляторами популяции этих вредителей в процессе вегетации зерновых культур. Однако возможность применения хищников и паразитов в борьбе с вредителями хлебных запасов ограничена, хотя в природе известны многочисленные их враги. Введение в них хищников и паразитов практически малоэффективно, так как это засоряет зерно как продукт питания и корма и может ухудшить его качество.
Перспективным средством биологического метода является применение возбудителей грибных, бактериальных и вирусных болезней насекомых и клещей. Ведется поиск наиболее агрессивных рас микроорганизмов, оптимальных вариантов сочетания их с пестицидами. В отношении вредителей хлебных запасов изучены различные штаммы энтомопатогенных бактерий Bacillus thuringiensis. Исследования Г.А. Закладного показали высокую эффективность двух штаммов возбудителя против амбарного долгоносика и зернового точильщика, но эти штаммы не вызывали гибели жуков малого мучного хрушака.
Данные экспериментальных исследований показали перспективность микробиологического метода борьбы с вредителями хлебных запасов.
Еще одним из направлений биологического метода является выпуск в природную популяцию стерильных самцов насекомых — вредителей зерна и продуктов его переработки. Половую стерилизацию их проводят с помощью ионизирующих излучений. Стерильные самцы отыскивают природных самок и спариваются с ними. В результате самки откладывают нежизнеспособные яйца и происходит вырождение популяций. Такой метод может быть эффективен, например, в борьбе с вредителями из отряда чешуекрылых насекомых.
Перспективна радиационная дезинсекция зерна в зернохранилищах. Принцип ее состоит в том, что обработка ионизирующей радиацией вызывает половую стерилизацию находящихся в зерне насекомых и клещей, значительно сокращает репродуктивность и продолжительность их жизни. Ранние фазы насекомых (яйца, личинки) более чувствительны к ионизирующей радиации, чем взрослые особи. Поэтому при радиационной обработке происходит уничтожение вредителей в зерне в явной и скрытой формах заражения.
Ионизирующее излучение в дозах, рекомендованных для дезинсекции, не ухудшает пищевых и кормовых качеств, но снижает всхожесть зерна. Поэтому радиационной обработке подлежит только сухое и средней сухости зерно продовольственного и кормового назначения, без ограничения засоренности. Семенное зерно подвергать радиационной дезинсекции нельзя. В отличие от применения пестицидов, после радиационной обработки в зерне не остается никаких вредных примесей. Поэтому подвергнутое облучению зерно может сразу использоваться по целевому назначению или направляться на хранение.
Несомненно, что новое поколение безопасных средств — семиохемиков, другие безопасные методы защиты найдут применение в интегрированной системе защиты зерна и зернопродуктов при хранении от вредителей.