Особливості дії та післядії інсектицидів на комах–фітофагів

Размещено на http://www.allbest.ru/

ІНСТИТУТ ЗАХИСТУ РОСЛИН УКРАЇНСЬКА АКАДЕМІЯ АГРАРНИХ НАУК

16.00.10 - ентомологія

УДК: 632.951:632.7+615.9

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

ОСОБЛИВОСТІ ДІЇ ТА ПІСЛЯДІЇ ІНСЕКТИЦИДІВ НА КОМАХ-ФІТОФАГІВ

ЛЮТКО ЛЮДМИЛА

МИКОЛАЇВНА

КИЇВ - 2010

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у лабораторії токсикології пестицидів Інституту захисту рослин Української академії аграрних наук.

Науковий керівник:

доктор сільськогосподарських наук, професор Секун Микола Павлович, Інститут захисту рослин УААН, завідувач лабораторії токсикології пестицидів

Офіційні опоненти:

доктор сільськогосподарських наук, професор Трибель Станіслав Олександрович, Інститут захисту рослин УААН, головний науковий співробітник лабораторії стійкості сільськогосподарських культур проти шкідників кандидат сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник Знаменський Олександр Петрович, Інститут картоплярства УААН, завідувач лабораторії захисту рослин

Захист відбудеться «10» вересня 2010 року о 1000 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.376.01 в Інституті захисту рослин УААН за адресою: Київ - 22, вул. Васильківська, 33, корпус № 1, зал засідання.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту захисту рослин УААН за адресою: 03022, м. Київ - 22, вул. Васильківська 33, корпус № 1.

Автореферат розісланий «19» липня 2010 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, кандидат сільськогосподарських наук Г.М. Ткаленко

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В інтегрованих системах захисту сільськогосподарських культур від шкідників хімічний метод продовжує займати домінуюче положення. Він виступає як надійний і, головне, керований людиною засіб управління процесами саморегулювання агроекосистем. Прояв дії інсектицидів на фітофагів виявляється у формі безпосередньої гострої токсичності, яка закінчується загибеллю особин і післядією на тих, що вижили, за сублетальної дози токсиканту, яка більш тривала в часі і різноманітна за характером свого кінцевого прояву. Вплив різних хімічних груп препаратів на комах, що вижили після отруєння, досліджувалися вітчизняними та зарубіжними дослідниками, але торкалися переважно карбаматних, хлор- і фосфорорганічних інсектицидів. Останнім часом крім поповнення асортименту інсектицидами з інших класів хімічних сполук, змінилась і стратегія хімічного захисту рослин, яка спрямована не на повне знищення шкідників, а на регулювання їх чисельності до господарсько невідчутного рівня. За таких умовах проведення досліджень щодо дії і післядії сучасних інсектицидів на комах-фітофагів є надзвичайно актуальним.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження дисертаційної роботи виконані згідно з тематичним планом Інституту захисту рослин УААН в 2005 р. за завданням «Дати токсикологічне обґрунтування раціональному застосуванню пестицидів нового асортименту» (№ державної реєстрації - 0104U002901), в 2006-2007 рр. «Розробити теоретичні основи безпеки хімічних сполук в інтегрованих системах захисту рослин від шкідливих організмів» (№ державної реєстрації - 0107U004597).

Мета і завдання дослідження. Метою досліджень було вивчення особливостей дії та післядії сучасного асортименту інсектицидів за різним механізмом дії на комах-фітофагів сільськогосподарських культур при гострому отруєнні в сублетальних дозах.

Для досягнення поставленої мети виконувались такі завдання:

- оцінити порівняльну токсичність сучасних інсектицидів для комах-фітофагів різних таксономічних груп;

- вивчити особливості фізіологічної післядії на комах-фітофагів сучасних інсектицидів;

- вивчити біологічну дію і післядію на комах-фітофагів інсектицидів за різних рівнів отруєння;

- встановити вплив інсектицидів на фенотипічну структуру популяції імаго колорадського жука;

- оцінити ефективність диференційованих норм витрати інсектицидів при захисті картоплі від колорадського жука.

Об'єкт дослідження: дія і післядія інсектицидів на колорадського жука, капустяну та озиму совок, черемхово-злакову попелицю.

Предмет дослідження: функціональні зміни і порушення фізіологічних та біологічних показників комах-фітофагів після отруєння інсектицидами в сублетальних дозах.

Методи дослідження: лабораторний - оцінка токсичності інсектицидів щодо шкідників, визначення впливу інсектицидів на життєздатність та біологічні параметри комах-фітофагів, лабораторно-польовий - встановлення структури популяції колорадського жука та її зміни під впливом інсектицидів, польовий - визначення ефективності інсектицидів, математично-статистичний - оцінка достовірності результатів досліджень.

Наукова новизна одержаних даних. Виявлена видова чутливість комах-фітофагів до інсектицидів різних класів хімічних сполук. Вперше в Україні вивчена токсична дія і післядія інсектицидів з фосфорорганічних, піретроїдних і неонікотиноїдних класів хімічних сполук на колорадського жука, озиму і капустяну совок та черемхово-злакову попелицю. Встановлено, що у особин, які вижили після отруєння, порушується нормальний режим водного і жирового обміну в організмі, активність дихальних ферментів. Ступінь порушення цих процесів знаходиться в прямій залежності від рівня отруєння. Встановлено зміни у біологічних параметрах комах, що вижили після отруєння. За допомогою К-факторного аналізу виявлена роль окремих факторів, в тому числі інсектицидів, у смертності колорадського жука. Під впливом інсектицидів в гемолімфі колорадського жука відмічена низка змін, як у кількісному співвідношенні гемоцитів, так і в патології їх структури. Вивчена загальна структура популяції колорадського жука за морфологічними ознаками (рисунком передньоспинки), які в межах популяції залежать від статі, відрізняється за масою особин, чутливістю до інсектицидів. Встановлена можливість за чутливістю феноформ до інсектицидів визначити рівень резистентності природної популяції до хімічних сполук певного класу. Обґрунтована можливість запобігання розвитку резистентних популяцій колорадського жука при застосуванні знижених норм інсектициду (Дантоп, 16 % в.г.).

Практичне значення одержаних результатів. Встановлена можливість зниження життєздатності популяцій шкідників при отруєнні інсектицидами в сублетальних дозах. Доведено, що структура популяції за феноформами особин колорадського жука є показником рівня резистентності його до інсектициду. Економічно обґрунтовано доцільність застосування диференційованих норм витрати інсектицидів на картоплі проти колорадського жука в залежності від чисельності. Результати досліджень пройшли виробничу перевірку в Сумському інституті АПВ УААН. Встановлено, що застосування Дантопу, 16 % в.г. за рахунок зниження норми витрати на 25 % від мінімальної рекомендованої, забезпечує рівень рентабельності 47,2 %, умовно чистий прибуток - 16750 грн./га.

Особистий внесок здобувача. Планування, підготовка та проведення експериментальних досліджень, апробація і впровадження результатів у виробництво, аналіз та узагальнення отриманих даних, підготовка матеріалів до друку виконані дисертантом особисто.

Апробація результатів роботи. Основні положення дисертації доповідалися на засіданнях вченої ради Інституту захисту рослин УААН (2005-2007 рр.), Всеукраїнських наукових конференціях молодих вчених та спеціалістів: «Сучасні методи захисту рослин від шкідливих організмів» (м. Київ, 2006 р.); «Інтегрований захист рослин в Україні» (м. Київ, 2008 р.), Міжнародній науково-практичній конференції «Інтегрований захист рослин. Проблеми та перспективи» (м. Київ, 2006 р.), VII з'їзді Українського ентомологічного товариства (м. Ніжин, 2007 р.).

Публікації. За результатами досліджень опубліковано дев'ять наукових праць, з них чотири у фахових виданнях та чотири тези.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація викладена на 171 сторінках комп'ютерного тексту. Складається зі вступу, 7 розділів, висновків, рекомендацій виробництву, додатків, списку використаних джерел (307 джерел, із них 74 латиницею). Робота включає 32 таблиці та 18 рисунків.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ

У розділі наведені відомості щодо особливостей дії і післядії інсектицидів на комах і кліщів. Відзначається пригнічуюча або стимулююча дія сублетальних доз хімічних сполук на подальший розвиток членистоногих.

Накопичений експериментальний матеріал щодо дії інсектицидів на комах стосується переважно хлор-, фосфорорганічних та карбаматних інсектицидів. Виявлена недостатня вивченість впливу отруєння сучасними інсектицидами в сублетальних дозах на популяції комах, що вимагає проведення досліджень у даному напрямі.

Місце, матеріали і методики проведення досліджень

Експериментальні дослідження проводили упродовж 2005-2008 рр. в лабораторії токсикології пестицидів Інституту захисту рослин УААН. Порівняльну токсичність інсектицидів визначали в серійних токсикологічних дослідах методом індивідуальної або групової обробки комах (К.А. Гар, 1963), вміст води - за масою комах до і після висушування при температурі 60-65 єС, загальний вміст жирів - в апараті Соксклета (І.В. Кожанчиков, 1961) та за методикою Фолча (І.М. Сазонова, 1969). Гематологічні дослідження проводили на фіксованих препаратах за методикою М.І. Сиротіної (1965). К-факторний аналіз смертності колорадського жука за загальноприйнятою в популяційній екології методикою Дж.К. Варли (1978). Структуру популяції колорадського жука аналізували за частковим співвідношенням домінантних феноформ передньоспинки імаго (С.Р. Фасулаті, 1987).

Польові дослідження для визначення ефективності інсектицидів проводились в агрофірмі ім. Розумовського, Козелецького району, Чернігівської області та Сумському інституті АПВ УААН згідно загальноприйнятих методик (Б.О. Доспехов, 1985; С.О. Трибель та ін., 2001).

Отримані експериментальні дані обчислювали статистично за допомогою прикладних комп'ютерних програм MS Excel, Statgraphics та Statistica 5.0.

3. РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Токсикологічна оцінка інсектицидів проти шкідливих видів комах-фітофагів

За результатами проведених досліджень встановлено, що при отруєнні на рівні СК70-80 % діючої речовини найтоксичнішим для колорадського жука виявився клотіанідин (Дантоп, 16 % в.г.) та альфа-циперметрин (Фастак, 10 % к.е.), для гусениць (L3) капустяної та озимої совок - альфа-циперметрин (Фастак, 10 % к.е.) та діазинон (Базудин, 60 % в.е.), для черемхово-злакової попелиці - альфа-циперметрин (Фастак, 10 % к.е.) та клотіанідин (Дантоп, 16 % в.г.). Одновікові гусениці капустяної совки більш чутливіші до препаратів, ніж озимої. При отруєнні на рівні СК30-40 % діючої речовини для комах за токсичності інсектициди розташовувались у такій же послідовності. Токсичність інсектицидів залежить від особливості будови покривів комахи та хімічних властивостей інсектицидів (табл. 1).

Таблиця 1 Токсичність інсектицидів для комах-фітофагів

Діюча речовина (препарат)	СК30-40,	СК70-80,
Колорадський жук
Клотіанідин (Дантоп, 16 % в.г.)	6,2·10-4±1,6·10-5	5,7·10-3±3,4·10-4
Альфа-циперметрин (Фастак, 10 % к.е.)	5,5·10-4±1,1·10-5	4,2·10-3±4,1·10-4
Діазинон (Базудин, 60 % в.е.)	3,6·10-3±2,7·10-4	1,3·10-2±2,4·10-3
Капустяна совка
Клотіанідин (Дантоп, 16 % в.г.)	1,1·10-3±2,6·10-4	3,2·10-2±3,1·10-4
Альфа-циперметрин (Фастак, 10 % к.е.)	1,9·10-4±1,4·10-6	1,8·10-3±5,3·10-5
Діазинон (Базудин, 60 % в.е.)	2,3·10-4±6,3·10-6	7,3·10-3±2,8·10-5
Озима совка
Клотіанідин (Дантоп, 16 % в.г.)	2,2·10-3±2,4·10-4	4,7·10-2±2,8·10-5
Альфа-циперметрин (Фастак, 10 % к.е.)	3,1·10-4±1,6·10-6	2,4·10-3±3,1·10-5
Діазинон (Базудин, 60 % в.е.)	4,6·10-4±1,1·10-5	2,8·10-2±3,5·10-4
Черемхово-злакова попелиця
Клотіанідин (Дантоп, 16 % в.г.)	3,2·10-5±3,7·10-7	5,7·10-4±6,1·10-6
Альфа-циперметрин (Фастак, 10 % к.е.)	5,3·10-6±2,9·10-8	1,4·10-5±3,4·10-6
Діазинон (Базудин, 60 % в.е.)	1,4·10-5±1,3·10-6	5,1·10-3±1,7·10-5

Для інсектицидів, що вивчались, притаманна і різна швидкість початкової токсичності.

Після отруєння колорадського жука альфа-циперметрином та клотіанідином ознаки загибелі спостерігалися уже через 30 хвилин та через одну годину відповідно, а пік їх наставав вже через 3,5-4 години. Для діазинону, притаманна більш сповільнена дія: настання смертності комахи спостерігалось тільки через 4 години після отруєння і поступове збільшення протягом 12 годин.

Фізіологічні зміни за отруєння комах сублетальними дозами сучасних інсектицидів

Отруєння комах інсектицидами проявляється на їхньому фізіологічному стані, що перш за все впливає на дихальні ферменти (табл. 2). Так, при отруєнні імаго колорадського жука інсектицидами на рівні СК30-40 і СК70-80 підвищується активність каталази вже через 24 години і триває протягом 72 годин. Однак, через 96 годин активність ферменту починає значно знижуватися і досягати контрольного рівня, що свідчить про вирівнювання дихальних процесів.

Активність пероксидази в організмі комахи через 24 години після отруєння діазиноном на рівні СК30-40 підвищується майже у 1,4 рази, і навпаки, у варіантах з клотіанідином та альфа-циперметрином, знижується у 1,6-1,8 разів. Через 96 годин активність ферменту у всіх варіантах досліду вирівнюється з контрольним варіантом.

Таблиця 2 Активність дихальних ферментів імаго колорадського жука при отруєнні інсектицидами, мм3 О2 на 1 г живої маси за 1 годину (2006-2007 рр.)

Варіант	Активність дихальних ферментів через…годин після отруєння
	каталази	пероксидази
	24	72	96	24	72	96
Контроль	974	985	949	2,764	3,534	2,352
СК30-40
Клотіанідин	1008	1009	838	1,555	2,930	2,544
Альфа-циперметрин	1192	1041	807	1,730	2,414	3,508
Діазинон	1186	1046	928	3,918	3,480	2,290
СК70-80
Клотіанідин	1002	1043	773	0,956	1,468	1,360
Альфа-циперметрин	1159	942	943	1,913	2,637	2,179
Діазинон	1200	979	842	2,613	3,565	3,994
НІР05	3,51	3,75	2,38	0,89	0,78	0,24

При отруєнні комахи клотіанідином та альфа-циперметрином на рівні СК70-80 через 24 години активність пероксидази знижується у 2,9 та 1,5 рази. Через 96 годин у жука, отруєного клотіанідином, залишалася на найнижчому рівні, тоді як у варіанті з альфа-циперметрином майже досягає контролю, а у варіанті з діазиноном навіть збільшується у 1,7 рази.

Тимчасова зміна активності дихальних ферментів можливо безпосередньо пов'язана з токсикозом та нейтралізацією шкідливих речовин. Водночас вона може бути результатом підвищеної збудливості нервової системи. У подальшому нормалізація обумовлена втратою впливу інсектициду.

Кількість загальної води в організмі контрольних особин різна в залежності від виду комах і коливається в межах 63-65 % для імаго колорадського жука, 82-84 % - гусениць L3-L4 озимої та 87-90 % - капустяної совок.

Одним із проявів патогенезу в організмі комах при гострому отруєнні є порушення водного балансу, що на думку деяких дослідників (О.В. Сундуков, 1971) є основною причиною загибелі комах. Особливо помітне зневоднення організму колорадського жука у перші години після отруєння на рівні СК70-80 клотіанідином та альфа-циперметрином - на 6 і 8 % від контрольного (63,8 %). При отруєнні капустяної та озимої совок зниження вмісту води в залежності від варіанту коливалось в межах на 2,4-4,8 % та 2,4-4,1 %, тоді як у контрольному варіанті кількість її складала 89,7 та 82,9 % відповідно. При отруєнні комах на рівні СК30-40 вміст води знижується у колорадського жука на 3-5 %, капустяної совки - 2,4-4,1 %, озимої совки - 2,0-5,1 % від контролю. Через чотири доби починається поступове відновлення водного балансу до початкового рівня. Зниження вмісту пов'язане з порушенням респіраторної функції організму інсектицидами з високою початковою токсичністю.

Об'єктивним критерієм стану, як окремих особин комах, так і популяції в цілому, є вміст загальних жирів - переважним енергетичним джерелом за несприятливих умов. При отруєнні колорадського жука та гусениць капустяної совки інсектицидами на різних рівнях спостерігаються кількісні втрати жиру. Через 24 години після отруєння на рівні СК30-40 вміст загальних жирів в організмі колорадського жука в порівнянні з контролем (10,9 %) знизився на 1,4-1,7 %, а у капустяної совки в порівнянні з контролем (13,0 %) на 0,3-2,1 %. Більш глибокі зміни в жировому обміні відбуваються при отруєнні на рівні СК70-80. Через чотири доби вміст жирів в організмі колорадського жука у контрольному варіанті становив 10,4 %, у дослідних він знизився на 2,7-3,2 %. У гусениць капустяної совки, які не підлягали отруєнню, вміст загальних жирів склав 14,0 %, а в дослідних особинах спостерігалось зниження його на 6,0-6,9 %.

Отже, інсектициди різних класів хімічних сполук діють на окремі показники обміну речовин комах-фітофагів. Проте, відсутність різниці в дії окремих препаратів на показники, що вивчались, дозволяють вважати їх неспецифічними.

Отруєння гусениць (L3) капустяної совки у вихідній генерації альфа-циперметрином та діазиноном на рівні СК30-40 призвело до зниження маси лялечок-самиць до 247,0 і 220,0 мг відповідно (у контролі - 433,2 мг). При отруєнні їх на рівні СК70-80 негативний вплив на цей показник був дещо меншим: маса лялечок при цьому складала 330,6 і 315,7 мг відповідно. При отруєнні гусениць озимої совки спостерігалась аналогічні зміни: отруєння цими інсектицидами викликало зниження маси лялечок-самиць до 272,2 і 232,4 мг та 217,3 і 268,9 мг відповідно (у контролі - 325,7 мг).

При розділенні колорадського жука, що не підлягав отруєнню за рангами маси найчисельнішим виявився ранг масою 131-160 мг (36 %), а менш поширеними - 101-130 мг (24,5 %) та 161-190 мг (23,0 %) (табл. 3). Таким чином, основну життєздатну частину природної популяції колорадського жука складають особини з масою в межах 101-190 мг (83,5 %). У комах, що вижили після отруєння, дещо змінюються ці показники. При отруєнні клотіанідином найчисельнішим виявився ранг з масою 101-130 мг (40,0 %), альфа-циперметрином і діазиноном - 131-160 мг (29,0 % і 38,0 % відповідно). При більш високому рівні отруєння переважали особини з масою 101-130 мг (28,0 %, 28,3 % і 28,6 % відповідно). В цих варіантах з'явились особини з масою меншою 100 мг і складали в середньому по варіантах 10,5,0-14,0 та 6,1-23,3 % відповідно від рівня отруєння.

Таблиця 3 Розподіл вагових рангів (%) імаго колорадського жука через 7 днів після отруєння інсектицидами

Варіант	Ранги маси, мг
	менше 100	101-130	131-160	161-190	191-220	221 і більше
Контроль	0	24,5	36,0	23,0	12,0	4,5
СК30-40
Клотіанідин	10,5	33,0	27,5	21,0	4,0	4,0
Альфа-циперметрин	11,0	25,0	29,0	22,0	9,0	4,0
Діазинон	14,0	28,0	38,0	14,0	4,0	2,0
СК70-80
Клотіанідин	16,0	28,0	18,0	22,0	12,0	4,0
Альфа-циперметрин	23,3	28,3	26,7	13,3	5,0	3,4
Діазинон	6,1	29,6	25,5	22,5	14,3	2,0

Функціональні порушення в отруєному організмі призводять до вичерпання енергетичних запасів і тим самим знижується стійкість комах проти низьких температур, що видно на прикладі колорадського жука (табл. 4). За результатами досліджень встановлено, що в переддіапаузний період маса жуків, утворених з личинок L2, які вижили після отруєння інсектицидами на рівні СК30-40, в середньому рівнялась контрольним особинам: самиці - 97 мг, самці - 78 мг. З личинок, отруєних в L4 маса самиць досягала в середньому 72, самців - 54 мг.

Після отруєння личинок L2 альфа-циперметрином і клотіанідином при температурі середовища -5 °С і 24 годинній експозиції смертність імаго складала 53,7 і 55,7 %, при температурі -10 °С - 93,2 і 90,5 %. Після отруєння личинок L4 загибель дорослих особин за тих же умов становила 61,2 і 68,1 та 100 і 100 % відповідно. В контрольному варіанті вона не перевищувала 89,8 %. Спостерігається прямий зв'язок між масою тіла комахи та його холодостійкістю (r=0,71-0,79).

Таблиця 4 Вплив отруєння личинок L2 та L4 інсектицидами на холодостійкість імаго колорадського жука

Показники	Смертність імаго, %
	Контроль	після отруєння личинок в … віці
		L2	L4
		альфа-ципермет-рин	клотіані-дин	альфа-ципермет-рин	клотіані-дин
Температура середовища -5 °С
Експозиція	6 годин	39,6	43,1	45,8	54,6	56,4
	24 години	51,3	53,7	55,7	61,2	68,1
Температура середовища -10 °С
Експозиція	6 годин	76,2	78,4	74,4	89,3	92,3
	24години	89,8	93,2	90,5	100	100

Після отруєння колорадського жука інсектицидами спостерігається наявність змін у кількісному співвідношенні гемоцитів і патологічній зміні їх структурі. Через 96 годин майже в два рази зменшується кількість пролейкоцитів і становить після отруєння клотіанідином - 5,8 %, альфа-циперметрином - 5,4 %, діазиноном - 5,6 %, в порівнянні з 12,9 % на контрольному варіанті (табл. 5). Такі зміни спостерігаються і в співвідношенні макронуклеоцитів: 8,9, 9,2, 10,7 % в дослідних варіантах і 16,2 % в контролі, що свідчить про ослаблення процесів кровотворення. Кількість мертвих клітин збільшується майже в 2,5-5 разів у дослідних варіантах за рахунок загибелі молодих родоначальних клітин.

Таблиця 5 Структура гемолімфи імаго колорадського жука після отруєння інсектицидами на рівні СК 30-40 через 96 годин (2005-2007 рр.)

Варіант	Співвідношення гемоцитів, %
	пролей-коцити	макронук-леоцити	мікронук-леоцити	фагоцити	еозино-філи	еноци-тоїди	мертві клітини
				пасивні	активні
Контроль	12,9	16,2	9,3	21,7	17,4	18,9	1,5	2,1
Клотіанідин (Дантоп, 16 % в.г.)	5,8	8,9	8,7	25,8	28,3	10,6	1,5	10,4
Альфа-циперметрин (Фастак, 10 % к.е.)	5,4	9,2	8,6	29,8	28,5	8,9	1,4	8,2
Діазинон (Базудин, 60 % в.е.)	5,6	10,7	7,9	29,7	25,6	14,2	1,1	5,2
НІР05	0,63	0,86	0,76	1,36	1,40	0,48	0,51	1,26

Одночасно спостерігаються зміни і в структурі самих гемоцитів. В протоплазмі клітин з'являється велика кількість вакуолей, збільшення клітин у розмірах, децентралізація ядер і навіть їх пікноз.

Особливості біологічної дії та післядії інсектицидів на комах-фітофагів

Встановлено, що отруєння Дантопом, Фастаком і Базудином негативно відбивається на репродуктивній спроможності комах-фітофагів. Фактична плодючість самиць колорадського жука вихідної генерації у контрольному варіанті складає 549 яєць/самицю, при отруєнні на рівні СК30-40 знижується до 377-421 яєць/самицю або в 1,3-1,5 разів; у капустяної і озимої совок плодючість самиць у контролі 885 і 865, у дослідних особинах знижується до 534-625 та 428-592 яєць/самицю відповідно (1,4-1,7 і 1,5-2,0 разів). При отруєнні на більш високому рівні відбувається ще більш значне пригнічення репродуктивних процесів. Так, у колорадського жука плодючість знижується до 326-480 яєць/самицю (1,1-1,7 разів від контролю), у капустяної совки - 320- 408 (2,2-2,8 разів), та озимої совки - 326- 508 яєць/самицю (1,7-2,7 разів). Плодючість самиць капустяної і озимої совок наступної генерації дещо нижча як у контрольних, так і дослідних особинах.

Показник плодючості тісно пов'язаний з будовою статевої системи самиць. В один і той же період у контрольних самиць в яйцевих камерах наявні повністю сформовані яйця, особливо чітко видно їх біля основи яйцевих трубок. У самиць, що вижили після отруєння, статеві залози недорозвинені з малими яйцевими камерами без яєць, жирове тіло менших розмірів.

Під впливом інсектицидів знижуються інші біологічні показники: життєздатність (фертильність) яєць, тривалість відкладання яєць, виживання личинок (гусениць). Так, при отруєнні на нижчому рівні у вихідній генерації життєздатність яєць у колорадського жука нижче на 5-18 %, капустяної совки - 1-3 %, озимої совки - 6-12 % у порівнянні з контрольним варіантом, при отруєнні на більш високому рівні на 11-19, 3-4 і 31-41 % відповідно. Тривалість відкладання яєць у колорадського жука при отруєнні на рівні СК30-40 зменшилась на 7,8-16,5 днів, при отруєнні на рівні при СК70-80 - на 11,2-16,7 днів (у контролі - 50,9 днів). Виживання личиночної стадії (L1-L4) у колорадського жука при СК30-40 знизилось на 12-23 %, а при СК70-80 - 5-20 % (у контролі -83,2 %).

Причиною зміни плодючості крім прямої дії інсектицидів може бути опосередкована через спрямованість біохімічних процесів в кормовій рослині. У зоні малих дозувань хімічних препаратів виявляється їх позитивний вплив на синтез поживних речовин, зокрема дицукрів. Саме вони позитивно впливають на сисних шкідників, в тому числі і попелиць (І.М. Смирнова, 1967).

Використання демографічних таблиць для аналізу системи черемхово-злакова попелиця - інсектицид дало можливість визначити значення основних популяційних характеристик шкідника при підсадці його на рослини пшениці оброблені Дантопом, Фастаком і Базудином. Всі ці препарати викликали підвищення фактичної плодючості вихідної генерації самиць, що залишились живими в 1,1-1,2 разів при отруєнні на нижчому рівні, а тривалість їхнього життя на 2,2-5,2 дні довше. Аналогічні дані отримані і у самиць першої генерації. В другій генерації ці показники знизились до рівня контролю. На інсектицидному фоні чисельність шкідника в перших двох генераціях збільшувалось, що видно із значень абсолютної швидкості розмноження (R0) (у дослідних варіантах в межах R0=49,0-54,1, в контрольному - R0=46,8-48,3). Коефіцієнт природного збільшення чисельності (rm) в контрольному варіанті становив 0,184, а у особин, що вижили після отруєння коливався по варіантах від 0,195-0,246 до 0,205-0,251. токсичність фітофаг інсектицид колорадський

Таблиця 6 К-факторний аналіз смертності популяції колорадського жука після хімічної обробки картоплі (агрофірма ім. Розумовського, Козелецького району, Чернігівської області, 2005-2006 рр.)

Чинники смертності	Зміна К по варіантах досліду
	Контроль	Дантоп, 16 % в.г. (0,08 кг/га)	Фастак, 10 % к.е. (0,08 л/га)
Смертність яєць (К1) загальна	0,42	0,79	0,76
в тому числі: від паразитів (К1І)	0	0	0
від хижаків (К2І)	0,004	0	0
від інших чинників (К3І)	0,20	0,79	0,76
Смертність личинок (К2) загальна	0,57	0,96	0,91
L1-L2	0,32	0,81	0,77
L3-L4	0,03	0,43	0,34
в тому числі: від хвороб (К12)	0,02	0,05	0,004
від хижаків (К22)	0	0	0
від інших чинників (К32)	0,42	0,91	0,85
Смертність за генерацію (К)
загальна	0,80	1,74	1,67
в тому числі: від паразитів (К1)	0	0	0
від хижаків (К2)	0,04	0	0
від хвороб (К3)	0,02	0,05	0,004
від інших чинників (К4)	0,63	1,64	1,46

Використання К-факторного аналізу дало змогу оцінити роль окремих чинників смертності колорадського жука на інсектицидному фоні. Встановлено, що роль паразитів, хижаків і хвороб у смертності передімагінальних стадіях (яйце і личинки) впродовж генерації дуже мала (коефіцієнт смертності в межах 0,004-0,02) (табл. 6). Якщо допустити, що дія неврахованих біотичних чинників певний період однакова, то різке збільшення смертності від «інших» чинників (коефіцієнт смертності 1,46-1,64) на інсектицидному фоні можна віднести за рахунок післядії хімічних препаратів.

В усіх випадках смертність від «інших» чинників була більша в дослідних варіантах, ніж у контролі. Причому майже не виявлено різниці між варіантами з Дантопом, 16 % в.г. і Фастаком 10 % к.е.

Фенотична структура популяції колорадського жука та його чутливість до інсектицидів

За відмінностями малюнка передньоспинки імаго колорадського жука (С.Р. Фасулаті, 1985) розроблена шкала, що дає змогу аналізувати частоти наявності феноформ в популяції шкідника в залежності від чинників різної природи. Проведений біотаксономічний аналіз структури популяції колорадського жука в Козелецькому районі Чернігівської області підтвердив зональний характер мінливості частот феноформ комахи (М.І. Нікитін, 2006). Домінуючими феноформами шкідника в зоні дослідження є 3-я та 6-а феноформи (18,0 та 21,5 % відповідно). Встановлено, що у межах зони фенетична структура популяції жука залежить також від його маси тіла і статі. Так, у ранзі маси 101-130 мг у самців переважали 3-я, 6-а феноформи, у ранзі маси 131-160 мг наявні феноформи 3-я, 6-а - у обох статей. У ранзі 161-190 мг наявні феноформи у самиць - 3-я, 6-а та у самців - 4-а, 5-а. У самиць у ранзі 191-220 мг наявні феноформи 1-а та 3-я. Найбільш різноманітнішим виявився ранг з масою 220 мг, в якому були наявні 1-а, 2-а, 3-я, 4-а, 5-а і 6-а.

При вивченні впливу інсектицидів різних за механізмом дії на колорадського жука встановлено, що структура популяції імаго шкідника відрізняється за набором феноформ залежно від ступеня отруєння. В структурі імаго, що вижили після отруєння на рівні СК30-40 наявні всі феноформи, крім 7-ої при застосуванні Дантопу і Фастаку, та 8-ої при застосуванні Дантопу і Базудину. Серед інших феноформ переважають 1-а, 3-я, 5-а, 6-а, частка яких перевищує решту в 3,9-6,1 рази.

В структурі імаго, що вийшли після отруєння на більш високому рівні (СК70-80), наявні всі феноформи. При цьому частка 1-ої, 3-ої, 5-ої, 6-ої феноформ, в 2,5-3,5 разів більше решти і в 1,1 разів менше, ніж таких після отруєння на нижчому рівні. Незалежно від рівня отруєння домінуючими феноформами в популяції колорадського жука є 1-а, 3-я, 5-а, 6-а. Їх можна вважати ядром утворення резистентних популяцій.

Відомо (С.Р. Фасулати, 1987), що при застосуванні інсектицидів збільшення в структурі шкідника частки феноформи 3 до 20-40 % і більше та частки феноформи 6 до 25-60 % свідчить про утворення та відбору стійких біотипів, і як результат формування резистентної популяції. Якщо брати до уваги ці показники, то за результатами наших досліджень в насадженнях картоплі в Чернігівській області формуються особини, резистентні до Базудину, 60 % в.е. і до Фастаку, 10 % к.е., що цілком узгоджується з даними літератури (М.П. Секун, 2003).

Диференційовані норми витрати інсектицидів для захисту картоплі від колорадського жука

Одним із елементів антирезистентної системи є зниження пестицидного навантаження на агроценоз методом застосування диференційованих норм витрати хімічних препаратів. Впродовж 2005-2006 рр. в польових дослідах в насадженнях картоплі сорту Луговська агрофірми ім. Розумовського, Козелецького району, Чернігівської області визначали ефективність Дантопу, 16 % в.г. і Фастаку, 10 % к.е. за різної щільності колорадського жука і норм витрати інсектицидів для різних рівнів ефективності, які б забезпечили збереження врожаю.

В результаті досліджень встановлено, що в 2005 р. за щільності 32 личинок/кущ при заселеності 21 % кущів (ЕПШ 15-20 личинок/кущ, при заселеності 10 % кущів) застосування Дантопу з нормою витрати 0,06 і 0,08 кг/га та Фастаку - 0,06 і 0,08 л/га викликали смертність шкідника на 79,7 і 96,1 % відповідно і забезпечило неістотну різницю збереженого врожаю.

В 2006 р. при щільності 57 личинок/кущ і заселеності 36 % кущів в результаті обприскування технічна ефективність інсектицидів сягала 82,9-100 % та 80,0-95,9 %, при цьому забезпечувався надійний захист культури (різниця збереженого врожаю між дослідними варіантами була істотною).

Таким чином, для даної зони при щільності личинок колорадського жука, яка перевищує двохразовий рівень ЕПШ достатніми нормами витрати Дантопу, 16 % в.г. і Фастаку, 10 % к.е. є 0,06 кг, л/га.

Економічно обґрунтовано доцільність використання диференційованих норм витрати Дантопу, 16 % в.г. на картоплі проти колорадського жука. При щільності шкідника близькій до ЕПШ обприскування посівів інсектицидами з нормою витрати 0,06 кг/га (на 25 % нижче мінімальної рекомендованої) дало змогу зберегти урожайність бульб на 11,8 т/га порівняно з контролем та отримати чистий прибуток 16750 грн/га.

ВИСНОВКИ

В результаті досліджень оцінена порівняльна токсичність сучасних інсектицидів для комах-фітофагів, вивчена фізіологічна і біологічна дія та післядія інсектицидів на комах-фітофагів різних систематичних груп, встановлено вплив на фенотипічну структуру популяції імаго колорадського жука, оцінена ефективність диференційованих норм витрати інсектицидів при захисті картоплі від колорадського жука.

1. Виявлена видова чутливість комах до інсектицидів різних хімічних груп. Найбільш токсичним для колорадського жука виявився клотіанідин (Дантоп, 16 % в.г.) та альфа-циперметрин (Фастак, 10 % к.е.), для гусениць (L3) капустяної та озимої совок - альфа-циперметрин (Фастак, 10 % к.е.) та діазинон (Базудин, 60 % в.е.), для черемхово-злакової попелиці - альфа-циперметрин (Фастак, 10 % к.е.).

2. У комах, що вижили після отруєння порушується водний обмін в організмі, причому ступінь дегідратації залежить від рівня отруєння особин. Це пов'язано з підвищенням респіраторної функції і збільшення активності дихальних ферментів, що свідчить про реакцію на підвищену збудливість нервової системи.

3. Інсектициди за різного рівня отруєння викликають тимчасове порушення нормального режиму жирового обміну в організмі комах-фітофагів, що виявляється в зниженні вмісту загальних жирів. Через 96 годин після отруєння на рівні СК30-40 вміст їх знижується в імаго колорадського жука на 1,2-1,6 %, у гусениць (L3) капустяної совки - на 3,5-4,6 %. При отруєнні на рівні СК70-80 - 2,7-3,2 %, та 6,0-6,9 % відповідно.

4. Використання енергетичних запасів, пов'язаних з функціональним порушенням обміну речовин в отруєному організмі призводить до зниження холодостійкості колорадського жука. Установлений прямий кореляційний зв'язок між масою комахи та його холодостійкістю (r=0,71-0,79). Так, після отруєння личинок L2 на рівні СК30-40 альфа-циперметрином і клотіанідином при температурі середовища -5 °С і 24 годинній експозиції смертність імаго складала 53,7 і 55,7 %, при температурі -10 °С - 93,2 і 90,5 %. Після отруєння личинок L4 за тих же умов 61,2 і 68,1 та 100 і 100 % відповідно. В контрольному варіанті загибель жуків не перевищувала 89,8 %.

5. При отруєнні імаго колорадського жука інсектицидами виявлені зміни в гемолімфі, як у кількісному співвідношенні гемоцитів, так і патологічні зміні їхньої структури. Збільшується кількість фагоцитів, які виконують захисну функцію організму і мертвих клітин за рахунок гемоцитів, що виконують трофічну функцію - мікронуклеоцитів. В гемоцитах відбувається вакуолізація протоплазми, зміщення ядра і його пікноз.

6. Інсектициди різної хімічної будови та механізму дії в сублетальних дозах зумовлюють однаковий характер дії на комах-фітофагів, який проявляється в пригніченні плодючості самиць (в межах 27-41 %), інтенсивності відкладання яєць, виживанні личинок вихідної генерації. Більш низька репродуктивна спроможність спостерігається у самиць озимої та капустяної совок у першій генерації при отруєнні гусениць на рівні СК70-80.

7. Зміна біологічної характеристики популяції черемхово-злакової попелиці на фоні хімічних обробок призводить до збільшення значень демографічних показників загального стану популяції таких як швидкість розмноження, біотичний потенціал. Аналізуючи чинники смертності колорадського жука на інсектицидному фоні встановлено, що найбільшу роль серед «інших» проявив Дантоп, 16 % в.г. При своєчасному застосуванні інсектициду проявляється значна частка додаткового ефекту за рахунок його післядії.

8. У структурі популяції колорадського жука у Чернігівськії області поширено 9 феноформ, серед них домінують 3-я (20 %) та 6-а (25 %), малочисельними (1-2 %) виявилися 7-ма, 8-ма і 9-та феноформи.

9. Встановлено вплив інсектицидів з різним механізмом дії на фенотипічну структуру популяції колорадського жука з достовірними відмінностями за частотами феноформ 1-ої, 3-ї, 5-ї та 6-ї. Перевага особин з 3-ю (16-26 %) і 6-ю (27-31 %) феноформами за різним рівнем отруєння імаго діазиноном і альфа-циперметрином свідчить про поступове формування перехресної резистентності популяції шкідника.

10. Для обмеження швидкості формування резистентності природньої популяції колорадського жука рекомендовано зниження інсектицидного навантаження на посадках картоплі за рахунок диференційованих норм витрати Фастаку, 10 % к.е. і Дантопу, 16 % в.г. при захисті культури від шкідника.

11. Застосування диференційованих норм витрати Дантопу, 16 % в.г. в залежності від чисельності личинок колорадського жука дає змогу знизити норму препарату, підвищити рентабельність хімічного захисту картоплі від шкідника.

ПРОПОЗИЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

1. У період відходу комах на зимівлю проводити їх зважування для прогнозування стану популяції. Для самиць колорадського жука масою 130 мг та самців 110 мг забезпечене високе виживання шкідника за оптимальної для даної зони температури.

2. Систематично здійснювати моніторинг структури популяції імаго колорадського жука за феноформами. Збільшення частки домінантних 3-ї та 6-ї феноформ в порівнянні з минулими роками свідчить про формування резистентних популяцій шкідника до інсектициду або групи препаратів.

3. При чисельності личинок колорадського жука в два рази більше ЕПШ (15-20 личинок/рослину) доцільно використовувати Дантоп, 16 % в.г. з нормою витрати на 25 % нижче від мінімальної рекомендованої.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Остроушко Л.М. Особливості біологічної післядії інсектицидів на колорадського жука (Leptinotarsa decemlineata Say.) / Л.М. Остроушко // Захист і карантин рослин: Міжвідомчий тематичний науковий збірник. - К., 2007. - Вип. 53. - С. 89-94.

2. Остроушко Л.М. Зміни в розвитку колорадського жука (Leptinotarsa decemlineata Say.) при неповному отруєнні інсектицидами / Л.М. Остроушко // Карантин і захист рослин. - 2008. - №11. - С. 26-27.

3. Остроушко Л.М. Оцінка біологічної дії інсектицидів на колорадського жука, Leptinotarsa decemlineata Say. (Coleoptera: Chrysomelidae) / Л.М. Остроушко, М.П. Секун // Вісник ХНАУ. Серія «Ентомологія та фітопатологія». - Харків, 2008. - №8. - С. 106-111. (Особистий внесок здобувача 80 %. Проведено дослідження, узагальнено дані, написано статтю).

4. Остроушко Л.М. Вплив інсектицидів на структуру популяції колорадського жука (Leptinotarsa decemlineata Say.) / Л.М. Остроушко, М.П. Секун // Збірник наукових праць. - Науковий вісник Національного університету біоресурсів і природокористування України. - К., 2009. - Вип. 132. - С. 116-123. (Особистий внесок здобувача 75 %. Проведено дослідження, узагальнено дані, написано статтю).

5. Остроушко Л.М. Вплив сублетальних доз інсектицидів на водний обмін в організмі озимої (Agrotis segetum Schiff.) та капустяної совок (Mamestra brassicae L.) / Л.М. Остроушко // Вісник Степу. Науковий збірник. - Кіровоград: Кіровоградський інститут агропромислового виробництва УААН, 2009. - Вип. 6. - С. 122-124.

6. Остроушо Л.М. Фізіологічна дія сучасних інсектицидів на комах // Екологічно обґрунтований захист рослин [Тези доповідей конференції молодих учених] (4-7 жовтня 2005 р.). - Київ, 2005. - С. 161-165.

7. Остроушко Л.М. Гематологічна оцінка фізіологічного стану колорадського жука // Сучасні методи захисту рослин від шкідливих організмів [Тези доповідей Всеукраїнської наукової конференції молодих учених та спеціалістів] (2-5 жовтня 2006 р.). - Київ, 2006. - С. 43-44.

8. Секун М.П. Оцінка дії інсектицидів на колорадського жука Leptinotarsa decemlineata (Say.,1824) (Coleoptera: Chrysomelidae) / М.П. Секун, Л.М. Остроушко // [Тези доповідей VII з'їздe Українського ентомологічного товариства] (14-18 серпня 2007 р.). - Ніжин, 2007. - С. 117. (Особистий внесок здобувача 75 %. Проведено дослідження, узагальнено дані, написано статтю).

9. Остроушко Л.М. Порушення водного і жирового обміну в організмі озимої совки Agrotis segetum Schiff. при отруєнні інсектицидами // Інтегрований захист рослин в Україні [Тези доповідей Всеукраїнської наукової конференції молодих вчених та спеціалістів] (3-5 грудня 2008 р.). - К.: Колобіг, 2008. - С. 80-81.

АНОТАЦІЯ

Лютко Л.М. Особливості дії та післядії інсектицидів на комах-фітофагів. - Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 16.00.10. - ентомологія. Інститут захисту рослин УААН, Київ, 2010 р.

Виявлена видова чутливість комах різних таксономічних груп: колорадського жука, капустяної та озимої совок, черемхово-злакової попелиці до сучасних інсектицидів. Досліджено особливості дії інсектицидів в сублетальних дозах на водний, жировий обміни, активність дихальних ферментів, гематологічні показники в організмі комах, що вижили після отруєння. Встановлено дію і післядію хімічних препаратів на біологічні параметри колорадського жука, капустяної і озимої совок: плодючість самиць, життєздатність яєць, виживання личиночної (гусеничної) стадії. За допомогою К-факторного аналізу смертності популяції колорадського жука досліджено роль інсектицидів в загальних чинниках регулювання чисельності шкідника. Встановлена структура популяції колорадського жука Чернігівської області за феноформами та чутливістю її до інсектицидів. Доведена можливість за структурою феноформ визначати рівень резистентності колорадського жука проти інсектицидів різних класів хімічних сполук. Вивчена ефективність різних норм витрати Дантопу 16 % в.г. і Фастаку 10 % к.е. проти колорадського жука.

Ключові слова: комахи-фітофаги, інсектициди, гемолімфа, плодючість, феноформи, сублетальні концентрації, резистентність.

Лютко Л.Н. Особенности действия и последействия инсектицидов на насекомых-фитофагов.- Рукопись

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 16.00.10. - энтомология. Институт защиты растений УААН, Киев, 2010 г.

Изучена видовая чувствительность насекомых разных таксономических групп: колорадского жука (Leptinotarsa decemlineata Say.), капустной (Mamestra brassicae L.) и озимой (Agrotis segetum Schiff.) совок, черемухово-злаковой тли (Rhopalosiphum padi L.) к современным инсектицидам. Исследовано особенности действия инсектицидов в сублетальных дозах на водный, жировой обмены, активность дыхательных ферментов, гематологические показатели в организме насекомых, которые выжили после отравления на уровне СК30-40 и СК70-80 % действующего вещества. Установлено действие и последействие химических препаратов на биологические параметры колорадского жука, капустной и озимой совок: плодовитость самок, жизнеспособность яиц, выживание личиночной (гусеничной) стадии. При помощи К-факторного анализа смертности популяции колорадского жука исследовано роль инсектицидов в общих факторах регулирования численности вредителя. Определена структура популяции колорадского жука Черниговкой области по феноформам и чувствительностью к инсектицидам. Доказана возможность по структуре феноформ определять уровень резистентности колорадского жука к инсектицидам разных классов химических соединений. Установлено, что для данной зоны наблюдается образование устойчивости колорадского жука к препаратам из фосфорорганической группы (Базудин, 60 % в.э.) и синтетических пиретроидов (Фастак, 10 % к.э.). Изучена эффективность разных норм расхода Дантопа 16 % в.г. и Фастака 10 % к.э. против колорадского жука. Использование сниженой (0,06 кг/га) нормы расхода препарата из группы неоникотиноидов (Дантоп, 16 % в.г.) при численности личинок колорадского жука в два раза больше экономического порога вредоносности (15-20 личинок/куст) снижает норму препарата и повышает рентабельность химического метода защиты картофеля от вредителя.

Ключевые слова: насекомые-фитофаги, инсектициды, плодовитость, гемолимфа, феноформы, сублетальные концентрации, резистентность.

Liutko L.M. Features action and aftereffect of insecticides on insect-phytophagous. - Manuscript

Dissertation for obtaining of scientific degree of candidate of agricultural sciences in speciality 16.00.10. - entomology. Institute of Plant Protection UAAS, Kyiv, 2010.

The species sensitivity of insects different taxonomic groups: Leptinotarsa decemlineata Say., Mamestra brassicae L., Agrotis segetum Schiff., Rhopalosiphum padi L. to modern insecticides.The action of sublethal doses of insecticides on some physiological and biochemical processes in the body of insects, survivors of poisoning, namely, we study the water, fat metabolism, activity of respiratory enzymes, hematologic parameters. Found effect and aftereffect of chemicals on biological parameters of the Colorado potato beetle (Leptinotarsa decemlineata Say.), cabbage (Mamestra brassicae L.) and winter (Agrotis segetum Schiff.) scoop: female fertility, viability of eggs, survival of larval (caterpillar) stage. In the study of K-factor analysis of the death of the population of Colorado potato beetle studied the role of insecticides in the common factors regulating pest. Determined the structure of the population of Colorado potato beetle of Chernihiv region on phenoformes and sensitivity to insecticides. The possibility of the structure fenoform determine the level of resistance of Colorado potato beetle to insecticides of different classes of chemical compounds. It has been studied the effectiveness of different consumption rates Dantop and Fastak against the Colorado potato beetle.

Key words: insect-phytophagous, insecticides, phenoformes, fertility, hemolymph, sublethal doses, resistance.

Размещено на Allbest.ru