Обоснование применения электромагнитного излучения в защите картофеля от колорадского жука

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Обоснование применения электромагнитного излучения в защите картофеля от колорадского жука

06.01.07 - защита растений

Савельева Эллона Николаевна

Кинель 2010

Работа выполнена на кафедре химии и защиты растений ФГОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Каплин Владимир Григорьевич

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Сачков Сергей Анатольевич

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Еськов Иван Дмитриевич

Ведущая организация: Кубанский государственный аграрный университет

Защита состоится «21» декабря 2010 года в 10 часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.058.01 при ФГОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия»

Адрес: 446442, Самарская область, г. Кинель, пгт. Усть-Кинельский, ФГОУ ВПО Самарская ГСХА, диссертационный совет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарской государственной сельскохозяйственной академии

Автореферат разослан 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук, профессор Марковская Галина Кусаиновна

1. Общая характеристика работы

Актуальность темы. Одним из важных факторов получения высоких урожаев картофеля, является планомерная борьба с его болезнями и вредителями. Картофель повреждают многие насекомые: проволочники, ложнопроволочники, медведки, внутристебельные совки, колорадский жук, картофельная коровка и др. Среди них самым опасным вредителем является колорадский жук.

Борьба с колорадским жуком в настоящее время является важным фактором для получения высоких и стабильных урожаев картофеля.

Борьба с ним затрудняется высокой плодовитостью жука, растянутостью сроков откладки яиц, отрождения и развития личинок, окукливания, неустойчивостью количества поколений; появлением устойчивости колорадского жука к многим инсектицидам, практическим отсутствием сортов картофеля, устойчивых к этому вредителю.

Борьба с насекомыми-вредителями сельскохозяйственных культур путем воздействия электромагнитного излучения СВЧ-диапазона является экологически безопасным методом, позволяет значительно интенсифицировать процесс борьбы, а так как электромагнитные волны более равномерно распределяются по всей площади обрабатываемого участка, воздействуют на все стадии развития вредителей, что позволяет уничтожать их почти со 100% эффектом.

Исследования по применению электромагнитного излучения в борьбе с колорадским жуком несомненно актуальны и проведены в Среднем Поволжье впервые.

Цель данного исследования - обоснование применения в борьбе с колорадским жуком электромагнитного излучения КВЧ- и СВЧ-диапазонов в сравнении с другими методами защиты растений.

Задачи исследований. Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи:

- проанализировать существующие методы борьбы с колорадским жуком;

- рассмотреть способы и методы воздействия электромагнитного излучения КВЧ- и СВЧ-диапазонов на биологические объекты, в частности, на насекомых;

- оценить степень устойчивости сортов картофеля к колорадскому жуку и эффективность применения против него инсектицидов в лесостепи Среднего Поволжья;

- провести экспериментальное исследование по изучению влияния электромагнитного излучения КВЧ- и СВЧ-диапазонов на жизнеспособность яиц, личинок и имаго, репродуктивную способность самцов и самок, потерю и восстановление массы тела имаго колорадского жука в условиях Среднего Поволжья;

- проверить эффективность действия инсектицидов против колорадского жука после обработки имаго СВЧ-излучением;

- выявить влияние неблагоприятных погодных условий на выживаемость колорадского жука после обработки электромагнитным излучением СВЧ-диапазона;

- выявить оптимальные параметры электромагнитного излучения СВЧ-диапазона для его испытания в защите картофеля от колорадского жука в условиях Среднего Поволжья.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Эффективность излучения КВЧ-диапазона против яиц и личинок колорадского жука при их обработке в течение 30 мин. достигает 100%.

2. Наименее энергоемким и безопасным для сельскохозяйственных культур, человека и окружающей среды является СВЧ-излучение мощностью 20 Вт с частотой колебаний волн 2450 (49) МГц. Эффективность обработки имаго и яйцекладок в период массовой откладки яиц вредителем СВЧ-излучением в течение 7 мин. составляет около 100%. Эффективность приема возрастает при неблагоприятных для вредителя метеоусловиях.

3. Обработка имаго колорадского жука инсектицидами через 3-4 дня после обработки СВЧ-излучением повышает эффективность инсектицидов на 30-50%.

Связь темы диссертации с плановыми исследованиями. Представленная работа является составной частью научно-исследовательской работы кафедры химии и защиты растений Самарской сельскохозяйственной академии по направлению «Разработка региональных интегрированных систем защиты сельскохозяйственных культур от вредителей и возбудителей болезней в лесостепи Среднего Поволжья».

Научная новизна. Впервые в лабораторно-полевых условиях проведены исследования по влиянию на яйцекладки и личинок колорадского жука излучения КВЧ-диапазона (частота колебаний 53 534(10) МГц, длина волны 5,6 мм), с использованием медицинского прибора «Явь - 1»; СВЧ-диапазона мощностью 60 Вт, частотой колебаний 2450 (±49) МГц с применением излучателя микроволновой печи; воздействию на имаго, репродуктивную способность самок и самцов, динамику массы их тела, эффективность инсектицидов излучения СВЧ-диапазона мощностью 20 Вт (частота колебаний 2450 (±49) МГц) с помощью медицинского прибора «Луч - 3».

Установлено, что эффективность излучения КВЧ-диапазона против яиц и личинок колорадского жука при их обработке в течение 15-20 мин. составила 27-28%, 25 мин. - 72%, 30 мин. - 100%, а СВЧ-диапазона мощностью 60 Вт в течение 3-5 мин. против яйцекладок - 100%, личинок второго возраста 90-95%, третьего - 80%, четвертого - 50-52%.

Выяснено влияние излучения СВЧ-диапазона мощностью 20 Вт на выживаемость и активность имаго колорадского жука, количество яиц в яйцекладках, плодовитость самок, жизнеспособность яиц и количество личинок, отродившихся из отложенных яиц, репродуктивную способность самцов и самок, динамику массы их тела. Установлено, что обработка самцов СВЧ-излучением в течение 6-7 мин. приводит к их полной стерильности. Определена оптимальная продолжительность облучения (7 мин.), при которой достигается практически 100% эффективность приема.

Дана оценка и определены параметры комбинированной обработки имаго колорадского жука СВЧ-излучением и инсектицидами.

Выяснено влияние эстремально-засушливых погодных условий на эффективность обработки имаго колорадского жука СВЧ-излучением.

Теоретическая и практическая значимость работы. Впервые оценено влияние электромагнитного излучения КВЧ- и СВЧ-диапазонов разной мощности и продолжительности воздействия на стадии развития (яйцо, личинку и имаго) колорадского жука; выяснены особенности комбинированного влияния на имаго СВЧ-излучения и инсектицидов, значение острозасушливых погодных условий в эффективности СВЧ-излучения; установлена оптимальная продолжительность обработки имаго СВЧ-излучением. Предложенные рекомендации по испытанию СВЧ-излучения в защите картофеля от колорадского жука рассчитаны на практических работников защиты растений, научно-исследовательские лаборатории, занимающиеся разработкой применения и внедрения СВЧ-излучений в защите растений от вредителей.

Декларация личного участия в выполнении работы. Диссертация содержит фактический материал по влиянию электромагнитных излучений на колорадского жука, полученный лично автором в 2004-2007 и 2010 гг. Помощь в изучении устойчивости сортов картофеля к колорадскому жуку и устойчивости вредителя к инсектицидам в полевых условиях оказали сотрудники лаборатории «Интегрированной защиты растений» кафедры защиты растений СГСХА. Обработка и анализ собранного материала выполнены автором самостоятельно.

Апробация работы. Материалы исследований были доложены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава Самарской государственной сельскохозяйственной академии в 2004, 2005, 2006 и 2010 гг.; на Всероссийской научно-практической конференции «Агротехнический метод в защите растений» в Кубанском государственном аграрном университете в 2005 и 2007 гг.

Публикация результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 7 научных работ, в том числе - 2 работы в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура работы. Диссертация, общим объемом 125 страниц машинописного текста, состоит из введения, 4 глав, выводов и предложений, библиографического списка; содержит 16 таблиц и 21 рисунок. Библиографический список включает 119 источников, в том числе 7 - на иностранных языках.

Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю, доктору биол. наук, профессору Каплину Владимиру Григорьевичу за помощь и поддержку при планировании и проведении экспериментов, во время сбора материала, его анализа и написания диссертации; канд. технических наук Нугманову Сергею Семеновичу за оказанную помощь при проведении опытов на первоначальной стадии исследований; зав. кафедрой механики и инженерной графики, доктору технических наук, профессору Крючину Николаю Павловичу за предоставление лаборатории для проведения опытов и поддержку при подготовке диссертации.

2. Современное состояние исследований по защите картофеля от колорадского жука

Проанализированы основные литературные источники по биологии и экологии колорадского жука, агротехническим, химическим, биологическим, механическим, физическим методам борьбы с вредными насекомыми и колорадским жуком, в частности. Специально рассмотрены основные виды электромагнитных волн и области их применения, особенности воздействия КВЧ- и СВЧ- излучений на биологические объекты; их использование в борьбе с вредителями, возбудителями болезней, повышении продуктивности сельскохозяйственных культур, техника безопасности при работе с источниками СВЧ-излучений. Отмечается, что электромагнитное излучение в защите картофеля от колорадского жука до настоящего времени не применялось.

3. Условия и методика исследований

Дана краткая характеристика почвенно-климатических условий и растительности Самарской области. Приведены характеристика района исследований и метеорологические условия в годы проведения опытов (2004-2007, 2010 гг.). 2004-2007 гг. были сравнительно благоприятными для развития картофеля и колорадского жука. 2010 г. был острозасушливым, суровые условия зимы 2009/2010 гг. способствовали высокой гибели жука во время зимовки, и его численность в период вегетации плохо развивавшего картофеля была крайне низкой.

Полевые исследования по оценке устойчивости к колорадскому жуку сортов картофеля, возделываемых в Самарской области, а также эффективности применения против него инсектицидов проводились в 2004 и 2006-2007 гг. на опытном поле кафедры защиты растений Самарской ГСХА, расположенном в 1,0 км к северо-северо-западу от п. Усть-Кинельский в трехпольном севообороте: чистый пар - яровая пшеница или ячмень - картофель. Участок расположен в центральной агроклиматической зоне. Рельеф выровненный. Почва - чернозем типичный среднегумусный среднемощный тяжелосуглинистый. Содержание гумуса - 7,7-8,2%.

Сорта картофеля высаживались в четырехкратной повторности. Одна повторность включала шесть рядков картофеля. В одном рядке высаживали по 5 кустов. Расстояние между кустами в ряду 50, между рядками - 70 см. Опыт по оценке устойчивости картофеля к колорадскому жуку проводился на 24 сортах картофеля в 2004 г. и 33 сортах - в 2006-2007 гг., а по оценке эффективности инсектицидов - в 2004 г. на четырех сортах: Арника, Ресурс, Резерв и Невский. В опытах изучалась эффективность синтетического несистемного, контактно-кишечного пиретроида суми-альфа, КЭ (д.в. эсфенвалерат), 5 мл/10 л воды, системных ацетамидов актара, ВДГ (д.в. тиаметоксам), 1,2 г/10 л воды; моспилан, РП (д.в. ацетамиприд), 0,6 г/10 л воды; несистемного, кишечно-контактного фосфорорганического инсектицида актеллик, КЭ (д.в. пиримифос-метил), 30 мл/10 л воды. Расход рабочего раствора указанных инсектицидов - 5 л на 100 м².

Поврежденность листьев картофеля личинками и имаго колорадского жука учитывали по 6-балльной шкале. 1 балл - повреждения единичны, съедено менее 10% листовой поверхности; 2 балла - повреждения слабые, уничтожено 10-25% поверхности листьев; 3 балла - повреждения средние (25-50%); 4 балла - повреждения значительные (51-75%); 5 баллов - повреждения сильные (76-90%); 6 баллов - повреждения очень сильные (съедены почти все листья, более 90%). При оценке эффективности препаратов учитывали также встречаемость личинок и имаго жука на кустах картофеля и их численность в экз./заселенный куст. В 2004 г. опрыскивание посадок картофеля против колорадского жука проводилось 28 июня - 2 июля и повторно выборочно 15 июля. Эффективность препаратов учитывалась через одни, 3, 4, 5, 15-17 суток после опрыскивания.

При оценке структуры урожайности картофеля учитывались высота растений, кустистость (количество побегов), общее и товарное число клубней в кусте, общая и товарная масса клубней в кусте.

Исследования по изучению влияния электромагнитных излучений КВЧ- и СВЧ-диапазонов в защите картофеля от колорадского жука проводились в 2004-2007 и в 2010 гг. в лабораториях кафедр защиты растений, механики и инженерной графики Самарской ГСХА, в муниципальном учреждении здравоохранения Кинельской центральной районной больницы.

Во время проведения экспериментов изучались следующие варианты облучения:

1. Обработка яйцекладок и личинок колорадского жука 1-2-го возрастов излучением КВЧ-диапазона (частота колебаний 53 534(10) МГц, длина волны 5,6 мм), с использованием медицинского прибора «Явь - 1»; с изменением времени обработки от 15 до 30 мин., с интервалом 5 мин. (2004 г.).

Опыт включал пять вариантов: контроль, облучение яйцекладок и личинок в течение 15, 20, 25 и 30 мин. В каждом варианте в трехкратной повторности в течение 20 дней наблюдались по 10 яйцекладок и по 10 личинок колорадского жука 1-2-го возрастов. Картофель был посажен в специальные вегетационные сосуды, затем кусты были заражены вредителем. Когда на кустах было достаточное количество яйцекладок и личинок необходимого возраста, имаго колорадского жука, а так же лишние личинки и яйцекладки были удалены с посадочного материала. Яйцекладки были оставлены 2-х дневного срока. Облучение яиц и личинок проводилось непосредственно на растениях. Расстояние от выходного канала установки до облучаемых объектов не превышало трех сантиметров.

2. Обработка яйцекладок и личинок жука 2, 3 и 4-го возрастов излучением СВЧ-диапазона мощностью 60 Вт, частотой колебаний 2450 (±49) МГц с применением излучателя микроволновой печи; с изменением времени обработки от 10 до 60 сек., с интервалом обработки 10 сек. и от 1 до 5 мин. с интервалом 0,5 мин. (2004 г.). Яйцекладки и личинок собирали в полевых условиях, после облучения опытные и контрольные яйцекладки и личинки помещались на кусты картофеля в вегетационных сосудах. В каждом варианте опытов обрабатывались по три яйцекладки и по 20 личинок каждого возраста. Повторность опыта трехкратная.

3. Облучение имаго колорадского жука излучением волнами СВЧ- диапазона мощностью 20 Вт (частота колебаний 2450 (±49) МГц) с помощью медицинского прибора «Луч - 3»; с изменением времени обработки от 4 до 7 мин., с интервалом в 1 мин. (2005-2007, 2010 гг.). Во время проведения облучения имаго колорадского жука помещались в специальные картонные емкости, предназначенные для работы с излучением СВЧ-диапазона, затем на них был направлен излучатель от прибора и проводилась обработка. Расстояние до обрабатываемых объектов не превышало 10 см. После облучения жуки были помещены на кусты картофеля в вегетационных сосудах по 10 экземпляров. В контрольных сосудах на кустах картофеля находились необработанные жуки. Всего в каждом варианте опыта было по 10 самок и 10 самцов. Самцы и самки помещались на отдельные кусты. Повторность опыта трехкратная.

После того, как самки прекращали откладывать яйца, их отсаживали на не использованные кусты картофеля, и проводился второй этап опытов, где к отсаженным обработанным и контрольным самкам подсаживали самцов, подвергшихся различной обработке. Целью второго этапа опыта было выявить сохранилась ли способность обработанных излучением самок к откладыванию яиц, а у самцов к оплодотворению. Для проведения этого опыта использовали по 5 самок и самцов из первого этапа опыта.

Во второй и третьей группах опытов с СВЧ-излучением вегетационные сосуды с обработанными и контрольными яйцекладками, личинками и имаго были изолированы мелкоячеистой сеткой и помещены на поверхность почвы в открытом грунте для наблюдений за поведением и развитием обработанных и контрольных стадий вредителя в течение 20 дней. В опытах использовали картофеля ранних сортов Розара, Красная роза, Жигулевский.

В 2006 г. проводился также опыт по влиянию обработки имаго колорадского жука СВЧ-излучением мощностью 20 Вт в течение 5 и 7 мин. на динамику массы тела самцов и самок. Имаго колорадского жука нового поколения выбирали в поле, затем при помощи бинокуляра они были разделены на группы по 10 экземпляров самцов и самок. В каждом варианте опыта было по 10 самок и столько же самцов. В день обработки все особи колорадского жука были взвешены и после обработки теми же десятками посажены на опытные кусты картофеля, которые, в свою очередь, были помещены в открытый грунт и изолированы мелкоячеистой сеткой. Результаты взвешивания оценивались по среднему показателю в каждом варианте в течение 20 дней. Опыт проводился в трехкратной повторности.

В июле 2006 г. были проведены опыты по оценке эффективности комбинированного применения против колорадского жука излучения СВЧ-диапазона мощностью 20 Вт и инсектицидов. Как и в предыдущих опытах, в поле были собраны имаго колорадского жука нового поколения, разделены на группы по 10 самок и самцов и обработаны электромагнитным излучением СВЧ-диапазона в течение 5 и 7 мин. Затем контрольные и обработанные СВЧ-излучение жуки были помещены на кусты картофеля и обработаны инсектицидами. Контрольные (необлученные) экземпляры жуков были обработаны химическими препаратами в первый день проведения опыта, а облученные - на 3-й день самки и на 4-й - самцы, в момент начала их питания на картофеле и восстановления массы тела. Для химической обработки были использованы инсектициды: регент, актара, суми-альфа и карбофос с диагностическими концентрациями препаратов, соответственно, 0,06, 0,06, 0,2 и 1%.

В июле 2010 г. оценивалось влияние экстремальных засушливых условий на выживаемость имаго, обработанных СВЧ-излучением мощностью 20 Вт. Опыт включал пять вариантов: контроль (без обработки); имаго, обработанные в течение 4, 5, 6 и 7 мин.

Статистическая обработка материала проводилась с помощью дисперсионного анализа.

колорадский жук инсектицид излучение

4. УСТОЙЧИВОСТЬ СОРТОВ КАРТОФЕЛЯ К КОЛОРАДСКОМУ ЖУКУ и влияние инсектицидов на его численность и вредоносность В УСЛОВИЯХ САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ

Среди 33 испытанных сортов картофеля, возделываемых в Среднем Поволжье, отсутствуют сорта, устойчивые к колорадскому жуку. К относительно устойчивым относится районированный сорт Ресурс с опушенными листьями, затем нерайонированный сорт Арника, обладающий повышенной способностью к отрастанию новых побегов взамен поврежденных.

При сравнении результатов исследований 2003 и 2004 гг. наблюдается повышение устойчивости колорадского жука к синтетическим пиретроидам, в частности к суми-альфа, а также проявление устойчивости к ацетамидам (моспилан, актара), на что обращалось внимание и другими исследователями (Павлюшин В.А., Вилкова Н.А., Фасулати С.Р. и др., 2005; Рославцева С.А., 2005; Сухорученко Г.И., 2001). В 2004 г. через сутки после обработки посадок картофеля препаратами биологическая эффективность моспилана составила 57-93, суми-альфа - 32-84, актеллика - 28-68%, через трое суток, соответственно - 55-96, 40-86 и 32-70%, через пять суток - 32-78, 20-72 и 11-34%. На основании проведенных опытов не рекомендуется применение против колорадского жука актеллика.

Снижение эффективности инсектицидов против колорадского жука обусловливает необходимость поиска других более эффективных и экологических безопасных методов борьбы с этим вредителем.

5. ВЛИЯНИЕ НА КОЛОРАДСКОГО ЖУКА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

5.1 Поисковый эксперимент

Для разработки общей методики исследований и подтверждения теоретических предпосылок в конце мая 2004 г. был проведен поисковый эксперимент. Целью данного эксперимента являлось выявление зависимости времени и мощности обработки излучением КВЧ- и СВЧ-диапазонов на развитие яйцекладки и жизнедеятельность личинок первого и второго возраста. При обработке яиц и личинок КВЧ-излучением с помощью медицинского прибора «Явь - 1» время развития яйцекладок, обработанных 15 и 20 мин., сократилось на сутки. Личинки в этих вариантах опыта развивались нормально. При обработке в течение 25 мин. высохло 11% яиц, из оставшихся яиц отродилось 58% личинок, 50-60% которых достигли 4-го возраста и окуклились (табл. 1).

Таблица 1. Влияние излучения КВЧ-диапазона на развитие яиц и личинок колорадского жука 1-го и 2-го возрастов

При обработке в течение 30 мин. все яйцекладки и личинки погибли. Средняя общая эффективность излучения КВЧ-диапазона против яиц и личинок колорадского жука составила в первом и втором вариантах опыта (обработка КВЧ-излучением в течение 15-20 мин.) около 1-4%, в третьем варианте (25 мин.) - 32-48%, четвертом (30 мин.) - 100%, по сравнению с контролем. Большая эффективная продолжительность времени облучения (30 мин.) затрудняет применение электромагнитного излучения КВЧ-диапазона для борьбы с колорадским жуком в полевых условиях.

При обработке яйцекладок и личинок колорадского жука излучением СВЧ-диапазона с использованием излучателя микроволновой печи мощностью 60 Вт эффективность обработки в течение 10-90 сек. составила 0%, произошло более раннее отрождение личинок, они вели себя активно и не отличались от контрольных особей; 2,5 мин. - против яйцекладок около 100%, личинок второго возраста 80%, третьего - 50%, четвертого - 30%; 3-5 мин. - соответственно 100%, 90-95, 80 и 50-52%. Для увеличения эффективности обработки ее продолжительность должна быть более 5 мин.

С точки зрения безопасности, и экономической эффективности вместо излучателя от микроволновой печи лучше использовать менее опасный для растений, человека и окружающей среды излучатель медицинского прибора прибор «Луч - 3», который также генерирует электромагнитные колебания СВЧ-диапазона, но с мощностью 20 (6) Вт.

5.2 Влияние электромагнитного излучения СВЧ-диапазона на репродуктивную способность колорадского жука

Средняя выживаемость самцов и самок в опытах, проведенных в 2005-2007 гг. с применением электромагнитного излучения СВЧ-диапазона мощностью 20 Вт против колорадского жука составила в контроле 100%, при облучении в течение 4 мин. 100%, 5 мин. 90-100%, 7 мин. 70-80%; количество активных после обработки самок, соответственно - 100, 70-100, 70-90 и 50-80%. Количество яиц в яйцекладке в контроле без облучения составило 23,5-29,0, а в опыте с облучением оно уменьшалось до 8,5-14,5. Плодовитость самок в контроле была 1,4-1,8 яйцекладок (33-42 яйца), при обработке излучением в течение 4 мин. - 0,9-1,1 (8-12), 5 мин. - 0,1-0,9 (2-12), 7 мин. - 0,1-0,6 (2-6). Количество личинок, отродившихся из отложенных яиц, в контроле составило 73-77%, при обработке в течение 4 мин. - 11-16, 5 мин. - 0-9, 7 мин. - 0% (табл. 2).

Яйцекладки, отложенные обработанными самками, были неровными и отличались цветом, одни были светло-желтые, другие ярко оранжевые; которые впоследствии высохли. Количество высохших яиц в контроле составило 2-3%, при обработке самок в течение 4-5 мин. 0-13; 7 мин. 90-100%. Оставшиеся яйца сохраняли жизнеспособность при обработке 4-5 мин. и были полностью нежизнеспособными при обработке в течение 7 мин., из них не отродилось ни одной личинки.

Выживаемость перезимовавших и молодых самок при СВЧ-облучении была одинаковой и составила при облучении в течение 5 мин. 90; 7 мин. 80%. У перезимовавших и молодых самцов она отличалась и составила при облучении в течение 5 мин., соответственно - 90 и 80%, 7 мин. - 80 и 40% (табл.3).

Облученные перезимовавшие самки были более активными, откладывали больше яиц в яйцекладке, чем облученные молодые самки. Однако выжившие молодые самки, облученные в течение 7 мин. были более плодовитыми и отложенные ими яйца высыхали в меньшей степени, чем у аналогичных перезимовавших самок.

Таблица 2. Влияние времени обработки самок колорадского жука электромагнитным излучением СВЧ-диапазона на их выживаемость и плодовитость в 2005-2007 гг.

Таблица 3. Влияние времени обработки перезимовавших и молодых самок колорадского жука электромагнитным излучением СВЧ-диапазона на их выживаемость и плодовитость в 2006 г.

На втором этапе опытов через десять дней после начала первого этапа, описанного выше, когда изолированные самки первого этапа с обработкой имаго СВЧ-излучением мощностью 20 Вт прекратили откладку яиц, брали по пять самок и столько же самцов первого этапа с разным временем обработки излучением и к отсаженным на кусты картофеля обработанным и контрольным самкам подсаживали самцов, подвергшихся различной обработке, для выяснения влияния электромагнитного излучения СВЧ-диапазона на их репродуктивную способность (табл. 4).

Было установлено, что самки значительно устойчивее к СВЧ-излучению по сравнению с самцами. Самки, обработанные СВЧ-излучением в течение 7 мин. на первом этапе, спаривались с необлученными самцами и откладывали жизнеспособные яйца, их плодовитость незначительно снижалась по сравнению с необработанными самками в контроле (на 6-8 яиц).

Однако около 42% яиц в их яйцекладках высохли, но из оставшихся яиц отродилось 61% личинок (в контроле 71-74%). Самцы, обработанные СВЧ-излучением в течение 4-5 мин. сохраняли способность к оплодотворению, но при этом плодовитость самок снижалась до 0,2-1,4 яйцекладок, 4-25 яиц, а количество личинок, отродившихся из отложенных яиц до 6-46%. Самцы, обработанные СВЧ-излучение в течение 6-7 мин., были стерильными, они не спаривались с самками и самки не откладывали яиц (табл. 4). Обработка имаго СВЧ-излучением в течение 6-7 мин. обеспечила 100% эффективность приема и рекомендуется к испытанию в полевых условиях.

Таблица 4. Влияние времени обработки электромагнитным излучением СВЧ-диапазона на откладку яиц и отрождение личинок при спаривании имаго колорадского жука с различным временем обработки в 2005-2007 гг.

5.3 Влияние излучения СВЧ-диапазона на массу тела колорадского жука

Так как при проведении опыта в июне 2005 г. на следующий день после обработки СВЧ-излучением было замечено опорожнение кишечника и резкое снижение массы тела у имаго колорадского жука нового поколения, то в 2006 г. была поставлена задача количественно выявить потерю массы тела самцов и самок и динамику ее восстановления.

Опыт, проведенный в июне 2006 г. в течение 20 дней в трехкратной повторности, включал в себя три варианта: 1 - контрольные экземпляры; 2 - жуки, подвергшиеся обработке СВЧ-излучением мощностью 20 Вт в течение 5 мин.; 3 - имаго, обработанные 7 мин. В каждом варианте опыта было взято по 10 самок и столько же самцов нового поколения, которые после обработки были помещены на опытные кусты картофеля в вегетационных сосудах. Особи жуков взвешивали перед обработкой и ежедневно после обработки в течение 20 дней.

Результаты проведенного опыта показывают, что в течение 2-3 дней после обработки и у самок и у самцов наблюдается резкое снижение массы тела, потом, начиная с 4-го дня, идет ее постепенное увеличение и на 9-10-й день масса тела выживших имаго полностью восстанавливается и в последующие 10 дней незначительно отличается от массы тела контрольных особей (рис. 1) .

а) самки б) самцы

Рис 1. Влияние продолжительности (мин.) обработки имаго излучением СВЧ-диапазона на живую массу тела колорадского жука

Выживаемость после облучения имаго в течение 5 мин. составила у самок 100%, у самцов 90%, а при обработке 7 мин., соответственно - 90% и 80%.

Влияние обработки электромагнитным излучением СВЧ-диапазона на снижение и восстановление массы тела у самок и у самцов колорадского жука примерно одинаково. Потеря массы тела жуков в первый день, составила у самок и самцов, обработанных в течение 5 мин., соответственно - 38,4 и 36,9%, второй - 44,6 и 35,6%; а обработанных в течение 7 мин. в первый день - 38,1 и 37,3%, второй - 39,3 и 37,5%. Потеря массы тела у самок и самцов, обработанных в течение 5 и 7 мин., в первый день была практически одинаковой, на второй день у самок, обработанных в течение 5 мин., она была на 5% больше, а у самцов - на 2% меньше, чем у особей, обработанных в течение 7 мин. Потери массы тела у самок, обработанных в течение 5 мин., в первый день были на 1,5%, второй - на 9%, а облученных в течение 7 мин., соответственно - на 0,8 и 1,8% больше, чем у самцов. Восстановление массы тела длилось в течение 7-8 дней.

Анализ результатов опыта, проведенного в 2006 г., позволил выдвинуть предположение, что если в период восстановления массы тела имаго колорадского жука провести химическую обработку, то эффективность химического метода защиты картофеля от колорадского жука может повысится.

5.4 Влияние электромагнитного излучения на эффективность инсектицидов

Собранные в поле имаго колорадского жука нового поколения были разделены на группы по 10 самок и самцов и обработаны электромагнитным излучением СВЧ-диапазона мощностью 20Вт в течение 5 и 7 мин., контрольные и обработанные излучением особи в трехкратной повторности были помещены на кусты картофеля в вегетационных сосудах. Контрольные (необлученные) экземпляры жуков были обработаны инсектицидами регент, актара, суми-альфа и карбофос в первый день проведения опыта, облученные самки - на 3-й, самцы - на 4-й день, в момент начала их питания на картофеле и восстановления массы тела. Эффективность действия препаратов против имаго колорадского жука оценивалась через трое суток после обработки. Выживаемость имаго после обработки инсектицидами считалась от выживших жуков после электромагнитной обработки.

Результаты опыта показали, что в контроле без применения облучения эффективность регента против имаго колорадского жука составила 100%, актара - около 95%, суми-альфа - 5%, карбофоса - 0%; после облучения имаго в течение 5 мин. - соответственно 100%, 95, 34,8 и 29,6%; 7 мин. - 100, 100, 52,8 и 37,2% (табл. 5). Иными словами, системные инсектициды имели высокую эффективность как против необлученных, так и облученных имаго. Среди несистемных кишечно-контактных инсектицидов эффективность суми-альфа при облучении жуков в течение 5 мин. возрастала на 29,5%, 7 мин. - на 47,8%, а карбофоса, соответственно на 29,6 и 37,2%.

Таблица 5. Эффективность инсектицидов против имаго колорадского жука после обработки электрофизическим излучением СВЧ-диапазона

5.5 Влияние экстремальных метеоусловий на выживаемость

Имаго колорадского жука после воздействия электромагнитного излучения. Летом 2010 г. на территории Среднего Поволжья стояла аномальная жара, дневная температура во время сезона вегетации картофеля достигала 40⁰С, а осадки в июне, июле и первой половине августа практически отсутствовали. В связи с этим была поставлена задача выяснить эффективность электромагнитного облучения СВЧ-диапазона против имаго колорадского жука при его развитии в экстремально-засушливых условиях. Имаго вредителя были собраны в поле, разделены на группы по 10 самок и самцов, обработаны СВЧ-излучением в течение 4, 5, 6 и 7 мин. в двухкратной повторности; контрольные и обработанные излучением особи помещены на кусты картофеля в вегетационных сосудах.

В первый день после обработки СВЧ-излучением в течение 4 мин. погибли 45% (3 самки и 6 самцов), 5 мин. - 45% (4 самки и 5 самцов) , 6 мин. - 55% (4 самки и 7 самцов), 7 мин. - 60% особей (6 самок и 6 самцов). На второй день погибли все жуки, обработанные излучением в течение 5, 6 и 7 мин., при обработке в течение 4 мин. погибли еще 40% имаго (4 самки и 4 самца). Оставшиеся жуки, обработанные СВЧ-излучением в течение 4 мин., погибли на 3-й день проведения опыта. Все контрольные экземпляры были живыми, но вели себя вяло.

Из полученных результатов можно сделать вывод, что при длительной сухой и жаркой погоде эффективность использования электромагнитного излучения СВЧ-диапазона против колорадского жука резко повышается.

Выводы и предложения

1. В Среднем Поволжье среди вредителей картофеля наибольшей вредоносностью отличается колорадский жук. Среди районированных сортов картофеля в этом регионе отсутствуют сорта, устойчивые к колорадскому жуку. В Самарской области к наиболее устойчивым к колорадскому жуку относится районированный сорт Ресурс с опушенными листьями и нерайонированный сорт Арника, обладающий повышенной способностью к отрастанию новых побегов взамен поврежденных.

2. К настоящему времени в Самарской области колорадский жук приобрел устойчивость к синтетическим пиретроидам и особенно к фосфорорганическим препаратам, применение которых становится экономически невыгодным. Наблюдается появление устойчивости колорадского жука к новым препаратам, в частности, к моспилану и актаре, применение которых начато лишь в 2003 г. Это вызывает необходимость поисков новых, более эффективных и экологически безопасных методов борьбы с этим вредителем.

3. Впервые в лабораторно-полевых условиях проведены исследования по влиянию на яйцекладки и личинок колорадского жука электромагнитного излучения КВЧ-диапазона с использованием медицинского прибора «Явь - 1». Рабочая длина волны 5,6 мм, частота колебаний 53 534(10) МГц. Эффективность излучения КВЧ-диапазона против яиц и личинок колорадского жука при их обработке в течение 15-20 мин. составила 27-28%, 25 мин. - 72%, 30 мин. - 100%.

4. При обработке яйцекладок и личинок колорадского жука излучением СВЧ-диапазона с использованием излучателя микроволновой печи мощностью 60 Вт с частотой колебаний 2450 (±49) МГц эффективность обработки в течение 10-90 сек. составила 0%, 2,5 мин. - против яйцекладок около 100%, личинок второго возраста 80%, третьего - 50%, четвертого - 30%; 3-5 мин., соответственно - 100%, 90-95, 80 и 50-52%. Для увеличения эффективности обработки ее продолжительность должна быть более 5 мин.

5. Под влиянием электромагнитного излучения СВЧ-диапазона мощностью 20 Вт с частотой колебаний волн 2450 МГц выживаемость и активность имаго колорадского жука составила в контроле и при обработке излучением в течение 4 мин. 100%, 5-6 мин., соответственно - 80-100 и 50-90%, 7 мин. - 40-80%. Количество яиц в яйцекладке в опыте с облучением уменьшалось на 41-68%. Плодовитость самок при обработке в течение 4 мин. снижалась на 27-36% по числу яйцекладок (71-77% по количеству отложенных яиц), 5-7 мин. - 50-93 (64-96); количество личинок, отродившихся из отложенных яиц, при обработке самок в течение 4 мин. - на 78-85%, 5 мин. - 88-100%, 7 мин. - 100%, по сравнению с контролем. Обработка самцов излучением СВЧ-диапазона в течение 6-7 мин. приводит к их полной стерильности.

6. Излучение СВЧ-диапазона оказывает существенное влияние на изменение массы тела обработанных имаго. Масса их тела резко снижается в первые два дня после обработки, затем она постепенно восстанавливается, практически достигая массы тела контрольных особей без обработки через 10 дней. Потеря массы тела имаго, обработанных в течение 5-7 мин., в первые два дня составляет 38-45%.

7. Комбинированная обработка имаго колорадского жука СВЧ-излучением, а через 3-4 дня - инсектицидами значительно повышает эффективность защиты картофеля от вредителя. Системные инсектициды имели высокую эффективность как против необлученных, так и облученных имаго. Среди несистемных кишечно-контактных инсектицидов эффективность суми-альфа при облучении жуков в течение 5 мин. возрастала на 29,5%, 7 мин. - на 47,8%, а карбофоса, соответственно - на 29,6 и 37,2%.

8. Опыт, проведенный в острозасушливом 2010 г. показал, что неблагоприятные метеоусловия условия при высоких дневных и среднесуточных температурах и длительном отсутствии осадков угнетающе действуют на имаго колорадского жука и повышают эффективность использования против него СВЧ-излучения до 100%.

9. Для испытаний в полевых условиях против колорадского жука рекомендуется обработка посадок картофеля СВЧ-излучением мощностью 20 Вт с частотой колебаний волн 2450 (49) МГц в течение 7 мин., а также комбинированная обработка СВЧ-излучением в течение 5-7 мин., а затем через 3 дня применение инсектицидов. Обработку СВЧ-излучением рекомендуется проводить при сухих и жарких метеоусловиях в дневное время.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Статьи в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Савельева, Э.Н. Влияние излучения СВЧ-диапазона на репродуктивную способность колорадского жука // Агро ХХI. - 2009. - С. 21-22.

2. Савельева, Э.Н. Влияние электромагнитного излучения СВЧ-диапазона на массу тела и устойчивость колорадского жука к инсектицидам // Известия Самарской ГСХА. - 2010. - №4. - С. 61-64.

Публикации в материалах международных, всероссийских конференций

3. Савельева, Э.Н. Исследования электрофизических методов воздействия на жизнедеятельность личинок колорадского жука 1-го и 2-го возрастов / Э.Н. Савельева, С.С. Нугманов // Актуальные инженерные проблемы АПК в ХХI веке. - Самара, 2004. - С. 272-276.

4. Савельева, Э.Н. СВЧ-энергия, ее влияние на биологические объекты и применение в сельском хозяйстве / Э.Н. Савельева, С.С. Нугманов // Актуальные проблемы сельскохозяйственной науки и образования. Вып. III. - Самара, 2005. - С. 193-194.

5. Савельева, Э.Н. Влияние электромагнитного излучения СВЧ-диапазона на личинок колорадского жука // Агротехнический метод защиты растений от вредных организмов. - Краснодар: Кубанский ГАУ, 2005. - С. 193-194.

6. Савельева, Э.Н. Влияние излучения СВЧ-диапазона мощностью 20 Вт на репродуктивную способность колорадского жука (Leptinotarsa decemlineata) // Известия Самарской ГСХА. - 2006 - №4. - С. 70-71.

7. Савельева, Э.Н. Влияние излучения СВЧ-диапазона на репродуктивную способность, динамику снижения и восстановления массы тела колорадского жука (Leptinotarsa decemlineata) после обработки // Агротехнический метод защиты растений от вредных организмов. Краснодар: Кубанский ГАУ. - 2007. - С. 209-211.

Размещено на Allbest.ru