ДНІПРОПЕТРОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ЛИСИЦЬКА Світлана Майорівна

УДК 632. 92. 025, 632. 95. 025. 5., 633. 491

ЕКОЛОГО-БІОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ВИКОРИСТАННЯ ХІМІЧНОГО МЕТОДУ ЗАХИСТУ КАРТОПЛІ ВІД КОЛОРАДСЬКОГО ЖУКА В ПІВНІЧНОМУ ЛІСОСТЕПУ УКРАЇНИ

03. 00. 16 – екологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Дніпропетровськ – 2005

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Дніпропетровському державному хіміко-технологічному університеті на кафедрі біотехнології та безпеки життєдіяльності протягом 1994-2004 р.р., Міністерство освіти і науки України.

Науковий керівник: кандидат хімічних наук, доцент КУЛИК Олександр Павлович, Дніпропетровський державний хіміко-технологічний університет, завідувач кафедрою біотехнології та безпеки життєдіяльності,

член-кореспондент Української екологічної академії наук

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор

РЯБЧЕНКО Микола Олександрович

Дніпропетровський державний аграрний університет,

професор кафедри фізіології рослин та ботаніки

кандидат сільськогосподарських наук, доцент

КОХАНЕЦЬ Олександра Мечиславівна

Львівський державний аграрний університет,

доцент кафедри генетики, селекції та захисту рослин

Провідна установа: Білоцерківський державний аграрний університет Міністерства аграрної політики України, кафедра екотрофології, м. Біла Церква

Захист відбудеться “1” липня 2005 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої

вченої ради Д 08.804.02 при Дніпропетровському державному аграрному університеті за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Ворошилова, 25, корпус 1, ауд. 228.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Дніпропетровського державного аграрного університету за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Ворошилова, 25.

Автореферат розісланий 1 червня 2005 р.

Учений секретар

спеціалізованої вченої ради

кандидат сільськогосподарських

наук, доцент Мицик О.О.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Найбільш ефективними в сучасному захисті сільськогосподарських рослин від шкідників є хімічні сполуки. Але їх використання в цілому сприяє негативним екологічним змінам в системі агроценозу: до природної циркуляції залучаються значні кількості небезпечних, здатних до накопичення речовин; виникає формування явищ резистентності популяцій шкідників до найновіших та високоефективних інсектицидних препаратів.

Особливу актуальність і практичну значимість в цьому аспекті набуває екологізація хімічного методу захисту шляхом застосування зменшених норм витрат інсектицидів, зниження кратності обробок, а також комплексного використання діючих речовин різних хімічних класів з екологічно безпечними сполуками природного походження.

Картопля є провідною овочевою культурою, яка вирощується в Україні на площах понад 1,5 млн. га, і завдяки якій забезпечується загальний рівень виробництва овочей. Відчутні щорічні втрати врожаю цієї цінної культури від колорадського жука Leptinotarsa decemlineata Say складають 25-50%. Шкідливість колорадського жука посилюється у зв’язку з швидким виникненням резистентності до застосування будь-якого класу інсектицидів. Тому своєчасними, особливо при захисті картоплі в умовах реформованих господарств України, являються дослідження, які пов’язані з сумісним використанням діючих хімічних речовин інсектицидів і екологічно безпечних біологічно активних біополімерних сполук, що характеризуються як носій – матрична основа.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження з дисертаційної роботи здійснювались згідно з планом наукових досліджень Українського державного хіміко-технологічного університету за темою “Біотехнологія одержання сорбентів, білка, вітамінів, амінокислот, біологічно активних речовин на основі біополімерів України” (номер державної реєстрації 0193U29065).

Мета і завдання дослідження. Головною метою роботи була екологічна оцінка можливості комплексного застосування інсектицидів з біологічно активними сполуками – речовинами природних біополімерів і продуктів їх переробки; розкриття механізмів сумісної дії інсектицидів і екологічно безпечних речовин проти колорадського жука в картопляному агроценозі.

Для реалізації цієї мети були поставлені наступні завдання:–

з’ясувати інсектицидну активність препарату РАПП, розробленого на основі відходів олійноекстракційних виробництв;–

обґрунтувати екологічну доцільність сумісного застосування препарату РАПП, 20%-вого к.е. з інсектицидами різних класів хімічних сполук (децисом, волатоном, актарою);–

визначити у польових умовах екологічну ефективність сумішей, які вміщують препарат РАПП та інсектициди (децис, волатон, актару) в оптимальному діапазоні співвідношень;–

дати оцінювання економічної та екологічної ефективності розроблених нових препаративних форм.

Об’єкт досліджень. Способи підвищення біологічної ефективності використання хімічного методу проти колорадського жука в картопляному агроценозі.

Предмет дослідження. Екологізація хімічного методу контролювання чисельності колорадського жука в агроценозі картоплі шляхом використання нових препаративних форм, які включають інсектициди (децис, волатон, актару) та матричну основу (РАПП).

Методи дослідження. Для досягнення поставленої мети користувалися лабораторними та польовими методами.

Лабораторними методами (біохімічними, фізико-хімічними, хімічними) досліджували чутливість шкідників до діючої речовини препаратів, біологічну ефективність, динаміку захисної дії окремих препаратів та їх сумішей з РАПП проти колорадського жука в картопляному агроценозі.

В умовах господарств вивчали вплив заходів екологічного контролю з використанням препаративних форм нового напрямку проти колорадського жука.

Наукова новизна одержаних результатів. В умовах північного Лісостепу України вперше на основі екологічного удосконалення хімічного методу досягнута висока біологічна ефективність використання нових інсектицидних препаративних форм, до складу яких включена матрична основа (біологічно активні речовини препарату РАПП, 20%-вого к.е., розробленого на основі відходів олійноекстракційних виробництв) та інсектициди (децис, 2,5% к.е.; волатон, 50% к.е.; актара, 25% в.г.) із зниженням удвічі норм витрат інсектицидів проти колорадського жука на картоплі. Запропонований механізм сумісного застосування компонентів матриці (РАПП) та діючих речовин вказаних інсектицидів, який полягає в посиленні, синергічній дії останніх. Показано також, що присутність екологічно безпечних речовин матричної основи протягом трьох тижнів забезпечує більш тривале розкладання дельтаметрину, фоксиму, тіаметоксаму на рослинах картоплі, тобто сприяє проявленню пролонгованого ефекту.

Практичне значення отриманих результатів. Комплексне застосування інсектицидів (актари) з екологічно безпечною матричною основою (РАПП) проти колорадського жука забезпечує збереження врожаю картоплі в порівнянні з контролем на 86 ц/га. Ці дослідження щодо використання нових препаративних форм пройшли виробничу перевірку у господарствах Носівської дослідної станції Чернігівської області та Сумського Інституту агропромислового виробництва УААН.

Одержані результати досліджень пропонується використовувати в учбовому процесі аграрних вузів України при викладанні курсів “Екологічні системи захисту рослин”, “Ентомологія”, “Інтегрований захист рослин” та “Фітофармакологія”.

Особистий внесок здобувача полягає в здійсненні польових та лабораторних досліджень, опрацюванні і аналізі одержаних при цьому експериментальних даних, узагальненні їх у наукових статтях, виконанні статистичного аналізу одержаних результатів, у розрахунках економічної ефективності, в рекомендаціях застосування препаративних форм нового напрямку в засобах захисту картоплі від колорадського жука у виробничих умовах.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідались і обговорювались на: Міжнародній науково-технічній конференції “Біотех-95” (Дніпропетровськ, 1995), Всеукраїнській науково-практичній конференції “Фізіологія мікроорганізмів та біотехнологія” (Дніпропетровськ, 2003), І Міжнародній науково-технічній конференції “Хімія і сучасні технології” (Дніпропетровськ, 2003), VII Міжна-родній науково-практичній конференції “Наука і освіта” (Дніпропетровськ, 2004), VIIІ Міжнародній науково-практичній конференції “Наука і освіта” (Дніпропетровськ, 2005).

Публікації. Загальна кількість наукових праць за держбюджетними науковими тематиками – 30. За результатами досліджень з теми дисертаційної роботи опубліковані 4 наукових праці у фахових виданнях, а також одержані 2 деклараційних патенти України.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, восьми розділів, висновків, рекомендацій виробництву, списку використаних джерел і додатків. Загальний обсяг роботи: 176 сторінок, 42 таблиці (23 сторінки), 26 рисунків (16 сторінок), 13 додатків. Список використаних джерел нараховує 183 найменування, серед яких 20 іноземних.

При роботі над дисертацією автору постійну допомогу надавали Секун М.П., д.с.-г.н., завідувач токсикологічною лабораторією ІЗР УААН, Кошевська Н.М., к.б.н., старший науковий співробітник ІЗР УААН, Коцюбинська Н.П., д.б.н., проф. ДНУ.

Автор висловлює їм щиру подяку за підтримку та сприяння у виконанні досліджень.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Екологічні аспекти використання хімічного методу контролю чисельності шкідливих комах в сучасних агроценозах

На основі узагальнених літературних даних показано, що постійно зростаюча кількість і різноманіття інсектицидів проти шкідливих комах не призводить до підвищення їх ефективності та не вирішує екологічні проблеми в агроценозах.

В цьому аспекті останнім часом вченими різних країн (Коваленков В.Г., 2000; Khambay B.P.S., Boyes A., 2002; Секун М.П., 2004) здійснювались дослідження, які призвели до формування нового напрямку у виробництві інсектицидів. Інсектицидні препарати цього напрямку являють собою композиції, що включають до складу активний інгредієнт, матричну основу та інші хімічно активні речовини, які характеризуються високою біологічною ефективністю (Перемитина А.Д., 2002; Baumert K., 2002; Basf A G, 2003).

Місце та методика виконання досліджень

Дисертаційна робота виконувалася протягом 1994-2004 р.р. на кафедрі біотехнології та безпеки життєдіяльності Українського державного хіміко-технологічного університету, а також в токсикологічній лабораторії Інституту захисту рослин УААН.

Польові досліди здійснювалися в умовах Носівської дослідної станції Чернігівської області та Сумського Інституту агропромислового виробництва УААН, які за агрокліматичним районуванням відносяться до північної частини Лісостепу України.

У зв’язку з зональними особливостями ґрунтів на дослідних ділянках були присутні темно-сірі чорноземи, які надані гумусово-акумулятивним горизонтом (потужність гумусового шару – 50-60 см).

Середньорічна норма опадів у роки здійснення досліджень складала 618 мм, середньорічна температура повітря + 70С.

У польових дослідах для контролю чисельності колорадського жука в агроценозі картоплі застосовувалися інсектициди різних класів хімічних сполук: синтетичні піретроїди – децис, 2,5% к.е. (дельтаметрин); фосфорорганічні – волатон 500, 50% к.е. (фоксим); неонікотиноїди – актара 25WG, 25% в.р.г. (тіаметоксам), які використо-вувалися як окремо, так і у суміші з комплексом екологічно безпечних речовин РАПП, 20%-вого к.е.

Облікова площа ділянки – 50 м2, повторність дослідів чотириразова. Розміщення варіантів на ділянках здійснювалося за методом рендомізованого повторення (методом блоків).

Екологічна оцінка здійснювалася за показниками:–

фітотоксичності в динаміці шляхом візуального обстеження за спеціальною шкалою (Трибель С.О., Секун М.П., 2001).–

біотаксономічними, такими як внутрішньовидова структура, присутність домінантних за ознаками феноформ популяцій Leptinotarsa decemlineata Say, яка визначалися за методом С.Р. Фасулаті (1987).

Статистична обробка та оцінювання отриманих експериментальних даних виконувались за методами дисперсійного аналізу (Доспєхов Б.А., 1973; Лакін Г.Ф., 1990) та багатомірного регресійного аналізу з побудовою моделей (Афіфі А., Ейзен С., 1982; Дюк В., 1997; Боровіков В., 2001).

Еколого-біологічні особливості онтогенезу колорадського жука в картопляному агроценозі

У роки здійснення досліджень (2000-2003 р.р.) зазначено, що для областей північного Лісостепу України (Чернігівської та Сумської) серед дев’яти основних феноформ колорадського жука у картопляному агроценозі характерним є розповсюдження домінантних 3, 4 та 6-ої феноформ, які складали в середньому 65,3% від загальної кількості імаго в пробах. Визначено, що 3 та 6-а феноформи мають найвищу репродуктивну здатність. Серед сортів картоплі, які досліджувалися, нестійкими до колорадського жука виявилися Багряна, Невська, Либідь, Пролісок, Луговська.

Екологічні фактори (температура, вологість повітря, кількість опадів) у роки досліджень сприяли тому, що розвиток колорадського жука відбувався у двох повних генераціях.

Відомо, що для 3 та 6-ої феноформ шкідника, які домінують в лісостеповій зоні, характерна низька чутливість до інсектицидів піретроїдної групи. Тому своєчасним заходом у захисних системах є запропоновані суміші з матричною основою, що можуть запобігати формуванню резистентності комах до інсектицидних препаратів.

Екологічна оцінка технологічних властивостей препаративних форм на основі відходів олійноекстракційних виробництв

Використання препаративних форм, в яких хімічно активна речовина включена у систему наповнювача, що представляє собою носій неорганічної або органічної природи, чи суміш сполук односпрямованої інсектицидної дії, відповідає сучасним екологічним вимогам контролю чисельності шкідників в агроценозах .

Матрична основа запропонованих нами інсектицидних препаративних форм включає комплекс екологічно безпечних речовин відходу (соапстоку), який одержаний після рафінації харчових рослинних олій (соняшникової або кукурудзяної) на олійноекстракційних виробництвах.

Отриманий на основі соапстоку препарат назвали РАПП (РАПТ), 20%-вий концентрат емульсії.

Методом хроматографічного аналізу визначено, що серед основних компонентів РАПП присутні переважно ненасичені жирні кислоти (лінольова та олеїнова) – 16,5- 18,5%, натрієві солі жирних кислот – до 30%, вода – 48-60% і до 0,2% фосфоліпідів.

Залишки соняшникової олії в РАПП, які містять переважно лінольову та олеїнову кислоти, забезпечують повільне висихання препарату з утворенням в процесі полімерізації м’якої оксинової плівки. Виникнення такої напіввисихаючої плівки та присутність натрієвих солей жирних кислот і є факторами, що зумовлюють інсектицидну активність РАПП. Використання препарату РАПП проти колорадського жука виявилося малоефективним (загибель комах складала 15-18%). Тому нами були запропоновані суміші РАПП в якості матричної основи з інсектицидами (децисом, волатоном, актарою).

Загальний сумісний механізм взаємодії усіх інгредієнтів запропонованих інсектицидних сумішей є складним, багатокомпонентним і являє собою сукупність хімічних, фізичних і біологічних (фізіологічних) факторів.

Речовини матричної основи (РАПП) переводять компоненти діючої речовини інсектицидів в диспергований стан, у форму міцел і ліпосом, які включаються до складу липкої плівки. Цим вони сприяють інтенсифікації всмоктування та засвоєння токсичного активного інгредієнту (інсектициду) в травній системі колорадського жука. Така синергічна дія речовин РАПП у запропонованих препаративних формах призводить до значного посилення загальної токсичності інсектицидів, їх ефективної знешкоджуючої та пролонгованої дії.

Крім того, екологічно безпечні компоненти РАПП (фосфоліпіди) здатні підтримувати активність ферментних систем листя, що запобігає фітотоксичності.

При комплексному використанні речовин у багатокомпонентних сумішах інсектицидного характеру швидкість процесу їх деградації залежить не тільки від молекулярно-структурної будови, фізико-хімічних властивостей окремих інгредієнтів, а й, насамперед, від їх взаємодії та сумісної реакційної активності.

Нами хроматографічним методом досліджені екологічні наслідки розкладання окремих інсектицидів: децису, 2,5% к.е., волатону, 50% к.е., актари, 25% в.г. та їх сумішей з матричною основою – РАПП, 20%-вим к.е. на картоплі. Показники, які характеризують динаміку деградації окремого синтетичного піретроїду децису та його суміші з РАПП, наведені на рис. 1.

Рис. 1. Зміни концентрації інсектициду - децису: І – окремого,

ІІ – включеного до матриці

Згідно з рис. 1, концентрація діючої речовини дельтаметрину окремого інсектициду децису (графік І) зменшується експоненціально протягом визначеного періоду. У той же час спостерігається тенденція сповільненого зниження її, коли децис включений до матричної основи (графік ІІ). Протягом трьох тижнів у варіанті застосування запропонованої суміші вміст дельтаметрину на листках картоплі залишається достатньо високим – 1,25 • 10-1 г/л, що на 23,5% вище за використання окремо децису.

Аналогічно до варіанту деградації дельтаметрину відбувається руйнування діючих речовин волатону (фоксиму) та актари (тіаметоксаму). Через 21 добу вміст не- розкладеного фоксиму, включеного до сумішей з РАПП, на рослинах залишається на 20% вище, ніж у досліді з окремим волатоном, а при розкладанні актари, яке теж характеризується зниженням концентрації діючої речовини, залишкова кількість тіаметоксаму при використанні сумішей з РАПП спостерігається вищою на 15%, ніж у варіанті застосування окремо актари.

На нашу думку, ліпідні речовини матриці (РАПП) захищають активний інгредієнт (діючу речовину) від окиснення, гідролізу та інших процесів хімічного розкладання на рослинах картоплі, що збільшує тривалість захисної інсектицидної дії, тобто сприяє проявленню пролонгованого ефекту. Крім того, зменшується рівень міграції токсикантів в агроценозах.

Біологічна ефективність використання препаративних форм на основі РАПП в картопляному агроценозі

Виконаний порівняльний аналіз біологічної ефективності при використанні окремих інсектицидів та їх сумішей з РАПП для контролю чисельності колорадського жука в картопляних агроценозах, результати якого надані в табл. 1.

Таблиця 1

Біологічна ефективність сумішей на основі РАПП при контролі чисельності колорадського жука в агроценозах картоплі (1998-2003 р.р.)

Варіант | Норма витрати

інсекти-цидів на 1га | Біологічна ефективність, % | Врожай-ність,

ц/га

3 доби | 14 діб | 21 добу

Контроль

(без інсектицидів) | - | - | - | - | 82

РАПП, 20%к.е. | 3,0л | 18,0 | 15,0 | 15,0 | 85

Децис, 2,5% к.е. | 0,2л | 88,0 | 67,0 | 36,5 | 160

Децис,2,5 % к.е. + РАПП, 20%к.е. | 0,2л

+3,0л | 95,0 | 80,5 | 75,2 | 162

Волатон,50%к.е | 1,5л | 90,0 | 79,2 | 43,1 | 160

Волатон,50%к.е. + РАПП, 20%к.е. | 1,5л

+3,0л | 95,0 | 82,0 | 76,5 | 163

Актара,25% в.г. | 0,06кг | 92,0 | 71,0 | 52,4 | 162

Актара,25%в.г. +РАПП,20%к.е. | 0,06кг

+3,0л | 95,0 | 92,0 | 85,0 | 169

Примітка. Показники НІР05 у роки здійснення досліджень складали, ц/га: 1998 – 3,7;

2001 – 5,8; 2002 – 7,2; 2003 – 4,4

Дані, наведені в табл. 1, свідчать, що додавання до інсектицидів екологічно безпечних речовин матричної основи – РАПП не зменшує їх біологічної ефективності. Вона збережена на такому ж високому рівні, як і у варіантах використання окремих інсектицидних препаратів.

Можливість зменшення норми витрати інсектицидів при застосуванні їх з матричною основою

В господарствах Носівської дослідної станції Чернігівської області та Сумського Інституту агропромислового виробництва УААН в 1997-2004 р.р. виконані польові дослідження можливості зниження норми витрати інсектицидів різних класів хімічних сполук: децису, 2,5% к.е.; волатону, 50% к.е.; актари, 25% в.г. у сумішах з матричною основою – РАПП, 20%-вим к.е. при хімічному захисті картоплі середньораннього сорту Невська від колорадського жука.

Біологічна ефективність інсектицидів у сумішах з РАПП наведена в табл. 2.

Таблиця 2

Біологічна ефективність сумішей РАПП з інсектицидами у знижених нормах витрат при контролі чисельності колорадського жука на картоплі (1997–2004 р.р.)

Варіант | Норма витрати

інсектицидівна 1га | Біологічна

ефективність, % | Врожай-

ність,

ц/га

3 доби | 14 діб | 21 добу

Контроль

(без інсектицидів) | - | - | - | - | 82

Децис | 0,05л | 40,0 | 25,4 | 10,0 | 96

Децис | 0,1л | 78,0 | 50,0 | 28,0 | 135

Децис + РАПП | 0,05л

+3,0л | 85,2 | 64,0 | 46,0 | 142

Децис + РАПП | 0,1л

+3,0л | 97,5 | 83,0 | 70,0 | 163

Волатон | 0,5л | 65,0 | 43,0 | 35,0 | 99

Волатон | 0,8л | 80,0 | 58,2 | 42,0 | 112

Волатон +РАПП | 0,5л

+3,0л | 67,0 | 44,2 | 36,5 | 100

Волатон +РАПП | 0,8л

+3,0л | 93,0 | 84,0 | 61,0 | 163

Актара | 0,025кг | 35,0 | 24,5 | 10,4 | 95

Актара | 0,045кг | 78,2 | 71,0 | 55,0 | 141

Актара + РАПП | 0,025кг

+3,0л | 72,0 | 55,1 | 35,0 | 108

Актара + РАПП | 0,045кг

+3,0л | 95,0 | 92,0 | 87,0 | 161

Примітка. Показники НІР05 у роки здійснення досліджень складали, ц/га: 1997 – 8,1; 1998 – 4,3; 2001 – 6,4; 2002 – 7,5; 2003 – 4,8; 2004 – 3,9

За даними табл. 2, інсектицидна активність сумішей з РАПП, в яких норми витрат діючих речовин знижені у 2-4 рази, не тільки не зменшується, а значно посилюється завдяки присутності речовин матриці, підтверджуючи механізм синергічної дії та поліпшення еколого-технологічних властивостей запропонованих препаративних форм.

Якщо порівняльно проаналізувати варіанти використання індивідуальних інсектицидів (децису, волатону, актари) у повній нормі витрати, згідно з переліком пестицидів і агрохімікатів України, і їх комплексного застосування з матрицею (РАПП) у зменшених удвічі нормах, то динаміку змін біологічної ефективності можна надати наведеною діаграмою (рис. 2).

Рис. 2. Біологічна ефективність сумішей РАПП з децисом при зниженій удвічі нормі витрати інсектициду

Отже, включення до матриці інсектицидних сполук, до яких колорадський жук проявляє резистентність (наприклад, децису), не тільки не знижує біологічну ефективність, а підвищує її навіть при зниженні удвічі норми витрати інсектициду, напевно, завдяки зміні механізму сумісної дії хімічно та біологічно активних речовин.

Статистичне оцінювання впливу матричної основи (РАПП) на ефективність препаративних форм в картопляному агроценозі

З метою встановлення рівня статистичної значимості матричної основи (РАПП) та інших чинників при використанні запропонованого екологічно удосконаленого хімічного методу проти колорадського жука в картопляному агроценозі нами була запропонована трифакторна модель експерименту: інсектицид (децис, волатон, актара), норма його витрати, присутність РАПП.

Згідно з даними табл. 3, практично всі фактори мають статистичну значимість, що відбиває величина критерію Фішера. Причому вклад від фактора РАПП в сумарний ефект виявився максимальним як в першій, так і в другій за значимістю комбінаціях факторів, що вивчалися (критерій Фішера мав високі значення: 1556,7 і 1235,0 відповідно).

Таблиця 3

Статистичне оцінювання впливу матриці (РАПП) на біологічну ефективність

та врожайність картоплі

Фактори | Біологічна ефективність через | Врожай-ність | Сумарний

ефект

3 доби | 14 діб | 21 добу

F | p | F | p | F | p | F | p | F | p

Інсектицид | 3,37 | 0,05 | 24,25 | 0,00 | 83,05 | 0,00 | 7,04 | 0,00 | 739,90 | 0,00

Норма витрати | 232,74 | 0,00 | 487,77 | 0,00 | 691,19 | 0,00 | 217,24 | 0,00 | 431,13 | 0,00

РАПП | 167,45 | 0,00 | 307,03 | 0,00 | 1049,5 | 0,00 | 79,89 | 0,00 | 1556,7 | 0,00

Інсектицид,

норма витрати | 4,12 | 0,01 | 14,86 | 0,00 | 64,28 | 0,00 | 4,12 | 0,01 | 215,33 | 0,00

Інсектицид,

РАПП | 16,10 | 0,00 | 24,81 | 0,00 | 57,06 | 0,00 | 1,70 | 0,20 | 251,51 | 0,00

Норма витрати,

РАПП | 26,36 | 0,00 | 34,95 | 0,00 | 14,28 | 0,00 | 12,11 | 0,00 | 1235,0 | 0,00

Інсектицид,

норма витрати, РАПП | 10,20 | 0,00 | 10,06 | 0,00 | 20,76 | 0,00 | 8,75 | 0,00 | 112,14 | 0,00

Примітка: 1. p – рівень значимості (значення, які менші 0,05, виділені жирним шрифтом);

2. F - критерій Фішера

Адекватно експериментальні дані надані на рис. 3 моделлю другого порядку. Результати статистичного аналізу вказують, що залежність факторів “врожайність картоплі” – “біологічна ефективність протягом часу” через 3 доби (x) і 14 діб (y) має більш складний характер для варіанту присутності у сумішах РАПП.

За нашими даними, при комплексному використанні інсектицидів (децису, волатону, актари) з матрицею з позицій екології найбільш оптимальна модель характерна для суміші актара + РАПП, що свідчить про найкращу сумісність цих компонентів у розчинах бакових сумішей.

Важливим є те, що моделювання експериментальних даних достовірно відображає різну реакцію інсектицидів на додавання до сумішей РАПП. Отже, використання статистичних моделей дозволить екологічно оптимізувати комплексний хімічний метод контролю небезпечного шкідника – колорадського жука – в агроценозі картоплі.

Врожайність = -186,3759+6,9702•x-1,5659·y-0,0432·x2+0,0316·x·y-0,0062·y2

Рис. 3. Динамічні зв’язки між врожайністю та біологічною ефективністю для сумішей з РАПП на прикладі тривимірної моделі другого порядку

Еколого-економічна ефективність використання сумішей інсектицидів з матрицею (РАПП) проти колорадського жука в агроценозі картоплі

Запропоновані нами інсектицидні препаративні форми, на відміну від існуючих, вміщують поверхнево активні речовини природного походження, є більш чіткими фіксаторами і тому перешкоджають міграції токсичної діючої речовини у просторі. Вони повністю утилізуються живими істотами та не створюють додаткового забруднення навколишнього середовища.

В роботі надане економічне оцінювання доцільності сумісного використання інсектицидів (актари) з РАПП проти колорадського жука в картопляному агробіоценозі. Рівень рентабельності склав 99,6%, а чистий прибуток – 7546 грн. з кожного гектара вирощеної картоплі.

ВИСНОВКИ

На підставі здійснених нами досліджень встановлено наступне:

1. В картопляних агроценозах північного лісостепу України найбільш поширеним і небезпечним шкідником є колорадський жук (Leptinotarsa decemlineata Say), який має дві повні генерації за рік. Початок відродження личинок молодших віків і подальші фенологічні етапи їх активної життєздатності відбуваються одночасно з фенологічними фазами розвитку картоплі, що призводить до виникнення високого ступеня інвазії шкідником, негативно відбивається на врожайності картоплі.

2. У зв’язку з систематичними посадками картоплі за попередниками роду Solanaceae (пасльонові) у Чернігівській і Сумській областях виникли сприятливі умови для масового поширення і розмноження колорадського жука. Ступінь пошкодження рослин картоплі у районах досліджень за період 2001-2004 р.р. без застосування інсектицидів складав майже 50%. На сорті Невська найбільші втрати врожаю від шкідника становили 80 ц/га.

3. В інтегрованій системі захисту картоплі від колорадського жука у північному Лісостепу України домінантним і найбільш ефективним залишається хімічний метод. Але він нерідко призводить до забруднення навколишнього середовища, рослинницької продукції токсичними ксенобіотичними речовинами.

4. Серед інсектицидів, які ефективно захищають посадки картоплі сорту Невська від колорадського жука, виявилися актара, 25% в.р.г., волатон, 50% к.е., карате, 5% к.е., банкол, 50% з.п. Але біологічна ефективність цих інсектицидів за часом значно зменшується (через три тижні після обробки складає від 43,1 до 52,4%).

5. Визначено, що матричною основою нових інсектицидних препаративних форм може бути РАПП, 20%-вий концентрат емульсії, який отриманий на основі відходів олійноекстракційних виробництв після лужної рафінації харчових рослинних олій.

6. Для екологізації хімічного методу захисту картоплі від колорадського жука запропоноване використання багатокомпонентної бакової суміші інсектициду (децису, волатону, актари) з РАПП, 20%-вим к.е. у нормах витрати: інсектицидів – зменшених в 1,5-2 рази, РАПП – 3 л/га. Біологічна ефективність через три тижні після обприскування рослин картоплі при цьому складала 61-87%.

7. Визначено, що окремі складові інгредієнти РАПП володіють інсектицидною активністю, а в сукупності вони доповнюють один одного зі значним поліпшенням загальних еколого-технологічних властивостей. Механізм взаємодії складових речовин нових препаративних форм є складним, багатокомпонентним і включає дію хімічних, фізичних та біологічних факторів, що забезпечує в цілому протягом тривалого часу (трьох тижнів) знешкоджуючий ефект (пролонговану дію), високу біологічну ефективність сумішей в усіх дослідних варіантах – до 80%.

8. Статистичне оцінювання на основі регресійного аналізу динамічних зв’язків у картопляних агроценозах за допомогою моделей різних порядків показало позитивне екологічне значення матриці (РАПП) в препаративних формах.

9. Комплексне застосування інсектицидів з матричною основою (РАПП) проти колорадського жука в картопляному агроценозі має екологічну доцільність завдяки зменшенню удвічі норми витрати токсичних діючих речовин інсектицидів при збереженні біологічної ефективності (95%) та синергічному ефекту сумісної дії усіх компонентів сумішей.

10. Внаслідок зниження концентрації інсектицидів (децису, волатону, актари), які вміщують найбільш токсичні для живих організмів ціано- та тіогрупи, до циркуляції в природному кругообігу залучаються значно менші їх кількості (децису, 2,5% к.е. – 0,1 л/га; волатону, 50% к.е. – 0,8 л/га; актари, 25% в.г. – 0,045 кг/га), що сприятиме поліпшенню екологічного стану, зменшенню загального пестицидного пресу на навколишнє середовище.

11. Запропоноване нами використання комплексного хімічного методу у варіанті з актарою при зниженні її норми витрати на 25% дозволяє досягти у порівнянні з контролем збільшення врожайності на 86 ц/га, рівня рентабельності 99,6%, а чистого прибутку – 7546 грн. з кожного гектару вирощеної картоплі.

РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

Здійснені нами дослідження зі зниженням токсикологічної навантаженості при використанні запропонованого хімічного методу захисту картоплі від пошкоджень колорадським жуком в Чернігівській та Сумській областях показали, що доцільно рекомендувати:

1. Комплексне використання інсектицидів, дозволених переліком пестицидів і агрохімікатів України, з матричною основою – РАПП, 20%-вим к.е. у нормі витрати 3 л/га.

2. Одноразове застосування інсектицидів у знижених нормах витрати (децису – 0,1 л/га, волатону – 0,8 л/га, актари – 0,045 кг/га) в бакових сумішах з РАПП (3 л/га).

3. Бакову суміш інсектициду на матричній основі можна використовувати протягом повного світлового дня.

ПЕРЕЛІК ДРУКОВАНИХ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Кулик А.П., Лисицкая С.М., Кушнир И.П., Секун Н.П., Кошевская Н.Н. Исследование инсектицидной активности препаратов на основе отходов маслоэкстракционных производств // Вопросы химии и химической технологии. – 2003. – № 3. – С. 75-77. (Особистий внесок: проведення лабораторних, участь у польових дослідженнях, аналіз, статистична обробка результатів, написання статті).

2. Лисицька С.М., Кузнецова О.В., Секун М.П. Механізм дії контактного інсектицидного препарату на основі відходів маслоекстракційних виробництв // Вісник Полтавської державної аграрної академії. – 2003. – № 3-4. – С. 27-28. (Особистий внесок: узагальнення літературних даних проведення польових досліджень та їх аналіз, участь у написанні статті).

3. Секун М. П., Кошевська Н.М., Кулик О.П., Лисицька С.М. Токсичність суміші інсектицидів з РАПТ для колорадського жука // Захист і карантин рослин: Міжвідомчий тематичний науковий збірник. – 2003. – № 49. – С. 174-179. (Особистий внесок: участь у проведенні польових досліджень, статистичний аналіз результатів).

4. Лисицька С.М., Кулик О.П., Секун М.П. Особливості використання хімічного методу захисту картоплі від колорадського жука // Вісник Дніпропетровського державного аграрного університету. – 2004. – №2. – С. 42-45. (Особистий внесок: аналіз літератури, теоретичне обґрунтування проблеми хімічного захисту, лабораторні дослідження, написання статті).

5. Спосіб боротьби з шкідниками сільськогосподарських культур // Деклараційний патент України на винахід № 52175 А, МПК7 А 01 N 61/02, А 01 N 47/46. О.П. Кулик, С.М. Лисицька, І.П. Кушнір, Н.М. Кошевська, М.П. Секун. Заявл. 07.03.2002; Опубл. 16.12.2002, Бюл. № 12. – 2002. – 4 с. (Особистий внесок: участь у проведенні польових досліджень, фізико-хімічний аналіз запропонованих сумішей, статистична обробка результатів, написання патенту).

6. Склад для боротьби проти вовчка звичайного контактно-кишкової дії // Деклараційний патент України № 53921 А, МПК7 А 01 N 25/00, 63/00, 65/00. О.П. Кулик, С.М. Лисицька, І.П. Кушнір, А.В. Іванус. Заявл. 07.03.2002; Опубл. 17.02.2003, Бюл. № 2. – 2003. – 4 с. (Особистий внесок: здійснення польових досліджень, розробка схеми дослідів, аналіз результатів, написання патенту).

7. Кулик А.П., Руденко В.И., Секун Н.П., Лисицкая С.М. Использование отходов маслоэкстракционного производства для получения экологически безопасного средства защиты растений // Биотех-95: Материалы Международной научно-технической конференции (18-20 октября 1995 г.). – Днепропетровск: Украинский гос. химико-технологич. ун-т, 1995. – С. 85. (Особистий внесок: участь у виконанні польових досліджень, формування висновків).

8. Лисицька С.М., Мірошник А.В. Використання препарату на основі відходів МЕВ проти вовчка звичайного (Gryllotalha gr. L.) // Хімія і сучасні технології: Матеріали І Міжнародної науково-технічної конференції студентів і аспірантів (26-28 травня 2003 р.). – Дніпропетровськ: ІнКомЦентр, 2003. – С. 267-268. (Особистий внесок: здійснення експериментальних досліджень, аналіз результатів).

9. Лисицька С.М., Кузнецова О.В. Застосування БАР відходів маслоекстракційних виробництв у боротьбі з карантинними шкідниками // Фізіологія мікроорганізмів та біотехнологія: Матеріали Всеукраїнської науково-практичної конференції (25 квітня 2003 р.). – Дніпропетровськ: Наука і Освіта , 2003. – С. 15. (Особистий внесок: виконання лабораторних та польових досліджень, формування висновків).

10. Кулик О.П., Лисицька С.М., Кушнір І.П. Комплексний підхід до науково-дослідної роботи // Наука і Освіта 2004: Матеріали VІІ Міжнародної науково-практичної конференції (10-25 лютого 2004 р.). Проблеми підготовки фахівців. – Дніпропетровськ: Наука і Освіта, 2004. – Т. 37. – С. 49.

(Особистий внесок: виконання лабораторних та польових досліджень, формування висновків).

11. Кулик О.П., Лисицька С.М., Герасименко В.О. Еколого-токсикологічна оцінка хімічного методу на основі відходів олійноекстракційних виробництв // Наука і Освіта 2005: Матеріали VІІІ Міжнародної науково-практичної конференції (7-21 лютого 2005 р.). Сільське господарство. – Дніпропетровськ: Наука і Освіта, 2005. – Т. 53. – С.74-76. (Особистий внесок: дослідження, обґрунтування та аналіз екологічних факторів у системі захисту рослин).

АНОТАЦІЯ

Лисицька С.М. Еколого-біологічні особливості використання хімічного методу захисту картоплі від колорадського жука в північному Лісостепу України. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 03. 00. 16 – екологія – Дніпропетровський державний аграрний університет, Дніпропетровськ, 2005.

Дисертація присвячена розробці екологічно безпечних та економічно обґрунтованих заходів в інтегрованій системі захисту картоплі від колорадського жука. В картопляному агроценозі запропоновано використання інсектицидних сумішей, до складу яких включена матрична основа (комплекс біологічно активних речовин ліпідного характеру) та інсектициди різних класів хімічних сполук (децис, волатон, актара) у знижених в 1,5-2 рази нормах витрати, при одноразовій обробці рослин картоплі в фазі бутонізації.

Ключові слова: екотоксикологія, еколого-технологічні властивості, моніторинг, шкідники-фітофаги, феноформи, картопляні агроценози, хімічні заходи захисту, матрична основа, резистентність, ксенобіотики, біологічна ефективність.

АННОТАЦИЯ

Лисицкая С.М. Эколого-биологические особенности использования химического метода защиты картофеля от колорадского жука в северной Лесостепи Украины. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 03. 00. 16 – экология – Днепропетровский государственный аграрный университет, Днепропетровск, 2005.

Диссертация посвящена изучению эколого-биологических особенностей использования химического метода защиты картофеля от колорадского жука в северной Лесостепи Украины, а также исследованию возможных путей его экологизации в картофельных агроценозах.

При проведении полевых испытаний в Черниговской и Сумской областях в период 1997-2004 г.г. было установлено, что степень повреждения растений картофеля без использования инсектицидов составляла 50%. В агроценозах сорта Невская наибольшие потери урожая от колорадского жука достигали 80 ц/га.

При проверке нами химического метода в полевых условиях с набором инсектицидов, разрешенных списком пестицидов и агрохимикатов Украины, было показано, что все исследуемые препараты (децис, волатон, каратэ, актара, банкол) эффективно защищают картофель от колорадского жука лишь в начальный период времени (до двух недель), а в дальнейшем (через 21 день после обработки) биологическая эффективность их резко падает (особенно для пиретроидных препаратов – дециса в 2,5 раза, каратэ в 2 раза, а из фосфорорганической группы – волатона почти в 2 раза).

Для повышения пролонгированности действия инсектицидных препаратов, увеличения их биологической эффективности, для контроля численности колорадского жука нами предложено использовать инсектициды (децис, волатон, актару) в сниженных в 1,5-2 раза нормах расхода с комплексом биологически активных веществ, полученных из отходов маслоэкстракционных производств, которые характеризуются как матричная основа и названы “РАПТ”.

В предлагаемых инсектицидных препаративных формах матричная основа (РАПТ) выступает в качестве носителя (стабилизирующего, иммобилизирующего элемента). Она способствует улучшению прилипаемости, фиксации действующих веществ инсектицидов на изучаемой поверхности. Результаты проведенного хроматографического анализа показали, что РАПТ включает в себя ненасыщенные жирные кислоты (линолевую и олеиновую) – 16,5-18,5%; натриевые соли жирних кислот – до 30%; воду – 48-60%; до 0,2% фосфолипидов.

Таким образом, определено, что в состав матричной основы входят вещества природного характера в отличие от существующих в традиционных инсектицидах соединений – наполнителей типа органических растворителей, индустриальных и минеральных масел, поверхностно активных веществ (алкилфенолов, сульфоната Са и др.), опасных для сельскохозяйственных растений.

Длительность проявления инсектицидной активности предлагаемых препаративных форм нами была изучена методом хроматографического анализа по изменению скорости деградации на листьях картофеля каждого отдельного инсектицида (дециса, волатона, актары) и в смеси с РАПТом.

В результате проведенных исследований показано, что концентрация дельтаметрина (действующего вещества дециса) уменьшается экспоненциально во времени. При использовании смеси дециса с РАПТом наблюдается тенденция постепенного ее снижения. На протяжении трех недель в варианте применения предлагаемой смеси содержание дельтаметрина остается достаточно высоким – на 23,5% выше, чем для индивидуального дециса. Аналогично происходила деградация на листьях картофеля действующих веществ волатона и актары.

Установлено, что при совместном использовании компонентов матричной основы (РАПТ) с инсектицидами (децисом, волатоном, актарою) имеет место эффект синергизма и пролонгирование защитных функций картофеля от колорадского жука.

Кроме того, порошковые препараты (актара 25 WG, в.р.г., банкол 50% з.п., конфидор макси, 70% в.г. и др.), которые используются в современных химических методах защиты растений, имеют слабую растворимость в воде. Поэтому при применении их в баковых смесях необходимы дополнительные вещества (химические соединения-наполнители) эмульгирующего характера, способствующие равномерному распределе-нию в объеме рабочего раствора. В качестве экологически безопасных веществ-эмульгаторов могут выступать предлагаемые компоненты матричной основы (РАПТ).

При использовании препаративных форм, включающих РАПТ и инсектициды (децис, волатон, актару) в сниженных вдвое нормах расхода, биологическая эффективность через три недели после опрыскивания картофеля составляла 61-87%. В варианте с обработкой картофеля смесью актары 25WG, 25% в.г. и матричной основы (РАПТ) была получена урожайность на 86 ц/га выше, чем в контроле (82 ц/га).

В экологическом аспекте комплексное использование инсектицидов с РАПТом имеет природоохранное значение – меньшие количества вредных ксенобиотиков вовлекается в циркуляционный кругооборот в природе.

Ключевые слова: экотоксикология, еколого-технологические свойства, мониторинг, вредители-фитофаги, феноформы, картофельные агроценозы, химический метод защиты, матричная основа, резистентность, ксенобиотики, биологическая эффективность.

SUMMARY

S. Lisitskaya. Ecological and biological peculiarities in using of chemical method for potato defending from Colorado beetle in the northern forest-steppe of Ukraine. Manuscript.

Thesis for maintaining the candidate’s degree in speciality 03. 00. 16 – Ecology. The Manuscript. Dniepropetrovsk State Agrarian University, Dniepropetrovsk, 2005.

Thesis is devoted to elaboration of ecologically safe and economically proved means for potato defending from Colorado beetle. It is proposed using insecticide mixtures in potato’s agrosystem which contain insecticides of different chemical classes in consumption rate and matrix basis (complex of biologically active oil substances) decreased in 1,5-2 times with single elaboration of potato plants in the faze of budding.

Key words: ecotoxicology, ecotoxic peculiarities, monitoring, pests, fenoforms, potato agricultural systems, chemical method for defending, matrix basis, resistance, xenobiotics, biological effectiveness.