Биотехнический метод защиты овощных, декоративных и грибных культур в закрытом грунте

Биометод защиты растенийПредставлены данные о значимости биотехнического метода в защите растений. Приведены результаты исследованийц эффективности биотехнических средств в виде клеевых биоловушек для борьбы с тепличной белокрылкой, трипсами и грибными комариками (Сциариды). Описаны принципы сигнальногоуправления поведением насекомых.

Охрана окружающей среды и необходимость снижения отрицательных последствий широкого использования ядохимикатов в закрытом грунте требует таких схем регулирования численности популяции вредителей, которые смогли бы удерживать количество опасных насекомых, как белокрылки, трипсы, сциариды на уровне порогов экономической вредоносности и содержать воздушные бассейны теплиц в безопасном для людей состоянии. Экологический подход требует сокращения применения пестицидов и перехода на нехимические методы защиты. В этой связи ученые ведут поиск, основываясь на естественных реакциях насекомых, их поведении, физиологии, морфологическом строении – и на основе теоретических исследований разрабатывают пути их внедрения в производство.

В настоящее время за рубежом и в нашей стране активно начал развиваться альтернативный химическому - биотехнический метод защиты растений.

Биотехнический метод – это экологический подход в стратегии борьбы с вредителями в противоположность химическим средствам прямого воздействия на организм или среду обитания; он объединяет разнообразные способы и средства, безопасные для человека и окружающей среды. Метод позволяет перейти на защиту тепличных культур биотехническими средствами при исключении инсектицидов.

Метод основан на естественной реакции насекомых на определенные физические или химические раздражители. Физические раздражители включают оптические (свет и цвет) и акустические (звук) воздействия, которые направлены на привлечение или отпугивание насекомых. К химическим раздражителям относятся биологически активные соединения или их аналоги, которые регулируют отношения между различными организмами (аттрактанты, репелленты и феромоны) или тормозят (ингибируют) физиологические процессы метаморфозы насекомых (регуляторы роста и развития).

В ряду существующих методов защиты растений биотехнический занимает промежуточное положение между биологическим и химическим, объединяет разнообразные способы и средства, безопасные для человека и окружающей среды, постепенно, вместе с биологическим и карантинным методами, будет вытеснять химические средства защиты.

Биотехнический метод был предложен учеными Францем и Кригом в середине 80-х годов минувшего века и получил развитие в нашей стране в Главном ботаническом саду им. Н.В.Цицина РАН как самостоятельный экологически безопасный метод защиты растений.

Уместно может быть поставлен вопрос – почему при очевидных достоинствах и перспективности метода, он до сих пор в нашей стране не везде классифицируется как самостоятельный метод защиты, не говоря уже о его широком внедрении в практику? Ответ, по-видимому, надо искать в междисциплинарном характере метода, который должен быть в фокусе внимания биологов, химиков, физиков и работников сельскохозяйственных служб. И все же, несмотря на сложности, биотехнический метод начал завоевывать позиции и входить в науку и практику.

Жизнедеятельность насекомых, продолжение их видового существования всегда реализуется через поведение. Их поведение разнообразно, но в целом может быть обозначено как пищедобывательное (поиск кормового субстрата для собственного пропитания и развития потомства), репродукционное (поиск полового партнера и забота о потомстве) и миграционное (связанное с расселением, поиском укрытия и места зимовки). Насекомые реагируют на разнообразные внешние стимулы и их комбинации, сочетая при этом высокую избирательность с чувствительностью, они обладают чувством осязания, вкуса и обоняния, реагируют на вибрацию субстрата и звуки, чувствительные к электрическому и магнитному полям, различают предметы по окраске и яркости. Сигнальное воздействие рассчитано на восприятие исключительно рецепторами, без вреда  для организма, поэтому воздействие может быть строго направленным и видоспецифичным. Оно не загрязняет окружающую среду, практически не влияет на других членов биоценоза и организм человека.Биометод защиты растений

В Главном ботаническом саду имени Н.В.Цицина РАН с 1988 года ведутся фундаментальные исследования по разработке экологически безопасного биотехнического метода по защите растений в теплицах и культивируемых грибов на основе сигнального управления поведением вредных насекомых при помощи искусственных оптических раздражителей – клеевых биоловушек.

Биометод защиты растенийГлавными объектами исследования были наиболее вредоносные насекомые закрытого грунта: тепличная белокрылка и западный цветочный трипс на овощных и декоративных растениях и сциариды на грибных культурах. Работу проводили в оранжереях ГБС РАН и в промышленных теплицах совхозов Москвы и Подмосковья, таких как Останкинский СДС, Измайловский СДС, ТОО «Марфино» (Москва), Мытищинский СДС, и совхоз «Московский» (грибоводческий комплекс), в ИЧП «Марышева» в Подольском районе и в грибоводческом комплексе совхоза «Нива». Основными культурами были: огурец, томат, баклажан, перец, из декоративных: роза, хризантема и многочисленные цветочные растения, а на грибах: шампиньон, вешенка, шиитаке. На протяжении исследований разрабатывались и проходили испытания клеевые ловушки различного профиля: цветовые офсетные, флуоресцентные, универсальные и биоловушки на базе специально приготовленных красок действующих в ИК области спектра.

Биометод защиты растенийРеакции насекомых на различные цвета и оттенки свидетельствуют о необычайно тонком различении ими даже небольших отклонений цветовых оттенков. Поэтому были проанализированы биоловушки с позиции колометрии, определены различия в их цветовых характеристиках, которые заметно влияют на количество пойманных биоловушками насекомых.

Спектр электромагнитных излучений, имеющих длины волн от 350 до 750 Нм являются видимой частью. Каждой длине волны видимого излучения соответствует свой цвет. Человеческий глаз в состоянии воспринимать только видимую часть спектра. Зрение насекомых более совершенно: они способны видеть и за пределами видимой части спектра.

Биометод защиты растенийВсе исследования по разработке биоловушек проводились в видимой части спектра, кроме последних – черных биоловушек, которые направлены на отлов насекомых в невидимой, инфракрасной части спектра (750 - 1300 Нм).

По итогам наших исследований тепличную белокрылку привлекают желтые биоловушки с длиной волны в диапазоне 571-586 Нм. Для производства следует рекомендовать биоловушки из плотной мелованной бумаги (240-250г/м2), запечатанную с двух сторон желтой полиграфической краской нужного цветового тона и покрытую клеем «Липофикс» или «Полификс». Для трипсов наиболее привлекательным оказался синий цвет, расположенный ближе кфиолетовой зоне (440 Нм).

Биометод защиты растенийПроизводственная практика подсказала необходимость разработки биоловушек для одновременного отлова ряда вредителей, поскольку в отдельных теплицах присутствуют в одно и то же время и трипсы и белокрылки и сциариды. Кроме того, требуемые биоловушки могли бы выполнять две функции одновременно: отлова одного вредителя и мониторинга другого.

Исходя из этих требований, были разработаны желто-синие биоловушки, названые автором «универсальные». Проведенные испытания универсальных биоловушек дали обнадеживающие результаты, показали высокий уровень эффективности и были предложены к использованию в производственной практике.

Биометод защиты растенийПомимо зрительных раздражителей началось изучение обонятельных аттрактантов, проведение испытаний различных ароматических соединений с целью усиления отлова вредителей. В результате чего были разработаны синергические биоловушки, которые представляют собой специальные конструкции, обладающие совокупным раздражением двух стимулов: зрительным – фототаксисом, т.е. реакцией на свет, и обонятельным – хемотаксисом – реакцией на летучие химические вещества. Автор использовал в названии слово «Синергические», от слова «синергизм», что означает комбинированное взаимодействие некоторых веществ, делающие их комбинации более эффективными, чем действие того или иного вещества, взятого в отдельности.

В качестве ароматических соединений в работе использовали душистые вещества, близкие к запахам цветочных и плодовых культур: натуральные (герань, жасмин, верде-виолет — вытяжка из листьев фиалки) и синтетические душистые вещества (гераниол, эвгенол, изоамилацетат, цитронеллол). В качестве ароматических веществ использовали летучие душистые соединения, приобретенные на парфюмерной фабрике ЗАО «Новая Заря».

В зависимости от концентрации душистых веществ синергические биоловушки отлавливали в среднем в 4 раза больше вредителей в сравнении с эталонными биоловушками без запаха. Использование натуральных эфирных масел делает производство дорогостоящим, поэтому рекомендуется сочетание натуральных ароматизаторов с синтетическими в определенных соотношениях и концентрациях или же использование исключительно синтетических душистых веществ. При правильном сочетании веществ синергические биоловушки сохраняют свою эффективность до трех недель, что более чем достаточно для полного заполнения рабочей поверхности вредителями.

Помимо цветовых и синергических биоловушек в качестве сигнальных средств были разработаны светящиеся в темноте фотолюминесцентные биоловушки на базе фотолюминофоров длительного послесвечения (ЛДП), с целью увеличения времени их использования в течение суток за счет дополнительной работы в ночное время и, тем самым, повышения эффективности по отлову вредителей. В нашей работе использовались наиболее качественные фотолюминофоры ЛДП-2М и ЛДП-3М усовершенствованные учеными ГУНПП «ИНПЭК-Платан» с целью приближения свечения фотолюминофор к спектру излучения эталонных биоловушек. В итоге спектрально скорректированные ЛДП к желтым и синим биоловушкам позволили в дальнейших экспериментах использовать эти фотолюминофоры в смесях с клеем, «Аквалаком» и «Пентэластом» при сплошном и фрагментарном покрытии биоловушек. В результате получена возможность повышения эф-фективности использования биоловушек при отлове вредоносных насекомых до 80%, при условии использования биоловушек желтого и синего цветов, содержащих на поверхности фотолюминофорное покрытие со спектрально согласованными характеристиками. Величины отлова в процентном выражении приведены по максимуму и могут колебаться в зависимости от численности вредителей в моменты проведения учетов и степени заселения ими растений в разное время.

В результате испытаний биоловушек у белокрылок и трипсов была установлена закономерность предпочтения к определенному цветовому тону желтого и синего цветов, тогда как у сциарид, повреждающих шампиньоны, вешенки и другие виды культивируемых грибов, однозначная избирательная зависимость от определенного искусственного раздражителя в тех же пределах видимой части спектра отсутствовала. С целью выявления аттрактивных для грибных сциарид областей спектра были проведены исследования в ближней к видимой части спектра инфракрасной области (750-1300 Нм), в результате которых были разработаны принципиально новые, названые автором Инфракрасные (черные) биоловушки. Эксперименты с ограниченными партиями тестовых образцов двух различных модификаций черных (ИК) биоловушек показали, что более эффективными оказались биоловушки, изготовленные с применением черного пигмента на основе технического углерода(натуральной сажи). Эффективность новых инфракрасныхм (черных) биоловушек при отлове сциарид на 30-40% выше офсетных биоловушек и на 20% выше флуоресцентных биоловушек. Причиной большей эффективности инфракрасных (черных) биоловушек по сравнению с эталонными является испускаемое ими невидимое человеческому глазу ИК (тепловое) излучение в результате свойственного черным телам преобразования поглощенной световой энергии в ИК излучение, которое является аттрактивным для грибных комариков. Использование в технологическом процессе выращивания грибов инфракрасных (черных) биоловушек совместно с люминесцентными, ИК лампами типа ИКЗК или другими источниками излучения будут значительно повышать эффективность отлова сциарид и способствовать увеличению суточной производительности.  Разработанные инфракрасные (черные) биоловушки отечественной промышленностью не выпускаются, в городской инфраструктуре не существуют, российские и зарубежные аналоги в доступных автору источниках не обнаружены. Таким образом, черные (ИК) биоловушки являются новыми, впервые использующие принцип аттрактивного воздействия в невидимой ИК части спектра, по сравнению со всеми существующими в практике биоловушками с аттрактивным эффектом в видимой части спектра.

В данной статье опубликованы лишь основные данные по разработке и применению биотехнических средств; все разработанные биоловушки запатентованы. За научно-техническое достижение «Биотехнический метод защиты растений – основа получения экологически безопасной продукции», за пропаганду знаний и внедрение метода в науку, и практику Главный ботанический сад Российской Академии Наук награжден золотой медалью и дипломом на IVМосковском международном Салоне инноваций и инвестиций (Москва ВВЦ, 2004).

Э.Ф. Козаржевская – канд. биол. наук,
ст. н. с. отдела защиты растений с карантинной службой.
Федеральное государственное учреждение науки Главный ботанический сад имени Н.В. Цицина, РАН, Москва


Добавить комментарий