CC BY
35
***** ИЗВЕСТИЯ *****
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: № 3 2019
НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. АГРОИНЖЕНЕРИЯ
УДК 632.7.069.32:632.936.1 DOI: 10.32786/2071-9485-2019-03-39
МОНИТОРИНГ ФАЗ РАЗВИТИЯ НАСЕКОМЫХ-СЕЛЬХОЗВРЕДИТЕЛЕЙ
ПОСРЕДСТВОМ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ СВЕТОЛОВУШЕК ДЛЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ БОРЬБЫ
MONITORING OF PHASE OF DEVELOPMENT OF AGRICULTURAL PESTS THROUGH THE EXPERIMENTAL LIGHT TRAPS TO IMPROVE ELECTROPHYSICAL METHODS OF FIGHTING
Б.А. Сулаймонов1, академик АН РУз А.С. Овчинников3, член-корреспондент РАН, профессор Б. Сапаев1, доктор физико-математических наук В.С. Бочарников3, доктор технических наук И.Б. Сапаев2, PhD С.Д. Фомин3, доктор технических наук З.Ш. Эркинов2
1 3 1
B.A. Sulaimonov , A.S. Ovchinnikov , B. Sapaev V.S. Bocharnikov3, I.B. Sapaev2, S.D. Fomin3, Z.Sh. Erkinov2
1Ташкентский государственный аграрный университет, 2Ташкентский институт инженеров ирригации и механизации сельского хозяйства 3Волгоградский государтсвенный аграрный университет
1Tashkent State Agrarian University
2Tashkent Institute of Irrigation and Agricultural Mechanization Engineers
3Volgograd State Agrarian University
Дата поступления в редакцию 07.08.2019 Дата принятия к печати 17.09.2019
Received 07.08.2019 Submitted 17.09.2019
Рассмотрены светоловушки, излучающие различные спектры, для проведения мониторин-гов и определения фаз развития сельскохозяйственных насекомых-вредителей, созданные на основе последних достижений науки с помощью полупроводниковых материалов, работающих в автономном режиме работы. Приборы собраны из полупроводниковых светодиодов, реле сумерек и аккумуляторных батарей, используемых в качестве источника питания, и кремниевых солнечных батарей, считающихся типичным представителем полупроводниковых материалов, необходимых для подзарядки аккумуляторных батарей. Основной целью данной работы является определение фаз активного развития сельскохозяйственных вредителей и, на основе этого, создание систем экологически безопасных методов: биологических и электрофизических - для борьбы с вредителями.
Light traps emitting various spectra are considered for monitoring and determining the development phases of agricultural insect pests, created on the basis of the latest scientific achievements using semiconductor materials operating in stand-alone operation. The devices are assembled from semiconductor LEDs, twilight relays and rechargeable batteries used as a power source, and silicon solar cells, considered a typical representative of semiconductor materials necessary for recharging batteries. The main goal of this work is to determine the phases of the active development of agricultural pests and, on the basis of this, create systems of environmentally friendly methods: biological and electrophysical for pest control.
Ключевые слова: насекомые-вредители; методы борьбы с вредителями; световые ловушки, солнечные батареи, реле сумерек.
Key words: pest control methods; light traps, solar panels, twilight relays.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Цитирование. Сулаймонов Б.А., Овчинников А.С., Сапаев Б., Бочарников В.С., Сапаев И.Б., Фомин С.Д., Эркинов З.Ш. Мониторинг сельхозвредителей с помощью светоловушек, работающих на основе светодиодов и фотоэлектрических преобразователей. Известия НВ АУК. 2019. 3(55). 307-313. DOI: 10.32786/2071-9485-2019-03-39.
Citation. Sulaimonov B.A., Ovchinnikov A.S., Sapaev B., Bochamikov V.S., Sapaev I.B., Fomin S.D., Erkinov Z.Sh. Monitoring of agricultural pests with the help of light traps based on LEDs and photoelectric converters. Proc. of the Lower Volga Agro-University Comp. 2019. 3(55). 307-313. (in Russian). DOI: 10.32786/2071-9485-2019-03-39.
Введение. На жизнедеятельность человека, плоды его труда оказывают существенное влияние насекомые, обитающие в окружающей биосфере, как положительное (опыление цветущих растений, уничтожение насекомых-вредителей), так и отрицательное (уничтожение посевов, собранного урожая и др.). В связи с этим насекомые делятся на полезных насекомых и насекомых-вредителей [2]. Необходимо анализировать существующие методы борьбы с сельхозвредителями, на основе анализа совершенствовать и разрабатывать новые методы и исходя из результатов проведенных исследований, находить оптимальные сочетания методов борьбы с сельхозвредителями.
Повышение урожайности сельскохозяйственных культур - важнейшая проблема сельскохозяйственного производства, связанная напрямую с обеспечением продовольственной безопасности страны. В настоящее время потери сельскохозяйственного производства составляют до 40% урожая в результате действий сорняков, вредителей, болезней. Поэтому успешное ведение растениеводства невозможно без комплексной системы защиты урожая от сельскохозяйственных вредителей и болезней. Можно выделить четыре основных метода: агротехнический, биологический, механический и химический. На различных этапах развития сельскохозяйственного производства значение методов в общей системе защиты существенно менялось [7].
Приемлемое сохранение урожая обеспечивают методы защиты садов от вредителей, приведенные в работе [4]. Показаны благоприятные условия для развития и роста, повышения устойчивости растений к поражению болезнями и повреждению вредителями при проведении своевременных агротехнических мероприятий.
Недостатки существующих методов с точки зрения их экологичности и трудоемкости освещены в работе [7]. Работа [1] посвящена актуальному вопросу защиты ягодных культур от насекомых-вредителей экологически безопасными биологическими препаратами.
В новейший период в сельскохозяйственном производстве все больше внимания уделяется внедрению электротехнологий с соответствующим набором оборудования [11, 13-15, 8-10]. Электротехнологии позволяют произвести резкий перевод аграрного производства на новый уровень с более высокими качественными и количественными показателями, с минимальными экономическими затратами [15, 11].
Многие насекомые, особенно ночные, демонстрируют положительный фототаксис при искусственном освещении. В работе [13] ловушки используются для мониторинга и управления популяциями насекомых-вредителей и играют решающую роль в физическом контроле над вредителями. Эффективное использование световых ловушек для привлечения насекомых-вредителей является важной темой в применении комплексной борьбы с вредителями. Фототаксические реакции насекомых варьируются в зависимости от вида, характеристик света и физиологического статуса насекомых. Кроме того, свет может вызывать несколько биологических реакций, в том числе биохимические, физиологические, молекулярные и физические изменения у насекомых [13].
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Рис является основным источником продовольствия в ряде стран (Индонезии и других), потребности в котором растут с каждым годом. Минимальное наличие риса на рынке вызвано дефицитом запаса риса в складских помещениях из-за наличия складских вредителей. Помимо уменьшения количества и качества риса, они существенно увеличивают финансовые потери фермеров. В работе [8] предложен метод полной ловушки - сочетание физического и химического контроля. Управление осуществлялось фиолетовыми огнями и химическими пестицидами, увлажнителями с разноцветными огнями и феромонами насекомых. Результаты показали, что популяция складских вредителей существенно уменьшается, а качество риса повышается.
Таким образом, в современном сельскохозяйственном производстве остро стоит проблема перехода борьбы от химического метода, загрязняющего среду, к биологическим и физическим, экологически чистым методам борьбы с вредителями.
Исходя из вышесказанного, специалистам и ученым аграрного сектора необходимо найти оптимальные пути и методы борьбы с сельхозвредителями, только в этом случае можно увеличивать урожаи сельхозугодий.
Материалы и методы. В основе исследований использовались электрофизические методы, являющиеся, на наш взгляд, наиболее эффективными и экологически безопасными.
Кроме того, использовался интегрированный способ защиты растений, сочетающий биологический и электрофизический методы для мониторинга и уничтожения насекомых и бабочек.
Результаты и обсуждение. За последние годы научно-исследовательскими учреждениями разработаны и внедряются в производство комплексные системы защиты сельскохозяйственных культур от вредителей, болезней и сорняков, которые предусматривают рациональное использование и сочетание организационно-хозяйственных, экономических, агротехнических и других мероприятий.
Основная задача защиты растений от насекомых-вредителей и болезней - полная ликвидация или уменьшение потерь урожая до хозяйственно-неощутимых размеров на основе использования интегрированных систем защиты растений, безопасных для человека и окружающей среды. Ученые провели большую работу по установлению видового состава вредителей, выявлению болезней, определению вредоносности, разработке мер борьбы с наиболее опасными вредителями и болезнями растений.
Интегрированная защита растений является наиболее перспективным направлением решения проблемы. Совокупность рациональных приемов, применяемых на основе информации о видах, численности популяции и соотношений вредных и полезных насекомых в массиве сельскохозяйственных угодий, фазе развития, сроках вредоносности насекомых и т.п. Качество мониторинга численности и вида насекомых-вредителей определяется за счет проведения интегрированной защиты растений, в состав которой входят химические и электрофизические методы.
Более подробно рассмотрим методы электрофизической борьбы с насекомыми-вредителями, в состав которых входят электрические световые ловушки [5, 3].
К современным перспективным методам учета летающих насекомых с положительным фототаксисом (свойство клеток и микроорганизмов ориентироваться и двигаться по направлению к или от источника света, характерное, прежде всего, для фототрофных -общее название организмов, использующих свет в качестве источника энергии) следует отнести светоловушки. Они позволяют с малыми затратами времени и средств получать объективную информацию о видовом и половом составе, сроке и динамике полета, вызревании яйцепродукции и плодовитости многих видов сельхозвредителей.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Уловистость, то есть привлекательность световой ловушки, зависит от типа, мощности и спектра излучения устанавливаемый лампы, а также от агрометеорологических условий (влажность и температура воздуха, ветер, давление воздуха и т.д.).
Конструкции электрических световых ловушек чрезвычайно разнообразны, это касается источника света и тока, ловчего механизма. Принцип их действия заключается в том, что приближающиеся ночью к свету насекомые теряют устойчивость в полете и падают в установленный под светодиодами ферромон ловушки или другие уловители.
В работе [6] приведены известные на сегодняшний день конструкции светоло-вушки для мониторинга численности и фаз развития насекомых. Кроме этого, проведен теоретический анализ конструкции однощелевой светоловушки.
Наши конструкции собраны следующим образом [12]. В качестве источника света были использованы светодиоды, излучающие различные спектры: зелёные, белые, желтые и синие (рисунки 1, 2). В качестве источника питания использовалась солнечные батареи с постоянным напряжением 12 В. В приспособлении основным элементом является реле сумерек. Роль реле сумерек заключается в следующем: когда наступают вечерние сумерки, реле автоматически подключает светодиоды к аккумуляторной батарейке. При этом горит один из четырёх нами выбранных цветов светодиодов. Светодиоды могут работать при различных яркостях. Регулировка подачи напряжения на светодиод осуществляется с помощью переменного резистора. Таким образом, можно регулировать яркости светодиодов.
Рисунок 1 - Общий вид экспериментальной световой ловушки Figure 1 - General view of the experimental light trap
Когда наступает светлое время суток, реле автоматически отключает светодиоды от источника питания, который автоматически подключается к солнечной батарее. Для контроля уровня заряда аккумулятора, а также для предотвращения утечки тока в солнечной батарее в ночное время на схеме подключены регулирующие диоды. Общий вид устройства приведен на рисунке 1.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Был проведен ряд опытов по ловле бабочек, и результаты экспериментов показывают, что уловы многих видов насекомых можно значительно повысить, если подобрать спектр света, обладающий высокими привлекающими свойствами. Светоловуш-ки привлекают тех насекомых, активный лёт которых происходит в сумерках или ночное время, бабочек, которые прилетают на свет и падают на феромон ловушки. Таким образом, в нашем случае два метода борьбы с сельхозвредителями - электрофизические и биологические - интегрированы.
Рисунок 2 - Расположение светодиодов, излучающих волны различной длины Figure 2 - Location of LEDs emitting waves of various lengths
Кроме этого, сюда можно легко подключить механические методы. При помощи картонной бумаги или другого доступного материала можно создавать цилиндрические, конусообразные трубки. При таких уловах насекомым не причиняется вреда. При этом без каких-либо трудностей можно проводить мониторинг по сорту бабочек. В биологических методах часто используются различные приманки (аттрактанты), когда вредители прилетают на запах приманки для питания (пищевые) и особи разного пола ищут себе пару для спаривания (половые приманки). Отличие нашего устройства от светоловушек, приведенных в работе [1], в следующем: в нашем случае система включает в себя светодиоды, излучающие волны различной длины: синие, зеленые, желтые и белые, а также имеется реле сумерек и резистор, регулирующий яркости светодиодов.
Заключение. Таким образом, созданные установки, представляющие собой усовершенствованный интегрированный метод, экологически безопасны, просты в применении и не требуют частых вмешательств. В ближайшем будущем необходимо усовершенствовать устройства, работающие на основе фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) и светодиодов, излучающих волны различной длины, а также реле сумерек, и проводить мониторинг по численности и фазам развития насекомых-вредителей: какие спектры привлекают в большей степени полезных или вредных насекомых. После проведенных экспериментов необходимо определить оптимальные варианты улавливания вредных насекомых, начать серийные производства световых ловушек для своевременного обеспечения сельскохозяйственных предприятий.
Библиографический список
1. Безрученок Н.Н., Тыновец С.В. Применение биоинсектицида лепидоцидп против комплекса чешуекрылых вредителей на голубике высокорослой // Весшк палескага дзяржаунага ушверсггэта. Серыя прыродазнаучых навук. 2018. №2. С. 11-18.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
2. Возмилов А.Г., Дюрягин А.Ю., Суринский Д.О.. Светоловушки для проведения мониторинга численности и фазы развития насекомых-вредителей // Вестник ЧГАА. 2010. Т. 57. С. 27-30.
3. Возмилов А.Г., Дюрягин А.Ю., Суринский О.Д. Методика расчета основных геометрических параметров однощелевой светоловушки // Достижения науки и техники АПК. 2011. №04. С. 77-78.
4. Дубик В.М. Защита плодовых культур от насекомых-вредителей //Вюник НТУ «ХП1». 2011. № 12. С.123-129.
5. Савчук И.В., Суринский Д.О., Русаков И.А. Математическая модель расчета конструктивных параметров видеосветоловушки // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2017. № 4 (127). С. 81-88.
6. Сулаймонов Б.А., Сапаев Б., Сапаев И.Б. Разработка светоловушек для мониторинга сельхозвредителей на основе светодиодов и фотоэлектрических преобразователей // Образование и спорт в эпохи: международная конференция 13-14 ноября 2018 г. Ашгабад, 2018.
7. Суринский Д О. Результаты экспериментальных исследований и устройства для мониторинга насекомых-вредителей // Вестник КрасГАУ. 2014. №12. С. 208-214.
8. Тенденции развития интегрированного способа защиты растений от насекомых-вредителей / Д.О. Суринский, И.В. Савчук, Е.В. Соломин, А.Г. Возмилов //Альтернативная энергетика и экология. 2013. № 9 (131). С. 65-71.
9. Inventory and taxonomy of phlebotomine sand flies of the mokolo leishmaniasis focus, northern Cameroon, with description of new sergentomyia taxa (diptera: Psychodidae) / A. N.Tateng, V.K. Payne, O. B. Ngouateu, O. D. Kirstein, A. Warburg, E. von Stebut,... A. Krüger // Acta Tropica. 2019. Vol. 194. Р. 172-180. doi:10.1016/j.actatropica.2019.04.006.
10. Hogsette J. A. Turning ultraviolet light traps on and off increases their attraction to house flies (diptera: Muscidae) // Journal of Insect Science. 2019. Vol. 19(1). doi:10.1093/jisesa/iey126.
11. Field performance of a low cost, simple-to-build, non-motorized light-emitting diode (LED) trap for capturing adult anopheles mosquitoes (diptera: Culicidae) // F. S. Silva, B.M. Costa-Neta, M. de Sousa de Almeida, E.C. de Araújo, J.V.C. Aguiar // Acta Tropica. 2019. Vol. 190. Р. 912. doi:10.1016/j.actatropica.2018.10.014.
12. Full trap method in handling warehouse pests in ledokombo, jember / I. Erdiansyah, F. Mayasari, S. U. Putri, V. Kartikasari, // Eliyatiningsih Paper presented at the IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2018. Vol. 207(1) doi: 10.1088/1755-1315/207/1/012040 Retrieved from www.scopus.com.
13. Kim K., Huang Q., Lei C. Advances in insect phototaxis and application to pest management: A review // Pest Management Science. 2019. doi:10.1002/ps.5536.
14. Song, Y., Kim, M., Lee, S. A counting method for the number of sternolophus rufipes and hydrochara affinis in a noisy trap image // Journal of Asia-Pacific Entomology. 2019. Vol. 22(3). Р. 802-806. doi:10.1016/j.aspen.2019.06.003.
15. The addition of a pheromone to a floral lure increases catches of females of the click beetle agriotes ustulatus (schaller) (coleoptera: Elateridae) / M. Tóth, L. Furlan, I. Szarukán, A. Nagy, J. Vuts, T. Toshova... Z. Imrei //Journal of Chemical Ecology. 2019. Vol. 45(8). Р. 667-672. doi:10.1007/s10886-019-01087-z.
Информация об авторах Сулаймонов Ботиржон Абдушукирович, ректор Ташкентского государственного аграрного университета, доктор биологических наук, академик АН РУз
Овчинников Алексей Семенович, член-корреспондент РАН, ректор Волгоградского государственного аграрного университета (РФ, 400002, г. Волгоград, Универсистетский пр., 26), доктор сельскохозяйственных наук, профессор ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7566-108X E-mail: ale-ksov50@mail.ru
Сапаев Байрамдурды, заведующий кафедрой «Физика и химия» Ташкентского государственного аграрного университета (РУз, 100140, г. Ташкент, ул. Университетская 2, доктор физико-математических наук, профессор, +99899 - 888-10-69, E-mail: sapaev.60@mail.ru.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Бочарников Виктор Сереевич, первый проректор Волгоградского государственного аграрного университета (РФ, 400002, г. Волгоград, Универсистетский пр., 26), доктор технических наук, доцент E-mail: bocharnikov_vs@mail.ru
Сапаев Иброхим Байрамдурдыевич, заведующий кафедрой «Физика и химия» Ташкентский институт инженеров ирригации и механизации сельского хозяйства (РУз, 100000, г. Ташкент, ул. Кари Ниязий, 39), PhD, доцент, +99890 - 910-86-85, E-mail: mohim@inbox.ru
Фомин Сергей Денисович, заведующий Центром наукометрического анализа и международных систем индексирования, профессор кафедры «Механика» Волгоградского государственного аграрного университета (РФ, 400002, г. Волгоград, Университетский проспект, 26), доктор технических наук, доцент ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7910-9284 fsd_58@mail.ru
Эркинов Зухриддин Шавкатович, студент, Ташкентский институт инженеров ирригации и механизации сельского хозяйства, (РУз, 100000, г. Ташкент, ул. Кари Ниязий 39)
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
УДК 631.674 DOI: 10.32786/2071-9485-2019-03-40
УПРАВЛЕНИЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИМ И ГИДРОТЕРМИЧЕСКИМ ПРОЦЕССАМИ В АГРОФИТОЦЕНОЗАХ ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
MANAGEMENT OF PHYSIOLOGICAL AND HYDROTHERMAL PROCESS IN AGROPHYTOCENOSIS BY IMPROVEMENT OF IRRIGATION SYSTEMS
FOR ITS IMPLEMENTATION
Н.Н. Дубенок1, академик РАН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, А.В. Майер2, кандидат сельскохозяйственных наук С.В. Бородычев , инженер
N.N. Dubenok1, A.V. Mayer2, S.V. Borodychev2
1РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева 2ФГБНУ Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова, г. Москва
1Federal State Budget Educational Institution of Higher Education «Russian State Agrarian University - Moscow Agricultural Academy named after K.A. Timiryazev»
2Federal State Budget Scientific University «All-Russian Scientific Research Institute of Hydrotechnics and Land Reclamation named after A.N. Kostyakov», Moscow
Дата поступления в редакцию 13.06.2019 Дата принятия к печати 15.09.2019
Received 13.06.2019 Submitted 15.09.2019
В системе мероприятий по рационализации и совершенствованию использования природных богатств в бассейне реки Волги Волгоградской области существенное значение приобретают комбинированные способы орошения с активацией поливной воды. Активация воды может достигаться различными приемами: изменение молекул кристаллических решёток, насыщение молекулами углекислого газа и ее магнитная обработка. Эти приемы отличаются простотой технологии и дешевизной осуществления, позволят в сочетании с комбинированным (капельное орошение + мелкодисперсное дождевание) способом орошения и оптимальными водным и питательным режимами обеспечивать при всех равных условиях с поливом обычной водой прибавку урожая овощных культур до 20.. .25 % при существенном улучшении их качества, снижения расходов воды на единицу урожая и удешевления себестоимости получаемой продукции. Применение при орошении томатов магнитоактивированной воды является одним из радикальных средств повышения продуктивности орошаемого гектара. Вода, обработанная магнитным полем, существенно стимулирует интенсивность роста растений, повышает их облиственность, количество соцветий, массу плодов, а
