CC BY
123
ЗАЩИТА РАСТЕНИЙ
ОЗОН - ЭФФЕКТИВНЫЙ ФУМИГАНТ ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ЗЕРНОПРОДУКТОВ ОТ
АМБАРНЫХ ВРЕДИТЕЛЕЙ
Н.Д. Романенко1, В.Г. Заец2, Т.И. Михальская3, И.О. Попов1, М.В. Приданников4
1 Институт паразитологии РАН г. Москва, e-mail: [email protected] 2Кафедра защиты растений Российский университет дружбы народов ул. Миклухо-Маклая, 8/2, 117198 Москва, Россия 3Калужское КБ «НПО им. С.А. Лавочкина», г. Калуга 4Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии РАСХН пос. Большие Вяземы, Московская обл.
Бромистый метил, применяемый более 70 лет как газообразный фумигант, уже не отвечает современным эколого-гигиеническим требованиям. Фосфин как его заменитель также имеет ряд недостатков. Поиск других фумигантов, не менее эффективных, но более безопасных, весьма важен. Таковым является озон. Исследования показали, что озон даже в малых дозах эффективен против амбарных вредителей, не снижая товарных качеств продукции. В работе показаны фумигационные свойства и перспективность использования озона в качестве фумиганта для дезинсекции зерна и других продуктов при хранении от амбарных вредителей.
Защита зерна и продуктов его переработки от вредителей во время хранения имеет важное значение. Даже один отдельно взятый вредитель может уничтожить при благоприятных условиях для его развития тонну зерна. Существующие меры борьбы, в основном, практикуются на использовании газообразных фумигантов (бромметил и фосфин), в ряде случаев применяются жидкие инсектициды (актеллик, простор, фуфанон и др.). Однако с 1991 г. «Монреальским протоколом» бромметил ограничен в применении, а с 2015 г. он будет снят с производства и применения как разрушитель озонового слоя атмосферы. В ряде работ [3, 4, 8] показана перспективность использования озона для дезинсекции хранящегося зерна. По их данным, выработка озона генератором меньше стоимости фосфина на 9,46 руб. на 1 т зерна. Замена дезинсекции зерна фосфином на дезинсекцию озоном при годовом объеме 12 млн. т может дать экономию около 113 млн. руб. в год.
Озон (03) - газообразное вещество, высокоактивная аллотропная модификация кислорода; при обычных температурах - газ светло-голубого цвета с характерным острым запахом. Озон нестабилен и легко распадается, образуя высокоактивные атомы кислорода, обладающие сильными окислительными свойствами. В природе озон образуется из кислорода при грозовых разрядах или под действием радиации Солнца (стратосферный озоновый слой) [1, 5]. В 1874 г. профессор
А.П. Доброславин - создатель первой школы гигиенистов - впервые предложил применять озон в санитарии как средство для обеззараживания питьевой воды и воздуха от патогенной микрофлоры. Позднее, в 1886 г., Н.К. Келдыш провел исследования бактерицидного действия озона и рекомендовал его как высокоэффективное дезинфицирующее средство. Особенно широко развернулись исследования в этом направлении в XX веке с появлением различных типов озонаторов. Озон стали использовать в медицине, сельском хозяйстве, пищевой
промышленности и др. [1, 5, 6, 7]. Ряд фундаментальных исследований проведен по оценке влияния озона и его доз на состояние растений, на прирост биомассы и ее потери наземными органами, о проникновении его в растение и влиянии на изменения в процессе роста и старения на клеточном уровне, содержании озона в приземном слое атмосферы на современном этапе [9, 10], особенностях и регламентах его применения с использованием различных конструкций озонаторов.
В борьбе с бактериальной патогенной флорой озон стали использовать во всех помещениях, где требуется стерильное и полустерильное окружение. Было показано, что борьба с плесневой микрофлорой путем обработки озоном приводит к прекращению роста плесневых грибов, достигается 100% защита от кишечной палочки и других паразитных микроорганизмов. Это свойство озона может быть применено и для дезинфекционной обработки подвалов жилых домов. Выявлено, что озон вызывает гибель летающих молей. Установлено, что обработка озоном подвальных и складских помещений заставляет крыс и мышей покидать их вследствие высокой чувствительности этих животных к озону. Кроме того, озон уничтожает неприятные запахи: обработка помещений и автомобилей дает выраженный дезодорирующий эффект. Микробактерицидные свойства озона применимы для увеличения сроков хранения различных продуктов питания - от мясных до овощных. Обработка хранилищ приводит к значительному увеличению сроков хранения различных продуктов питания без потери их качества. В настоящее время во всем мире проводится усовершенствование технологии применения озона в различных отраслях сельского хозяйства с целью его безопасного и эффективного использования. Озон также широко применяют для очистки питьевых и сточных вод бытового и промышленного назначения. Технология озонирования воды значительно превосходит хлорирование. В медицине и ветеринарии также были выявлены положительные свойства озона. Показано, что обработка озоном ран на теле человека и животных способствует скорейшему их заживлению, а озонированные косметические средства имеют выраженный дерматологический эффект, излечивая широкий спектр кожных заболеваний. Эти и другие полезные свойства озона могут быть использованы также в различных отраслях сельского хозяйства, в частности, при хранении зерна, продуктов его переработки, комбикормов и др. На базе Института паразитологии РАН сотрудниками лаборатории фитопаразитологии совместно с представителями Калужского КБ «НПО им. С.А. Лавочкина» проведены исследования по оценке различных концентраций озона на комплекс амбарных вредителей - рисового долгоносика, мучного хрущака и фасолевую зерновку как в чистой культуре (без субстратов), так и на различных сыпучих субстратах (зерне и отрубях): пшенице, ячмене, овсе, сое и фасоли.
Методика исследований. В качестве источника озона использовали экспериментальный образец озонатора «Озон КЭ» (паспорт ОК.01.00000 ПС) производства комплексного ОКБ «НПО им. Лавочкина». Концентрацию измеряли газоанализатором Циклон-541 фирмы «ОПТЭК». Обработку озоном амбарных вредителей в чистой культуре и на различных субстратах (зерне и отрубях) проводили в конических колбах с входящим и выходящим отверстиями в камеральных условиях с соблюдением строгой изоляции и под тягой. Учет результатов опытов (активных и погибших взрослых особей) проводили ежедневно на протяжении 15 суток. Концентрацию озона измеряли на выходе и поддерживали на заданном уровне в течение экспозиций: 15, 20 и 30 минут. Контролем служили необработанные озоном пробы. Повторность - десятикратная. Биологическую
эффективность (БЭ) определяли по общепринятой в токсикологической практике методике, по формуле Эббота [2]:
БЭ=(а-Ь)/ах 100%,
где а - число активных особей в контроле (без обработки), b - число активных особей в вариантах (после обработки озоном).
Результаты исследований. В результате проведенных наблюдений в опыте при обработке взрослых особей рисового долгоносика (без субстрата) озоном в дозе 400 мг/м3 при экспозиции 15 мин (в среднем к контролю) 100% гибель вредителя установлена на 6-7 день, в дозах 50 мг/м3 и 200 мг/м3 (66,7%) - на 10 день. Биологическая эффективность озона в этих вариантах достигала 100% (табл. 1). В то же время в аналогичном опыте со взрослыми особями фасолевой зерновки биологическая эффективность озона достигала 100% при обработке 850-950 мг/м3 (15 мин) лишь на 14 день после обработки (табл. 1). В опыте со взрослыми особями мучного хрущака на пшенице 100% биологическую эффективность наблюдали на 10 сутки после обработки 950-1000 мг/м3 озоном (экспозиция 15 мин).
Таблица 1
Инсектицидная активность различных доз озона на амбарных вредителей, экспозиция
15 мин.
Вид вредителя Доза, мг/м1 Активных особей, % на: БЭ, % в конце опыта
4-е сутки 5-е сутки 7-е сутки 10-е сутки 15-е сутки
Рисовый долгоносик (без субстрата) 50 100 70 20 10 0 50
200 100 100 60 0 0 100
400 40 20 0 0 0 100
контроль 100 100 60 20 0
Зерновка фасолевая (без субстрата) 850-950 100 100 100 50 10 90
контроль 100 100 100 100 100
Мучной хрущак (на пшенице) 950-1000 100 80 60 0 0 100
контроль 100 100 100 70 60 -
В опыте с рисовым долгоносиком (Біїопа огі/ае) на различных видах субстрата (табл. 2) (отруби ячменя, овса и сои) динамика инсектицидного действия озона значительно отличалась от таковой при обработке взрослых особей без субстратов. Гибель основной массы жуков наблюдали на отрубях. Рисовый долгоносик на отрубях ячменя сохранял активность на 14-15 сутки после обработки на уровне контроля. Однако естественная гибель жуков в контроле была зарегистрирована на
14 сутки, а при обработке озоном - на 7 сутки. При обработке отрубей ячменя зараженных 8іїопа огі/ае озоном в концентрации 200 мг/м3 БЭ составляла 20-50%.
На отрубях овса активность 8йопа ошае сохранялась на 15-е сутки (30% активных особей) в контроле. В вариантах гибель Біїопа огігае наблюдали на 10 сутки при обработке озоном в дозе 400 мг/м3 (БЭ 100%). Обработки озоном 100 и 200 мг/м3 были на уровне контроля (табл. 2).
На соевых отрубях активность Біїопа огігае в контроле сохранялась на протяжении 7 суток, гибель отдельных экземпляров наблюдали на 3-4 сутки, а 90% гибель - на 7 сутки. 100% гибель 8іїопа огігае наблюдали на 7 сутки при дозе озона 400 мг/м3. По-видимому, соевый субстрат для Біїопа огігае является неподходящим для длительного пребывания в нем взрослых особей (табл. 2).
Наиболее эффективное инсектицидное действие (БЭ = 100%) озона наблюдали при обработке зараженных рисовым долгоносиком субстратов на 7 сутки при использовании 400 мг/м3 при экспозиции 15 мин, а наименее эффективное действие озона отмечено лишь на 10 сутки (БЭ = 50%) в концентрации 50 мг/м3 (экспозиция
15 мин). Зерновка фасолевая погибала при использовании озона в концентрации
850-950 мг/м на 10 сутки (БЭ=50%), 90% гибели зерновки отмечено лишь на 15 сутки.
100%-ная гибель мучного хрущака (на пшенице) отмечена на 5-7 сутки при концентрации озона 950-1000 мг/м3.
Эффективность обеззараживания различных видов сыпучих кормов (отрубей ячменя, овса и сои) от амбарного (рисового) долгоносика зависела как от дозы озона, так и от видов отрубей (табл. 2.).
Таблица 2
Эффективность обеззараживания озоном различных видов сыпучих кормов (отруби),
зараженных рисовым долгоносиком
Вид корма Доза, мг/м 3 Активных особей, % на: БЭ, % в конце опыта
4-е сутки 5-е сутки 7-е сутки 10-е сутки 15-е сутки
Отруби ячменя 100 100 100 100 80 50 16,7
200 100 100 100 100 20 66,7
400 100 100 100 60 30 50
контроль 100 100 100 60 60 -
Отруби овса 100 100 100 100 20 0 100
200 90 80 40 30 20 50
400 100 100 100 0 0 100
контроль 100 100 100 50 40 -
Отруби сои крупного помола 100 80 10 0 0 0 75-100
200 90 10 10 0 0 75
400 50 10 0 0 0 75-100
контроль 50 40 10 0 0 -
100% эффективность отмечена при обеззараживании отрубей овса озоном в концентрации 400 мг/м3 на 10-е сутки.
Установлено, что отруби ячменя являются наиболее благоприятным субстратом для рисового долгоносика: его высокая активность сохранялась в контроле и после обработки озоном на высоком уровне в течение 2 недель, а наиболее высокая БЭ отмечена на 15 сутки при концентрации озона 200 и 400 мг/м3 (50 и 66,7%). Менее благоприятным субстратом для рисового долгоносика были отруби сои. Естественная гибель долгоносика наблюдалась на 4 сутки. БЭ 75 - 100% отмечена на 5-7 сутки для всех вышеуказанных концентраций озона (100, 200, и 400 мг/м3).
Таким образом, в результате проведенных исследований было установлено, что прямое инсектицидное действие озона на вредителей (без субстрата) зависело от вида амбарных вредителей и от нормы расхода озона. Инсектицидная активность озона (в среднем к контролю) установлена на 6-7 день в дозе 400 мг/м3 (100%) и в дозах 50 и 200 мг/м3 (66,7%) на 10 день. Частичная гибель взрослых особей отдельных видов амбарных вредителей после обработки озоном была отмечена уже на 4 сутки. На различных видах субстрата: на отрубях ячменя, овса и сои -динамика инсектицидного действия озона значительно отличалась от таковой при обработке взрослых особей без субстратов. Эффективность обеззараживания различных видов сыпучих кормов (отрубей ячменя, овса и сои) от амбарных вредителей зависела как от дозы озона, так и от видов вредителей и видов субстрата (зерна, отрубей). Наиболее эффективное инсектицидное действие (БЭ = 100%) озона наблюдали при обработке зараженных рисовым долгоносиком субстратов на 7 сутки при использовании 400 мг/м3 при экспозиции 15 мин, а наименее эффективное действие озона отмечено лишь на 10 сутки (БЭ = 50%) в концентрации 50 мг/м3 (экспозиция 15 мин), т.е. с увеличением концентрации озона увеличивалась биологическая эффективность. Полученные положительные результаты в лабораторных условиях подтверждают возможность использования
озона в борьбе с амбарными вредителями при хранении зерна, отрубей и комбикормов зерновых и зернобобовых культур.
ЛИТЕРАТУРА
1. Блинов Н.В. Дезинфицирующие свойства озона. - Пчеловодство. - 2002. - № 3.
2. Гар КА. Методы испытания токсичности и эффективности инсектицидов. - М., Сельхозиздат, 1963.
3. Закладной Г.А., Саеед Е.К.М. Озон в борьбе с вредителями хранящегося зерна. -Материалы второй международной конференции «Хранение зерна - 2003». - М., МПА, 2003.-С. 97-98.
4. Закладной Г.А., Саеед Е.К.М., Когтева Е.Ф. Биологическая активность озона в отношении вредителей зерна - рисового долгоносика и амбарного долгоносика.
- Хранение и переработка сельхоз. зерна. - 2003. - № 4. - С. 59-61.
5. Лунин В.В., Попович М.П., Ткаченко С.Н. Физическая химия озона. - М., 1998.
6. Очистка и обеззараживание воды озоном. Озонирование. Озон. Свойства озона.
- Сайт Инженерно-техн. центра «Техновация». - 2007.
7. Романенко Н.Д., Буров Б.В. Эффективность обеззараживания озоном. - Защита и карантин растений. - 1997. - № 9. - С. 25-26.
8. Саеед Е.К.М. Биологическая активность озона как средства дезинсекции хранящегося зерна. - Автор, дис. ... канд. биол. наук. - М., 2004.
9. Семенов С.М., Кунина И.М., Кухта Б.А. Тропосферный озон и рост растений в Европе. - М., Издат. центр «Метеорология и гидрология», 1999. - 208 с.
10. Lesser V.M., Rawlings J.O., Spruill S.E., Somerville M.S. Ozone effects on
agricultural crops: statistical methodologies and estimated dose-response
relationships. - Crop Sci. - 1990. - 30. - P. 148-155.
OZONE AS A PERSPECTIVE FUMIGATE FOR PEST CONTROL OF STORAGE PRODUCTION
N.D. Romanenko1, V.G. Zaets2, T.I. Michalskay3,1.0. Popov1, M.V. Pridannikov4
1 Institute of Parasitology RAS Moscow, Russia, e-mail: [email protected] 2Department of plant protection Russian People’s Friendship University st. Miklucho-Maklay, 8/2, 117198 Moscow, Russia 3Kaluzsloe KB NPO Lavochkina, Kaluga 4Research Institute of Phytopatholofy
B. Vyazemy, Moscow region, 143050
Methyl Bromide that is applied more than 70 years as a gas fumigant doesn’t suit modern ecologic and hygienic requirements. Usage of Phosphine instead has also got some definite disadvantages. So it is important to search for the new not less effective fumigants suitable for modern ecological requirements now. Ozone is the right solution for this. The researches illustrated that ozone applied even in low rates has high efficacy against seed storage pests and has no negative influence on its quality. A good efficacy and potential of applying ozone as the effective fumigate against seed storage pests and other plant production is shown in this article.
