CC BY
35Вестник защиты растений, 2, 2001 УДК 632.95.025.8:632.7
УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ МЕТОДИКА МОНИТОРИНГА РЕЗИСТЕНТНОСТИ ВРЕДНЫХ ОРГАНИЗМОВ К ПЕСТИЦИДАМ НА ПРИМЕРЕ ВРЕДНОЙ ЧЕРЕПАШКИ
В.И.Долженко*, А.Г.Махоткин*, А.А.Зверев*, Г.И.Сухорученко*, Н.Н.Вошедский**, М.А.Махоткин***
*Всероссийский НИИ защиты растений, Санкт-Петербург **Ростовская областная станция защиты растений ***Ростовский государственный университет
Усовершенствованная методика мониторинга резистентности вредителей к пестицидам разработана на основе материалов, полученных в Ростовской области и Ставропольском крае применительно к клопу вредной черепашке, и содержит в себе ряд общих организационных и методологических принципов и подходов, применимых к другим вредным организмам в различных агроценозах и регионах. Методика рассчитана на практических работников службы защиты растений и предусматривает компьютерную обработку результатов токсикологического анализа.
Вредная черепашка (Eurygaster integriceps Put.) - опасный вредитель зерновых культур, повреждаемых преимущественно ее личинками, против которых и направлены химические защитные мероприятия. Однако в годы массового размножения вредителя обработки проводят и против перезимовавших имаго.
В борьбе с вредной черепашкой несколько десятилетий используют химические средства, ассортимент которых претерпел существенные изменения по мере развития химии пестицидов. В итоге популяции насекомого подвергались регулярному воздействию сначала хло-рорганических, потом фосфорорганиче-ских и, в последнее десятилетие, пирет-роидных препаратов. Все это создавало базу для отбора и постепенного накопления в популяции вредителя мутаций, определяющих развитие резистентности к инсектицидам разных химических классов. Замена длительно применявшихся хлорорганических препаратов на фосфо-рорганические (хлорофос, метафос, мета-тион и др.) предотвратила развитие резистентности к препаратам ДДТ, но не уничтожила полностью мутации, определяющие общие для хлорорганических и пиретроидных инсектицидов механизмы, ответственные за формирование резистентности. Именно этим обстоятельством можно объяснить быстрое развитие
и распространение резистентности к пи-ретроидам в разных районах Ростовской области и Ставропольского края в годы последней вспышки размножения вредной черепашки (Коваленков, Соколов, 1998; Вошедский и др., 2000; Долженко, Сухорученко, 2000).
Развитие резистентности (приобретенной устойчивости) к пестицидам у многих вредных членистоногих является серьезной проблемой современного химического метода защиты растений. Неизбежным следствием резистентности становится увеличение доз пестицидов и кратности химических обработок и, как следствие этого, нарушение агробиоцено-тических отношений, ведущее к вспышкам размножения вредных видов и появлению новых вредителей, а также к загрязнению окружающей среды. Если процесс формирования резистентной популяции вовремя не приостановлен, он может привести к полной потере эффективности препарата и большому экономическому ущербу, что влечет за собой перестройку всей системы борьбы.
Признаком появления резистентности к применяемому препарату обычно считают снижение эффективности обработок при употреблении стандартной нормы пестицида. Но такое снижение может быть следствием посторонних причин, не имеющих никакого отношения к резистентности вредителя: некачественный
препарат, неравномерная обработка растений, нарушение дозировок и т.д. Для того чтобы потерю эффективности пестицида отнести за счет действительного развития резистентности в обрабатываемой популяции, необходимо знать исходную, характерную для данного вида вредителя чувствительность к данному препарату и в ходе мониторинга сравнивать ее с показателями токсичности для исследуемой популяции.
Современный специалист по защите растений должен владеть методами раннего обнаружения резистентности, которые должны быть технически простыми, мало трудоемкими и, что очень важно, стандартизованными в такой степени, чтобы можно было легко сравнивать реакцию популяций вредителей из разных регионов к различным препаратам.
Методика определения устойчивости вредителя к любому соединению состоит из двух этапов:
- выявления устойчивых особей в популяции с помощью диагностической концентрации (ДК) препарата на полях, где отмечено снижение эффективности химических обработок;
- установления уровня устойчивости популяции вредителя путем постановки специальных опытов.
Диагностическая концентрация препарата подбирается с таким расчетом, чтобы обеспечить 100% гибель особей нормальной чувствительности. В схеме диагностическая концентрация в два раза превышает верхний порог чувствительности нормальных особей, то есть определенное в опыте значение СКд5. Все особи, выжившие после такой обработки, считаются потенциально устойчивыми, а наличие таких особей в 2-3 последовательных проверках служит опасным сигналом развития резистентности, в особенности, если их доля каждый раз возрастает.
Диагностическая концентрация во всех проверках должна быть одной и той же, так как она предназначена не для определения уровня устойчивости, а для получения информации о доле устойчивых особей в популяции. Применение ди-
Вестник защиты растений, 2, 2001 агностической концентрации позволяет обнаружить резистентных особей задолго до того, как они накопятся в числе, необходимом для сдвига среднего уровня устойчивости популяции (величины СК50), и сигнализирует о потенциальном возрастании резистентности.
Развернутые опыты по определению уровня устойчивости вредителя целесообразно начать ставить в том случае, когда обнаруживается не менее 20-30% устойчивых особей, так как меньшая их доля мало сказывается на среднем уровне устойчивости популяции.
Предлагаемый метод определения резистентности к инсектицидам вредной черепашки разработан с использованием токсикологических подходов, изложенных ранее в методических указаниях "Определение резистентности вредителей сельскохозяйственных культур и зоофагов к пестицидам" (1990), утвержденных ВАСХНИЛ в качестве стандартных. В основе этих методик лежит изучение реакции вредителя на серию дозировок какого-либо препарата - от минимальной, вызывающей гибель 5-10% нормальных чувствительных особей, до максимальной, при использовании которой гибнет 90% особей и более. Полученные ряды смертностей подопытных объектов обрабатывают с помощью пробит-анализа по Миллеру-Тейнтеру (Беленький, 1959) для получения токсикологических параметров характеристики чувствительности конкретной популяции вредителя к определенному пестициду -среднесмертельной концентрации СК50 (или дозы СД50) и концентрации СК95, вызывающей 95% смертность. Дальнейшие процедуры связаны с установлением показателей резистентности (ПР), которые определяют отношением СК50 инсектицида для исследуемой популяции к СК50 инсектицида для популяции, принятой условно за чувствительную. Условность отнесения используемой для сравнения популяции к чувствительной связана с тем, что длительность применения пестицидов разных химических классов в агроценозах делает маловероятным выявление истинно "чувствитель-
Вестник защиты растений, 2, 2001 ных" популяций членистоногих, не подвергавшихся ранее химическим обработкам.
Необходимо подчеркнуть, что утвержденные ранее методики были рассчитаны, в основном, на специалистов научно-исследовательских учреждений, владеющих методами токсикологических исследований. В настоящее время, когда мониторинг резистентности вредителей к пестицидам проводят на больших площадях, создалась необходимость в региональном подходе к изучению скорости ее развития. Решить эту задачу невозможно без подключения существующей службы защиты растений. В связи с
этим возникла необходимость в усовершенствовании и детализации этих методик для их использования практическими работниками в прикладных целях, прежде всего для решения вопросов целесообразности использования в зональных системах того или иного пестицида в зависимости от обнаружения конкретного показателя резистентности к нему у объекта борьбы.
Мониторинг резистентности необходимо вести как к интенсивно применяемым многие годы фосфорорганическим и пиретроидным препаратам, так и к новым появляющимся на рынке инсектицидам.
Региональная система мониторинга резистентности вредных организмов к пестицидам, ее цели и задачи
Учитывая то обстоятельство, что развитие резистентности членистоногих к пестицидам - длительный процесс, необходимо накопление данных по изменению показателей чувствительности вредителей к применяемым средствам борьбы в динамике. Для этого в каждом регионе должна быть создана база данных по чувствительности ключевых вредителей к инсектицидам различного механизма действия в целях своевременного исключения из системы защиты препаратов, теряющих эффективность вследствие развития к ним резистентности в популяциях вредных членистоногих. Это послужит также базой для построения систем применения пестицидов, которые тормозят развитие резистентности и этим продлевают практическую "жизнь" используемых препаратов.
Задачами региональной системы мониторинга резистентности являются, во-первых, регулярное определение токсичности пестицидов для ключевых вредных организмов в каждой из основных природно-климатических зон региона, во-вторых, централизованная компьютерная обработка результатов с вычислением токсикологических показателей анализируемых инсектицидов. На основании полученных материалов делают анализ складывающейся ситуации и проводят
регулирование применяемого ассортимента средств борьбы, направленное на предотвращение развития резистентности вредных организмов.
Система мониторинга предусматривает структуру подразделений, выполняющих мониторинг, на основе существующей службы защиты растений с точным определением и разграничением функций составляющих ее подразделений. Проводится унификация и детальное определение последовательности процедур мониторинга от сбора предварительной информации и планирования работ до оценки результатов и принятия управленческих решений. При этом вероятность ошибок при определении показателей резистентности сводится к минимуму с помощью: 1) более совершенной формы выражения концентраций пестицидов; 2) упрощения процедуры разведения препаратов и выбора концентраций для постановки опытов; 3) расчета токсикологических показателей на основе компьютерной программы. Пригодность препаратов в зональных схемах борьбы оценивают путем использования дополнительного показателя индекса токсичности (ИТ) и его биологической эффективности.
Региональная система мониторинга резистентности ориентирована на суще-
ствующую службу защиты растений и включает в себя региональную СТАЗР (областную, краевую, республиканскую), базовые и остальные районные СТАЗР в каждой из природно-климатических зон региона, сельскохозяйственные предприятия и фермерские хозяйства.
Такая структура сети мониторинга позволяет осуществлять его одновременно во всех зонах региона и оперативно реагировать на развитие резистентности в популяциях вредных организмов к применяемым препаратам. В зависимости от статуса отдельных подразделений службы защиты растений и задач мониторинга его проведение складывается из следующих этапов.
Районные СТАЗР осуществляют сбор информации по ассортименту применяемых в хозяйствах инсектицидов, обрабатываемых площадях и эффективности проводимых защитных мероприятий. На основании анализа этих данных выявляют хозяйства, в которых наблюдается снижение эффективности пестицидов, и устанавливают его причины. В итоге определяют хозяйства, в которых высока вероятность снижения эффективности применения пестицидов вследствие развития резистентности.
Полученные материалы поступают в областную СТАЗР, где они обобщаются по природно-климатическим зонам, в каждой из которых выделяются районы и хозяйства с наименьшей эффективностью инсектицидов. Определяются места и препараты, требующие первоочередного внимания с точки зрения вероятного развития резистентности. Составляется план проведения работ по оценке чувствительности популяций вредителя в конкретных районах и хозяйствах к конкретным инсектицидам.
На начальном этапе развертывания системы мониторинга резистентности, когда в районах еще отсутствует или слаба материальная база для проведения этой работы и на местах отсутствует опыт практического осуществления связанных с мониторингом работ, целесооб-
Вестник защиты растений, 2, 2001 разно ограничиться проведением его в каждой из природно-климатических зон на базе одной из районных СТАЗР, располагающей наиболее квалифицированными кадрами и иными условиями для проведения такой работы. В этом случае отбор биоматериала следует ограничить двумя-тремя районами природно-климатической зоны, в каждом из которых он осуществляется на территории одного из хозяйств. Обучение работников этих базовых районных СТАЗР методике проведения всех связанных с мониторингом резистентности работ проводят во время семинаров силами привлекаемых для этой цели сотрудников научных учреждений. Присутствие научных сотрудников необходимо также при практическом освоении на местах данной методики работниками каждой из базовых СТАЗР.
Базовые районные СТАЗР служат впоследствии центрами расширения сети мониторинга резистентности в каждой из природно-климатических зон по мере создания материальной базы и приобретения опыта работниками службы защиты растений других районов. Конечной целью является охват системой мониторинга резистентности на постоянной основе всех административных районов региона.
Методика предусматривает четкое разграничение функций и ответственности организационных звеньев сети мониторинга.
Данный подход к организации мониторинга резистентности применим для контроля за ее развитием в популяциях ключевых видов вредителей основных агроценозов к пестицидам разных химических классов. Однако в зависимости от биологии того или иного вредного объекта приведенные положения должны быть адаптированы к конкретному виду и фазе его развития. Разработанное методическое руководство ориентировано на мониторинг резистентности к инсектицидам в популяциях вредной черепашки из разных природно-климатических зон возделывания зерновых колосовых культур.
Вестник защиты растений, 2, 2001
Определение резистентности клопа вредной черепашки к инсектицидам
С целью улучшения качества получаемых результатов планируемый объем работ должен быть ограничен. Для каждого места отбора биоматериала целесообразно вести анализ не более, чем по пяти препаратам. В первую очередь определяют резистентность вредной черепашки к тем препаратам, по которым имеются сведения о снижении их биологической эффективности в производственных условиях. Кроме того, в число проверяемых включают наиболее широко применяемые, а также перспективные инсектициды. Вести работу необходимо как с личинками, так и с имаго в зависимости от складывающейся фитосани-тарной обстановки на полях, то есть в ранневесенний период с перезимовавшими имаго, в период налива зерна - с личинками младших возрастов и, в случае необходимости, с допитавшимися имаго нового поколения.
Определение чувствительности клопов к инсектицидам проводят на личинках второго возраста, как фазе развития, против которой проводят регулярные обработки, или на окрылившихся клопах. Личинок можно собирать в поле, когда большинство из них находится во втором возрасте. Более точные результаты обеспечивает лабораторное выведение личинок из яиц, отложенных собранными в поле имаго. Перезимовавших клопов собирают в поле перед началом массовой откладки яиц. Насекомых собирают с помощью энтомологического сачка. Кошения необходимо проводить преимущественно в утренние и вечерние часы, поскольку в жаркую пору дня, когда температура воздуха повышается до 23-27°^ клопы переходят в затененные места нижнего яруса. Собранных насекомых доставляют в лабораторию с помощью транспортировочного садка.
Обработку подопытных насекомых производят с помощью откалиброванного пульверизатора или специального лабораторного опрыскивателя. После обработки их переносят в чашки Петри, выстланные фильтровальной бумагой, с кормом (колос
или часть колоса пшеницы).
Долю устойчивых особей в популяции определяют путем обработки личинок или взрослых клопов черепашки диагностическими концентрациями препаратов. Для оценки каждого препарата используют по 100 личинок или имаго. Опрыскивание проводят в пятикратной по-вторности, по 20 насекомых в каждой.
Определение чувствительности (резистентности) вредителя к инсектицидам проводят путем опрыскивания подопытных личинок или имаго их растворами в серии концентраций. Опыты закладывают в четырех повторностях, по десять особей в каждой.
Обработанных насекомых содержат в чашках Петри, защищенных от прямого солнечного света. Учеты их смертности проводят через 72 часа после опрыскивания. Расчет доли устойчивых особей и токсикологических показателей проводят на компьютере при помощи файла "MONITREZ.XLS", предназначенного для работы в редакторе электронных таблиц MICROSOFT EXEL 97.
Апробация разработанной методики специалистами ВИЗР и Ростовской областной СТАЗР была выполнена в 2000 г. в 14 районах, расположенных во всех поч-венно-климатических зонах Ростовской области. В ходе работы была определена токсичность для личинок второго возраста вредной черепашки инсектицидов дана-дим, децис, кинмикс, суми-альфа, фьюри и циткор. Выявлены различия в уровнях резистентности вредителя к инсектицидам в разных зонах Ростовской области (табл. 1). В целом клоп более чувствителен к инсектицидам в северных районах, относительно менее чувствителен в южных районах.
Данные таблицы 1 свидетельствуют также о том, что в ряде районов сформировались популяции вредителя, резистентные к отдельным инсектицидам. Так, в южной зоне (Сальский, Песчано-копский, Целинский районы) выявлены популяции, устойчивые к суми-альфа, кинмиксу и децису. Однако, индекс ток-
сичности этих препаратов в большинстве случаев больше единицы, и они пока еще не до конца утратили свою эффективность. В районах северной и центральной зон (Аксайский, Родионово-Несветайский, Белокалитвинский, Тарасовский, Каменский) сформировалась резистентность к фьюри и суми-альфа, индекс токсичности их меньше единицы и эти токсиканты неэффективны в борьбе с черепашкой. Вместе с тем отмечена высокая чувствительность личинок в районах северной зоны к
Вестник защиты растений, 2, 2001 децису, в северной и центральной зоне к циткору. В южной зоне, несмотря на развитие резистентности к кинмиксу, суми-альфа, децису, отмечена толерантность вредителя к фьюри, что хорошо согласуется с показателями высокой эффективности препаратов на основе циперметрина на юге области (табл. 2). В отдельных районах выявлена высокая чувствительность личинок к кинмиксу (Азовский, Каменский) и суми-альфа (Аксайский, Каменский, Целинский).
Таблица 1. Токсичность инсектицидов для личинок вредной черепашки Ростовская область, 2000
Латентная Латентная
Район концентрация (ПР)* (ИТ)** Район концентрация (ПР)* (ИТ)**
х-10-4, % д. в х-10"4, % д.в
СК50 СК95 СК50 СК95
Децис Кинмикс
Белокалитвинский 0.048 1.4 19.2 14.9 Белокалитвинский 0.51 50 - 1
Тарасовский 0.041 0.18 16.4 115 Тарасовский 3 26 - 1.9
Каменский 0.032 0.17 12.8 122 Каменский 0.24 8.5 - 5.9
Азовский 0.3 4.3 140 4.8 Азовский 0.89 8.3 - 6
Аксайский 0.002 2.7 1 7.7 Аксайский 3.3 101 - <1
Родионово- Родионово-
Несветский 0.04 0.39 16 53.3 Несветский *** *** *** ***
Сальский 0.25 0.92 50 22.1 Сальский 4.68 11.04 - 4.5
Песчанокопский 0.3 0.87 60.2 23.8 Песчанокопский 50 500 - <1
Целинский 0.15 0.45 29.2 45.5 Целинский 50 500 - <1
Данадим Суми-альфа
Белокалитвинский 160 5000 107 <1 Белокалитвинский 0.036 <100 4.2 <1
Тарасовский 53 210 35.3 9.5 Тарасовский 0.66 60 7.2 <1
Каменский 90 185 60 10.8 Каменский 0.08 11.2 9.4 3.7
Азовский 58 807 39 2.5 Азовский 2 63 235 <1
Аксайский 66 2700 44 <1 Аксайский 1.34 7.8 157 <1
Родионово- Родионово-
Несветский 185 1700 123 1.2 Несветский 1 8.3 118 <1
Сальский 101 515 67 3.9 Сальский 2.6 7.1 306 5.9
Песчанокопский 468 2070 46.8 <1 Песчанокопский 1.7 5.1 172 8.0
Целинский 146 344 12.8 5.8 Целинский 0.72 4.0 71.7 10.4
Циткор Фьюри
Белокалитвинский 0.24 32 80 5.2 Белокалитвинский 2 38 35.7 <1
Тарасовский 0.5 6 167 27.8 Тарасовский 2.9 86 51.8 <1
0.3 16 100 10.4 Каменский 1.15 550 20.5 <1
Каменский Аксайский 8.6 78 154 <1
Азовский 1.12 32.7 373 5.1 Родионово-
Аксайский 0.51 15 170 11.1 Несветский 2.5 802 45 <1
Родионово- Сальский 0.054 6.0 9.8 5.8
40 10.4 Песчанокопский 0.041 0.85 7.3 3.9
Несветский 1.22 16 Целинский 0.032 4.3 5.1 8.0
*Показатель резистентности. Для кинмикса ПР не определены, так как неизвестно чение СК50 для чувствительной популяции.
** Индекс токсичности.
***Отсутствует эффект при всех концентрациях.
Вестник защиты растений, 2, 2001 23
Таблица 2. Биологическая эффективность фьюри 100 ВЭ и арриво 250 КЭ в борьбе с вредной черепашкой в Сальском районе Ростовской области (СПК им. Ангельева, 2000)
Варианты опыта
Норма -
расхода, до л/га обработки
Численность, экз/ м2
по суткам после обработки*
Снижение численности по суткам после обработки
3
7
14
3
7
14
Фьюри 100 ВЭ 0.1 11.0 0 0.5 0.5 100 99.3 95.5 Арриво 250 КЭ 0.2 12.0 0.5 0 0 84.4 100 100 Контроль_-_15.0_4.0_6.5 14.0_-_-_-
*Обработка 11.06.2000 г.
Полученные результаты показали, что наблюдается формирование групповой резистентности к пиретроидам в отдельных районах Ростовской области, поскольку препараты этой группы в последние годы доминируют в системе защиты озимой пшеницы от комплекса вредителей. Наблюдается также развитие резистентности и к представителю группы фосфорорганических инсектицидов данадиму, эффективность которого по этой причине в Тарасовском и Аксай-ском районах утрачена, в остальных районах ее значения сильно варьируют в зависимости от показателей резистентности.
Анализ активности инсектицидов для
имаго вредителя из хозяйств Азовского района показал, что миграционная активность клопов не ведет к нивелированию чувствительности вредной черепашки к инсектицидам на его территории. В хозяйствах, расположенных одно от другого не более чем в 20-30 км, их токсичность существенно варьировала и в качестве наиболее приемлемых для защиты посевов выделялись разные препараты. Это определяет целесообразность проведения мониторинга резистентности к применяемым инсектицидам не только по почвенно-климатическим зонам, но и в отдельных хозяйствах в целях оперативного выбора эффективных средств борьбы.
Беленький М.Л. Элементы количественной оценки фармакологического эффекта. Рига, 1959, 114 с.
Вошедский Н.Н., Махоткин А.Г., Зверев А.А. Формирование резистентных популяций вредных членистоногих в Ростовской области. /Состояние проблемы резистентности к пестицидам вредных организмов и пути перехода к биоценотическому контролю ее развития в условиях Северо-Кавказского региона, Краснодар, 2000, с.24-26.
Долженко В.И., Сухорученко Г.И. Реакция вредной черепашки на современные инсектициды в Ростовской области. /Состояние проблемы резистентности к пестицидам вредных организмов и пути перехода к биоценотиче-скому контролю ее развития в условиях Северо-Кавказского региона, Краснодар, 2000, с.28-30.
Коваленков В.Г., Соколов М.С. Преодолима ли резистентность вредителей к пиретрои-дам? /Агро ХХ1, 2, 1999, с.16-17.
AN IMPROVED METHOD FOR MONITORING OF PEST RESISTANCE TO PESTICIDES EXEMPLIFIED FOR THE BUG EURYGASTER
V.I.Dolzhenko, A.G.Makhotkin, A.A.Zverev, G.I.Sukhorutshenko, N.N.Voshedskyi,
M.AMakhotkin
A new toxicological method for monitoring of insecticide resistance in populations of the bug Eurygaster (Eurygaster integriceps Put.) is proposed. This easy to use method is available for specialists of plant protection services and can be used as a precious tool for cereal protection against the pest.
