Комбинированные методы контроля резистентных популяций вредителей зерна: экспериментальное исследование эффективности синергичных подходов на примере рисового долгоносика

Фосфин (РНз) остается основным фумигантом для защиты запасов зерна в России и во всем мире благодаря своей высокой эффективности, летучести и отсутствию опасных остатков в готовой продукции. Однако последние десятилетия отмечены глобальным распростране- нием резистентных популяций вредителей зерна к этому препарату. Резистентность к фосфину документально зафиксирована в Марокко, Бразилии, Пакистане, Австралии и других странах, угрожая надежности фумигационных мероприятий [1].

В России первый случай подтвержденной природной резистентности рисового долгоносика ( Sitophilus oryzae ) к фосфину в Ростовской области выявлен в 2020 г. Экспериментально установлено, что эта полевая популяция обладает показателем резистентности R ≈ 2,5 по отношению к чувствительной лабораторной популяции. Для достижения стандартного уровня контроля (99,9 % смертности) требуется концентрация фосфина приблизительно в 2,5 раза выше обычной. При типовых режимах фумигации достижение таких высоких концентраций в реальных условиях зернохранилищ затруднено из-за утечек газа и несовершенной герметизации [2, c. 535].

Вместе с тем, появление резистентных популяций не означает полной утраты возможности контроля вредителей. Мировая практика борьбы с резистентностью показывает эффективность интегрированного подхода, основанного на сочетании химических и нехимических методов, ротации препаратов разных классов и использовании синергичных комбинаций. Такие стратегии способны преодолевать существующую резистентность, сдерживать ее распространение и обеспечивать надежную защиту зерновых запасов [3, p. 102].

Цель исследования – экспериментально оценить эффективность основных комбинированных методов контроля на резистентной полевой популяции рисового долгоносика и разработать практические рекомендации для хозяйств по управлению резистентностью.

Объектом исследования выступал имаго рисового долгоносика Sitophilus oryzae из резистентной полевой популяции, собранной на зернохранилище в Ростовской области. Насекомых содержали в лаборатории на зерне пшеницы при +25 °C и относительной влажности воздуха 65 % в течение двух месяцев до достижения половой зрелости поколения F i , используемого в экспериментах.

Схема экспериментов. Для каждого варианта обработки группы по 100 жуков помещали в герметичные экспериментальные камеры объемом 550 мл с плотными крышками и трубками для введения газа или откачки воздуха. Все эксперименты проводились при стандартной температуре +25 °C и начальной влажности зерна 12–13 %. Каждый вариант повторялся трехкратно.

Тестируемые методы кон- троля:

• •    фосфин стандартный -введение фосфина в концентрации 40 мг/м³ в течение 24 ч. Фосфин генерировали in situ из таблеток фосфида магния по методике FAO [4, p. 11];

• •    фосфин+пиретроидный инсектицид – предвари-

• тельное распыление синтетического пиретроида (дельтаметрин, 5 мл на 1 л воды, из расчета 10 мл эмульсии на объем камеры), с последующей фумигацией фосфином (40 мг/м³) в течение 24 ч. Полная экспозиция – 48 ч (включая время подсыхания);

• •    охлаждение+фосфин - предварительное охлаждение зерна до –5 °C в течение 48 ч (холодильная камера) для замедления метаболизма насекомых, повышающего их восприимчивость к газам, с последующей фумигацией фосфином (40 мг/м³) при +25 °C в течение 24 ч. Полная экспозиция – 72 ч;

• •    вакуум+фосфин - создание разрежения (0,5 атм) в течение 2 ч для дезорганизации дыхательной системы насекомых, с нормализацией давления и введением фосфина (40 мг/м³) в течение 22 ч. Полная экспозиция – 24 ч;

• •    комбинированная обработка всеми методами - последовательное применение: охлаждение (-5 °C, 48 ч) ^ вакуумирование (0,5 атм, 2 ч) ^ распыление пиретроида (2 ч) ^ фумигация фосфином (40 мг/м³, 44 ч). Полная экспозиция – 96 ч.

Контроль: группа из 100 жуков, содержащихся при стандартных условиях без обработки.

Результаты и их обсуждение

По истечении каждой экспозиции камеры открывали (в случае фумигации предварительно аэрировали 30 мин) и через 24 ч подсчитывали количество живых и мертвых жуков. Мертвыми считали неподвижных жуков, не реагирующих на механическое раздражение. Процент смертности рассчитывали по формуле: смертность (%) = (мертвые жуки / всего жуков) × 100.

Данные экспериментов представлены в табл. 1–3. Результаты показывают четкую дифференциацию эффек-

Таблица 1

Эффективность методов контроля на резистентной популяции Sitophilus oryzae (R ≈ 2,5) из Ростовской области

Table 1

The efficiency of control methods over a resistant population of Sitophilus oryzae (R ≈ 2.5) in the Rostov Region

Метод обработки	Смертность, %	Время обработки, ч	Оценка для практики
Фосфин стандартный (40 мг/м³)	40	24	Неэффективен
Фосфин + пиретроид (дельтаметрин)	92	48	Хороший результат
Охлаждение (–5°C) + фосфин	88	72	Приемлемый результат
Вакуум (0,5 атм) + фосфин	95	24	Оптимален
Комбинированная обработка (все методы)	99,5	96	Максимальная гарантия
Контроль (без обработки)	5	—	Естественная смертность

Воспроизводимость результатов – вариант вакуум + фосфин (n=3)

Таблица 2

The reproducibility of results – vacuum + phosphine (n=3)

Table 2

Повторение	Исходное количество, шт.	Выжившие, шт.	Мертвые, шт.	Смертность, %
1	100	4	96	96
2	100	6	94	94
3	100	5	95	95
Среднее±SD	100	5±1,0	95 ± 1,0	95 ± 1,0%

Таблица 3

Сравнение прикладных характеристик эффективных комбинированных методов

Table 3

Comparison among application characteristics of the efficient combined methods

Характеристика	Фосфин+ пиретроид	Охлаждение+ фосфин	Вакуум+фосфин	Комбинированный
Смертность, %	92	88	95	99,5
Время обработки, ч	48	72	24	96
Требуемое оборудование	Распылитель генератор	Холодильная камера, генератор	Вакуумная система, генератор	Все системы
Сложность применения	Средняя	Средняя	Средняя	Высокая
Применимость на малых фермах (5–50 т)	v	v	v (при наличии)	Ограничена
Применимость на элеваторах (500+ т)	v	v	v	v
Дополнительные затраты	30%	15%	45%	100%

трат) и применим в холодный сезон, но требует наибольшего времени (72 ч) и показывает умеренную эффективность (88 %). Вакуум+фосфин демонстрирует наиболее сбалансированный результат: высокая эффективность (95 %), минимальное время (24 ч), но требует специализированного оборудования и повышенных затрат (+45 %). Полная комбинированная обработка обеспечивает максимальный результат (99,5 %), но за счет значительно повышенных за

тивности различных методов контроля на резистентной популяции. Основным результатом исследования явилось выявление того, что на резистентной популяции рисового долгоносика (R ≈ 2,5) стандартные режимы фумигации фосфином оказываются недостаточными, в то время как применение синергичных комбинаций методов позволяет достичь приемлемых уровней контроля в сроки, приемлемые для практического применения.

Приведенные в табл. 1 данные демонстрируют полный спектр эффективности методов в условиях экспериментальных камер при стандартизированных параметрах. Стандартная фумигация показала критическое снижение эффективности (40 % смертности), что свидетельствует о полной непригодности этого подхода для данной популяции. В то же время все варианты комбинированных обработок обеспечили смертность на уровне 88 % и выше. Время экспозиции варьировало от 24 ч (вакуум+фосфин) до 96 ч (полная комбинированная обработка), что имеет практическое значение для выбора метода в зависимости от имеющегося оборудования и условий хранилища.

Воспроизводимость результатов вакуум-фосфинного метода (табл. 2) демонстрирует высокую стабильность достигаемых результатов. Стандартное отклонение смертности составило всего ±1,0 %, что указывает на воспроизводимость метода в экспериментальных условиях. Во всех трех повторениях смертность колебалась в диапазоне 94–96 %, при среднем значении 95 %, что обеспечивает достаточный запас эффективности для практического применения. Количество выживших жуков варьировало от 4 до 6 особей на 100 обработанных, что соответствует остаточной популяции менее 6 %, приемлемой для контроля в производственных условиях после дополнительного контроля.

Анализ прикладных характеристик (табл. 3) показывает, что выбор метода должен определяться сочетанием нескольких факторов: требуемого уровня контроля имеющегося в хозяйстве оборудования, временных возможностей и экономических ограничений. Метод пире-троид+фосфин выгоден минимальными затратами (+30 %) и наличием необходимого оборудования на большинстве хозяйств, однако требует 48 ч и обеспечивает 92 % смертности. Метод охлаждение+фосфин экономичен (+15 % за- трат и длительного времени (96 ч), что ограничивает ее применение критическими ситуациями.

Результаты явно демонстрируют, что на резистентной популяции (R ≈ 2,5) стандартная фумигация (40 мг/м³, 24 ч) обеспечивает только 40 % смертности, что совершенно неприемлемо для практической защиты. Увеличение дозы фосфина, теоретически хотя и может улучшить результаты, создает два серьезных препятствия: во-первых, усиливает селекционное давление и ускоряет эволюцию еще более резистентных линий; во-вторых, сталкивается с технологическими барьерами, так как достижение необходимых концентраций (приблизительно 65 мг/м³) в реальных хранилищах затруднено из-за утечек газа и неполной герметизации.

Комбинированное применение пиретроида и фосфина показало хорошие результаты (92 % смертности). Механизм синергизма заключается в следующем: пиретроидные инсектициды действуют на натриевые каналы нервных клеток, вызывая потерю нервно-мышечного контроля. Ослабленные таким образом жуки менее способны к защитным реакциям при воздействии фосфина, который влияет на аэробный метаболизм – процесс, включающий цитохромоксидазный комплекс. Эта разница в механизмах действия снижает риск перекрестной резистентности.

Однако 92 % смертности оставляет примерно восемь выживших жуков на 100 обработанных, что при огромных объемах зерна в промышленных условиях может привести к возобновлению популяции через несколько поколений.

Охлаждение зерна до –5 °C перед фумигацией показало умеренную эффективность (88 % смертность). При низких температурах метаболизм насекомых замедляется, они становятся более вялыми и менее способными к активному выведению фосфина – ключевому механизму резистентности, основанному на активной перекачке газа из организма. Это повышает поступление фосфина в центральную нервную систему.

Существенный практический недостаток состоит в том, что метод требует 72 ч полной обработки, и результат немного ниже (88 %), чем у других подходов. Кроме того, в южных регионах и летний период охлаждение технически реализуемо, в отличие от центральной России, где это может быть ограничено сезоном (октябрь–март).

Вакуум+фосфин показал наиболее сбалансированные результаты – 95 % смертности при кратчайшем времени (24 ч). Физиологический механизм вакуумирования основан на создании условий гипоксии (недостатка кислорода), при которых спиральные трахеалы насекомых, адаптированные к нормальному давлению, не могут функционировать адекватно. Это вызывает кислородный стресс, повреждает дыхательный эпителий и снижает барьерную функцию кутикулы.

При восстановлении атмосферного давления организм насекомого репарирует некоторые повреждения, но за этот период пропускание фосфина через барьеры значительно облегчается. Комбинированное действие механического и химического стресса преодолевает генетические и физиологические механизмы резистентности эффективнее, чем каждый метод отдельно.

Практическое преимущество – вакуумные установки для фумигации зерна существуют и используются на средних и крупных элеваторах. Адаптация существующего оборудования под этот протокол экономически оправдана и требует минимальных дополнительных инвестиций.

Последовательное применение охлаждения, вакуумирования, пиретроида и фосфина обеспечило максимальную смертность (99,5 %), что гарантирует практически полное уничтожение вредителей. Это закономерно: при комплексном воздействии резистентные механизмы подавляются с разных сторон одновременно – невозможно найти жука, который был бы адаптирован одновременно ко всем четырем стресс-факторам.

Однако этот метод имеет существенные ограничения – требует 96 ч (4 дня) непрерывной обработки, необходимо одновременное наличие нескольких видов оборудования, затраты в два раза выше стандартной фумигации. Он рационален в критических ситуациях (обнаружение популяции с максимальной резистентностью) или для крупных элеваторов, где оборудование уже установлено.

Для эффективного применения разработанных методов контроля необходима системная работа, начинающаяся с регулярного мониторинга чувствительности популяций к фосфину. Рекомендуется проводить биотесты один-два раза в год, в весенний и осенний периоды, на образцах насекомых, собранных непосредственно из зернохранилищ. Простая методика заключается в помещении 20–30 отловленных жуков в небольшую герметичную камеру объемом 0,5 л и обработке их фосфином в стандартной концентрации (20–25 мг/м³) в течение суток. Если при таком биотесте смертность упадет ниже 99 %, это служит явным сигналом о снижении восприимчивости популяции и необходимости пересмотра применяемых методов защиты.

Выбор конкретного метода комбинированной обработки должен определяться размером хозяйства и имеющейся материальной базой. На малых фермах, где обрабатывается от 5 до 50 т зерна, целесообразно использовать комбинацию пиретроида и фосфина, которая обеспечивает 92 % эффективности при затратах всего лишь на 30 % выше стандартной фумигации и требует 48 ч на обработку. Главное преимущество этого подхода состоит в том, что необходимое распыливающее оборудование уже есть практически на каждом хозяйстве, что исключает дополнительные капиталовложения. Для средних хозяйств и элеваторов с объемами хранения от 50 до 500 т рекомендуется отдавать приоритет комбинации вакуума и фосфина, которая достигает 95 % эффективности при самом коротком времени экспозиции (24 ч), хотя требует специализированного оборудования и дополнительных затрат в размере 45 %. Если такое оборудование отсутствует, можно применить охлаждение с последующей фумигацией в холодный сезон, что обойдется на 15 % дороже стандартной фумигации. Крупные элеваторы, где годовые объемы обработки превышают 500 т, имеют возможность и экономические основания для внедрения полной комбинированной обработки, обеспечивающей 99,5 % эффективности с гарантией полного контроля, либо для применения вакуум-фосфинного метода поэтапно, по отдельным отсекам хранилища.

Для долгосрочного управления резистентностью критическое значение имеет принцип ротации применяемых методов. Рекомендуемая схема предусматривает чередование подходов в течение года: осенью, после сбора урожая, применять комбинацию пиретроида и фосфина; в зимний период использовать либо вакуумирование с фосфином, либо охлаждение с последующей фумигацией (если климатические условия это позволяют); весной при необходимости вернуться к стандартному фосфину на уже чувствительных популяциях. Такое чередование методов существенно снижает селекционное давление со стороны одного препарата и замедляет накопление резистентности в популяции.

Одновременно с внедрением комбинированных методов фумигации необходимо уделить внимание совершенствованию условий хранения зерна. Это включает в себя повышение герметичности зернохранилищ и контейнеров, регулярное проведение санитарной обработки складских помещений (удаление остатков зерна, тщательная очистка от пыли), поддержание влажности зерна на уровне 12–13 %, поскольку при превышении этого показателя до 14 % и выше размножение вредителей резко ускоряется, а также установку приборов для контроля концентрации газа во время проведения фумигационных операций. Эти вспомогательные меры существенно повышают общую эффективность защиты.

Наконец, для контроля ситуации на региональном уровне и координации усилий хозяйств следует вести документирование всех проводимых фумигаций с указанием даты проведения, выбранного метода обработки, всех технических параметров (концентрация газа, время экспозиции, температура) и результатов контрольных подсчетов смертности. При обнаружении в своем хозяйстве резистентной популяции необходимо своевременно сообщить об этом в местные сельскохозяйственные органы, что позволит в масштабе региона оценить распространенность проблемы и скоординировать общие усилия по ее решению.

Данное исследование экспериментально показывает, что комбинированные методы способны эффективно преодолевать резистентность без увеличения доз фосфина. Это имеет существенное практическое значение на нескольких уровнях. С точки зрения экономической целесообразности, дополнительные затраты на внедрение комбинированных методов (от 15 до 45 %) остаются значительно ниже затрат, которые потребовались бы при попытке увеличить дозировку фосфина с обычных 20 мг/м³ до требуемых 65 мг/м³, а такое увеличение в полевых условиях реальных хранилищ практически невозможно осуществить. Кроме того, предложенные рекомендации позволяют хозяйствам действовать оперативно и гибко, внедряя соответствующие методы уже при первых признаках снижения восприимчивости популяции к фосфину, не дожидаясь полного отказа этого препарата от работы.

Особое значение имеет возможность продления эффективности фосфина как стратегически важного фумиганта. Применяя ротацию различных методов контроля, хозяйства избегают создания сильного и постоянного селекционного давления со стороны одного препарата, что существенно замедляет эволюцию в популяции жуков все более резистентных линий. Это продлевает период, в течение которого фосфин остается эффективным инструментом защиты, что критически важно для России, где этот препарат является единственным легально разрешенным фумигантом для зерна.

Наконец, следует подчеркнуть универсальность и масштабируемость предложенных подходов. Разработанные методы применимы и на малых семейных фермах, использующих имеющееся в наличии простое распылива-ющее оборудование, и на крупных государственных элеваторах с современной материально-технической базой. В каждом случае можно выбрать наиболее подходящий к имеющимся ресурсам и условиям хранения вариант, что делает эти рекомендации практически реализуемыми для хозяйств любого масштаба.

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.