Синергізм суміші фосфіну та вуглекислого газу при фумігації проти зерноїдів
Анотація
Робота присвячена пошуку альтернатив бромистому метилу – універсального фуміганта, який був обмежений у застосуванні на вимогу Монреальського протоколу. Мета: визначити синергізм суміші фосфіну та вуглекислого газу у різних їх концентраціях та експозиціях при фумігації зернобобової продукції проти зерноїдів за високих температур. Методи: аналітичний огляд з тематики досліджень, чинній нормативноправовій базі у галузі знезараження; аналіз біологічних особливостей комах-шкідників зернобобової продукції; експериментальний – варіювання різних концентрацій фосфіну, тривалості експозиції та температури для встановлення синергізму фуміганта із вуглекислим газом у лабораторних умовах за відповідного обладнання; математико-статистичний – за допомогою комп’ютерних математичних функцій, вбудованих у програму Microsoft Excel 2003. При фумігації сумішей газів проти зерноїдів на стадії імаго оптимальна концентрація вуглекислого газу знаходиться в межах 110-130 г/м3 (або 5,5-6,5 % від загального об’єму повітря) незалежно від температурного показника. Тоді як оптимальна концентрація фосфіну за невисоких температур (21- 22 °C) – в межах 0,57-0,82 г/м3 , а при високих (31-32 °C) – в діапазоні 0,21-0,36 г/м3 . При збільшенні тривалості фумігації підвищувалася не лише ефективність фосфіну (еталону) проти імаго зерноїда, а також і ефективність сумішей газів. Крім того виявили залежність синергізму газів від тривалості фумігації. Так, за температури 30 °C спостерігали підвищення синергізму газів у суміші на 4,4±0,66, 7,7±1,61 та 10,3±1,08 % порівняно з еталоном за експозиції 2, 4 та 6 годин відповідно. Температура виявилася найбільш визначальним фактором, що впливав на значення показника синергізму газів у суміші фосфіну з вуглекислим газом. Так, підвищення температури з 30 до 32 °C сприяло збільшенню показника синергізму газів на 9 %, тобто у 2,17 разів. Подальше встановлення летальних норм та режимів фумігації проти зерноїдів в тому числі і карантинних дозволяють запобігти економічних збитків від даних шкідників в Україні і будуть сприяти виконанню рішень Монреальського протоколу, спрямованого на охорону довкілля і запобіганню руйнування озонового шару
Ключові слова
альтернатива бромистому метилу; концентрація; тривалість експозиції; температура; зерноїди
[1] CABI. (2021). Callosobruchus chinensis. CABI Compendium: Status as determined by CABI editor. doi: 10.1079/ cabicompendium.10986.
[2] CABI. (2021). Callosobruchus maculatus. CABI Compendium: Status as determined by CABI editor. doi: 10.1079/ cabicompendium.10987.
[3] Cho, S.W., Kim, H.K., Kim, B.S., Yang, J.O., & Kim, G.H. (2020). Combinatory effect of ethyl formate and phosphine fumigation on Pseudococcus longispinus and P. orchidicola (Hemiptera: Pseudococcidae) mortality and phytotoxicity to 13 foliage nursery plants. Journal of Asia-Pacific Entomology, 23(1), 152-158. doi: 10.1016/j.aspen.2019.11.005.
[4] Constantin, M., Jagadeesan, R., Chandra, K., Ebert, P., & Nayak, M.K. (2020). Synergism between phosphine (PH3) and carbon dioxide (CO2): Implications for managing PH3 resistance in rusty grain beetle (Laemophloeidae: Coleoptera). Journal of Economic Entomology, 113(4), 1999-2006. doi: 10.1093/jee/toaa081.
[5] Gad, H.A., Abo Laban, G.F., Metwaly, K.H., Al-Anany, F.S., & Abdelgaleil, S.A.M. (2021). Efficacy of ozone for Callosobruchus maculatus and Callosobruchus chinensis control in cowpea seeds and its impact on seed quality. Journal of Stored Products Research, 92, article number 101786. doi: 10.1016/j.jspr.2021.101786.
[6] Gupta, H., Deeksha, Urvashi, & Reddy, S.G.E. (2023). Insecticidal and detoxification enzyme inhibition activities of essential oils for the control of pulse beetle, Callosobruchus maculatus (F.) and Callosobruchus chinensis (L.) (Coleoptera: Bruchidae). Molecules, 28(2), article number 492. doi: 10.3390/molecules28020492.
[7] Holloway, J.C., Falk, M.G., Emery, R.N., Collins, P.J., & Nayak, M.K. (2016). Resistance to phosphine in Sitophilus oryzae in Australia: A national analysis of trends and frequencies over time and geographical spread. Journal of Stored Products Research, 69, 129-137. doi: 10.1016/j.jspr.2016.07.004.
[8] Jagadeesan, R., Singarayan, V.T., & Nayak, M.K. (2021). A co-fumigation strategy utilizing reduced rates of phosphine (PH3) and sulfuryl fluoride (SF) to control strongly resistant rusty grain beetle, Cryptolestes ferrugineus (Stephens) (Coleoptera: Laemophloeidae). Pest Management Science, 77(9), 4009-4015. doi: 10.1002/ps.6424.
[9] Jagadeesan, R., Singarayan, V.T., Chandra, K., Ebert, P.R., & Nayak, M.K. (2018). Potential of co-fumigation with phosphine (PH3) and sulfuryl fluoride (SO2F2) for the management of strongly phosphine-resistant insect pests of stored grain. Journal of Economic Entomology, 111(6), 2956-2965. doi: 10.1093/jee/toy269.
[10] Kalpna, Hajam, Y.A., & Kumar, R. (2022). Management of stored grain pest with special reference to Callosobruchus maculatus, a major pest of cowpea: A review. Heliyon, 8(1), article number e08703. doi: 10.1016/j.heliyon.2021. e08703.
[11] Kébé, K., Alvarez, N., Tuda, M., Arnqvist, G., Fox, C.W., Sembène, M., & Espíndola, A. (2017). Global phylogeography of the insect pest Callosobruchus maculatus (Coleoptera: Bruchinae) relates to the history of its main host, Vigna unguiculata. Journal of Biogeography, 44(11), 2515-2526. doi: 10.1111/jbi.13052.
[12] Klechkovskyi, Y.E., & Neamtsu, E.F. (2019). Quarantine treatments of fresh vegetables and cut flowers against western flower thrips. Quarantine and Plant Protection, (1-2), 14-17. doi: 10.36495/2312-0614.2019.1-2.1-4.
[13] Klechkovskyi, Y.E., & Neamtsu, E.F. (2020). Control of the number of potato moth using mebrocarbon mixtures. Bulletin of Agricultural Science, 98(1), 32-38. doi: 10.31073/agrovisnyk202001-05.
[14] Konemann, C.E., Hubhachen, Z., Opit, G.P., Gautam, S., & Bajracharya, N.S. (2017). Phosphine resistance in Cryptolestes ferrugineus (Coleoptera: Laemophloeidae) collected from grain storage facilities in Oklahoma, USA. Journal of Economic Entomology, 110(3), 1377-1383. doi: 10.1093/jee/tox101.
[15] Kwon, T.-H., Kim, D.-B., Lee, B.-H., Cha, D.H., & Park, M.-G. (2023). Comparison of methyl bromide and ethyl formate for fumigation of snail and fly pests of imported orchids. Insects, 14(1), article number 66. doi: 10.3390/ insects14010066.
[16] Mamontov, V.A., & Romanko, V.O. (2010). Device for measuring high concentrations of phosphine. Patent No. 48293 UA, МПК C01B25/06 (2006.01), G01N7/00 (2006.01). The applicant is the Transcarpathian Territorial Plant Quarantine Center of the Plant Protection Institute of the Ukrainian Agrarian Academy of Sciences. Retrieved from https://dspace.uzhnu.edu.ua/jspui/handle/lib/34646?locale=uk.
[17] Manar, Y., Amin, A.O., & Mohamed, R.A. (2021). Susceptibility of different life stages of Callosobruchus maculatus and Callosobruchus chinensis to ECO2FUME gas and its impact on cowpea seeds quality. Research Square. doi: 10.21203/rs.3.rs-889770/v2.
[18] Manivannan, S., Koshy, G.E., & Patil, S.A. (2016). Response of phosphine-resistant mixed-age cultures of lesser grain borer, Rhyzopertha dominica (F.) to different phosphine-carbon dioxide mixtures. Journal of Stored Products Research, 69(4), 175-178. doi: 10.1016/j.jspr.2016.08.005.
[19] Nayak, M.K., Daglish, G.J., Phillips, T.W., & Ebert, P.R. (2020). Resistance to the fumigant phosphine and its management in insect pests of stored products: A global perspective. Annual Review of Entomology, 65, 333350. doi: 10.1146/annurev-ento-011019-025047.
[20] Neamtsu, E.F. (2018). Carbon dioxide is an active carrier of fumigants. Protection and Quarantine of Plants, (64), 113-119.
[21] Price, T.N., Leonard, A., & Langaster, L.T. (2017). Warp-speed adaptation to novel hosts after 300 generations of enforced dietary specialisation in the seed beetle Callosobruchus maculatus (Coleoptera: Chrysomelidae: Bruchinae). European Journal of Entomology, 114, 257-266. doi: 10.14411/eje.2017.031.
[22] Rajendran, S., & Somiahnadar, D. (2020). Insect pest management in stored products. Outlooks on Pest Management, 31(1), 24-35. doi: 10.1564/v31_feb_05.
[23] Romanko V.O., Dudynska A.T. (2023). Synergism of a mixture of phosphine and carbon dioxide during fumigation against pests of grain stocks. Agrarian Innovations, 17, 11-119. doi: 10.32848/agrar.innov.2023.17.15.
[24] Singh, T., & Boopathi, T. (2022). Callosobruchus chinensis (Coleoptera: Chrysomelidae): Biology, life table parameters, host preferences, and evaluation of green gram germplasm for resistance. Journal of Stored Products Research, 95, article number 101912. doi: 10.1016/j.jspr.2021.101912.
[25] Weining Cheng, Lei, J., Ahn, J.-E., Wang, Y., Lei, C., & Zhu-Salzman, K. (2013). CO2 enhances effects of hypoxia on mortality, development, and gene expression in cowpea bruchid, Callosobruchus maculatus. Journal of Insect Physiology, 59(11), 1160-1168. doi: 10.1016/j.jinsphys.2013.08.009.
[26] Wöhr, A., & Frey, A. (2020). Handbook for Montreal Protocol on substances that deplete the ozone layer. United Nations Environment Programme (936 p.). Germany: Freiburg in Breisgau.