Дипломная работа: Оптимізація інтегрованого захисту посівної цибулі від шкідників на основі виділення головних екологічних та економічних чинників та застосування нових агентів біологічного методу

Таким чином, ми коротко розглянули основні етапи історії біотехнологічного бізнесу з давнини до наших днів і можемо бачити як він розвивався разом з науково-технічним прогресом.

1.2 Історія зародження мікробіологічного методу регулювання чисельності шкідливих комах в Україні

Виникнення і початок розвитку мікробіологічного методу регулювання чисельності шкідників пов’язане насамперед з ім’ям І.І. Мечнікова та його науковими дослідженнями у 70-х роках ХІХ сторіччя (Резник, 1973). Саме в цей період в південних регіонах Росії спостерігалися спалахи розмноження хлібного жука, збитки від якого тільки в період 1870 – 1880 рр. склали 100 млн. карбованців золотом і на 50% знизили експорт пшениці.

Вивчаючи цього шкідника Мечніков відмітив спорадичну загибель личинок комахи від мікроскопічного пліснявого гриба названого ним у 1878 році зеленою мускардиною (Metaerhizium anisopline). До цього часу вже було відоме подібне захворювання, що викликалося білою мускардиною, на тутовому шовкопряді у Франції (вивчення хвороби провів Л.Пастер). Вивчивши вплив погодних умов на ураження комах вчений винайшов ефективний засіб пригнічення популяції хлібного жука шляхом штучного інфікування його збудником мускардинозу (в дослідах гинуло до 70% особин). Вперше про цей метод було оповіщено наукову громадкість на з’їзді представників земств південних губерній, який був скликаний восени 1878 року в Одесі. (Вивчаючи личинок шкідника І.І.Мечніков описав і бактеріальне захворювання, що викликається Bacillus salutarius, одночасно запропонувавши використовувати грунт з трупами личинок для штучного поширення хвороби. У 1879 році вчений зробив доповідь про це на засіданні Новоросійської спілки природників та опублікував брошуру “Хвороби личинок хлібного жука” (Воловник, 1979) та статтю в “Земледельческой газете” “О болезнях свекловичного жука” (Мечников, 1879). Незабаром І.І. Мечніков сумісно з Л.Є. Ценковським, Шабельським, а пізніше і О.О. Ковалевським, розробляє методи напрацювання вказаного мікроорганізму для практичного використання в якості засобу боротьби (Левитский, Ковалевский, 1880; Воловник, 1979; Васильєв, Лісовий, 1996).

Так, був запропонований наступний спосіб напрацювання мускардини: в ящик з грунтом, заселеним ураженими личинками хлібного жука, проводять поступове (по мірі їх загибелі) підселення нових – при цьому підвищується концентрація спор і, відповідно, патогенності субстрату.

І.І. Мечніков винайшов, що Metaerhizium anisopline може добре рости і утворювати спори в цукровому розчині, в висячих краплинах, але забезпечити ріст гриба в великих обсягах рідини не вдавалося. Проблема була вирішена лише коли О.О. Ковалевським (за іншими даними – професором Веріго (Мартиньони, 1964) був запропонований оригінальний метод одержання мускардини на живильному середовищі – стерилізованому пивному суслі.

Роботи по новому методу захисту від шкідників викликали неоднозначну оцінку широких кіл як вчених, так і практиків. Особливо критичне відношення до нього склалося після виступів І.І. Мечнікова і Л.Є. Ценковського на ентомологічному з’їзді 1882 року.

Цікавим буде згадати, що професором Л.Є. Ценковським, відносно хлібного жука, було вперше запропоновано метод оцінки норми витрати грибного препарату на основі мускардини. Щоб визначити необхідну кількість препарату, потрібно на основі значень розмірів (ширини і довжини) окремої спори гриба, розрахувати, скільки спор розміститься в 1 мм2, а потім і на 1 га (1 десятині). За розрахунками професора Деларю, якщо покрити десятину шаром чистого мускардинового борошна у 0,008 мм (подвійна ширина спори), то норма витрати буде становити 0,25–0,20 аршинів3/десятину. При використанні не чистого препарату, а у суміші з наповнювачем (ґрунтом), але отриманого у зразковому розсаднику, професор Зайкевич визначив, що порожнини займають половину всього об’єму кубічної одиниці ґрунту, отже норма витрати такого препарату зросте до 0,4 аршину3/десятину. У випадку, коли використовується препарат отриманий у звичайному розсаднику, і, відповідно, в ньому міститься менше спор, шар його збільшується у 10–30 разів. Так, наприклад, норма витрати для розсадника, концентрація спор гриба вирощеного в якому становить 0,05% зразкового, буде дорівнювати 8 аршинів3/десятину.

Наступний етап пов’язаний з розвитком цукрової промисловості, самому існуванню якої почав загрожувати звичайний буряковий довгоносик, що нечувано розмножився в той час в основних бурякосійних регіонах. Про це свідчать дані щодо розмірів посівів, пересівів та загинувши з вини бурякового довгоносика плантацій цукрових заводів, що входили у склад Всеросійської Спілки цукрозаводчиків (табл. 1.4).

З метою перевірки ефективності нового методу було залучено ентомолога І.М. Красильщика, який у 1883 році прибув у м. Сміла Київської губернії – маєток графа Бобринського – одного з монополістів виробництва цукру, що погодився надати проекту фінансову підтримку, за досить короткий строк опанував основні методики вивчення хвороб комах. Виробництво налагодили тільки в 1884 році, коли І.І.Мечніков винайшов середовище для мускардини – пивне сусло сильно розбавлене водою, а власник маєтку погодився надати одну з будівель під “мускардиновий завод”.

Таблиця 1.4 Деякі дані щодо шкодочинності бурякових довгоносиків на плантаціях цукрових буряків наприкінці ХІХ сторіччя у європейській частині Росії

Почалося виробництво мускардини фабричним шляхом з максимальною механізацією процесу. Завдяки методиці, розробленої І.М. Красильщиком, робочі виконували лише дуже прості операції. Засіви здійснювали в герметично закритих металевих плоских і широких чанах. При цьому операції з культивування здійснювалися в замкненій системі труб, непроникних для пилу і сторонніх спор бактерій і грибів. Для запобігання частій стерилізації, свіже стерильне середовище вводили до контейнерів без попередньої їх стерилізації, після збору старого середовища з спорами; грибні спори, які залишалися в сосуді, автоматично давали початок наступній культурі. Ось деякі технологічні дані виробництва, наведені І.М.Красильщиком: між посівом і збором проходило 14–15 діб при 250С, в подальшому цей період, було зменшено до 5–8 діб, на 1 м2 середовища отримували 180–220 г спор (для боротьби з звичайним буряковим довгоносиком на 1 га потрібно було до 8 кг спор, за іншими даними – 4–6 кг або 400–600 кг суміші з сухим піском – на 1 вагову частину брали 99 вагових частин піску). При заводському способі виробництва, при розрахункових потужностях установки на 16 тонн, вартість виробництва кількості мускардини необхідної для захисту 1 га склала б 4 крб., при більших потужностях ця сума була б ще меншою. Відомо, що установка в Смілі виробила за 4 місяці 1884 року 54 кг спор. Таким чином, в результаті нескладних розрахунків легко визначити – в експериментальній установці щоденно функціонувало близько 2,3 м2 поверхні свіжого середовища (Мартиньони, 1964).

Були проведені досліди в скляних садках, які дали чудові результати. Але, так як для виробничого випробовування препарату на 70–100 га потрібно було 400 кг мускардини, то він був відкладений. У 1885 році Спілка цукрозаводчиків асигнувало 10 тис. золотих карбованців на масштабні випробовування, завод було модернізовано. Однак, в результаті кризи су цукрової промисловості програма цих виробничих експериментів не була виконана.

Вдруге питання щодо боротьби з буряковим довгоносиком за допомогою мікробіологічних засобів, або, як тоді називали, мікологічного методу, було піднято у 1900 році. Директор лабораторії Інституту Пастера в Парижі, І. Даниш (Деніч), з асистентом доктором К.Візе та М.Отфіновським, а також декількома помічниками організували на хуторі Миколаївка, поблизу Сміли, по дорученню і за фінансової підтримки Всеросійської Спілки Цукрозаводчиків дослідну ентомологічну станцію, діяльність якої почалася з вивчення грибних захворювань бурякового довгоносика (Васильєв, Лісовий, 1996). Досить цікавою є методика тих дослідів. Так, проводилися вони в особливих клітках з тонкої металевої сітки, розміром до 100 м2, які були поставлені посеред плантації. До одної з кліток було у травні випущено близько 20 пудів довгоносиків обсипаних спорами зеленої мускардини; до другої – близько 50 пудів шкідників заражених білою мускардиною. В результаті при розкопках у вересні виявилося всього лиш 50% уражених комах. Дослідження велися протягом 1900–1901 років і за цей період Даниш опублікував три звіти де відобразив як методи застосування мускардини для боротьби з довгоносиком так і технології штучного напрацювання гриба. Особливу увагу дослідник звернув на норми витрати препарату безпосередньо у сільськогосподарській практиці. Так, він рекомендує притримуватися наступних показників: 4–10 фунтів мускардини на десятину (середня норма) (1,6–4 кг/га) на полях з давньою культурою цукрових буряків при 6-річній сівозміні; мінімальна норма – 2 фунти на десятину (0,8 кг/га) можлива на полях з дуже давньою культурою (більше 30 років) при 3-х річній сівозміні; максимальна норма – близько 20 фунтів (8 кг/га) необхідна для цілинних земель, на полях, зо знаходилися під буряками всього 1–2 рази або в місцях недавньої появи бурякового довгоносика.

У 1927 році І. Ліндеманом на Миронівській дослідній станції були знову повторені досліди зараження бурякових довгоносиків зеленою мускардиною. Одночасно були закладені також і досліди з червоною мускардиною (Sorosporella uvella). Спори вносили у грунт у вигляді порошку у суміші з землею. Кількість порошку зеленої мускардини коливалася від 1 до 58 г/4 м2, червоної – 4,5 – 288 г на ту ж площу. При розкопках наступного року виявилося, що на ділянках, де була внесена червоно мускардина ураження комах грибом підвищилося вдвічі у порівнянні до контролю. Від внесення ж у грунт зеленої мускардини помітного ефекту одержано не було.

Роботи російських вчених зацікавили і закордонних спеціалістів і вже у 1910 році Дж. Росер успішно застосував мускардину проти шкідливої цикадки, К. Фредерікс – проти жука–носорога в 1913, К. Уоленгрен – проти стеблового метелика. У 1911 році проти сарани в Аргентині за допомогою обприскувача Д’Ерель з великим ефектом застосовує бактеріальні культури у нормі 1,5 л/га . У 1918 році бактерії використовують проти непарного шовкопряда.

Велику відомість отримали багаторічні досліди по боротьбі з травневим хрущем, що проводилися у Франції ле–Мулем. Останнім використовувався гриб Botrytis tenella, збудник білої мускардини комах. У 1923 році ле–Муль повідомив про вдалі досліди застосування проти личинок травневого хруща цього збудника, вірулентність якого була посилена шляхом проведення через личинок того ж травневого хруща але в лабораторних умовах. Культура гриба була рекомендована ле–Мулем для боротьби з виноградними листокрутками.

Для масового отримання культури гриба була побудована фабрика. Але виробничі досліди з зараженням травневого хруща культурою, що вироблялася на цьому підприємстві, не виправдала сподівань і були припинені, так як не дивлячись на введення у грунт до 5 кг культури на гектар, не вдавалося викликати штучне зараження личинок травневого хруща.

В подальшому дослідження в цій області стають все більш різноманітними і численними. Життєздатною виявилась, наприклад, ідея М.А. Теленги щодо комбінованого застосування мікроорганізмів з сублетальними дозами інсектицидів (Воловник, 1979).

Незважаючи на те, що справжній розквіт мікробіологічного метода і пов’язаної з ним промисловості був ще попереду наведений історичний екскурс дає можливість оцінити внесок України в цю галузь біотехнології.

1.3 Загальний стан виробництва і застосування мікробних препаратів

Ситуація з виробництвом та застосуванням мікробіологічних препаратів в нашій країні досить складна – постійну реєстрацію має лише декілька препаратів. Таких широковідомих промислових препаратів як бітоксибацилін, лепідоцид, дендробацилін в Україні не виробляють і надходять вони в незначній кількості з Росії та Казахстану. Вітчизняні препарати – боверин та гаупсин до цього часу не отримали поширення внаслідок відсутності реєстрації. Існують незначні потужності для напрацювання триходерміну, призначеного для боротьби з кореневими гнилями.

У 70-80-х роках завдяки широкомасштабним цілеспрямованим дослідженням у колишньому СРСР вдалося створити мережу біолабораторій і біофабрик, зокрема в Україні їх нараховувалося близько 300. Сьогодні ця кількість скоротилася до 100 біолабораторій (табл. 3.1), але й ті що залишилися виробляють переважно ентомофагів. Тим не менше, можливості для застосування біопрепаратів існують і вони добре відомі як вченим так і практикам, а відповідно є і перспектива формування попиту на цю продукцію. Наведемо лише декілька цифр по найбільш відомим препаратам для порівняння (табл. 1.5). Як бачимо, істотно зростають обсяги застосування бітоксибациліну, дендробациліну, ризоплану; падають – боверину, лепідоциду, бактороденциду.

За останніми підрахунками потреба ж України в обсягах захисних заходів з використанням мікробіологічних препаратів, а саме: ризоплану, агату-25к, бактороденциду, лепідоциду, дендробациліну, бітоксибациліну, гаупсину та триходерміну складає 13,88 млн. га (табл. 1.6).

Таблиця 1.5 Наявність біолабораторій в Україні станом на 2000 рік

Таблиця 1.6 Обсяги застосування найбільш відомих мікробіопрепаратів у 1998 та 2000–2001 роках

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15