Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса в литературе и задачи исследования 14
1.1. Отношение насекомых к температуре окружающей среды 14
1.2. Термоустойчивость насекомых 18
1.3. Термоустойчивость верна 22
1.4. Способы нагрева и устройства для термической дезинсекции зерна 28
1.5. Задачи исследования 34
2. Материалы и методы лабораторных исследований 35
2.1. Описание и исследование лабораторной установки... 35
2.2. Биоматериал 42
2.3. Обработка зерна и наоекомых теплоносителем, наблюдение за отрождением и отмиранием насекомых 47
2.4. Определение динамики нагревания зерновки и тела насекомого 50
2.5. Изучение влияния среднелетальной температуры на Аогенез насекомых и воспроизводимость потомства 50
2.6. Исследование влияния предварительной акклиматизации на гибель насекомых 53
2.7. Изучение влияния повышенной температуры на качество зерна, муки и хлеба 54
2.8. Статистическая обработка результатов 59
3. Динамика нагревания зерновки пшеницы и тела насекомого при разной температуре теплоносителя 61
3.1. Влияние температуры теплоносителя на динамику нагревания зерновки пшеницы 61
3.2. Влияние исходной температуры зерновки пшеницы на динамику ее нагревания :.. 66
3.3. Влияние начальной влажности зерновки пшеницы на динамику ее нагревания 76
3.4. Влияние температуры теплоносителя на динамику нагревания тела насекомого 85
4. Влияние тепловой обработки на насекомых 89
4.1. Характер теплового поражения насекомых 89
4.2. Сравнительная термоустойчивость равных стадий развития зерновых вредителей 94
4.2.1. Рисовый долгоносик 94
4.2.2. Амбарный долгоносик 100
4.2.3. Зерновой точильщик ЮЗ
4.2.4. Булавоусый хрущак III
4.2.5. Малый мучной хрущак 115
4.2.6. Короткоусый мукоед 117
4.2.7. Суринамский мукоед 121
4.2.8. Зерновая моль 123
4.3. Сравнительная устойчивость разных видов насекомых к тепловой обработке 128
4.3.1. Сравнительная устойчивость разных видов насекомых в стадии яйца 130
4.3.2. Сравнительная устойчивость разных видов насекомых в стадии личинки 133
4.3.3. Сравнительная устойчивость разных видов наоекомых в стадии куколки 135
4.3.4. Сравнительная устойчивость разных видов насекомых в стадии имаго 138
4.4. Обсуждение данных 142
4.5. Влияние среднелетальной температуры на отогенез насекомых и воспроизводимость потомства 147
4.6. Влияние абиотических факторов на термоустойчивость насекомых 156
4.6.1. Температура 156
4.6.2. Влажность зерна 159
4.7. Проверка результатов лабораторных исследований термоустойчивости насекомых на полупроизводственной (стендовой) установке 164
5. Термоустойчивость зерна пшеницы 175
5.1. Энергия прорастания и всхожесть 176
5.2. Количество и качество клейковины 187
5.3. Мукомольные свойства 197
5.4. Качество хлеба 205
6. Режимы термической дезинсекции 210
7. Производственная проверка режимов термической дезинсекции 215
8. Технико-экономический эффект термической дезинсекции зерна на рециркуляционных зерносушилках типа "Целинная" 226
9. Основные выводы 236
10. Предложения 240
Литература 241
- Способы нагрева и устройства для термической дезинсекции зерна
- Изучение влияния среднелетальной температуры на Аогенез насекомых и воспроизводимость потомства
- Влияние начальной влажности зерновки пшеницы на динамику ее нагревания
- Сравнительная устойчивость разных видов насекомых в стадии имаго
Введение к работе
Директивами ХХУІ съезда КПСС по пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года определено "довести среднегодовое производство зерна до 238-243 млн.тонн. В целях успешной реализации Продовольственной программы обеспечить улучшение сохранности собранного урожая, транспортировки, переработки и доведения до потребителя" /82/. На Майском Пленуме Центрального Комитета КПСС, принявшем Продовольственную Программу СССР на период до 1990 года и меры по ее реализации, также отмечалась необходимость повышения качества и сокращения потерь зерна /91/.
В период хранения на элеваторах и в складах зерно и зерно-продукты подвергаются заселению вредителями хлебных запасов (разными видами насекомых, клещей, грызунов и птиц). Особенно вредоносны насекомые из группы вредителей хлебных запасов, для которых зерно является средой обитания. Поселяясь в местах хранения зерна, они используют его в качестве пищи и наносят большой ущерб, понижая вес продукта /136,150,152/.
По данным Организации по продовольствию сельскому хозяйству ООН ФАО, потери зерна, происходящие за счет вредителей и клещей, составляют в разных странах от 5 до 10 % /197/, а в некоторых странах достигают 15 % /123/. Общие потери от насекомых и грызунов оцениваю тся в размере 20 % и больше.
Е .М.Мау /200/ считает, что во время хранения насекомые, грызуны и микроорганизмы уничтожают в США около 9 % продуктов, а потери хранящихся продуктов в разных странах колеблются от 9 до 50 %.
В другой работе /223/ сообщается, что потери массы пшеницы от насекомых в разных сгр анах колеблются от 1,5 до 7,3 %%
кукурузы - от 2 до 23, риса - от 2 до 49, сорго - от 19 до 50, бобовых - от 14 до 64 %".
В Малайзии потери риса от вредителей при хранении составляют 5-Ю % /194/.
В Советском Союзе потери от зерновых вредителей особенно в южных районах, могут быть также велики. Так, в работе В.Ф.Ра-тановой и С.А.Желтовой /97/ сообщается, что в Таджикской ССР в одном из складов, где хранилось в течение года 3,2 тыс тонн зерна пшеницы, зараженной зерновым точильщиком, после очистки зерна на сепараторе было отсеяно 34 тонны серой мучнистой пыли и 14 тонн отходов - результат жизнедеятельности этого насекомого.
Исследованиями, выполненными в лаборатории защиты хлебных запасов от зерновых вредителей ВНИИЗ под руководством Г.А.Закладного /51/, установлена относительная вредоносность основных видов насекомых для зерна пшеницы. Наибольшей прожорливостью за сутки среди жуков отличается зерновой точильщик, наименьшей мукоеды.
Фактические и возможные потери зерна во время хранения от вредителей хлебных запасов в разных странах отмечены и в ряде других публикаций /48,135,149,166,177,221,226,227 и др./.
Насекомые не только количественно уменьшают запасы хранящегося зерна вследствие потребления, но и снижают его качество - загрязняют продуктами жизнедеятельности, снижают всхожесть и насыщают микрофлорой /140,199/, а также повышают его влажность и температуру, что делает его нестойким к хранению /27/.
Кроме того, как было установлено советскими исследователями /51/, заселение зерна насекомыми влияет на общий выход муки. При содержании в опытной партии пшеницы зерен с рисовым долгоносиком в количестве 19,2 % общий выход муки уменьшается более
чем на 4 %.
Имеются данные об увеличении кислотного числа жира /51, 196/, уменьшении содержания крахмала в зерне /213/, клейковины и общих Сахаров /Г76/.
Ущерб, причиняемый запасам зерна и зернопродуктов насекомыми, свидетельствует о необходимости систематической борьбы с ними.
Современная защита зерна и зернопродуктов в нашей стране осуществляется комплексом профилактических и истребительских мероприятий.
Осуществление профилактических мероприятий предусматривает создание определенных условий, благоприятных для хранения зерна и неблагоприятных для жизнедеятельности насекомых.
Известно, что насекомые не способны:: размножаться и интенсивно питаться при температуре ниже 12-15 С /49,107,131, 159,Г71,186,228 и др./. В отношении насекомых регулирование температуры является мощным фактором, сдерживающим их развитие.
Против клещей таким фактором является влажность. Они не способны развиваться в зерне, имеющем влажность ниже 13,5 % /89,102,113,156,157,163 и др.).
Соблюдение санитарного режима на всех этапах работы с зерном является обязательным уоловием в комплексе профилактических мероприятий. Основная цель - это ликвидация резерваций, предупреждение расселения вредителей /41,129/.
В комплексе профилактических мероприятий важное место принадлежит подготовке технической базы к приему зерна.
В тех случаях, когда профилактические меры не обеспечивают необходимого эффекта, применяют истребительные мероприятия, предусматривающие использование различных средств и способов борьбы о вредителями хлебных запасов.
Основным и наиболее распространенным в настоящее время является химичеокий способ, с использованием различных фумигантных пестицидов. Для этих целей в СССР применяют бромистый метил, хлорпикрин и металлилхлорид /41,47/.
В начале 80-х годов в нашей стране для фумигации зерна начали применять препараты на основе фосфина: фостоксин (фирма "Дегеш",ФРГ) и делиция - газтоксин (ГДР) /52/.
Однако дезинсекция зерна с помощью фумигации имеет и недостатки. Так,фумигация зерна требует емкостей с достаточной герметичностью, обеспечить которую часто довольно трудно даже при больших затратах труда, при газации наблюдаются значительные простои предприятия, обусловленные определенным периодом экспозиции и дегазации.
Применение высокотоксичных ядов не исключает возможность отравления людей, загрязнения зерна /174,203,204/ и окружающей среды. Согласно современным представлениям, пестициды могут оказывать влияние на людей не только непосредственно в местах их производства и применения, но и воздействия на все компоненты биосферы, а следовательно на все население планеты /84/.
В последние годы все острее встает проблема, связанная с развитием резистентности насекомых к инсектицидам /144,147, 148,151,158 и др./. Так, в настоящее время для получения эффекта обеззараживания в Индии требуется применять при обработке зернохранилищ раствора с концентрацией малатиона в 8 раза большей, чем в начальный период его применения /142/. В США дикая линия булавоуоого хрущака показала высокую степень устойчивости (в 17 раз) к малатиону /148/.
Поэтому, учитывая указанные недостатки использования химических средств для защиты зерна от насекомых, в Советском Союзе и за рубежом ведется поиск новых средств и способов для
проведения этой работы.
Одним из перспективных способов борьбы с вредителями хлебных запасов явилось применение ионизирующих излучений /46,87, 160/. Ионизирующие излучения воздействуют на ооматичеокие и половые клетки насекомых. Результатом первого воздействия является резкое сокращение продолжительности жизни насекомых /137, 141,155,225/, во втором случае наступает половая стерилизация /3,155/.
Проведенные ВНИИЗом совместно с Институтом биофизики Министерства здравоохранения СССР и Институтом питания АМН СССР исследования, показали, что облучение зерна пшеницы потоком ускоренных электронов не влияет на потребительские свойства зерна. Это дало возможность впервые в мире создать и ввести в эксплуатацию в 1980 году на Одесском портовом элеваторе опытно-промышленную установку для радиационной дезинсекции зерна (РДЗ) /53/.
Одним из недостатков радиационного способа дезинсекции зерна является то, что. его применение экономически выгодно лишь при проведении обработки больших партий заселенного насекомыми зерна (на портовых элеваторах, перевалочных пунктах и др.). Это обусловлено относительно высокой стоимостью радиационного дезинсектора, а также отсутствием передвижных установок, с помощью которых имелась бы возможность проведения дезинсекции мелких партий на многих предприятиях системы.Минзага СССР.
В нашей стране и за рубежом изучается возможность использования для борьбы с вредителями репеллентов /145,199,202/, аттрактантов /103,146,172/, регуляторов роота-ювенильных гормонов /75,193,212/, а также микроорганизмов - возбудителей болезней насекомых /182,201/,
Однако эти средства наиболее полно изучены для защиты от
насекомых сельскохозяйственных растений, хотя отличаю тся большими потенциальными возможностями в использовании и для борьбы с вредителями хлебных запасов.
В пооледние годы внимание исследователей ряда стран (СССР, Австралия, США и др.) привлекает использование в деле защиты зерна от насекомых повышенных температур (термическая дезинсекция). Она основана на чувствительности насекомых и клещей к изменению температуры окружающей среды.
Термическая дезинсекция, как и радиационная, имеет ряд преимуществ перед химическим способом: не требует герметизации зернохранилищ; исключает простои предприятий под фумигацией, отравление людей, загрязнение зерна и окружающей среды ядами; позволяет проводить обеззараживание в потоке и совмещать его в операциями приема и отгрузки зерна.
Вместе с тем, несмотря на положительные стороны, термическая дезинсекция широкого распространения не получила из-за отсутствия научно обоснованных режимов термической дезинсекции зерна на существующих зерносушилках, обеспечивающих полную дезинсекцию зерна при сохранении его качества. Это обуслвлено отсутствием необходимых данных по устойчивости к тепловой обработке основных видов вредителей хлебных запасов, а также данных по термоустойчивости зерна сухого и средней сухости, т.е. имеющего влажность, при которой осуществляют^ его длительное хранение.
Так, режимы, которые приводятся в Инструкции по борьбе с вредителями хлебных запасов Ш 9-1-80 /57/ и Инструкции по сушке продовольственного, кормового зерна, маслосемян и эксплуатации зерносушилок № 9-2-82 /58/, предусматривают доведение температуры нагрева зерна при термической дезинсекции от
- II -
50 С и выше. В то же время предельная температура нагрева зерна пшеницы в шахтных зерносушилках (в данных инструкциях предусматривается проведение термической дезинсекции в шахтных зерносушилках) согласно Инструкции по сушке не должна превышать в ряде случаев 40-45 С, риса зерна-35 С. Но по сведениям некоторых авторов, температура 35 С является благоприятной для жизнедеятельности ряда опасных видов насекомых (зерновой точильщик, булавоусый хрущак и др.) /175,230/. В данном случае налицо несоответствие между термоустойчивостью зерна и режимами дезинсекции.
Считая данную задачу актуальной, мы ставили целью разработать режимы термической дезинсекции зерна на современных зерносушилках на базе исследований чувствительности основных вредителей хлебных запасов к повышенной температуре и изучения термоустойчивости зерна пшеницы сухого и средней сухости.
Научная новизна выполненной работы заключается в следующем:
установлена количественная зависимость гибели популяции восьми основных видов вредных насекомых зерна во всех стадиях развития от продолжительности воздействия теплоносителем, имеющим широкий диапазон температуры от 55 С до 400 С, а также характер теплового поражения насекомых;
выявлено влияние повышенной температуры на важнейшие жизненные функции насекомых: выживаемость, метаморфоз, воспроизводимость потомства;
определены динамика нагрева единичной зерновки пшеницы с разной исходной влажности) и температурой и динамика нагрева тела насекомого при разной температуре теплоносителя, аналитически и экспериментально доказана их связь с гибелью насеко-
мых, развивающихся внутри зерновок;
показаны изменения семенных, мукомольных и хлебопекарных достоинств зерна пшеницы средней сухости при тепловой обработке и установлены предельные температуры и экспозиции нагрева зерна при термической дезинсекции.
Практическая ценность работы заключается в том, что в результате исследований получены режимы тепловой обработки заселённого насекомыми зерна пшеницы на современных зерносушилках.
Основные положения диссертационной работы доложены:
на научных семинарах лаборатории защиты хлебных запасов от зерновых вредителей Всесоюзного ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института зерна и продуктов его переработки (ВНИИЗ) (I98I-I984 гг.);
на научных конференциях молодых учёных и специалистов ВНИИЗ (I98I-I983 гг.);
на Всесоюзном семинаре ВДНХ СССР "Новые средства и способы борьбы с вредителями хлебных запасов" (1983 г.);
на Учёном Совете ВНИИЗ (1984 г.).
Настоящая работа выполнена в период с 1980 по 1983 годы в лаборатории защиты хлебных запасов от зерновых вредителей Всесоюзного ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института зерна и продуктов его переработки (ВНИИЗ). Отдельные эксперименты выполнены в Казахском филиале ВНИИЗ. Производственные опыты проведены на Чардаринском хлебоприёмном предприятии Чимкентского областного производственного управления хлебопродуктов Министерства заготовок Казах-
- ІЗ -
ской ССР.
По результатам работы опубликовано 3 статьи:
Акаев Н.С., Закладной Г.А. Термоустойчивость рисового долгоносика ( Sitophilus oryzae L.).-Труды ВНИИЗ, 1981, вып.96, с.90-97.
Акаев Н.С., Закладной Г.А, Дезинсекция зерна нагреванием. Новые способы дезинсекции зерна. Обзорная информация. Серия "Элеваторная промышленность".-ЦНИИТЭИ Минзага СССР, М., 1982, c.Vf-45.
Ахаев Н.С., Ремеле В.В. Влияние термической дезинсекции на клейковину, энергию прорастания и всхожесть зерна пшеницы.
-Деп. в ЦНИИТЭИ Минзага СССР. M.t 1983, II с.
- и -
Способы нагрева и устройства для термической дезинсекции зерна
Повысить температуру зерна о целью дезинсекции можно различными способами: инфракраоными лучами (солнечной и искусственной радиации), конвективной и кондуктивной темплопереда-чей, токами высокой частоты и др.
Основными требованиями, предъявляемыми к способу нагрева и установке для термической дезинсекции зерна являются: полное уничтожение вредителей хлебных запасов во всех стадиях развития; сохранение качества зерна, подвергнутого обработке; максимальная равномерность и интенсивность нагрева зерна, при последующей минимальной отлежке; экономичность /36/.
Дезинсекция зерна инфракрасными лучами основана на некоторой селективности в воздействии на зерно и находящихся в нем вредителей. Дело в том, что энергия инфракрасных лучей воспринимается наиболее активно поверхностями, имеющими большую относительную степень черноты. Следовательно, насекомые, которые темнее зерна, нагреваются быстрее и сильнее, чем зерно.
Исследованиями ряда авторов установлено, что эффективность термической дезинсекции инфракрасными лучами солнечной радиации зависит от толщины зернового слоя /76,104/, продолжительности нагрева /4,54,104-/ и величины тепловой энергии солнца. По сведениям некоторых авторов /76/ данный способ дезинсекции эффективен лишь в южных районах в жаркие солнечные дни. Основным его недостатком является то, что при сохранении качества зерна, не всегда удается полное уничтожение вредителей. Кроме того, этот метод является довольно трудоемким и малопроизводительным, и не исключает применения ручного труда.
Кроме инфракрасных лучей солнечной радиации, возможно проведение нагрева зерна теплом, полученным с помощью инфракрасных электрических ламп. Проницаемость инфракрасных лучей в зерне невелика - слой в одно-два зерна Д7/. Следовательно, чтобы получить полную гибель насекомых, толщина слоя зерна в нагревательных аппаратах не должна превышать этой величины. Последнее обстоятельство несколько осложняет проектирование высокопроизводительных аппаратов. Кроме того, на этих установках очень сложно добиться равномерности нагрева зерна. В связи с этим, в нижнем слое зерна из-за недогрева могут сохраниться живые насекомые, а в верхнем слое зерна из-за нерегрева могут потеряться семенные и продовольственные достоинства.
Многие исследователи /86,158,183,188,189 и др./ рассматривали применение повышенных температур с целью дезинсекции зерна при нагреве его в электромагнитном поле высокой частоты.
Высокочастотная электроэнергия, пронизывая зерно, превращается в тепловую энергию, что обусловливает его нагрев /209,21$ В противоположность обычному конвективному нагреву, который направлен от поверхности зерновки внутрь ее, микроволновый нагрев по своей природе - внутреннего характера, т.е. в первую очередь под действием оказывается внутренняя часть зерновки /232/. Поэтому образовавшаяся тепловая энергия в первую очередь воздействует на скрытоживущие стадии, обусловливая их гибель /190,191,199,211/.
Одним из основных недостатков высокочастотных установок, применяемых для дезинсекции зерна, является их малая производительность.
Наибольший интерес представляет дезинсекция зерна при конвективном нагреве на зерносушилках. Это обусловлено тем, что при соблюдении соответствующих режимов наряду с полным уничтожением вредителей возможно сохранение первоначального качества зерна. Они отличаются более или менее высокой производительностью и имеют широкое распространение на всех предприятиях системы заготовок.
Однако не все типы зерносушилок могут быть использованы для целей термической дезинсекции зерна.
Так, шахтные зерносушилки по своим конструктивным особенностям не приспособлены для проведения тепловой обработки заселенного насекомыми зерна.
Нагрев зерна в указанных зерносушилках происходит при конвективной и кондуктивной теплопередаче. Зерно, находящееся в шахтах, при открытии выпускного устройства под действием собственного веса постепенно опускается. В зонах сушки оно контактирует с теплоносителем, который поступает череа подводящие короба, а также с нагретыми стенками последних. Зерно у стенок подводящих коробов, вследствие трения, движется замедленно; поэтому длительное соприкосновение его с горячими стенками может привести к перегреву зерна /18/. И наоборот, то зерно, которое не соприкасается с подводящими коробами не получает необходимую температуру нагрева.
Большая неравномерность нагрева зерна в шахтных зерносушилках (средние пределы колебаний температуры достигают 20-25 С) /29,32,110/ приводит к тому, что при нагреве зерна до допустимых пределов температуры часть его вследствие перегрева может потерять семенные и продовольственные достоинства, а в части зерна из-за недогрева сохраняются живые насекомые. Это является одним из основных причин невозможности проведения термической дезинсекции на шахтных зерносушилках.
В последние годы на предприятиях и/бтсемы заготовок все большее распространение получают рециркуляционные зерносушилки /100/. Мощность этих сушилок составляет в наотоящее время более 34 % от общей мощности стационарного зерносушильного парка страны /ІЗЧД Наиболее широкое распространение на предприятиях системы заготовок получили рециркуляционные зерносушилки типа "Целинная", нагрев зерна в которых происходит в падающем слое. Короткое время пребывания зерна в зоне воздействия теплоносителя (2-3 с) позволяет с безопасностью применять выоокие температуры теплоносителя (300-400 С) и тем самым интенсифицировать процесс термической дезинсекции на этих установках /68/.
Изучение влияния среднелетальной температуры на Аогенез насекомых и воспроизводимость потомства
В элементарном слое обеспечивается условие равномерного нагрева каждого отдельно взятого зерна /44,65/, следовательно, наиболее достоверно может быть определена температура и экспозиция, обеспечивающие гибель насекомых, а также допустимая температура, гарантирующая сохранение его качества /66/.
Исследования проведены при 12 уровнях температуры теплоносителя в диапазоне от 55 С до 400 С (55 С, 60 С, 65 С, 75 С, 85 С, 125 С, 150 С, 200 С, 250 С, 300 С, 350 С и 400 С). После тепловой обработки насекомых и зерно переносили в термостат с тед/йературой от 27 С до 30 С (в зависимости от вида насекомых) и ежедневно наблюдали за их отмиранием или отрождением. Опыты проводили в трехкратной повторности. За повторность принимали обработку 50 жуков, личинок и куколок, живущих в межзерновом пространстве, или 100 зерен, заселенных яйцами, личинками, куколками или жуками. Контролем служили насекомые, содержащиеся в зависимости от вида, при температуре от 27 С до 30 С и относительной влажности воздуха 70%. Для каждой температуры теплоносителя при разной экспозиции определяли гибель насекомых.
Кроме экспериментальной лабораторной установки тепловую обработку насекомых проводили на стендовой установке Казахского филиала ВНИИЗ. Устройство, принцип работы, а также методика проведения эксперимента на данной установке приведены в п.п.2.7, 4.2.2 и 4.2.3.
Проверку результатов лабораторных экспериментов также проводили на стендовой установке лаборатории зерносушения ВНИИЗ, устройство которой и методика проведения работы даны в п.2.7 и п.4.2.3.
Динамику нагревания зерновки пшеницы влажностью 13, 15 и 20%, а также тела насекомого при различной температуре теплоносителя определяли с помощью малоинерционной хромель-копелевой термопары (рис.2.14) диаметром 0,15 мм, подключенной к автоматическому потенциометру КСП-4.
В центр зерновки с помощью часового сверла (рис.2.14) диаметром 0,15 мм, проделывали отверстие, в которое помещали хроме ль -к one левую термопару (рис.2.15). Для предотвращения попадания тепла во внутрь зерновки путем конвекции, зазор между термопарой и стенками отверстия зерновки заделывали клеем БФ-2. Термопару с зерновкой или насекомыми помещали в зону нагревания, куда одновременно подавали теплоноситель с заданной температурой и с помощью секундомера регистрировали время нагревания до той или иной температуры. Температуру теплоносителя контролировали с помощью другой хромель-копелевой термопары, подключенной к автоматическому потенциометру КСП-4.
Исследование влияния среднелетальной температуры на выживаемость и возможность дальнейшего развития насекомых проводили на примере зернового точильщика. На различные стадии развития (яйцо, личинка, куколка, имаго) данного насекомого воздействовали теплоносителем с температурой 60 С, 125 С и 300 С с целью получения 50 % гибели популяции. 0 получении необходимого процента гибели судили по смертности взрослых насекомых и отрождению имаго от обработанных яиц, личинок и куколок в сравнении о контролем, т.е. с насекомыми и зерном, не подвергнутым тепловой обработке.
По 30 экземпляров взроолых насекомых, выживших после обработки всех стадий развития, переносили в стеклянные стаканчики (4x4 см) с пищевым субстратом и помещали в термостат с оптимальными условиями для развития зернового точильщика.,(температура 30 С и относительная влажность воздуха 70 %). Каждые 5 дней в течение трех месяцев вели учет отмирания и отраждения насекомых. Опыт проводили в 5-кратной повторности. Контролем служили насекомые данной популяции не подвергавшиеся тепловой обработке и содержащиеся в идентичных условиях.
Предварительной акклиматизации подвергали жуков амбарного долгоносика 2-4 недельного возраста, взятых из одной популяции, ранее содержащейся при температуре 27 С и относительной влажности воздуха 70 %. Популяция жуков была разделена на две группы. Первую группу содержали при температуре 27 С, вторую -при температуре 15 С. Относительная влажнооть воздуха в обоих случаях равнялась 70 %
Снижение температуры в термостате, в котором содержали насекомых с 27 С до 15 С, проводили постепенно. Ежедневное понижение составляло не более 3-4 С. Перед обработкой также постепенно проводили повышение температуры. Период акклиматизации длился 45 суток. Тепловую обработку акклиматизированных насекомых проводили по методике описанной в п.2,3. При термической дезинсекции очень важно, чтобы наряду с полным уничтожением вредных насекомых сохранилось качество об-раба тываемого продукта.
Поэтому необходимо было изучить влияние на зерно тех режимов термической обработки при которой происходит гибель наиболее термоустойчивого вида вредителей. В данном случае мы ориентировались на личинку зернового точильщика, которая по устойчивости к тепловой обработке значительно превосходит другие виды насекомых.
Влияние начальной влажности зерновки пшеницы на динамику ее нагревания
Тепловая обработка с целью дезинсекции основана на чувствительности насекомых к температуре окружающей среды. Применяя пороговые высокие температуры, можно полностью обеззаразить зерно. Говоря о высокой температуре, мы подразумеваем температуру высокую для того или иного насекомого в определенниый момент его жизненного цикла, а не какой-нибудь строго определенный участок температурной шкалы. То есть в выражение "высокие температуры вкладывается относительный смысл.
Всякое температурное воздействие длится во времени и температурный эффект определяется двумя координатами - температурным уровнем и длительностью воздействия (температурная доза).
На жуков рисового долгоносика воздействовали теплоносителем с температурой 60 С, 125 С и 300 С при экспозиции обеспечивающей гибель 40-60 % насекомых. Затем насекомых переносили в термостат и содержали при температуре 27 С и относитель-ной влажности воздуха 7 0 %. Первый учет живых, трепеле ишик:; и мертвых жуков производили через час после обработки. Последующие учеты проводили через каждые трое суток в течение 12 дней. На рис.4.1 приведены дирив&ш:ы характера поражения жуков рисового долгоносика теплоносителем с температурой 60 С, 125 С и 300 С в среднелетальной дозе.
Из рисунка видно, что во всех случаях воздействия температуры в среднелетальной дозе в популяции присутствуют мертвые, имморнлизироялнлые и живые насекомые в различных соотношениях.Наибольшее число ииирбняизирбв АНных насекомых (18 %) оказалось после обработки температурой 60 С и наименьшее (4 %), при обработке теплоносителем с температурой 300 С. После тепловой обработки происходила постепенная гибель ищшшаддотви» насекомых. Так, после воздействия]гемпературы 60 С ноддоишэдвшные насекомые вымирают спустя 144 часа после обработки, 125 С -72 часа, а после 300 С окончательная гибель наступает через 24 часа, т.е. на второй день.
В результате данного эксперимента выявлено, что сумма мертвых и цмирБШ5ирзшивных жуков сразу же после обработки соответствует окончательному эффекту теплового воздействия при температурах теплоносителя выше 60 С.
При воздействии теплоносителя с температурой в пределах 46-52 С на жуков хлопкового долгоносика достигалась парализация последних. Из парализованных насекомых 50 % жуков возвратились к нормальному состоянию после выдержки при температуре 46 С, 47 С, 48 С и 50 С через 0,9-1,0 ч, 2,6-3,8 ч, 6,1-9,4 ч и 25,0-42,0ч соответственно. После воздействия температуры 52 С только 5-Ю % парализованных жуков выжили. В наших экспериментах все парализованные насекомые погибали, так как применяемые температуры теплоносителя были значительно выше температур использованных указанным автором в своем эксперименте.
Все эх.о говорит о том, что в основе смерти под воздействием тепла лежит один и тот же физико-химический процесс, процесс денатурации белков /5/. Начальные стадии этого процесса, как видно из приведенного примера с хлопковым долгоносиком, характеризуются обратимостью. Зайдя более далеко (данные наших экспериментов) , процесс становится необратимым и ведет к гибели насекомых.
При воздействии тепла на жуков зерновых вредителей в сублетальной дозе некоторая часть пооледних сохраняет способность двигаться, хотя и наблюдается снижение общей активности. Другая часть жуков неспособна поддерживать равновесие. Они лежат на спине или на боку, более или менее энергично двигая конечностями. В дальнейшем наблюдается постепенно прогрессирующий паралич насекомых, заканчивающийся их гибельюв разные сроки, в зависимости от полученной дозы тепла. Специфика симптомов последействия высоких температур в сублетальных дозах на жуков амбарных вредителей очень похожа на симптомы отравления насекомых ядовитыми веществами /130/.
На рис.4.2 показан характер теплового поражения имаго рисового долгоносика (а), имаго малого мучного хрущака (б) и куколок малого мучного хрущака (в).
При тепловом поражении у имаго всех видов зерновых вредителей ноги оказываются широко расставленными в стороны, надкрылья приподнимаю тся, т.е. происходит обнажение нижних крыльев. В результате обезвоживания конечностей., они становятся хрупкими и ломкими При использовании высокой, температуры теплоносителя (250 С и выше) и продолжительной экспозиции тело насекомых обугливается. Таким образом выявлено, что при воздействии на насекомых теплом в среднелетальной дозе происходит парализация последних. Причем наибольшее количество парализованных насекомых наблюдается после обработки относительно низкими температурами теплоносителя (60 С). При воздействии теплоносителем 125 С и 300 С число парализованных насекомых уменьшается.
Сравнительная устойчивость разных видов насекомых в стадии имаго
Динамика гибели зернового точильщика в зависимости от экспозиции при различной температуре теплоносителя показана на рис.4.7. В таблице П.1.3 приведены показатели устойчивости данного насекомого к высокой температуре.
Результаты экспериментов показывают, так же как и у рисового и амбарного долгоносиков, резкие различия в устойчивости между стадиями, которые находятся внутри зерновки (личинка, куколка, имаго в зерне) и стадиями, развитие которых проходит в межзерновом пространстве (жук, яйцо). Наиболее высокой устойчивостью к тепловой обработке отличаются личинки этого насекомого. На рис.4.7 видно, что высокая термоустойчивость данной стадии развития сохраняется при всех температурах теплоносителя. Очень чувствительны к тепловой обработке, по сравнению со скрытоживущими стадиями, жуки зернового точильщика, развивающиеся в межзерновом пространстве. Это также наблюдается при всех темпера турахтеплоносител я.
Так, например, при температуре теплоносителя 55 С СВ-50 для личинок зернового точильщика составляет 353 с, а для жука вне зерна этот показатель равен 130 с. Такая же закономерность наблюдается и для СВ-99,9. Еще больше выражено различие в термоустойчивости скрытожи-вущих стадий и насекомых, развивающихся в межзерновом пространстве, при высокой температуре теплоносителя. Так при температуре теплоносителя 300 С величина СВ-50 личинок зернового точильщика в 5 раз больше величины СВ-50 взрослых насекомых. Наблюдается некоторое различие в устойчивости взрослых насекомых зернового точильщика в сравнении с жуками вне зерна рисового и амбарного долгоносика. У последних двух видов насекомых при температуре теплоносителя до 75 С более устойчивыми являются жуки, развивающиеся в межзерновом пространстве. А при более высокой температуре теплоносителя устойчивость скрытожи-вущих стадий превосходит устойчивость жуков вне зерна. У зернового точильщика это не наблюдаетоя. При всех температурах теплоносителя менее термоустойчивой стадией является имаго вне зерна. Если у рисового и амбарного долгоносиков величины СВ-50 скрытоживущик стадий отличаю тся друг от друга незначительно, то у зернового точильщика разница в термоустойчивости личинки по сравнению с другими скрытоживущими стадиями ярко выражена. Так, например, если при температуре теплоносителя 300 С у куколки и имаго в зерне величина СВ-50 составляет 1,1 с, то для личинки эта величина при данной температуре в 2 раза выше (2,2 с). Статистическая обработка показала (см.табл.П1.3) наличие различия в термоустойчивости скрытоживущих стадий с одной стороны и имаго вне зерна и яиц с другой. Среди скрытоживущих стадий также существуют статистические различия между термоустой1 чивостьго личинок и термоустойчивостью куколок и имаго в зерне. По степени устойчивости к высокой температуре стадии развития зернового точильщика можно расположить в следующем порядке: личинка имаго в зерне = куколка яйцо имаго вне зерна. Наши выводы согласую тся с результатами, которые были получены ДРУГИМИ исследователями. Так, Н. Vardell u Е. IDilton /229/ отметили высокую термоустойчивость личинок зернового точильщика, развивающихся внутри зерновки, в сравнении с яйцами, развитие которых проходит на зерновке. Такие же данные получены В Исследованиях D. Evans u Т. Dermott /169/. У С.А.Желтовой /45/ по степени убывания термоустойчивости стадии развития зернового точильщика расположены аналогично нашему: личинка имаго в зерне = куколка яйцо имаго вне зерна. На рис.4.8 показана кривая, по которой можно выбрать требуемую экспозицию, обеспечивающую полную гибель популяции зернового точильщика при температурах теплоносителя от 55 С до 400 С. Кривая отражает гибель личинок зернового точильщика, как наиболее устойчивой отадии развития данного вида. Так как гибель скрытоживущих стадий развития зернового точильщика будет полностью зависеть от температуры нагрева зерновки, нами было проведено аналитическое исследование величины нагрева зерновки при экспозициях, обеспечивающих гибель наиболее устойчивой стадии данного насекомого - личинки.
