Исследовательская статья

Оценка отталкивающей способности комбинации инсектицидов и фунгицидов для пчёл с помощью биоакустических методов

176 просмотров

⸱

DOI:

10.3791/70440

⸱

3 июля 2026 г.

 ,  ,  ,  , 
1Department of Entomology, The Ohio State University, 2Department of Horticulture and Crop Science, The Ohio State University

В этой статье

Краткое содержание

Целью данного исследования было изучение связи между временем применения пестицидов и активностью пчёл, измеряемой с помощью биоакустики, в соевых бобах. Анализ показал, что применение пестицидов, независимо от срока, не влияет на активность пчёл, опадание листьев или урожайность. Однако активность пчёл была выше позже в день и в период пикового цветения сои.

Аннотация

Соя (Glycine max (L.) Merr.) и пчёлы имеют взаимовыгодные отношения: нектар обменивается на опыление, что может повысить урожайность семян. Однако использование пестицидов на сое во время цветения может нарушить эту взаимосвязь, нанося вред пчёлам и, следовательно, снижая выгоду от опылителей. В этом исследовании рассматривалось, как применение пестицидов во время цветения влияет на поиск пищи пчёл и урожайность сои, с акцентом на время внесения (середина утра vs. mid день) и стадию цветения (R3 — полное цветение против R5 — поздний или конец цветения), по сравнению с необработанной контролем. Для этого в центральном Огайо в 2023 и 2024 годах был проведён эксперимент, где участки сои были опрыскиваны токсичной для пчелины смесью пиретроидного инсектицида (0,9% альфа-циперметрина) и фунгицида, ингибирующего биосинтез стерола (41,8% пропиконазола) с использованием рюкзака. Активность пчёл отслеживалась с помощью аудиорекордеров, размещённых на каждом графике, и анализировалась с помощью инструмента машинного обучения buzzDetect. Биоакустический анализ не показал влияния применения пестицидов на активность пчёл, независимо от времени. Активность пчёл была значительно выше на стадии роста R3, когда соя была в пике цветения, по сравнению с ростом R5, когда цветы были менее многочисленными. Активность пчёл была значительно выше в середине дня, чем в середине утра. Значимых различий в дефолиации или урожайности сои при обработке пестицидами не выявлено. Эти результаты дают представление о том, как корм пчёл меняется в течение сезона роста сои и в течение дня, что может помочь рекомендациям по применению пестицидов для минимизации воздействия пчёл.

Введение

Применение пестицидов может влиять на опылителей, которые собирают пищу всельскохозяйственных системах 1,2,3. Воздействие пестицидов возможно, по крайней мере частично, путём своевременного применения с целью минимизации воздействия опылителей. Пестициды, известные своей токсичностью для опылителей, имеют этикетки, запрещающие их применение, когда пчёлы активны или цветут. Эти рекомендации соответствуют руководящим принципам EPA США и информационным листамуниверситетов 4,5. Если следовать этим рекомендациям, это руководство может снизить риск применения пестицидов для пчёл, но не содержит более конкретных рекомендаций о том, какие стадии роста растений и в конкретное время суток имеют наибольшую активность пчёл. Кроме того, регуляторное тестирование, определяющее язык маркировки, проводилось с использованием отдельных пестицидов и не учитывает синергетические взаимодействия междупестицидами 6.

«Аквариумная смесь» — это сочетание двух или более пестицидов в одномприменении 7 и широко применяется для снижения стоимости внесения пестицидов и уменьшения уплотнения почвы за счёт минимизации перемещения тяжёлого оборудования пополям 8. Однако это потенциально рискованная практика для пчёл, поскольку большинство комбинаций пестицидов не были оценены на их потенциальное воздействие на нецелевыеорганизмы 9. Несмотря на это, смешивание в аквариумах широко используется во многих системах выращивания, включая нут10,тыкву 11,миндаль 12 исою 13,14.

Соя — одна из культур, где применение пестицидов в аквариумах особенно важно для здоровья пчёл. Пчёлы часто ищут нектар на цветках сои, а соя может быть основным источником нектара для производствамёда 15,16,17,18. Несмотря на самоопыление сои, опыление насекомыми неоднократно повышалоурожайность на 19,20,21. Опрос производителей сои показал, что примерно треть применения листовых фунгицидов была смешана в танке с листовымиинсектицидами 22. Рекомендуется применять листовые фунгициды примерно в период полного цветения сои для контроля распространённых заболеваний, таких как антракноз, фитофтороз Cercospora, пятнистость листьев лягушачьей глазки и ржавчинасои 23,24,25. Добавление инсектицида к фунгицидам многие фермеры рассматривают как экономически эффективный способ защитить свою культуру, снижая риск проблем с членистоногими вредителями позжев сезоне 26. Однако множество пчёл и других нецелевых организмов подвергаются риску, если инсектицид используется в фунгицидном применении во время цветениясои 15,17,27.

Одной из смесей фунгицидов и инсектицидов, вызывающей особую озабоченность, является сочетание фунгицидов, ингибирующих биосинтез стерола (SBI), и пиретроидных инсектицидов. Пиретроидные инсектициды — это модуляторы натриевых каналов, которые нарушают нервные импульсы унасекомых. Многие пиретроиды крайне токсичны дляпчёл 29,30. Фунгициды SBI ингибируют ферменты цитохрома P450 монооксигеназы (P450), важные для формирования грибковых клеточных мембран, но также могут ингибировать детоксикационные P450, метаболизирующие пиретроиды и другие ксенобиотики упчёл 31. Сочетание фунгицидов SBI и пиретроидных инсектицидов показало большую токсичность для медоносных пчёл и шмелей, чем один из пестицидов 32,33. По этой причине применение с использованием пиретроидных инсектицидов и фунгицидов SBI, смешиваемых в аквариумах, может представлять риск для пчёл и других опылителей.

Предыдущие исследования сообщали, что пчёлы могут быть отпугнуты определёнными пиретроиднымиинсектицидами 34 , а воздействие некоторых пиретроидов может снижать активностьпчёл 35. Однако также задокументировано, что фунгициды в сочетании с инсектицидами могут маскировать эффект отпугивания36.

Биоакустика, изучение организмов через звуки, которые они издают, предлагает многообещающий подход к оценке изменений активности пчёл в течение дня или вегетационного сезона в ответ на применение пестицидов. Используя характерный шум, который пчёлы издают во время полёта — жужжание — как показатель активности пчёл, биоакустику можно эффективно сочетать с машинным обучением для оценки активности пчёл в определённой зоне в течение желаемого времени. Собранные аудиоданные обеспечивают повышенное разрешение активности пчёл и позволяют изучать ежедневные модели кормления пчёл. Кроме того, эти аудиоданные можно анализировать в течение более длительного времени, чтобы выявить тенденции активности в течение сезона роста. Решения о применении пестицидов принимаются по обеим этим шкалам. Биоакустика предлагает насыщенный информацией способ мониторинга активности пчёл и ответов на вопросы о активности пчёл в узкие временные окна. По сравнению с традиционными методами, такими как sweep-neting и pan-trapping, биоакустический подход требует меньше труда, позволяет непрерывно отбирать пробу на протяжении более длительного времени и является высокомасштабируемым для крупных исследовательских участков. Одно из таких применений биоакустики — исследование влияния пестицидов на активность пчёл в сельскохозяйственных полях.

Здесь проводится работа по определению влияния «в худшем случае» применения смеси фунгицидов и инсектицидов, применяемой к сои во время цветения, на активность пчёл и урожайность сои. Использовались пестициды, содержащие пропиконазол, фунгицид SBI, и альфа-циперметрин — пиретроидный инсектицид. Оба этих пестицида могут применяться к сою во время цветения для борьбы с грибковыми заболеваниями и соевыми тлями (Aphis glycines)37,38. Биоакустический подход был использован для определения влияния на активность пчёл применение этой комбинации пестицидов в разное время суток (в середине дня или в середине дня) и на разных стадиях роста сои (пик цветения [R3] или позднее цветение [R5]). Ожидалось, что пчёлы будут собирать пищу в большом количестве и наиболее подвержены побочным воздействиям от применения пестицидов в середине дня и на стадии роста R3.

Протокол

Экспериментальный проект и подготовка сюжета

Эксперимент проводился в июле и начале августа 2023 и 2024 годов. Обычно сезон роста сои в Огайо длится примерно с апреля по ноябрь. Участки, использовавшиеся в сезоне роста 2023 года, находились в округе Клинтон (39.488, -83.769) и округе Юнион (40.296, -83.283), штат Огайо. Участки, использованные в сезоне роста 2024 года, находились в округе Клинтон (39.489, -83.762), округе Пребл (39.893, -84.611) и округе Ликинг (39.948, -82.501), штат Огайо.

Эксперимент использовал рандомизированную полную блоковую конструкцию для контроля пространственных эффектов внутри соевого поля. В каждом блоке было выделено 5 участков для конкретного лечения. Лечение включало две стадии роста (R3 и R5) и два срока применения (в середине утра и в середине дня), а также нелеченный контрольный период. Это привело к следующим четырём применениям пестицидов на участках в каждом блоке: R3 в середине утра, R3 в середине дня, R5 в середине утра, R5 в середине дня. Заявки в середине утра или в середине дня происходили в течение ~2 часов, при этом заявки в середине утра примерно сосредоточены около 10:00, а в середине дня — около 12:30. В дополнение к пяти участкам обработки в каждом блоке, 3 участка были выделены как запасные, которые можно было переставить в обрабатывающие участки в случае плохого роста сои. Стадии растений сои определялись с помощью руководств по этапам, таких как то, опубликованное Extension39 Университета Миннесоты.

Блоки соевых участков были расположены примерно на расстоянии 1,016 м (40 дюймов) друг от друга, чтобы исследователи могли легко переходить между ними. Участки сои имели размеры 1,9 м на 8,5 м (0,0016 га; 6,25 фута на 28 футов), а сорт сои, использовавшийся на всех участках, был Pioneer P35T155E (Кортева, Индианаполис, Индиана). На каждом участке было высажено 6 рядов, расположенные на расстоянии 38 см (15 дюймов). Использовалась норма посева 370 658 семян на гектар (150 000 семян на акро). Все пчёлы, участвовавшие в эксперименте, были из местных популяций. Исследователи не добавляли дополнительных пчёл. Авторы не знали ни о стационарных, ни о мигрирующих пасеках вблизи мест проведения экспериментов. Все материалы, использованные для эксперимента, перечислены в Таблице материалов.

Подготовка пестицидов

Использовались пестициды: фунгицид Fitness (активное вещество 41,8% пропиконазола) и инсектицид Fastac EC (активное вещество 10,9% альфа-циперметрина). Нормы применения пестицидов составляли 6 fl oz/ac (438,47 мл/га) для фунгицида SBI и 3,8 fl oz/ac (277,70 мл/га) для пиретроидного инсектицида. Для подготовки пестицидов к применению 9,375 мл фунгицида SBI и 5,937 мл пиретроидного инсектицида смешали с водой, чтобы получить итоговый объём 3 л в качестве смеси в резервуарах. При приготовлении смеси надевали перчатки, устойчивые к химикатам. Итоговая концентрация фунгицида SBI в резервуаре составила 3,125 мл на л. Итоговая концентрация пиретроидного инсектицида в резервуаре составила 1,979 мл на л.

Применение пестицидов

Эта смесь наносилась на отдельные участки сои внутри каждого блока с помощью специально изготовленного ручного рюкзака-распылителя. Смесь пестицидов применялась на верхней части кроны сои со скоростью ~5 км в час. После начала процесса нанесения пестицидов на конкретную обработку требовалось ~10 минут, чтобы все участки получили применение. Для каждого резервуара на 3 л можно покрыть площадь ~0,027 га смесью пестицидов. Объём распыления на гектар составляет примерно 113 л. Это означает, что на каждый участок было нанесено ~0,18 л смеси из резервуара. Чтобы избежать переноса пестицидов на другие участки из-за ветра, в ветреные дни их применение избегалось. При нанесении пестицида носили полные средства индивидуальной защиты (рубашка с длинным рукавом и длинные брюки, химически стойкие перчатки, обувь и носки и защитные очки). Если после завершения применения пестицидов была избыточная смесь, она утилизировалась согласно рекомендациям государственного агентства по контролю окружающей среды.

Настройка/использование блокфлейты

Общая настройка и использование аудиорекордеров схожи с протоколом, описанным другимиавторами 40. Портативные аудиорекордеры (Sony ICD-PX370) крепились к пластиковым электрическим колышкам забора с помощью ленты с помощью крючка и петли, а на микрофон наносилась открытая пена в качестве лобового стекла. Конусообразный 3D-печатный дождевик был прикреплен к колю в высоте ~3 см над блокфлейтом для защиты от погодных условий.

Затем в центре каждого участка размещались аудиорекордеры за ~24 часа до первого применения пестицидов и оставляли работать не менее 24 часов после каждого применения. Двенадцать регистраторов были развернуты на каждый день применения, по четыре — для каждой группы по времени суток (в середине утра, в середине дня, контроль) как в R3, так и в R5.

Обработка аудиоданных

Все аудиозаписи обрабатывались с помощью инструмента машинного обучения "buzzdetect"41 , который доступен по адресу: https://github.com/OSU-Bee-Lab/buzzdetect. Этот инструмент обучен различать жужжание насекомых от других звуков, часто встречающихся в экспериментальных условиях, таких как автомобили, комбайны или самолёты. Программа не способна отличить жужжащий Apis mellifera от других видов пчёл. Однако buzzDetect способен отличать жужжащие звуки от некоторых других не жужжащих звуков насекомых, хотя отдельные звуки (например, крики сверчков, в основном ночью) всё ещё трудно различить. Более подробные инструкции по запуску buzzDetect можно найти по адресу: https://buzzdetect.readthedocs.io/en/latest/gui/. После аудиоанализа R42 использовался для расчёта частоты обнаружения с интервалами в 1 и 8 часов.

Данные о дефолиации

Оценки листьев были проведены с помощью визуальной оценки листьев верхнего слоя сои на 10 растениях на каждом участке, участвующем в эксперименте, включая все процедуры и необработанные контрольные участки, как рекомендовано Расширением Университета Небраски43. Эти оценки проводились через 24 часа после применения пестицидов в фазе роста R5.

Данные о выходе

Собрали сою, а урожайность измерялась в бушелях на акр с помощью участкового комбайна и системы взвешивания зерна. Измерения выхода были скорректированы до 13% влажности. Участки имели по 6 рядов; только 4 центральных ряда были собраны для измерения выхода.

Статистический анализ

Вся статистика проводилась вR 42. Данные анализировались либо с помощью линейных моделей смешанных эффектов через пакетlme4 44 , либо бета-регрессии через пакет glmmTMB45. Исходные данные BuzzDetect доступны в дополнительных материалах. Для этого исследования были проанализированы три основных типа данных. Средние данные о активности пчёл за 1 и 8 часов после применения пестицидов, урожайность каждого участка сои и ослоение сои на стадии роста R5.

Средняя активность пчёл была получена путём вычисления доли положительного количества времени для жужжания пчёл в 8-часовом или 1-часовом окне. Часовое окно предназначено для оценки острого воздействия применения пестицидов на активность пчёл, тогда как 8-часовое окно — для оценки острых и остаточных эффектов. Остаточные данные о токсичности альфа-циперметрина отсутствуют, но остаточная токсичность для других пиретроидов составляет ~8 часов после первоначальногоприменения 46. Поскольку расчёт активности пчёл является пропорционным, различия в активности анализировались с помощью бета-регрессии, проведённой с помощью пакета R «glmmTMB». Модели изучали средние показатели обнаружения за 1 или 8 часов после применения пестицидов и то, как они различались при сравнении обработанных участков с контролируемыми (условие «опрыскивания»), стадию роста сои, время суток, применяемый пестицид, или стадию роста и время взаимодействия. Сравнение между обработанными и контрольными графиками ссылается на переменную, «распыленную» как в формулах модели за 1, так и на 8 часов.

В модели 1-часового окна фиксированными эффектами были состояние «распыления», стадия роста, время суток, а также этап роста и время взаимодействия. Модель имела как год, так и год по объектам как случайные эффекты. Полная формула модели была следующей:

figure-protocol-1(1)

Переменная скорость обнаружения отражает средние наблюдения пчёл относительно общего окна наблюдения — в данном случае 1 час. Переменная распыления соответствует тому, был ли участок обработан пестицидами или необработанным контролируемым участком. Переменная time_of_day соответствует тому, были ли обнаружения зафиксированы после утра или после нанесения пестицидов в течение нужного времени. Переменная стадия соответствует стадии роста, на которой были зафиксированы обнаружения.

В модели 8-часового окна фиксированными эффектами были стадия роста и состояние «распыления». 8-часовая модель включает ночные часы для дневного распыления, что делает сравнение между утренним и днём в середине дня. Это связано с тем, что время нанесения в середине дня не проверяет полные 8 часов остаточной токсичности из-за неактивности пчёл вечером, что является значительной частью этих 8-часовых окна. Таким образом, термины «время суток » и «время суток:этап » были исключены из модели. Полная формула этой модели была следующей:

figure-protocol-2(2)

Переменные — частота обнаружения, распыление и стадия — имеют те же значения в этой формуле, что и в формуле, используемой для часовых окна. Единственное отличие в том, что переменная скорость обнаружения рассчитывается для 8-часового окна. Данные о выходе были проанализированы с помощью линейной модели смешанных эффектов. Модель рассматривала бушели на акр для каждого участка и то, как урожай варьировался в зависимости от обработки. Фиксированным эффектом в модели было лечение, а место и год подбирались как случайные эффекты. Полная формула модели записывается как:

figure-protocol-3(3)

Ослоение листьев сои измерялось как средний процент отсутствующей площади листьев на каждом участке. Для сравнения влияния времени внесения пестицида на процент дефолиации использовалась линейная модель смешанного эффекта. Фиксированным эффектом в модели было время суток, когда участки распылялись. Сайт и год были подгонены как случайные эффекты. Полная формула модели выглядит так:

 figure-protocol-4 (4)

Все протоколы, использованные в этом исследовании, собраны в Дополнительный файл 1.

Результаты

Деятельность

Модель 8-часового окна (рисунки 1A–B) выявила значительные различия в активности пчёл в зависимости от стадии роста сои (Chi квадрат = 74,35, P < 0,001, df = 1), при этом средние показатели обнаружения значительно выше на стадии R3 по сравнению с R5 на стадии 8 часов после применения пестицидов. Существенных различий в активности пчёл между контрольными участками и теми, что получают смесь аквариума, не наблюдалось значимых различий в активности пчёл (Chi square = 0,053, P = 0,82, df = 1). Для этого анализа средняя квадратическая ошибка составила 0,00094. Дисперсии для параметров, участвовавших в эксперименте: распылённый = 0,021 и ступень = 0,041.

Анализ аудиоданных за 1 час после применения пестицидов (рисунки 2A–B) выявил значительные различия между активностью пчёл в зависимости от стадии сои (Чи квадрат = 12,72, P < 0,001, df = 1) и времени суток (Чи квадрат = 9,97, P = 0,0016, df = 1). Средняя скорость обнаружения была выше на стадии R3, чем на стадии роста R5. Средняя частота обнаружения была выше в течение часа после дневного распыления, чем в час после утреннего распыления. При применении смеси пестицидного резервуара (Chi square = 0,62, P = 0,43, df = 1) существенных различий в активности пчёл не было выявлено (Chi square = 0,62, P = 0,43, df = 1). Существенных различий между временем суток и термином взаимодействия стадии роста не выявлено (Чи квадрат = 2,52, P = 0,11, df = 1). Для этого анализа средняя квадратическая ошибка составила 0,00094. Оценки дисперсии для параметров, участвовавших в анализе: распылённый = 0,027, время суток = 0,040, стадия = 0,090, время суток:стадия = 0,14.

При усреднении за все дни эксперимента аудиоданные показывают ежедневную тенденцию в частоте обнаружения, отличающуюся при разделении по стадиям роста сои (рисунок 3). Для обеих стадий частота обнаружения начинает быстро увеличиваться в ~10:00 и быстро снижаться в ~17:00. Однако эта тенденция гораздо более выражена на стадии роста R3. Кроме того, частота обнаружения достигает гораздо более высокого пика в ~14:00 в R3, чем в R5.

Данные о выходе

Анализ данных о урожайности (рисунок 4) не показал различий в урожайности сои между видами обработки. Существенных различий по урожайности сои при любом типе обработки не выявлено (F = 0,16, df = 4, 90,86; P = 0,96).

Дефолиация

Анализ данных о дефолиации (рисунок 5) не выявил значительных различий в дефолиации в зависимости от времени внесения пестицидов (F = 3,046, df = 2, 56; P = 0,055). Дефолиация была в целом низкой (<5% в большинстве случаев).

ДОСТУПНОСТЬ ДАННЫХ:

Все исходные данные, используемые для создания графиков и проведения статистического анализа, включены в раздел дополнительных материалов.

figure-results-1
Рисунок 1: Распределение средних скоростей обнаружения за 8 часов после применения пестицидов. (A) Распределение средних скоростей обнаружения (binned на 10 минут) за 8 часов после внесения пестицидов на стадии роста R3. (B) Распределение средних скоростей обнаружения (разделённых на 10 минут) за 8 часов после применения пестицидов на стадии роста R5. Контрольные группы не получили применения пестицидов. Статистически значимых различий между группами нет. Все коробочные графики показывают медианную линию, верхний и нижний квартили (верх и низ коробок), а также усы (минимальный и максимальный). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

figure-results-2
Рисунок 2: Распределение средних скоростей обнаружения за 1 час после применения пестицидов. (A) Распределение средних скоростей обнаружения пчёл (пересеченные на 10 минут) в течение 1 часа после применения пестицидов на стадии роста R3. Контрольные группы не получили применения пестицидов. (B) Распределение средних скоростей обнаружения пчёл (разбито на 10 минут) в течение 1 часа после применения пестицидов на стадии роста R5. Контрольные группы не получили применения пестицидов. Для обоих случаев R3 и R5 наблюдалась статистически значимая разница в средних показателях обнаружения между группами середины утра и в середине дня. Все коробочные графики показывают медианную линию, верхний и нижний квартили (верх и низ коробок), а также усы (минимальный и максимальный). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

figure-results-3
Рисунок 3: Средние показатели обнаружения всех аудиорекордеров на стадиях роста R3 или R5. Частоты обнаружения (разделённые на 10 минут) были усреднены для всех аудиорекордеров, использованных в эксперименте, и разделены по стадиям роста. Ложные срабатывания при обнаружении жужжания из-за криков сверчка наблюдались ночью, особенно ~4:30 утра. Кривые для каждой стадии роста не наложены друг на друга. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

figure-results-4
Рисунок 4: Урожай в бушелях на акр сои для каждого обработки. Контрольная группа не получила применения пестицидов. Статистически значимых различий между группами нет. Все коробочные графики показывают среднюю линию (чёрные полосы), медиану, верхний и нижний квартили (верх и низ коробок), а также усы (минимум и максимум). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

figure-results-5
Рисунок 5: Уровни дефолиации, оценённые на стадии роста R5. Дефолиация, выраженная как процент отсутствующей площади листьев сои, была сгруппирована по времени внесения пестицидов на стадии роста R5. Контрольная группа не получила применения пестицидов. Статистически значимых различий между группами нет. Все коробочные графики показывают среднюю линию (чёрные полосы), медиану, верхний и нижний квартили (верх и низ коробок), а также усы (минимум и максимум). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

Дополнительный файл 1: Протоколы, необходимые для воспроизведения экспериментов, перечислены в этом документе. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот файл.

Обсуждение

Хотя рекомендуется поиск вредителей и внесение пестицидов в соответствии с системой IPM, применение пестицидов в эксперименте было профилактическим и осуществлялось в определённое время вегетационного сезона по заранее установленному графику, а не на основе давления вредителей. Возможно, что урожайность и опадание листьев в этом исследовании не изменились после применения пестицидов, поскольку давление вредителей было ниже экономического порога. В большинстве случаев дефолиация составила <5%, что ниже порога экономического ущерба в 15% для репродуктивных фазсои 47. Не было заметного влияния профилактического инсектицида-фунгицида на урожайность сои или на степень дефолиации, наблюдавшейся на стадии роста R5. Это говорит о то, что применение пестицидов не сохранило урожайность сои и не предотвратило травоядность насекомых. Однако разведка вредителей не проводилась, а результаты листья свидетельствуют о том, что в этих областях было мало вредителей, которые нужно контролировать, что соответствует выводам другихавторов 48. Аналогично, другиеавторы 22 получили похожие результаты, когда применение пестицидов в танках не увеличивало урожайность сои при минимальном или отсутствующем давлении насекомых. Эти результаты свидетельствуют о ограниченной пользе от добавления инсектицида к фунгицидам при низком давлении вредителей. Поэтому добавление инсектицидов может быть ненужным расходом, особенно для профилактических целей.

Случаи жужжания пчёл, которые использовались как индикатор активности пчёл в сое, не подвергались применению смеси инсектицидов-фунгицидов в резервуаре ни утром, ни в середине дня, либо на этапах R3 или R5. Кроме того, снижение активности пчёл не наблюдалось ни в 1-часовой, ни в 8-часовой период наблюдения после применения пестицидов. Это удивительно, поскольку предыдущие исследования фиксировали отпугивающий эффект пиретроидныхинсектицидов 34. Это может быть связано с тем, что пиретроидный инсектицид был комбинирован с фунгицидом. Ранее было показано, что сочетание этих двух классов пестицидов снижаетотталкивающую способность 36.

Стоит отметить, что этот эксперимент не измерял возможные внеместные эффекты применения пестицидов на медоносных пчёл (Apis mellifera), которые встречались с ним в поле. Отсутствие влияния пестицида на активность пчёл не обязательно означает, что медоносные пчёлы, находящиеся на этих участках, не пострадали от воздействия пестицидов. Возможно, что медоносные пчёлы, собирающие пищу в поле, столкнулись с пестицидом, продолжили искать пищу и позже испытали негативные последствия. Исследования зафиксировали негативное влияние применения смесей ваквариумах 49 и пиретроидныхинсектицидов 30 на медоносных пчёл. Возможно, что медоносные пчёлы пострадали негативно, но этот эффект не привёл к снижению активности в поле. Это говорит о том, что медоносные пчёлы могут не проявлять уклоняющегося поведения по поводу некоторых пестицидов или комбинаций, с которыми они сталкиваются в поле. Другие пчёлы можно встретить на полях сои, например, шмели или одиночныепчёлы 15,17. Эти пчёлы, скорее всего, непропорционально сильно страдают от применения пестицидов, которые происходят при поиске соевых цветов1.

Этот эксперимент пролил свет на то, когда пчёлы активны на соевых полях. Пчёлы были более активны во время пика цветения сои на стадии R3, чем на стадии R5, что соответствует результатам другихавторов 40. Кроме того, данные показывают, что пчёлы более активны в соевых бобах в середине дня, чем утром. В ходе этого эксперимента была получена высококачественная картина активности пчёл за день и на протяжении всего вегетационного сезона. Это выявляет важные закономерности активности пчёл на полях сои, что будет важно для составления этикетки пестицидов и рекомендаций по применению. Эти результаты показывают, что апликаторам пестицидов следует избегать опрыскивания во время R3 и в полдень для снижения воздействия пестицидов на пчёл. Однако фермерам по выращиванию сои следует применять листовые инсектициды только при необходимости, исходя из активности вредительных насекомых и экономических порогов.

Раскрытие информации

Все авторы заявляют, что не имеют конфликта интересов.

Благодарности

Авторы благодарят Аллена Гейера из Университета штата Огайо за посадку, управление и сбор урожая, а также Артура Родригеса де Соуза, Джеймса Андервуда и Эллисон Дэвис за помощь в полевых работах. Эта работа была профинансирована Инициативой по исследованиям сельского хозяйства и продовольствия Национального института продовольствия и сельского хозяйства Министерства сельского хозяйства США по гранту 2022-67019-36437 и внутренней грантовой программой Колледжа продовольствия, сельского хозяйства и экологических наук Университета штата Огайо (проект # 2023-013). Исследовательская поддержка осуществлялась за счёт государственных и федеральных средств, выделенных Колледжу пищевых, сельского хозяйства и экологических наук Университета штата Огайо, Экспериментальной станции Огайо (OHO01277; OHO01355-MRF).

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
½ in. (1 cm) soft packing foamUlineS-8350Крышка для микрофона, служащая экраном от ветра, разрезанная на 8 x 5 см
1.75 мм PETG+ 3D Printer Filament - True RedInland (Microcenter)PETG+175FR1Филамент для изготовления крышки диктофона, распечатанный в режиме вазы, используя https://www.thingiverse.com/thing:7319146/files
4 фута (1.2 м) вставной столб для изгородиFi-Shock (Tractor Supply Co.)3600956Штырь для крепления аудиодиктора
6 дюймов (15 см) многоразовые кабельные стяжкиVELCROН/ДДля крепления диктофона к штырю
Батарейки AAAProcellН/ДДля питания ручных аудиодикторов
Инсектицид Fastac ECBASF Ag ProductsEPA: 7969-298Пиретроидный инсектицид, используемый на протяжении всего эксперимента.
Фунгицид FitnessLoveland products, Inc.EPA: 34704-1031Фунгицид, ингибирующий синтез стеролинов (SBI), используемый на протяжении всего эксперимента.
Весовая система Grain Gauge H2HarvestMasterН/ДДля сбора данных о урожайности с исследовательских участков
Ручной аудиодикторSonyICD-PX370Аудиодикторы, используемые на протяжении всего эксперимента. Используются специально для записи аудиоданных в соевых полях.
Pioneer P35T155ECortevaP35T155EСорт сои, используемый на протяжении всего эксперимента.
Комбайн Quantum Core plotWintersteigerН/ДКомбайн, используемый для уборки сои в ходе эксперимента.
Навес для дождяН/ДН/ДДля защиты аудиодикторов от дождя. Может быть найден по ссылке: https://www.thingiverse.com/thing:7319146
Резинки - 2 x 1⁄16 дюймов (127 x 1.6 мм), №14UlineS-14723Для крепления пенопластового экрана от ветра к диктофону
SeedPro 360ALMACOН/ДДля посадки семян сои на исследовательских участках

Ссылки

  1. Raine, N. E., Rundlöf, M. Pesticide Exposure and Effects on Non-Apis Bees. Annual Review of Entomology. , (2024).
  2. Vanbergen, A. J. Initiative the IP. Threats to an ecosystem service: pressures on pollinators. Frontiers in Ecology and the Environment. , (2013).
  3. Zhao, G. P., Yang, F. W., Li, J. W., Xing, H. Z., Ren, F. Z., et al. Toxicities of Neonicotinoid-Containing Pesticide Mixtures on Nontarget Organisms. Environmental Toxicology and Chemistry. , (2020).
  4. Andrews, H., Rose, M. A. Ohio State University Extension. Protecting Pollinators While Using Pesticides. , (2018).
  5. U.S. Environmental Protection Agency’s Policy to Mitigate the Acute Risk to Bees from Pesticide Products. , United States Environmental Protection Agency. (2017).
  6. Lydy, M., Belden, J., Wheelock, C., Hammock, B., Denton, D. Challenges in Regulating Pesticide Mixtures. Ecology and Society. , (2004).
  7. Gandini, E. M. M., Costa, E. S. P., dos Santos, J. B., Soares, M. A., Barroso, G. M., et al. Compatibility of pesticides and/or fertilizers in tank mixtures. Journal of Cleaner Production. , (2020).
  8. Fishel, F. M. Tank-Mixing Pesticides without Disasters. EDIS. , (2020).
  9. Tosi, S., Sfeir, C., Carnesecchi, E., vanEngelsdorp, D., Chauzat, M. P. Lethal, sublethal, and combined effects of pesticides on bees: a meta-analysis and new risk assessment tools. Science of The Total Environment. , (2022).
  10. Pal, V., Singh, G., Dhaliwal, S. S. Effects of Sequential and Tank Mix Applications of Zinc, Iron and Nitrogen on Symbiotic Parameters, Productivity and Economics of Chickpea (Cicer arietinum L.) Under Field Conditions. J Soil Sci Plant Nutr. , (2023).
  11. Kammler, K. J., Walters, S. A., Young, B. G. Halosulfuron Tank Mixtures and Adjuvants for Weed Control in Pumpkin Production. , (2008).
  12. Shannon, B., Walker, E., Johnson, R. M. Toxicity of spray adjuvants and tank mix combinations used in almond orchards to adult honey bees (Apis mellifera). Journal of Economic Entomology. , (2023).
  13. Younesabadi, M., Das, T. K., Sharma, A. R. Effect of tillage and tank-mix herbicide application on weed management in soybean (Glycine max.). IJA. , (2013).
  14. Bruff, S. A., Shaw, D. R. Tank-mix Combinations for Weed Control in Stale Seedbed Soybean (Glycine max.). Weed Technology. , (2017).
  15. Gill, K. A., O’Neal, M. E. Survey of Soybean Insect Pollinators: Community Identification and Sampling Method Analysis. Environ Entomol. , (2015).
  16. Lin, C. H., Suresh, S., Matcham, E., Monagan, P., Curtis, H., et al. Soybean is a Common Nectar Source for Honey Bees (Hymenoptera: Apidae) in a Midwestern Agricultural Landscape. Journal of Economic Entomology. , (2022).
  17. Rondeau, S., Bosanac, L. F., Raine, N. E., Forrest, J. R. K. Wild bees and wasps (Hymenoptera) visiting soybean (Fabaceae) flowers in eastern Canada. The Canadian Entomologist. , (2025).
  18. Robacker, D. C., Flottum, P. K., Sammataro, D., Erickson, E. H. Effects of climatic and edaphic factors on soybean flowers and on the subsequent attractiveness of the plants to honey bees. Field Crops Research. , (1983).
  19. Blettler, D. C., Fagúndez, G. A., Caviglia, O. P. Contribution of honeybees to soybean yield. Apidologie. , (2018).
  20. Kengni, S. B., Tchuenguem Fohouo, F. N., Ngakou, A. Impact of the foraging activity of Apis mellifera adansonii Latreille (Hymenoptera: Apidae) and Bradyrhizobium fertilizer on pollination and yield components of Glycine max L. (Fabaceae) in the field. IJBR. , (2015).
  21. De O. Milfont, M., Rocha, E. E. M., Lima, A. O. N., Freitas, B. M. Higher soybean production using honeybee and wild pollinators, a sustainable alternative to pesticides and autopollination. Environ Chem Lett. , (2013).
  22. Ng, S. J., Lindsey, L. E., Michel, A. P., Dorrance, A. E. Effect of Mid-Season Foliar Fungicide and Foliar Insecticide Applied Alone and In-Combination on Soybean Yield. Crop, Forage & Turfgrass Management. , (2018).
  23. Hershman, D. E., Sikora, E. J., Giesler, L. J. Soybean Rust PIPE: Past, Present, and Future. Journal of Integrated Pest Management. , (2011).
  24. Swoboda, C., Pedersen, P. Effect of Fungicide on Soybean Growth and Yield. Agronomy Journal. , (2009).
  25. Akem, C. N. The effect of timing of fungicide applications on control of frogeye leaf spot and grain yield of soybeans. Eur J Plant Pathol. , (1995).
  26. Bueno, A. F., Panizzi, A. R., Hunt, T. E., Dourado, P. M., Pitta, R. M., et al. Challenges for Adoption of Integrated Pest Management (IPM): the Soybean Example. Neotrop Entomol. , (2021).
  27. St Clair, A. L., Dolezal, A. G., Cass, R. P., Hendriksma, H. P., Stein, D. S., et al. Insecticide application prevents honey bees from realizing benefits of native forage in an agricultural landscape. Sci Total Environ. , (2025).
  28. Mode of Action Classification. , Insecticide Resistance Action Committee. (2024).
  29. Kumar, G., Singh, S., Nagarajaiah, R. P. K. Detailed Review on Pesticidal Toxicity to Honey Bees and Its Management. Modern Beekeeping - Bases for Sustainable Production. , (2020).
  30. Liu, Q., He, Q., Zhang, S., Chai, Y., Gao, Q., et al. Toxic effects of detected pyrethroid pesticides on honeybee (Apis mellifera ligustica). Sci Rep. , (2022).
  31. Haas, J., Nauen, R. Pesticide risk assessment at the molecular level using honey bee cytochrome P450 enzymes: a complementary approach. Environ Int. , (2021).
  32. Iverson, A., Hale, C., Richardson, L., Miller, O., McArt, S. Synergistic effects of three sterol biosynthesis inhibiting fungicides on the toxicity of a pyrethroid and neonicotinoid insecticide to bumble bees. Apidologie. , (2019).
  33. Schuhmann, A., Schmid, A. P., Manzer, S., Schulte, J., Scheiner, R. Interaction of Insecticides and Fungicides in Bees. Frontiers in Insect Science. , (2022).
  34. Rieth, J. P., Levin, M. D. The repellent effect of two pyrethroid insecticides on the honey bee. Physiological Entomology. , (1988).
  35. Rieth, J. P., Levin, M. D. Repellency of Two Phenylacetate-Ester Pyrethroids to the Honeybee. Journal of Apicultural Research. , (1989).
  36. Thompson, H., Wilkins, S. Assessment of the synergy and repellency of pyrethroid/fungicide mixtures. Bulletin of Insectology. , (2003).
  37. Ekabote, S., Raj, P., Divyajyothi, U. In Vivo Bio-efficacy and Phytotoxicity of Propiconazole + Difenoconazole on Soybean. Chemical Science Review and Letters. , (2020).
  38. Hodgson, E. W., McCornack, B. P., Tilmon, K., Knodel, J. J. Management Recommendations for Soybean Aphid. J Integr Pest Manag. , (2012).
  39. Naeve, S. L. Soybean growth stage. , (2018).
  40. Forrester, K. C., Lin, C. H., Johnson, R. M. Measuring factors affecting honey bee attraction to soybeans using bioacoustics monitoring. Journal of Insect Science. , (2024).
  41. Hearon, L. E., Johnson, L. H. P., Underwood, J., Lin, C. H., Johnson, R. M. buzzdetect: an open-source deep learning tool for automated bioacoustic pollinator monitoring. J Insect Sci. , (2025).
  42. R Core Team. R: A Language and Environment for Statistical Computing. , (2024).
  43. Wright, R., McMechan, J. Estimating Soybean Leaf Defoliation. , (2017).
  44. Bates, D., Mächler, M., Bolker, B., Walker, S. Fitting Linear Mixed-Effects Models Using lme4. Journal of Statistical Software. , (2015).
  45. Brooks, M. E., Kristensen, K., Benthem, K. J. van, Magnusson, A., Berg, C. W., et al. glmmTMB Balances Speed and Flexibility Among Packages. The R Journal. , (2017).
  46. US EPA. Residual Time to 25% Bee Mortality (RT25) Data. , (2014).
  47. Hayashida, R., Hoback, W. W., de Freitas Bueno, A. A test of economic thresholds for soybeans exposed to stink bugs and defoliation. Crop Protection. , (2023).
  48. Zelaya Mejia, W. D., Tilmon, K., Ortez, O., Lindsey, L. E. Soybean yield was not influenced by foliar insecticide application. Crop, Forage & Turfgrass Management. , (2024).
  49. Wernecke, A., Frommberger, M., Forster, R., Pistorius, J. Lethal effects of various tank mixtures on honey bees. J Consum Prot Food Saf. , (2019).

Перепечатки и разрешения

Больше статей

EnvironmentВыпуск 233Выпуск 233В этом месяце в JoVEВыпускБаковая смесьСинергизмApis melliferaОпылениеСояДефолиация
Оценка отталкивающей способности комбинации инсектицидов и фунгицидов для пчёл с помощью биоакустических методов
Связаться с нами
Порекомендовать библиотеке

Конфиденциальность

Условия использования

Политики

© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.