Введение масла цитронеллы в биомульчирующую пленку помогло защитить землянику садовую, клубнику, от табачной белокрылки. С этим исследованием ученые ожидают преобразования рынка мульчирующих пленок и открытия новой главы в защите растений.
Мульчирующие пленки служат важным целям в сельском хозяйстве, включая сохранение почвенной влаги, подавление роста сорняков и повышение общей урожайности сельскохозяйственных культур.
Традиционные полимеры, такие как полиэтилен, широко используются при производстве этих пленок из-за их широкой доступности и низкой стоимости.
Однако широкое использование этих полимеров в качестве мульчирующих пленок вызывает всё большую обеспокоенность по поводу состояния окружающей среды, особенно из-за их стойкости в почве и сложностей, связанных со сбором и переработкой. Как отмечалось в недавних обзорах, остатки пластика приводят к деградации почвы, загрязнению микропластиком и долгосрочному вреду для окружающей среды. Эти ограничения усилили спрос на биоразлагаемые альтернативы, которые могут обеспечить аналогичные агрономические преимущества без сопутствующей нагрузки на окружающую среду.
Ацетат целлюлозы — биосовместимый, нетоксичный полимер, широко используемый в производстве полимерных пленок. Этот биополимер, полученный из целлюлозы, обладает такими свойствами, как гидрофобность, прозрачность, низкая токсичность и превосходная способность к образованию пленки. Благодаря этим свойствам ацетилцеллюлоза используется в различных отраслях, таких как текстильная промышленность, разделительные мембраны, упаковка, а также является перспективным кандидатом на мульчирующие пленки на биооснове.
Более того, команда исследователей из Федерального университета Лавраса в Бразилии установила, что можно вводить в биоразлагаемую пленку на основе ацетат целлюлозы эфирные масла с инсектицидным эффектом. Эфирные масла, полученные из различных растительных источников, богаты биологически активными соединениями, такими как терпены, фенолы и кетоны, и доказали свою эффективность в борьбе с насекомыми, наносящими вред сельскохозяйственным культурам
Ученые создали такую пленку для защиты клубники от распространенного вредителя – табачной белокрылки.
Клубника крайне восприимчива к различным членистоногим вредителям, которые могут серьезно повлиять на качество плодов и урожайность, причем белокрылка является одним из наиболее значимых вредителей в мире. Кроме того, присутствие белокрылки может потребовать более широкого применения синтетических инсектицидов, что вызывает опасения по поводу безопасности пищевых продуктов, загрязнения окружающей среды и устойчивости вредителей. Эти проблемы подчеркивают острую необходимость в стратегиях комплексной борьбы с вредителями, включающих малорисковые и биоразлагаемые альтернативы, такие как натуральные репелленты и средства борьбы на основе растений, для обеспечения устойчивых систем производства клубники.
В этом контексте разработка биоразлагаемых мульчирующих пленок, которые физически защищают растения, выделяя при этом натуральные репелленты, отпугивающие насекомых, представляет собой перспективную стратегию для устойчивой борьбы с вредителями клубники.
В данном исследовании эпоксидированное соевое масло и масло цитронеллы были включены в пленки из ацетилцеллюлозы в различных пропорциях для оценки их пластифицирующих свойств и потенциальных свойств отпугивания насекомых для применения в сельском хозяйстве.
Химический состав масла цитронеллы был проанализирован с помощью газовой хроматографии в сочетании с масс-спектрометрией (ГХ-МС), что показало, что цитронеллаль, гераниол и цитронеллол составляют приблизительно 70% масла.
Токсическая активность эфирного масла цитронеллы часто связывается с активностью его основных соединений (цитрионелаля, цитрионеллола, гераниола и гераниаля), а также синергизмом с другими второстепенными соединениями, выявленными в его химическом составе.
Испытания на растяжение подтвердили улучшенные механические свойства при всех концентрациях.
Исследования репеллентной активности против табачное белокрылки, Bemisia tabaci, включали оценку смертности насекомых и откладки яиц.
Пленки с более высокой концентрацией масла цитронеллы обеспечивали 100% гибель насекомых в течение 24 часов и эффективно предотвращали откладку яиц, демонстрируя значительную репеллентную активность. Эти результаты подчеркивают потенциал пленок, содержащих упомянутые два компонента, в качестве экологичных мульчирующих пленок, сочетающих в себе улучшенные механические характеристики, репеллентную активность и снижение зависимости от синтетических инсектицидов.
Несмотря на то, что для достижения летального эффекта у B. tabaci требуются более высокие концентрации по сравнению, например, с имидаклопридом, разработанный материал представляет собой значительно более безопасный профиль для окружающей среды с минимальным риском содействия развитию резистентности к инсектицидам, что делает его подходящим кандидатом для устойчивой борьбы с вредителями.
Важно отметить, что эксперимент, проведенный в тепличных условиях, включал обработку коммерческой мульчирующей пленкой из полиэтилена низкой плотности, что позволило провести прямое сравнение с пленками из ацетата целлюлозы с цитронеллой.
Так, пленки залитые маслом цитронеллы, продемонстрировали сильное сдерживание яйцекладки, при этом количество яиц резко сократилось до менее 6 яиц на растение. Эти результаты подчеркивают важное различие: хотя обычные мульчирующие пленки обеспечивают физические преимущества, такие как удержание влаги и подавление сорняков, они не обеспечивают прямого действия отпугивания насекомых.
Таким образом, пленки на основе ацетилцеллюлозы, пропитанные маслом цитронеллы, обладают двойным преимуществом: обеспечивают как покрытие почвы, так и отпугивают насекомых. Такое сочетание может привести к снижению расхода пестицидов, замедлению развития резистентности у вредителей и повышению экологической безопасности. Хотя подробный анализ затрат выходит за рамки данной работы, в будущих исследованиях необходимо количественно оценить производственные затраты на обрабатываемую площадь и сравнить их с мульчированием на основе полиэтилена и применением традиционных пестицидов для оценки практической осуществимости в коммерческих масштабах.
Источник: ACS Agricultural Science & Technology (2025), DOI: 10.1021/acsagscitech.5c00451