تقنیة الحقن المباشر لرش المواد البیولوجیة

صحصاح, السید محمود البیلى; بلال, السید عبدالمطلب

doi:10.21608/mjae.2012.101408

تقنیة الحقن المباشر لرش المواد البیولوجیة

نوع المستند : Original Article

المؤلفون

¹ مدرس بقسم الهندسة الزراعیة – کلیة الزراعة – جامعة کفرالشیخ - مصر

² أستاذ مساعد – قسم المیکروبیولوجى- کلیة الزراعة – جامعة کفرالشیخ، مصر.

10.21608/mjae.2012.101408

المستخلص

مما لا شک فیه أن أستخدام المبیدات الکیمائیة لها تأثیرها الضار على الأنسان و البیئة . و لقد تزایدت فى الآونة الآخیرة أستخدام المکافحة الحیویة فى برامج المکافحة المختلفة فى مصر و العالم و منها أستخدام البکتریا . B.t.و تهدف هذه الدراسة إلى البحث فی إمکانیة الحقن المباشر للمواد البیولوجیة المستخدمة فی المکافحة الحیویة مثل البکتریا BT وذلک بغرض الحد من الفواقد التی تنشأ عند استخدام آلات المکافحة التقلیدیة (الرشاشات ذات الحقن الغیرمباشر) مثل الأضرار المیکانیکیة و الفزیائیة أثناء سریان المواد البیولوجیة داحل أجزاء آلة الرش التقلیدیة. حیث أجریت هذه الدراسة فی معمل قسم الهندسة الزراعیة کلیة الزراعة بکفر الشیخ وذلک بتطویر وحده للحقن المباشر للمبیدات التی تعتمد على إضافة سائل الرش البیولوجی و خلطه فی غرفه تم ترکیبها قبیل الفوانی. و تتلخص الفکرة الأساسیة فی نظام الحقن المباشر للسوائل و منها السوائل المستخدمة فی المقاومة البیولوجیة (BT) ، بوضع المبید فی خزان منفصل صغیر للمبید هو عبوة المبید نفسة و الخزان الرئیسی للرشاشه یستخدم فقط فیه الماء و یتم التحکم فی عملیة الخلط عن طریق إضافة المبید (السائل البیولوجى البکتیرى BT) التی تم إعدادها فی معمل قسم المیکروبیولوجی بکلیة الزراعة جامعة کفرالشیخ إلى تیار المیاه فی غرفه للخلط مصنعة من Plexiglas الشفاف حیث تم ترکیبها و وضعها قبیل الفوانی وکان طولها 21 سم و قطرها الداخلى 5 سم.
و تتکون وحدة الحقن المباشر من خزان رئیسی للمیاه فقط مقسم إلى جزئین بسعة 50 لترللواحد و طلمبه طارده مرکزیة قدرة 0.6 ک.وات تعمل الطلمبة بسحب الماء من الخزان وطرده إلى غرفة الخلط حیث تم ترکیب صمام ذو إتجاه واحد فی نهایة خرطوم الطرد عند نقطة الحقن للطلمبه. و تتکون الوحده أیضاَ من خزان أخر للمبید بسعة 5 لتر حیث یتصل الخزان من أعلى بخرطوم للهواء للضعط على سطح المبید حیث تم و صله بضاغط هواء Commpressor of air ذو قدرة 2.8 kW و الذى یحتوی على منظم لتحدید ضغط الهواء المطلوب لإزاحة سائل الرش الموجود فی خزان المبید و کذلک تم ترکیب صمام ذو إتجاهین فی نهایة خرطوم الطرد الخاص بالمبید و عند منطقة الخلط فى غرفة الخلط.

کما أشتمل نظام الحقن المباشر على أجهزة لقیاس ضغط Pressure gaugesلکل من سائل الرش المراد خلطه و المیاه المستعمله قبل و بعد عملیة الخلط و کذلک صمامات للتحکم. کما تم ترکیب منظم programmable flow controller لسائل الرش للتحکم فی معدل الرش الخارج من غرفة الخلط إلى الفوانی و کذلک تم ترکیب منظم للضغط قبل الفوانى. کما استخدم ثلاثة أنواع من الفوانی هى Abutz B, TT DG 8004, LU 130-03 لإختبارها ودراسة تأثیرها على سائل الرش (BT).

·       الإختبارات الأولیة وتقییم وحدة الحقن المباشر

قبیل البدء فی دراسة استخدام نظام الخلط المباشر لحقن سائل الرش أستخدمت الصبغة BSF کبدیل للمبید تحدید إمکانیة الخلط وذلک بتقییم نسبة الخلط الناتجه. حیث أضیف BSF بترکیز0.1 % وتم حقنه خلال وحدة الحقن وتجمیع سائل الرش عند فرق ضغط بین سائل الرش و ضغط حقن الماء بزیادة مقدارها 30 ک بسکال لضغط المبید عن ضغط الماء. کما أستخدم جهاز Spectrophotometer لقیاس ترکیز سائل الرش الناتج عند کل ضغط من ضغوط التشغیل موضع الدراسة وهما 100، 150، 250 ک بسکال.حیث وجد أن ترکیز BSF المستخدمة قل بنسبة 4% عن الترکیز المطلوب.
تقدیر عدد (BT)
لتقدیر عدد البکتریا (ml/BT spores) الناتجه بعد مضى 24 ساعة من عملیة الرش حیث أن هذه الفترة تتحول فیها خلایا ال BT الى مادة سامة للحشرات المطلوب مکافحتها و هو ما یعرف بال BT spores ، استخدمت الطریقة التقلیدیة فی العد ولقد تم مقارنة ذلک بأستخدام برنامج معالجة الصورImaging لعد خلایا(BT) حیث أخذت مجموعة من الصور بعد عملیة الرش و معالجتها ببرنامج المعالجه للصور وتحویل الصوره المأخوذه إلى Binary لتقدیر عدد BT spores عند کل معالجه. أظهرت النتائج الأولیة أنه یمکن استخدام برنامج معالجة الصورفی تقدیر و عد BT Spores حیث کانت الفروق غیر معنویة وذات معامل أرتباط عالى.

·       إختبار وحدة الحقن ودراسة تأثیر الحقن المباشر والغیر مباشر على (BT) المستخدمة فی المکافحة الحیویة

أجریت هذه الدراسة تحت ثلاثة ضغوط مختلفة هما 100، 150، 250 بسکال وعند معدل تصرف من وحدة الحقن بمعدل4.7 لتر/دقیقه حیث تم حقن الـ(BT) و التحکم فی ضغوط الحقن لکل من سائل الرش (BT) و الماء بزیادة قدرها 30 کیلو بسکال لضغظ الهواء المستخدم فى خزان المبید ، کما تم ضبط وحدة التحکم فی تصرف السائل المتجه إلى الفوانى و تجمیع سائل الرش الناتج (BT) لتقدیر عدد BT و التى تم إضافتها بترکیز10⁸×5B.T cells و لأجراء إختبار تأثیر طریقة الحقن الغیر مباشر (الرشاشه الهیدرولکیة التقلیدیه) ، تم فصل خزان المبید وغرفة الخلط عن النظام وتشغیله على انه نظام حقن غیر مباشر ای رشاشه هیدرولیکیة تقلیدیة. و لقد أجریت نفس المعاملات السابقه التى تم دراستها فی الحقن المباشر على الحقن الغیر مباشر کما تم تجمیع سائل الرش الناتج من الفوانی الثلاثة موضع الدراسة لتقدیر عدد الـBT spores / ملى لترالناتجه من الرش.
أهم النتائج المتحصل علیها
فی دراسة تأثیر نوع نظام الحقن المستخدم فی حقن المواد البیولوجیه (BT) أتضح ان هناک تأثیر عالی المعنویه حیث أعطى الحقن المباشر للبکتیریا (BT) أعلى عدد من BT-Spores / ملى لتر و التى هى دالة لجودة عملیة الرش مقارنة بالحقن الغیر مباشر أی استخدام الرشاشات الهیدرولیکیة التقلیدیة. حیث وصل عدد خلایا BT-Spores / ملى لتر إلى 10⁷×8 للحقن المباشر مقارنة ⁶ 10× 4 فى الحقن الغیر مباشر عند ضغط تشغیل 100 ک.بسکال.
کما أتضح أیضاَ من الدراسة أنه بزیادة الضغط یقل عدد الـBT spores / ملى لترالناتجه حیث وصل أقل عدد   10⁶×4   للحقن المباشر عند ضغط 250 ک. بسکال ، 10⁵×1 للحقن الغیر مباشر .
و اتضح أیضاَ من الدراسة أن لنوع الفونى تأثیر على عدد الـBT spores / ملى لترالناتجه حیث أنه بزیادة قطرفتحة الفوانی فإن ذلک یساعد على الحد من التلف فى مادةBT الناتجه أو عدد خلایا البکتیریا الناتجه التی تعتبر دالة لکفاءة عملیة الرش فی المکافحة البیولوجیة حیث بلغت قیم BT-Spores / ملى لتر 10⁷×8 ، 10⁷×7 و 10⁷×4 عند أقل ضغط للفوانى LU 130-03, Abutz B, و TT DG 8004 على الترتیب. ویمکن من خلال الحقى المباشر للمبید فى صورة المختلفة البولوجیة منها و الکیمیائیة الحد من تلوث البیئة بتقلیل عملیات غسیل آلات الرش بعد کل عملیة و بخاصة عند تفییر نوع المبید کما أن فى الحقى المباشر یمکن تفییر نوع المبید بسهولة و الحد من الفواقد التى تنشأ عن الجزء المتبقى من المبید داخل الخزان و کذلک أمکانیة خلط المبید بسهولة و توفیر الطاقة المتمثلة فى عملیة التقلیب داخل الخزان.

الموضوعات الرئيسية

هندسة القوى والآلات الزراعیة

المراجع

Bateman, R. P. 1999. Methods of application of microbial pesticide formulations for the control of grasshoppers and locusts. Memoirs of the Entomological Society of Canada 171: 69-81.

Chapple, A. C. and R. P. Bateman. 1997. Application systems for microbial pesticides: necessity not novelty. In Microbial Insecticides: Novelty or Necessity? British Crop Protection Council Proceedings, 181-190. Monograph Series No. 68 (cited in Bateman, 1998).

Copping, L. G., and J. J. Menn. 2000. Biopesticides: a review of their action, applications and efficacy. Pest Manag Sci 56: 651-676.

Fife, J. P., R. C. Derksen, H. E. Ozkan, and P. S. Grewal. 2003a. Effects of pressure differentials on the viability and infectivity of entomopathogenic nematodes. Biol Control 27:65-72.

Fife, J. P., R. C. Derksen, H. E. Ozkan, P. S. Grewal, and J. J. Chalmers. 2003b. Evaluation of a contraction flow field on hydrodynamic damage to entomopathogenic nematodes- a biological pest control agent. Biotechnology Bioeng. In review.

Gan-Mor, S., and G. A. Matthews. 2003. Recent developments in sprayers for application of biopesticides- an overview. Biosystems Eng 84: 119-125.

Giles, D. K. and L. R. Wunderlich. 1998. Electronically controlled delivery system for beneficial insect eggs in liquid suspensions. Transactions of the ASAE 41(3): 839-847.

Hansen B.M and N.B. Hendriksen (1999) Ecological aspects of the survival in soil of spray released Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki. In: Abstract for the IOBC Symposium on Indirect Ecological Effects of Biological Control, Montpelier, 17–20 October 1999. Montpelier, France, Agropolis International.

Lello, E. R., M. N. Patel, G. A. Matthews and D. J. Wright. 1996. Application technology for entomopathogenic nematodes against foliar pests. Crop Protection 15(6): 567-574.

Ma, N., K. W. Koelling, and J. J. Chalmers. 2002. Fabrication and use of a transient contractional flow device to quantify the sensitivity of mammalian and insect cells to hydrodynamic forces. Biotechnol Bioeng 80:428-437.

Matthews, G. A. 1992. Pesticides Application Methods. 2nd ed. Longman Scientific and Technical Publications, London, 405 pp.

McClintockJT, SchafferCR, & Sjoblad RD (1995) A comparative review of the mammalian oxicity of Bacillus thuringiensis-based pesticides. Pestic Sci, 45: 95–105.

Menn, J. J., and F. R. Hall. 1999. Biopesticides. In Methods in Biotechnology, vol. 5: Biopesticides: Use and Delivery, 1-10. F. R. Hall and J. J. Menn, eds. Totowa, NJ: Humana Press.

Nielsen, C., B. Hansen and N.B. Hendriksen (1998) Safety of Bacillus thuringiensis. IOBC Bull, 21: 269–272.

Nilsson, U. and E. Gripwall. 1999. Influence of application technique on the viability of the biological control agents Verticillium lecanii and Steinernema feltiae. Crop Protection 18: 53 59.

Zhu, H., R. W. Dexter, R. D. Fox, D. L. Reichard, R. D. Brazee and H. E. Ozkan. 1997. Effects of polymer composition and viscosity on droplet size of recirculated spray solutions. J Agric Eng Res 67:35-45.