宋秋紅 王海洋 吳志聰 張鑫宇

摘要：本文主要結(jié)合稻田魚蟹養(yǎng)殖的現(xiàn)狀，對飛蟲捕食裝置的研發(fā)現(xiàn)狀進行了綜述和分析。在闡述飛蟲捕食裝置的基本原理和分類的基礎上，結(jié)合飛蟲捕食裝置的能源供應和飛蟲的趨光性，綜合比較各種捕蟲裝置的弊端與益處，結(jié)合我國的飛蟲捕食裝置的農(nóng)業(yè)背景與環(huán)境，探討了捕食裝置開發(fā)中存在的問題及發(fā)展遠景。

關鍵詞：稻田魚蟹養(yǎng)殖;捕食裝置;能源供應;趨光性

我國是農(nóng)業(yè)大國，而水稻又是中國主要的糧食作物之一，其產(chǎn)量約占中國糧食總產(chǎn)量的38%，其種植面積約占全國耕地總面積的27%。這為稻田魚塘養(yǎng)殖提供了廣泛的發(fā)展前景。而水稻蟲害是影響水稻產(chǎn)量的重要因素，傳統(tǒng)的辦法是噴灑大量農(nóng)藥，不僅殺傷了稻田的有益生物，而且污染了生態(tài)環(huán)境，也嚴重的制約著水稻生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。

在我國長期貫徹堅持的植保方針就是預防為主，防治為輔。但是隨著化肥農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)的大力發(fā)展，形形色色的農(nóng)藥產(chǎn)品在極力滿足農(nóng)民滅蟲需求的同時，污染了土地、河流和空氣，對于人類的生存和發(fā)展造成了難以平復的嚴重危害。在一定程度上也破壞了害蟲和益蟲的生活環(huán)境?；瘜W藥品還直接導致了害蟲抗藥性的提升和害蟲種質(zhì)的變異，引起了一部分害蟲更加猖狂地破壞。因此，誘蟲燈以及捕蟲裝置的發(fā)展在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)需求中變得更為迫切。

1稻田魚蟹養(yǎng)殖的興起

自20世紀80年代起，江浙地區(qū)開始生態(tài)農(nóng)業(yè)建設的試點工作，稻田魚蟹養(yǎng)殖發(fā)展成為一種成功的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式[1]。20世紀90年代，江蘇省的稻田魚蟹養(yǎng)殖進入優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效的發(fā)展時期，1995年已經(jīng)發(fā)展到1.96萬hm2。稻田養(yǎng)殖模式的推廣，對于低產(chǎn)田的二次利用，充分提高了農(nóng)業(yè)綜合效益，同時對改善生態(tài)環(huán)境發(fā)揮了重大作用。

稻田魚蟹養(yǎng)殖的模式以水稻種植為主，兼顧養(yǎng)魚，養(yǎng)蟹。因養(yǎng)殖的水產(chǎn)類的不同而有所差異，但是一般的基本的原理與作業(yè)方式還是相同的。適當?shù)倪x擇排灌方便的稻田，通過在稻田中開挖“十”，“井”或“回”字型魚函，魚函寬30～50cm，深20～30cm，為魚蟹的活動提供適當?shù)目臻g，開挖的稻田面積一般占稻田總面積的15%～20%[2]。如圖1所示。稻田的四周一般要圍上石棉瓦或塑料薄板，防止魚蟹在雨季發(fā)生逃逸的現(xiàn)象。圍欄的石棉瓦或塑料薄板一般要高出稻田60cm左右。通過開挖魚函，有利于水稻曬田，增大了土壤的受熱面積，提高了對日光能的吸收和轉(zhuǎn)換能力，有利于提高土壤溫度，較好地協(xié)調(diào)了水肥氣熱之間的關系，促進稻田生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)與熱交換，使得水稻生長和魚蟹養(yǎng)殖向良性的方向發(fā)展。

2傳統(tǒng)稻田的蟲害治理

稻田的蟲害治理可分為物理殺蟲和化學農(nóng)藥殺蟲。

傳統(tǒng)稻田的蟲害治理往往過度依賴于化學農(nóng)藥的大量使用，這是我國水稻生產(chǎn)大米農(nóng)藥殘留量降不下來的主要原因。基于稻田的水產(chǎn)養(yǎng)殖，在農(nóng)藥的使用上需更加謹慎。在放魚苗、蟹種放養(yǎng)前，需要使用生石灰加水對魚函、稻田進行殺菌、除草、消毒。施藥前清理疏通魚函，加深稻田水位6～10cm，采用高效低毒的農(nóng)藥，施藥時盡量噴灑在稻子的葉片和莖稈上，盡量不要噴到水中。田內(nèi)不需要水的可將田內(nèi)水放干再噴藥，施藥后及時給稻田換水。因此稻田魚蟹養(yǎng)殖，促進了現(xiàn)代原生態(tài)水稻的發(fā)展，明顯降低了化肥農(nóng)藥的使用程度。

除了化學農(nóng)藥殺蟲的途徑，還可以通過物理裝置誘蟲捕蟲，從而達到殺蟲的目的。早期，國外應用于害蟲預報和防治的捕蟲裝置主要以黑光燈為主，而國內(nèi)捕蟲裝置起步較晚，但發(fā)展較快。20世紀60年代的捕蟲裝置，主要以簡易物理裝置配以黑光燈將蟲子進行誘捕[3]。黑光燈主要是對森林害蟲進行預測預報。從目前掌握的資料看，黑光燈誘集近300種昆蟲，其中以鱗翅目昆蟲最多。

20世紀70年代開始出現(xiàn)雙光源誘蟲燈，比傳統(tǒng)的黑光燈的誘蟲量要高30%。20世紀90年代，全國棉鈴蟲爆發(fā)。于是，相繼研制出高壓汞燈、雙波燈（高壓汞燈和白熾燈）、高壓汞燈集誘殺害蟲、預測預報和種類調(diào)查于一體，能輻射出被昆蟲感知的光譜，可大量誘殺成蟲，達到控制害蟲的目的。綜合比較各項指標，發(fā)現(xiàn)高壓汞燈優(yōu)于雙波燈[4]。同時20世紀90年代出現(xiàn)了頻振式殺蟲燈，頻振式殺蟲燈能有效的誘殺各種水稻害蟲，極大的減少農(nóng)藥使用量，減少稻米中農(nóng)藥的殘留量，防治成本低，使水稻有效的增產(chǎn)增收[5]。頻振式殺蟲的不足之處是破壞生物多樣性，殺傷有益昆蟲以及無益無害昆蟲，破壞了生態(tài)平衡。因此，在生產(chǎn)上不能盲目使用，并且還沒有考慮將稻田飛蟲作為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的有機飼料的經(jīng)濟價值。

隨著光電技術的迅猛發(fā)展，通過研究各種昆蟲最敏感的光質(zhì)（波長）及其光密度和頻率，對捕蟲裝置的養(yǎng)殖和應用具有重要導向意義[6]。作為第四代新型光源，發(fā)光二極管（LED）的光譜調(diào)節(jié)方便，波長類型豐富，壽命長[7]。LED誘蟲燈的使用使得對特定害蟲捕捉更加精準，從而能夠更加高效地進行地域特定昆蟲的監(jiān)測以及調(diào)研，從而能夠高效進行特定害蟲的誘捕，避免無益無害昆蟲和有益昆蟲的捕捉，有利于保護該地域的生態(tài)環(huán)境的食物鏈和生物多樣性，同樣，該裝置沒有考慮到飛蟲作為有機飼料的經(jīng)濟價值。

3稻田飛蟲捕食裝置的發(fā)展現(xiàn)狀

3.1稻田飛蟲捕食裝置的原理

近年來，隨著魚蟹養(yǎng)殖技術的不斷提高，人們把注意力投向了飛蟲捕食，作為魚蟹養(yǎng)殖的有機飼料，這是一個非常好的做法。所以，稻田飛蟲捕食裝置近年發(fā)展很快，基本是以誘蟲燈為主體的用于稻田魚蟹養(yǎng)殖的改進型裝置，該類裝置是由風力發(fā)電機組、太陽能光伏陣列、控制電路、弱電網(wǎng)和誘蟲燈組成。圖2給出了該裝置的整體結(jié)構圖。

原捕蟲裝置大多見于對某地域生物多樣性進行調(diào)研而用于樣本昆蟲的捕捉，或是有意在某塊區(qū)域?qū)δ承┨囟ɡハx的捕捉，現(xiàn)在是以達到捕捉殺害目標害蟲，為養(yǎng)殖魚蟹提供有機飼料的目的。該裝置旨在將捕蟲裝置應用于生態(tài)稻田魚蟹養(yǎng)殖中，即利用誘蟲燈將害蟲引誘到其周圍的鐵絲網(wǎng)上，給該鐵絲網(wǎng)通上弱電，從而將害蟲電暈，落入到誘蟲燈下面的收集裝置中，經(jīng)由下方的通孔落入稻田中，害蟲作為魚蟹的飼料，給魚蟹提供了大量的蛋白質(zhì);減少了害蟲對水稻的蟲害。

一般捕蟲裝置的主體部分由能源部分，機械部分，負載以及控制電路組成，基本組成結(jié)構圖如下，見圖3。

太陽能和風能互補發(fā)電，再通過控制電路將其轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的輸出，給誘蟲燈和弱電網(wǎng)進行供能，將多余的電能儲存在蓄電池中，并且作為儲備能源，在陰天風能供電不足時，給負載供電。該裝置有效的利用了太陽能和風能等可再生清潔能源，解決了能源供給的問題。

稻田魚蟹養(yǎng)殖飛蟲捕食裝置的工作狀態(tài)為，白天風能和太陽能同時發(fā)電，并將多余的電能儲存在蓄電池中;晚上依靠風能發(fā)電或蓄電池給誘蟲燈供電，使得負載得以持續(xù)運行。其工作狀態(tài)見圖4。

3.2稻田飛蟲捕食裝置的發(fā)展趨勢

3.2.1稻田飛蟲捕食裝置的能源供給

早期捕蟲裝置的誘蟲燈大多采用黑光燈，雙光源誘蟲燈，以及高壓汞燈，這些誘蟲燈大多數(shù)都使用交流電，架設時拉電線長，豎電線桿多，耗費較多人力和物力。為節(jié)省能源或利用自然能源，近2a來，誘蟲燈由使用市電轉(zhuǎn)向使用太陽能自主發(fā)電的發(fā)展趨勢，增加了廣泛的使用空間，并且隨著近幾年化石燃料能源的應用緊張，政府開始大力推廣使用太陽能與風能等清潔能源，太陽能適合做捕蟲裝置的能源部分，能很好解決遠離市電的捕蟲裝置的能源供給問題[8]，使得該裝置的應用更廣泛。

3.2.2稻田飛蟲捕食裝置飛蟲趨光性研究

因為誘蟲燈的種類以及型號的不同，各種誘蟲燈所產(chǎn)生的誘蟲燈的光強，光的顏色，光的頻率，波段也會不同[9]。大致分類可見如下表1。

上述捕蟲燈的發(fā)光光譜普遍范圍有限，而害蟲的趨光波長的范圍比較廣，傳統(tǒng)單一的誘蟲燈往往無法覆蓋眾多害蟲的敏感波長，并且燈與燈之間單獨工作，沒有聯(lián)系，捕蟲效率低下[10]。

針對以上問題，廣光譜誘蟲燈給出了一定的解決方案，即將多個不同顏色的發(fā)光LED燈按照一定的方式進行排列，通過對LED灰度級別的控制實現(xiàn)對誘蟲燈發(fā)光色調(diào)的控制，利用害蟲的趨光趨色對害蟲進行誘捕。另外柔性LED誘蟲燈還可通過陣列式排列發(fā)光二級光，通過更換不同顏色的LED形成不同光質(zhì)的光源。

4結(jié)論

稻田魚蟹養(yǎng)殖飛蟲捕食裝置的設計契合我國長期以來注重農(nóng)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展的方針，在滿足農(nóng)業(yè)種植的生產(chǎn)作業(yè)的基本狀態(tài)下，同時有利于水產(chǎn)養(yǎng)殖的發(fā)展。充分利用現(xiàn)有的條件，將自然與人工進行有機的組合，從而擴大了整體的生產(chǎn)效益。我國華北東北平原水系發(fā)達，陽光充足，有利于養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。充分推廣稻田魚蟹養(yǎng)殖飛蟲捕食裝置的應用有利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。太陽能存在著不穩(wěn)定的特點，可以與稻田開闊地帶的風能等混合發(fā)電。目前的發(fā)展趨勢看，太陽能發(fā)電技術趨于成熟，但如何利用稻田弱風發(fā)電是進一步研究的焦點問題。隨著光伏技術、儲能技術、能源的逆變技術的發(fā)展，該裝置的成本能夠得到有效的控制，因而得到廣泛的應用。

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