楊現(xiàn)明，陸宴輝，梁革梅

(中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所，植物病蟲害生物學國家重點實驗室，北京 100193)

引言

昆蟲視覺可感受外界光刺激，在昆蟲覓食、交流、求偶、躲避天敵等中發(fā)揮重要作用[1]。在長期的進化過程中，昆蟲對光源刺激產(chǎn)生了趨光行為習性，包括趨向光源的正趨光性和背離光源的負趨光性?；诶ハx趨光行為的燈光誘殺技術(shù)已在害蟲監(jiān)測預(yù)警及綠色防控中廣泛應(yīng)用，在科學防控害蟲，減少化學農(nóng)藥使用，保障國家糧食安全及生態(tài)安全中發(fā)揮了重要作用。

1 昆蟲感光器官及趨光假說

1.1 昆蟲的感光器官

昆蟲的感光器官是昆蟲接受外界光波信號的通道，主要包括復(fù)眼及單眼[2-4]。復(fù)眼是介導(dǎo)昆蟲趨光性的最重要器官，由數(shù)目不等的小眼組成。小眼主要由角膜(cornea lens)、晶錐細胞(crystalline cone)、視桿(rhabdome)、色素細胞(pigment cell)和基膜(basement-membrane)等組成，其中角膜主要起保護復(fù)眼作用，晶錐主要起到屈光的作用，視桿負責接受光源信號，而色素細胞通過上下移動調(diào)解小眼對于光量感受作用，基膜的功能是分隔小眼和視葉，并具有機械性支撐小眼的作用[5,6]。

昆蟲的單眼同樣是介導(dǎo)昆蟲趨光性的重要器官，分為背單眼和側(cè)單眼兩類。昆蟲的背單眼基本包括角膜晶體、角膜深層細胞、視桿、視覺細胞和色素細胞。全變態(tài)類昆蟲幼蟲側(cè)單眼為唯一的感光器官，具有一定的視覺作用。背單眼是昆蟲成蟲復(fù)眼的輔助器官，能通過保持神經(jīng)系統(tǒng)的電活動提高復(fù)眼的感光能力，感光能力也較復(fù)眼高[7,8]。

1.2 昆蟲的視蛋白

光通過昆蟲復(fù)眼結(jié)構(gòu)后，被視桿中的視覺色素感知，并傳遞給中樞神經(jīng)系統(tǒng)引起視覺反應(yīng)。視覺色素由視蛋白和光敏發(fā)色團組成，視覺色素對光譜的感知受視蛋白決定。根據(jù)是否直接參與視覺成像，昆蟲視蛋白可分為視覺視蛋白(visual opsins)和非視覺視蛋白(non-visual opsins)[9,10]。昆蟲非視覺蛋白主要在昆蟲腦部表達，在蜜蜂、果蠅、蚜蟲、蜻蜓和蚊子等昆蟲中發(fā)現(xiàn)的非視覺蛋白均不直接參與視覺作用，而可能具有生物節(jié)律、光周期調(diào)節(jié)等功能[11-13]。昆蟲視覺視蛋白是昆蟲光傳導(dǎo)過程中的重要蛋白分子，是一種膜蛋白，包括七個跨膜拓撲結(jié)構(gòu)，屬于G蛋白偶聯(lián)受體超家族。根據(jù)其所能感受的光譜范圍可以分為3類：紫外光視蛋白(ultraviolet sensitive opsin，UVS opsin)，光譜吸收范圍一般在300～400 nm；短光波視蛋白(short-wavelength-sensitive opsin，SWS-opsin)，光譜吸收范圍一般在400～500 nm；長光波視蛋白(long-wavelength-sensitive opsin，LWS-opsin)，光譜吸收范圍一般在500～600 nm[14,15]。視蛋白在吸收光后，結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從非活性狀態(tài)變成了活性狀態(tài)，在與發(fā)色團結(jié)合后，使其構(gòu)像發(fā)生了改變，然后G蛋白被激活，打開光感受細胞信號通路，繼而引發(fā)一系列信號反應(yīng)[16]。在這一系列光傳導(dǎo)過程中可以形成對特定光譜敏感的光色素，不同的光色素具有不同的吸收光譜范圍。昆蟲視蛋白介導(dǎo)的對光譜的感知與昆蟲趨光反應(yīng)有關(guān)[6,17,18]。利用害蟲的趨光性進行燈光誘殺就是通過使用特定波長和光強的光源引誘害蟲來完成。

1.3 昆蟲趨光行為假說

針對昆蟲趨光行為，科學家早期研究中形成了3個重要假說：“光定向假說”、“生物天線假說”及“光干擾假說”[19]。光假說認為昆蟲趨光是由于昆蟲光羅盤定向行為導(dǎo)致[20]。“生物天線假說”認為昆蟲趨光是與性信息素信號的交流密切相關(guān)[21]?！肮飧蓴_假說”認為昆蟲適應(yīng)暗環(huán)境后，因強光干擾了其正常行為，使其不能找到暗區(qū)而繼續(xù)撲燈[22]。

近年，華中農(nóng)業(yè)大學雷朝亮團隊提出了昆蟲趨光行為的“光脅迫假說”。該假說認為在光脅迫下昆蟲的正常運動行為受到影響，針對該脅迫，昆蟲表現(xiàn)出趨光行為。趨光性昆蟲白天處于靜息狀態(tài)，夜間受到光(尤其是紫外光)刺激后產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)，乙酰膽堿酯酶活性降低，乙酰膽堿滴度高出正常水平[23]，導(dǎo)致昆蟲處于持續(xù)興奮狀態(tài)進而趨向光源運動。畏光性昆蟲則可能由于體內(nèi)丟失修復(fù)光照(包括紫外光和可見光)引發(fā)細胞損傷的系統(tǒng)，為最大程度的減少光損傷，產(chǎn)生了這種見光即避的習性[4,19]。

2 昆蟲趨光性行為與規(guī)律

昆蟲我國2000多年前就早已觀察到昆蟲趨光行為，在《詩經(jīng)》中有“秉彼蟊賊，付畀炎火”的記載，到《梁書·到溉傳》亦有“如飛蛾之赴火，豈焚身之可吝”的描述[24]。昆蟲趨光行為受多種因素決定，既受光波波長、光強等光源類型的影響，也受昆蟲性別、暗適應(yīng)時間、昆蟲日齡、交配與否等生理狀態(tài)的影響[25-29]。

2.1 波長及光強影響昆蟲趨光行為

昆蟲的敏感光譜多集中于253～700 nm的光波范圍，不同類群的昆蟲能感受到光波長范圍和敏感波長有差異[30-32]。針對昆蟲在不同波長下的趨光行為有大量研究，涉及害蟲、天敵昆蟲和中性昆蟲等各個類別[33-36]。主要利用誘蟲燈、濾光片和發(fā)光二極管(light emitting diode，LED)等方式獲取光波研究昆蟲的敏感波峰。

混合波長的誘蟲燈對多種昆蟲具有較高吸引能力。如亞洲玉米螟Ostriniafurnacalis、小地老虎Agrotisypsilon、縱卷葉蟲明顯趨向單管黑白雙光燈，稻螟嶺Narangaaenescens、二化螟Chilosuppressalis則多趨向黑光燈(劉立春 1982)。黑綠燈、黑藍燈、黑橙燈和黑光燈管四個誘蟲光源中，黑綠燈對桃小食心蟲Carposinasasakii的誘蛾效果最好[37]。紫外光區(qū)誘蟲燈對舞毒蛾Lymantriadispar的誘殺效果明顯好于可見光區(qū)誘蟲燈[38]。斜紋夜蛾Spodopteralitura對紫色頻振式太陽能誘蟲燈上燈率顯著高于藍紫色和紫紅色誘蟲燈[39]。張艷紅等研究表明棉鈴蟲Helicoverpaarmigera對雙波燈和黑光燈的趨光率顯著高于藍光燈、綠光燈、紅光等及日光燈[40]。

也有研究通過濾光片獲得單色光，開展鱗翅目昆蟲的趨光行為研究。在340 nm～605 nm的單色光下，草地螟Loxostegesticticalis成蟲對紫外光(360 nm)和近紫外光(400 nm)的趨性最高[41]。在350 nm、375 nm、405 nm、383 nm及333 nm的光波條件下，桃小食心蟲對350 nm單色光的反應(yīng)比較明顯[37]。鹽澤燈蛾Estigmeneacrea初孵幼蟲和老熟幼蟲均對紫外光(380 nm)、紫光(400 nm)和綠光(520 nm)具有較強趨性，而己交配雌蛾對紫外光(340～380 nm)、藍紫光(420 nm)和藍光(460 nm)具有較強趨性[42]。在12種單色光波中，亞洲玉米螟成蟲喜好473 nm、407 nm和365 nm的光波，而忌避605 nm的光波[43]。通過濾光片獲得單色光研究表明棉鈴蟲對483 nm具有較高趨性[44,45]。顧國華等通過熒光燈管研究棉鈴蟲趨光行為表明棉鈴蟲對380 nm，455 nm和585 nm的光波較敏感，且夜間撲燈具有節(jié)律性，高峰出現(xiàn)在黃昏后和黎明前[46]。

近些年，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，已可通過發(fā)光二極管(LED)獲得單色光研究昆蟲趨光行為。在室內(nèi)條件下，梨小食心蟲Grapholitamolesta成蟲對520 nm的綠光趨光性最強[47]。在465 nm、520 nm、590 nm和624 nm 4種波長的LED燈中，小菜蛾P(guān)lutellaxylostella對綠光(520 nm)最敏感[27]。室內(nèi)試驗表明520±5 nm的綠色LED燈光對三葉斑潛蠅Liriomyzatrifolii的引誘效果高于黃色LED光(590±5 nm)和紅色LED光(625±10 nm)[48]。倉儲害蟲麥蛾Sitotrogacerealella成蟲對365 nm的紫外LED光波趨性最高，對470 nm、520 nm、590 nm、625 nm和730 nm光波的趨性依次降低[49]。405 nm的藍紫色LED燈對印度谷螟Plodiainterpunctella雄蟲和雌蟲的引誘效果要好于435 nm、450 nm和470 nm的LED藍光[50,51]。倉儲害蟲嗜卷書虱Liposcelisbostrychophila對351 nm的紫外光具有最大的趨性[52]。赤擬谷盜Triboliumcastaneum顯著被390 nm的紫外光吸引，對360 nm和380 nm的紫外燈和410 nm的藍光趨性不強[53]。玉米象Sitotrogazeamais成蟲對625 nm的紅色LED光趨性最強，對590 nm、730 nm、520 nm、470 nm和365 nm光波的趨性依次降低[54]。米象Sitophilusoryzae對450 nm的藍光趨性最高，其次為520 nm的綠光、365 nm的紫外光和730 nm的紅外光[55]。375 nm的紫外燈和470 nm的藍光可顯著吸引煙草竊蠹Lasiodermaserricorne，其中375 nm的紫外光引誘效果更好[56,57]。相比藍色LED燈光，藥材甲蟲Stegobiumpaniceum更易被紫外燈引誘[56]。西印度甘薯象甲Euscepespostfasciatus對綠色LED光的趨性顯著高于藍色、紅色和黃色LED光[58]。

針對昆蟲天敵，室內(nèi)研究表明六斑月瓢蟲Menochilussexmaculata和狹臀瓢蟲Coccinellatransversalis對黃色和白色LED光波的選擇趨性顯著高于其他顏色，田間掛板試驗也表明黃色對瓢蟲的誘殺作用最強[59]。在16種單色光中，異色瓢蟲最為喜好500 nm、605 nm和550 nm的光波，而最為忌避473 nm和407 nm[43]。龜紋瓢蟲Propyleajaponica對365 nm紫外光的趨光率最高，為27.90%，對625～630 nm處紅光的趨光率最低，為6.5%[60]。龜紋瓢蟲對340 nm的紫外光趨性最強，其次是524 nm綠光、483 nm藍光和400～440 nm紫光[61]。中華通草蛉Chrysoperlasinica顯著趨向于400 nm紫光、460 nm藍光、380 nm紫外光和562 nm的綠光，而麗草蛉Chrysopaformosa僅對605 nm橙光有相對較強的趨光反應(yīng)[62]。蚜蟲天敵煙蚜繭蜂Aphidiusgifuensis對藍光(530 nm)、綠光(490 nm)和紫外光(330～340 nm)3個區(qū)段的燈光比較敏感[63]。寄生性天敵玉米螟赤眼蜂Trichogrammaostriniae較偏好黃色等[64]。

光強也是昆蟲趨光性的重要影響因素，不同的光照強度下昆蟲的趨光反應(yīng)存在明顯差異，甚至有些昆蟲會因光強的變化表現(xiàn)相反的趨性[65]。侯無危等發(fā)現(xiàn)棉鈴蟲活動的最佳光照強度在0.l～0.001 lx之間，尤其是在0.001 lx照度下趨光性最強[66]。在波譜為340～604 nm的范圍內(nèi)，棉鈴蟲反應(yīng)峰值從大到小依次為483 nm、340 nm、400 nm和538 nm，在一定光強度范圍內(nèi)，棉鈴蟲的趨光率隨單色光強度的增強而增大，當光強度增加到一定程度后，棉鈴蟲趨光率增加變緩[44]。東亞飛蝗Locustamigratoriamanilensis和亞洲小車蝗Oedaleusdecorusasiaticus對紫光、藍光和綠光等短波段趨性較強，在紅光、橙光等長波段趨光性較弱。在低光強下，蝗蟲的趨光性會隨光強的增強而增大，但増長到一定程度后趨于穩(wěn)定[67]。

2.2 影響昆蟲趨光性的生理因素

性別、日齡等生理因素均會影響了昆蟲趨光性行為。大量田間誘集試驗表明多種害蟲雌雄成蟲的上燈比例存在差異。夜蛾科51種昆蟲中，多數(shù)昆蟲種類雄蟲上燈數(shù)量多于雌蟲，少數(shù)種類雌蟲上燈數(shù)量明顯多于雄蟲[68]。利用森林誘蟲燈誘集到的32種鱗翅目害蟲中，29種雄蟲數(shù)量高于雌蟲[69]。誘蟲燈誘殺的鱗翅目昆蟲中，甜菜夜蛾Spodopteraexigua、棉鈴蟲、小地老虎、斜紋夜蛾雄蟲多于雌蟲[70]。二化螟雌蟲誘蟲數(shù)量顯著高于雄蟲[71]。甘蔗黃螟Argyroploceschistaceana在不同光源誘蟲燈下誘蟲的雌雄比約為1∶34，但田間調(diào)查表明田間雌雄比實際約為2∶1。此外，亞洲玉米螟、剛竹毒蛾P(guān)antanaphyllostachysae上燈雄蟲數(shù)均顯著高于雌蟲[72,73]。亞洲玉米螟雄蟲的趨光反應(yīng)值整體上高于雌蟲，雌雄蟲在相同波長365 nm和407 nm間的趨光反應(yīng)具有顯著差異，但在500 nm、539 nm和473 nm處的趨光反應(yīng)無顯著差異[43]。藍桉尺娥Mnesampelaprivate雄蟲在紫外光誘蟲燈上的上燈率高于雌蟲[74]。蘋果巢蛾Yponomeutacagnagella和尺蛾科害蟲Ligdiaadustata雄蟲上燈比例也高于雌蟲，雄蟲上燈數(shù)量是雌蟲的1.6倍[75]。佳多蟲情測報燈和普通黑光燈兩種燈下草地螟雌蛾數(shù)量大于雄蛾數(shù)量[76]。

一些昆蟲種類不同性別趨光行為無差異。如重要的堤壩害蟲黑翅土白蟻Odontotermesformosanus復(fù)眼的光譜敏感峰為紫光(385～390 nm)和藍光(465～470 nm)，但兩性之間無顯著差異[77]。棕色鰓金龜Holotrichiatitanis、鉛灰鰓金龜Holotrichiaplumbea和銅綠麗金龜Anomalacorpulenta的雌雄成蟲趨光性無顯著性差異[78,79]。天敵昆蟲龜紋瓢蟲雌、雄成蟲趨光率之間無顯著差異[61]。光波長是龜紋瓢蟲趨光性的核心誘因，但性別結(jié)構(gòu)具有協(xié)同調(diào)控作用：雌性單性種群偏嗜紫外光和綠光，雄性單性種群偏嗜綠光和橙光，雌雄性比為1∶1的兩性種群偏嗜紫外光、藍光和橙光[60]。在1～5日齡的梨小食心蟲成蟲中，以3日齡成蟲趨光性最強，且雌蟲趨光性顯著高于雄蟲[47]。棉鈴蟲3日齡成蟲的趨光率最高[40]。

2.3 昆蟲趨光節(jié)律

田間誘蟲結(jié)果表明昆蟲上燈主要集中于一個或多個時間段，表現(xiàn)出明顯的節(jié)律性，且這種上燈節(jié)律具有物種特異性[80-82]。一般昆蟲多在日落1 h后或開燈40 min左右開始撲燈，螟蛾科昆蟲上半夜撲燈活躍，夜蛾科昆蟲下半夜撲燈活躍，但因種類而異[81,83]。蔬菜田頻振式殺蟲燈誘蟲結(jié)果發(fā)現(xiàn)，害蟲上燈高峰期為19:00—0:00，20:00—21:00時間段撲燈最活躍[84]。1日齡至5日齡的斜紋夜蛾成蟲撲燈率較高，且集中在20:00至20:30時間段撲燈[39]。甜菜螟Hymeniarecurvalis成蟲的上燈高峰為19:00—21:00，銅綠麗金龜成蟲的上燈高峰為也為前半夜，高峰期為20:00—23:00[70]。地下害蟲非洲螻蛄GryllotalpaAfricana、暗黑金龜Holotrichiaparllela和銅綠金龜Apomalacorpulenta3種害蟲的上燈節(jié)律基本一致，上燈高峰期均在前半夜[85]。昆蟲的上燈節(jié)律也存在雌雄差異，甜菜夜蛾雄蟲(1:00—3:00)、雌蟲(19:00—21:00)，斜紋夜蛾雄蟲(1:00—3:00)、雌蟲(19:00—23:00)，小地老虎雄蟲(23:00—2:00)、雌蟲(20:00—23:00)的上燈高峰均不同[70]。

昆蟲室內(nèi)行為學實驗發(fā)現(xiàn)昆蟲對不同單色或復(fù)合光的趨光行為也具有節(jié)律性。例如，黃曲條跳甲在上午時段，暗適應(yīng)的成蟲對紫外光(350 nm)和紅橙光(600 nm)趨性最強，在下午至傍晚時段對藍光(430 nm)趨性最強[86]。晝夜節(jié)律能夠影響銅綠麗金龜趨光行為的光譜敏感性，夜間的光譜敏感性顯著大于白天[87]。美洲大蠊Periplanetaamericana活動時間取決于于前一天經(jīng)受的光周期[88]。

3 我國殺蟲燈的發(fā)展歷史

我國害蟲燈光誘捕的歷史，遠可追溯到2000多年前的“炎火”治蟲描述。晉代，葛洪《符子》先后有“明燎舉則有聚死之蟲”、“夕蛾趨暗，赴燈而死”的記述。近代，每當害蟲盛發(fā)，農(nóng)村就有利用火把誘殺害蟲的習慣。隨著科技的進步，開始利用白熾燈、油燈和汽燈等誘蟲，這種誘蟲燈效果較差。20世紀60年代，黑光燈被應(yīng)用于害蟲防治，70年代后高壓汞燈開始被應(yīng)用，高壓汞燈誘蟲效果和使用壽命均優(yōu)于普通黑光燈。而后出現(xiàn)的雙波燈、頻振式殺蟲燈、熒光燈開始取代黑光燈、高壓汞燈。目前，應(yīng)用比較廣泛的害蟲燈光誘殺裝置是頻振式殺蟲燈，通過設(shè)定所發(fā)光波的波長、波段、波頻，進一步提高了誘殺害蟲的效率。以上幾種殺蟲燈的簡介如下：

黑光燈：黑光燈是一種特制的氣體放電燈，燈管的結(jié)構(gòu)和電特性與一般照明熒光燈相同，只是管壁內(nèi)涂的熒光粉不同。黑光燈一般發(fā)出波長在330 nm～400 nm之間的紫外線，對農(nóng)業(yè)害蟲有很大的殺傷力。20世紀60年代，黑光燈首先被應(yīng)用于防治髙梁、稻谷、大豆、水稻和棉花等作物上的害蟲，而后被逐步推廣并被大面積使用到其它作物上。

高壓汞燈：高壓汞燈為在玻璃外殼內(nèi)的表面，涂有熒光粉的高壓汞蒸汽放電燈，于20世紀70年代開始出現(xiàn)，其耗電量大、波長能量強、光透性好，其誘蟲范圍較寬，誘蟲效果好于黑光燈，且使用壽命長。高壓汞燈能發(fā)出404.7 nm、435.8 nm、546.1 nm和577～579 nm的可見譜線和較強的365 nm紫外線，被應(yīng)用于害蟲的預(yù)測預(yù)報及農(nóng)業(yè)害蟲的誘殺。

雙波系列燈：雙波燈由黑白雙光燈改進創(chuàng)新而成。雙波系列燈可同時發(fā)出長短兩種光波的燈光，一般長光波為585 nm的黃色光，短光波為350 nm的紫外光。受空氣介質(zhì)的影響，短光波衰減快，照射距離近，而長光波衰減慢、射程遠。長光波可將較遠距離的昆蟲引誘至有短光波的近燈區(qū)。通過短光波使在近燈區(qū)的昆蟲撲燈，長短結(jié)合的光波增強了誘集能力。雙波燈分為高效節(jié)能雙波燈和直管雙波燈，并有研究表明高效節(jié)能雙波誘蟲燈的誘集效果優(yōu)于直管雙波燈及普通黑光燈[89]。

頻振殺蟲燈：頻振式殺蟲燈為直管紫外燈和直管熒光燈組合，通過近距離用光，遠距離用波的方法誘殺害蟲[90]。這種組合光源誘蟲種類多，效果好，但耗能較高。

以上幾種誘蟲燈誘蟲效果存在差異，但也存在一些缺陷，如選擇性差的問題，除了誘殺害蟲，還能誘殺天敵昆蟲，且誘殺昆蟲中的益蟲和中性昆蟲種類涵蓋面廣。在稻田、蔬菜田及甘蔗試驗田中用頻振式殺蟲燈誘殺昆蟲的中，天敵種類分別有6目12科30種[91]、9目21科39種[92]、6目10科11種[93]。在芒果田中，頻振燈、黑光燈和LED燈所誘集昆蟲種類的益害比分別為1∶3.17、1∶0.45和1∶1.23，頻振燈對天敵的殺傷作用最小，黑光燈最大[94]。殺蟲燈誘殺害蟲的非專一性可影響天敵的生態(tài)位、弱化害蟲與天敵在時間上的同步性、干擾天敵的正?；顒右?guī)律等，對環(huán)境生態(tài)具有一定的破壞作用。一般來說，森林和果園中誘殺的天敵與中性昆蟲的種類、數(shù)量和比例較大，而農(nóng)田、菜田、大棚或林地中天敵和中性昆蟲相應(yīng)較小，受到的生態(tài)破壞也較少。

為保護農(nóng)田生物多樣性以及實現(xiàn)農(nóng)業(yè)害蟲可持續(xù)控制，亟需研發(fā)對有益天敵昆蟲殺傷作用較弱的高選擇性誘蟲燈。根據(jù)半導(dǎo)體(如砷化鎵、磷化鎵)通電發(fā)光的特性開發(fā)的LED燈可產(chǎn)生光譜范圍窄的燈光，在害蟲的誘殺中具有高選擇性，可顯著降低誘蟲的益害比[95]。發(fā)光二極管與白熾燈傳統(tǒng)的燈具有著明顯的優(yōu)勢：(1)節(jié)能效率高，白色LED同等亮度下能耗僅為白熾燈的1/10，節(jié)能燈的1/4；(2)使用壽命長，LED的平均壽命可達10萬h以上，而普通白熾燈在1000 h左右，節(jié)能燈在5000 h左右，二者遠遠低于LED；(3)可高效工作，白熾燈等傳統(tǒng)燈具在閃爍情況下極易損壞，而LED不易損壞，仍能保證較長使用壽命；(4)采用固態(tài)封裝技術(shù)，LED芯片封裝在固態(tài)透明材料內(nèi)，不易損壞，與之相比，節(jié)能燈、白熾燈極容易損壞；(5)環(huán)境污染小，LED生產(chǎn)的過程中不會產(chǎn)生汞等對環(huán)境有極大污染的物質(zhì)。但LED燈目前也有一定應(yīng)用局限，如節(jié)能但不節(jié)約，單個LED燈的造價越來越低，但是制作一個LED燈需要大量的LED燈珠，整體價格還是偏高。

LED燈性能主要取決于發(fā)光芯片，而發(fā)光芯片關(guān)鍵技術(shù)指標包括照度、波長、失效率、抗靜電能力、衰減等多個參數(shù)?，F(xiàn)在國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)已可完成相關(guān)發(fā)光芯片產(chǎn)品生產(chǎn)。隨著研究的深入和技術(shù)的進步，現(xiàn)有缺點會有逐漸解決，應(yīng)用的局限性也能有很大的改善。結(jié)合結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、可操作性強、精準高效、安全環(huán)保等特點，LED燈成為了目前最佳的誘蟲光源。

4 LED殺蟲燈的應(yīng)用

早期因LED生產(chǎn)工藝等的限制，并不能實現(xiàn)誘蟲所需波長，所以LED在殺蟲燈上使用并不普遍。近年來隨著一些360 mm左右的紫色LED燈能夠?qū)崿F(xiàn)批量化生產(chǎn)，使LED燈能更好地運用于誘殺害蟲，對于提高誘殺效果和能源利用率有重大意義。目前，已有天敵友好型LED殺蟲燈設(shè)備在生產(chǎn)上進行應(yīng)用，設(shè)備主要包括誘蟲光源、集蟲部件、殺蟲部件、保護部件、支撐部件等。在室外，一般使用太陽能供電，無污染且免維護。通過LED燈光誘蟲，然后風機轉(zhuǎn)動產(chǎn)生負壓，進行風干、脫水或高壓燈滅蟲。

選擇LED光源進行害蟲誘殺，首先要選擇合適的波段。室外誘集試驗表明385 nm的LED燈對黏蟲、二點委夜蛾、棉鈴蟲等具有較好誘集效果[96]。徐翔等研究表明405 nm波長的LED殺蟲燈比普通殺蟲燈更適合于防治茶園害蟲，對害蟲的誘集效益最大，對天敵的殺傷作用最小[97]。同時，405 nm的LED單波長光源殺蟲燈在柑橘園誘集昆蟲的益害比為1∶185.2，低于對照普通殺蟲燈處理的1∶144.2[98]。綠色LED誘蟲燈可顯著提高對煙粉虱的誘集效果[99]。田間誘集試驗表明405 nm藍紫色LED燈光誘集到更多的螺旋粉虱Aleurodicusdispersus成蟲，顯著高于460 nm的藍光、520 nm的綠光、570 nm的黃光和650 nm的紅光誘集量[100]。針對溫室害蟲溫室白粉虱Trialeurodesvaporariorum，517 nm的綠光和368 nm的紫外LED燈的引誘效果優(yōu)于474 nm的藍光，且聯(lián)合使用誘集效果更好[101]。另一研究表明綠光對溫室白粉虱的誘集效果更好，優(yōu)于黃光、紫外光和綠色-紫外混合燈光[102]。445 nm的LED燈光對西花薊馬Frankliniellaoccidentalis的引誘效果較好，優(yōu)于傳統(tǒng)藍色粘板[103]。

由于田間多種害蟲及天敵混發(fā)，但敏感波長不一致，因此常需設(shè)計多光譜智能誘蟲燈。程雪等[104]設(shè)計了一種基于多光譜、冷光源的LED燈光殺蟲監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)由上位機、下位滅蟲裝置組成，單片機控制部分以AT89C51單片機為核心，主要由光板電網(wǎng)燈、信號提取電路、顯示電路、害蟲超限報警電路、通訊接口電路等組成，光板電網(wǎng)燈通過高壓滅殺害蟲。李振東[105]設(shè)計了基于單片機控制不同光色LED頻閃引誘害蟲的智能控制系統(tǒng)。硬件采用單片機STC89C52RC驅(qū)動白、黃、綠和藍四種光色的LED頻閃發(fā)光，并利用高壓電網(wǎng)滅殺害蟲，通過光敏傳感器和濕度檢測裝置感知光照強度和濕度，控制LED和高壓電網(wǎng)工作。楊慧等[106]研發(fā)了單燈的多波長性實現(xiàn)方法和多燈的協(xié)調(diào)工作算法，多燈聯(lián)合協(xié)同工作時單燈可自適應(yīng)控制自身發(fā)光波長，使多個誘蟲燈網(wǎng)絡(luò)中大部分節(jié)點燈波長為最佳波長，小部分節(jié)點燈為非最佳波長，可實現(xiàn)捕蟲高效性，同時實時監(jiān)測誘蟲種類變化，達到自適應(yīng)捕蟲方法的最優(yōu)化。李恒等[107]設(shè)計了LED單個窄帶光譜光源的害蟲誘捕系統(tǒng)，可適應(yīng)于不同害蟲在不同季節(jié)環(huán)境下的趨光性。

趨光性昆蟲的活動規(guī)律和高峰期因種類不同而存在顯著差異，因此殺蟲燈的開啟和工作時間對誘殺昆蟲的種類和數(shù)量有顯著影響。選擇合適的殺蟲燈開啟-關(guān)閉時間和每年的工作時間，在季節(jié)上的使用應(yīng)和田間蟲害監(jiān)測緊密結(jié)合，在害蟲活動高峰期發(fā)揮作用并避開天敵昆蟲的盛發(fā)期，高效誘殺害蟲并減少天敵誘殺量，同時可延長殺蟲燈的使用壽命。已有田間試驗結(jié)果顯示，天黑之后開啟LED殺蟲燈工作3 h，誘殺的茶樹主要害蟲數(shù)量顯著高于其他時段。根據(jù)害蟲的趨光性波段范圍及夜晚活動旺盛時間(撲燈節(jié)律)的差異，涂海華等[35]研制的一種LED多光譜循環(huán)式太陽能殺蟲燈對水稻害蟲有較大的誘殺力，且對益蟲的影響較小，誘捕的益害比為0.0089∶1，燈區(qū)較對照區(qū)減少藥劑防治2次，有利于保護生態(tài)平衡。

同時，在LED殺蟲燈的應(yīng)用中，應(yīng)加強與其他防控技術(shù)的協(xié)同。紫外LED與性誘劑協(xié)同誘集煙草甲蟲Lasiodermaserricorne具有較高引誘效果，且既可引誘雄蟲，亦可引誘雌蟲[108]。445 nm的LED等對西花薊馬的誘集效果高于藍色粘板，同時添加引誘劑(Lurem-TR)后可顯著提高LED殺蟲燈對西花薊馬的誘集效果[103]。將紫外光LED燈與引誘劑混用可提高對赤擬谷盜的引誘效果[53]。

5 展望

目前LED殺蟲燈的應(yīng)用仍面臨多種問題：(1)田間常多種害蟲與天敵混發(fā)，但不同類型害蟲趨光光譜不一致；(2)針對多種害蟲的LED殺蟲燈開燈時間、使用波長等應(yīng)用技術(shù)仍需研究；(3)LED殺蟲等系統(tǒng)設(shè)備仍不成熟。因此，在今后仍需開展以下研究：(1)害蟲與天敵對不同波長的生理及分子機制差異研究，基此優(yōu)化殺蟲燈應(yīng)用波長，針對多種害蟲和天敵確定高選擇性光譜；(2)誘蟲設(shè)備、系統(tǒng)的研發(fā)，研發(fā)智能型多光譜可誘集多種害蟲種類的殺蟲燈，同時研發(fā)配套設(shè)備，保育誘集天敵昆蟲并重新釋放；(3)基于LED誘蟲燈技術(shù)的害蟲綠色防控體系構(gòu)建，根據(jù)多種害蟲的上燈規(guī)律，與昆蟲雷達等監(jiān)測系統(tǒng)進行協(xié)同應(yīng)用，同時研發(fā)使用時間、布置密度等關(guān)鍵使用技術(shù)。在實際應(yīng)用中，研發(fā)LED誘蟲燈與食誘劑、性誘劑等綠色防控技術(shù)的協(xié)同使用技術(shù)，最終構(gòu)建綠色防控技術(shù)體系，實現(xiàn)害蟲種群的綠色防控并減輕蟲傳植物病害的發(fā)生危害。