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        設(shè)施內(nèi)光譜防控害蟲技術(shù)應(yīng)用

        2022-09-17 11:26:10張志平以色列吉尼嘉塑料制品有限公司海南萬寧571522
        農(nóng)業(yè)工程技術(shù) 2022年19期
        關(guān)鍵詞:粉虱防蟲防蟲網(wǎng)

        張志平(以色列吉尼嘉塑料制品有限公司,海南萬寧 571522)

        化學(xué)農(nóng)藥的不科學(xué)使用對(duì)生態(tài)環(huán)境、人類健康和生物多樣性的負(fù)面效應(yīng)日趨明顯,中國制定了綠色防控和農(nóng)藥零增長計(jì)劃,利用昆蟲趨光性防治農(nóng)業(yè)害蟲的新型技術(shù)被廣泛推廣應(yīng)用。目前,少有設(shè)施內(nèi)利用昆蟲可視光譜進(jìn)行害蟲防治的相關(guān)報(bào)道,雖然大家都知道昆蟲普遍具有趨光性,但商品化的防治工具(黑光燈、色板)等方式較為單一,效果也非常局限,缺乏選擇性與集成性。筆者針對(duì)設(shè)施內(nèi)光譜防控害蟲技術(shù)應(yīng)用情況進(jìn)行分析,旨在為種植者提供相關(guān)參考。

        光譜防控害蟲技術(shù)原理

        利用光譜技術(shù)對(duì)害蟲的防控是基于一類昆蟲的生理特性。多數(shù)昆蟲有著共同的可視波段范圍,一段集中在U VA 不可見波段,一段在可見光部分。在不可見的這段,因其在可見光與光合作用的范圍外,也即意味著研究對(duì)這部分波段的干預(yù)不會(huì)對(duì)工作勞作與植物光合作用造成任何影響。研究人員發(fā)現(xiàn)可以通過阻隔這部分波段,造成昆蟲的視覺盲區(qū),降低其活性,使作物免受害蟲侵害并減少病毒傳播。而在可見光這部分波段,可以采取在遠(yuǎn)離作物的區(qū)域加強(qiáng)這部分波段,干擾昆蟲的行動(dòng)方向,以保護(hù)作物不受侵?jǐn)_。舉例來說,如果將害蟲比喻成飛機(jī),那害蟲飛行則如同飛機(jī)的夜間著陸,害蟲的導(dǎo)航系統(tǒng)主要依靠的光波段范圍如同機(jī)場的引導(dǎo)光帶。阻隔了這部分光波,如同飛機(jī)失去了指示光帶,則害蟲不會(huì)在此著陸;另一方面,如果強(qiáng)加了這部分光波在其他與作物無關(guān)的區(qū)域,則昆蟲則趨向飛往于被引導(dǎo)的方向并在此著陸,從而起到保護(hù)作物的效果。

        設(shè)施內(nèi)常見害蟲

        設(shè)施種植常見的害蟲有薊馬、蚜蟲、粉虱、斑潛蠅等。薊馬長約1.3 mm,寬約0.45 mm,以其體型小,品種多,危害性大而成為設(shè)施種植普遍存在的難題。薊馬主要發(fā)生在玫瑰花、非洲菊、茄子、黃瓜、辣椒、西瓜、甜瓜、芒果、蕓豆以及水稻、玉米等作物上。薊馬成蟲、若蟲均可為害作物,薊馬為銼吸式口器,取食植物新葉、嫩芽、花器和幼果的汁液等。嫩葉受害后使葉片變薄,葉片中脈兩側(cè)出現(xiàn)灰白色或灰褐色條斑,表皮呈灰褐色,出現(xiàn)變形、卷曲,生長勢弱(圖1)。

        圖1 薊馬為害情況

        蚜蟲長約1.2 mm,寬約1.0 mm。危害玫瑰的蚜蟲主要集中于花蕾、嫩梢、葉片上,以刺吸式口器吸取汁液,使受害花蕾及幼葉卷曲畸形,不能伸展。同時(shí),由于蚜蟲分泌蜜露,常引發(fā)煙煤病,并招來螞蟻(圖2)。

        圖2 蚜蟲為害情況

        白粉虱長約1.0 mm,寬約0.19 mm,白粉虱成蟲、若蟲均能刺吸植物韌皮部的汁液,導(dǎo)致植物生長衰弱。同時(shí)其成蟲、若蟲分泌蜜露及蠟質(zhì)物污染植物器官和果實(shí),誘發(fā)煤煙病的發(fā)生,使植物光合作用受阻,導(dǎo)致葉片萎縮、枯萎和提前落葉。粉虱是許多病毒病的重要傳播體,所傳播的植物病毒可導(dǎo)致植物變形和果實(shí)不育,造成嚴(yán)重?fù)p失(圖3)。

        圖3 白粉虱為害情況

        斑潛蠅長2.0 mm,寬0.5 mm。斑潛蠅的成、幼蟲均對(duì)作物帶來危害。雌成蟲飛翔時(shí)把植物葉片刺傷,進(jìn)行取食和產(chǎn)卵,幼蟲潛入葉片和葉柄為害,產(chǎn)生不規(guī)則蛇形白色蟲道,葉綠素被破壞,影響光合作用,受害植株葉片脫落,造成花芽、果實(shí)被灼傷,嚴(yán)重的可能造成毀苗(圖4)。

        圖4 斑潛蠅為害情況

        設(shè)施病蟲害光譜防治解決方案

        研究發(fā)現(xiàn),上述昆蟲有著共同的生活習(xí)性,這類昆蟲的活動(dòng)飛行、尋找食物都是依靠一定波段的光譜導(dǎo)航,如蚜蟲,白粉虱在紫外光(波長 約360 nm) 以及綠至黃光(520~540 nm) 都有接收器官。對(duì)這兩段光進(jìn)行干預(yù)就會(huì)干擾昆蟲的活性并降低其繁殖率。而薊馬則還會(huì)在400~500 nm 可見光部分波段有可視的敏感性。

        部分有色光可誘導(dǎo)昆蟲著陸,從而為吸附與捕捉昆蟲創(chuàng)造了有利條件。此外,較高程度的日光反射(超過25% 的光輻射) 同樣可以阻止昆蟲的附著光學(xué)特性,例如強(qiáng)度,波長和顏色的對(duì)比度等同樣會(huì)大大影響昆蟲的反應(yīng)程度。從圖5 中可看出,有些昆蟲是兩段可視光譜,即UV 及黃綠光段,有些是三段可視光譜,為UV、藍(lán)光段與黃綠光段。

        圖5 常見昆蟲可視敏感光波段

        此外還可以利用有害昆蟲的負(fù)趨光性對(duì)其進(jìn)行干擾。通過研究昆蟲的生活習(xí)性,可采取兩種防控害蟲的解決方案,一是對(duì)于可阻隔的光譜區(qū)間改變溫室環(huán)境,使溫室內(nèi)所含的昆蟲活躍區(qū)間的光譜,如紫外光段降到極低,給害蟲在這一波段制造“失明”;二是對(duì)于不可阻隔的區(qū)間可以通過提高溫室內(nèi)其他受體的有色光反射或散射程度,從而干擾害蟲飛行降落的方位。

        紫外阻隔法

        紫外阻隔法是通過在溫室膜,防蟲網(wǎng)中添加紫外線阻隔劑,將進(jìn)入溫室內(nèi)的光線中昆蟲敏感的主要波段進(jìn)行有效阻隔,從而抑制了昆蟲的活躍度,降低了害蟲的繁殖,減少了溫室內(nèi)作物間病蟲害的傳播。

        光譜防蟲網(wǎng)

        對(duì)于普通的防蟲網(wǎng),僅僅是PE 材料制成的帶有孔洞的紗網(wǎng),其防蟲效果取決于網(wǎng)孔目數(shù)。但存在防蟲與通風(fēng)的矛盾。因害蟲體量極小,要防住這些害蟲不進(jìn)入溫室就必然要增加防蟲網(wǎng)的網(wǎng)孔密度,這樣一來,防蟲效果提高了,卻影響了溫室通風(fēng),通風(fēng)不良則對(duì)溫室內(nèi)降低過高的濕度與溫度都極為不利,甚至?xí)虼藢?dǎo)致病害蔓延。從圖6 中可以看出,即使50 目(極高的網(wǎng)孔密度)的防蟲網(wǎng),也無法僅僅依靠網(wǎng)孔的大小尺寸將害蟲阻擋住。反之,將網(wǎng)孔增大,通風(fēng)好了,但害蟲又無法防控了。

        圖6 高密度防蟲網(wǎng)防護(hù)效果

        而光譜防蟲網(wǎng)通過在原料中加入防紫外波段的添加劑,將害蟲的敏感光波段予以阻隔。因?yàn)椴皇莾H僅依靠網(wǎng)孔密度對(duì)害蟲進(jìn)行防控,也就可以以較低目數(shù)的防蟲網(wǎng)實(shí)現(xiàn)較好的防蟲效果。即在保證良好通風(fēng)的同時(shí),又實(shí)現(xiàn)了高效防蟲。因此也解決了通風(fēng)與防蟲在設(shè)施種植中的矛盾,兩種功能需求都可滿足,并達(dá)到了相對(duì)平衡。

        從50 目光譜防蟲網(wǎng)下光譜波段反射率(圖7)可以看到UV 波段(害蟲光敏感波段)被大大吸收了,反射率不到10%。在加裝有這類光譜防蟲網(wǎng)的溫室通風(fēng)窗的區(qū)域,昆蟲視覺在這一波段是幾乎感受不到的。不同以色列光譜防蟲網(wǎng)的實(shí)物對(duì)比見圖8。

        圖7 光譜防蟲網(wǎng)光譜波段反射圖(50 目)

        為了驗(yàn)證光譜防蟲網(wǎng)的防護(hù)性能,科研人員做了相關(guān)測試,即在番茄生產(chǎn)園內(nèi),選用50目普通防蟲網(wǎng),50 目光譜防蟲網(wǎng),40 目普通防蟲網(wǎng),40 目光譜防蟲網(wǎng),四種不同性能不同網(wǎng)孔密度防蟲網(wǎng),對(duì)比粉虱與薊馬存活量。在每次的計(jì)數(shù)中,50 目光譜防蟲網(wǎng)下的粉虱數(shù)量都是最少的,40 目的普通網(wǎng)下粉虱數(shù)量都是最多的??擅黠@看出相同目數(shù)的防蟲網(wǎng)下,光譜防蟲網(wǎng)下的粉虱數(shù)量都要比普通網(wǎng)下數(shù)量明顯少很多(圖9a)。相同目數(shù)下,光譜防蟲網(wǎng)比普通防蟲網(wǎng)下薊馬的數(shù)量少,即使是40 目光譜防蟲網(wǎng)下的薊馬數(shù)量也比50 目普通防蟲網(wǎng)下的數(shù)量要少(圖9b)。總體來說光譜防蟲網(wǎng)在保證較好的通風(fēng)時(shí)仍能有著比高目數(shù)的普通防蟲網(wǎng)更強(qiáng)的防蟲作用。

        圖9 不同目數(shù)光譜防蟲網(wǎng)與普通防蟲網(wǎng)防護(hù)效果

        同時(shí)科研人員還做了另一個(gè)試驗(yàn),即選用50 目普通防蟲網(wǎng),50 目光譜防蟲網(wǎng),68 目普通防蟲網(wǎng),對(duì)比番茄生產(chǎn)溫室內(nèi)薊馬數(shù)量,由圖10 可以看出,同樣是普通防蟲網(wǎng),68 目因其網(wǎng)孔密度高,防蟲網(wǎng)效果明顯高于50 目的普通防蟲網(wǎng)。但同樣是50 目低目數(shù)的光譜防蟲網(wǎng),要比高目數(shù)68 目的普通防蟲網(wǎng)防網(wǎng)下的薊馬數(shù)量少。

        圖10 不同防蟲網(wǎng)下薊馬數(shù)量對(duì)比

        此外,在測試50 目普通防蟲網(wǎng),40 目光譜防蟲網(wǎng)兩種不同性能不同網(wǎng)孔密度下,比較在韭菜生產(chǎn)園區(qū)每塊黏蟲板薊馬數(shù)量對(duì)比情況時(shí),科研人員發(fā)現(xiàn)即使較低目數(shù)的光譜網(wǎng)也有著比更高目數(shù)普通防蟲網(wǎng)的更加卓越的防蟲效果,統(tǒng)計(jì)結(jié)果見圖11,實(shí)際生產(chǎn)中的效果對(duì)比見圖12。

        圖11 生產(chǎn)中不同防蟲網(wǎng)下薊馬數(shù)量對(duì)比

        圖12 相同目數(shù)不同性能防蟲網(wǎng)防蟲效果實(shí)物對(duì)比

        光譜防蟲膜

        普通的溫室覆蓋膜會(huì)吸收一部分UV 光波,這也是加速膜老化的主要原因。將阻隔昆蟲UVA 敏感波段的添加劑,通過特有技術(shù)加入溫室覆蓋膜中,在保證膜的正常使用壽命不受影響的前提下,做成具有防蟲性能的薄膜。圖13證實(shí)了UV 阻隔膜與普通膜對(duì)粉虱、薊馬、蚜蟲數(shù)量的影響。

        圖13 UV 阻隔膜與普通膜對(duì)粉虱、薊馬、蚜蟲數(shù)量影響

        隨著種植時(shí)間的增加,可以看出在普通膜下的害蟲數(shù)量比在UV 阻隔膜下的數(shù)量有著極大的增加。特別要指出的是,這類膜的使用要求種植者在日常溫室內(nèi)勞作時(shí)的進(jìn)出以及通風(fēng)口要有特別的注意,否則會(huì)降低產(chǎn)品的使用效果。因UV 阻隔膜對(duì)害蟲的有效防控,從而減少了種植者對(duì)殺蟲劑的使用,使用實(shí)際效果見圖14。由表1 可以看出,在設(shè)施洋桔梗的種植中,無論是潛葉蠅、薊馬、粉虱的數(shù)量還是殺蟲劑的使用量,在UV 阻隔膜下都要少于普通膜。

        表1 使用UV 阻隔膜與普通膜的溫室中用藥情況對(duì)比

        圖14 UV 阻隔膜與普通膜使用效果對(duì)比

        光色干擾/誘捕法

        趨色性是昆蟲視覺器官對(duì)不同顏色的趨避特性,利用害蟲對(duì)部分有色可見光譜的敏感性,干擾害蟲的目的方向,從而降低害蟲對(duì)作物的危害,同時(shí)減少殺蟲劑的使用。

        地膜反射干擾

        生產(chǎn)中,將黃褐色地膜黃色面向上(圖15a),蚜蟲粉虱等害蟲因趨光而大量著陸于地膜,同時(shí)夏季地膜表面溫度極高,從而大量附著于地膜表面的害蟲被殺死,進(jìn)而減少這類害蟲無序附著于作物給作物帶來危害。銀灰色地膜(圖15b)則是利用了蚜蟲,薊馬等對(duì)色光的負(fù)趨性,在黃瓜棚,草莓棚內(nèi)覆蓋銀灰色地膜可有效減少這類害蟲的危害。黃棕色地膜在番茄種植中實(shí)用收獲數(shù)據(jù)比較見圖16。

        圖15 不同類型地膜使用情況

        圖16 番茄生產(chǎn)園區(qū)內(nèi)黃棕色地膜實(shí)用效果

        有色遮陽網(wǎng)反射干擾

        在溫室上方覆蓋不同顏色的遮陽網(wǎng),利用害蟲的趨色光特性,可降低對(duì)作物的危害。黃網(wǎng)上停留的粉虱遠(yuǎn)高于紅網(wǎng),藍(lán)網(wǎng)和黑網(wǎng),覆蓋黃網(wǎng)的溫室內(nèi),粉虱的數(shù)量明顯少于黑網(wǎng)和白網(wǎng)(圖17)。

        圖17 不同顏色的遮陽網(wǎng)對(duì)害蟲防治情況分析

        鋁箔反光遮陽網(wǎng)反射干擾

        在溫室側(cè)立面安裝了鋁箔反光網(wǎng),粉虱數(shù)量明顯減少(圖18),和普通防蟲網(wǎng)相比,薊馬數(shù)量由17.1 頭/m2減少為4.0 頭/m2。

        圖18 鋁箔反光網(wǎng)使用情況

        黏蟲板

        生產(chǎn)上利用黃板誘殺蚜蟲、白粉虱,另外,薊馬等對(duì)藍(lán)色敏感,具有強(qiáng)烈的趨藍(lán)性,生產(chǎn)上可利用藍(lán)色板誘殺薊馬等,都是以昆蟲的趨色性為理論依據(jù)設(shè)計(jì)的。其中選用帶有靶芯或圖案的色帶對(duì)吸引昆蟲的吸引力更強(qiáng)(圖19)。

        圖19 帶有靶芯或圖案的黏蟲帶

        總結(jié)

        利用昆蟲的生活習(xí)性,針對(duì)特殊波段的正負(fù)趨光性進(jìn)行干預(yù),通過阻隔與干擾誘捕,膜類網(wǎng)類,溫室內(nèi)外結(jié)合并用,可起到非常顯著的防控效果,在保證了溫室的通風(fēng)的同時(shí),大大降低蟲害與病害,減少化學(xué)藥劑的使用,節(jié)約成本,提高了作物的品質(zhì)與產(chǎn)量。

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