應 櫻(上海斯文森園藝設備有限公司,上海 201707)
近年來,國家大力倡導“綠色食品”的理念以及消費者對于安全、健康的農產品的需求不斷提升,推動了溫室種植者對于病蟲害防控的全新思考與關注。害蟲直接影響作物的產量和品質,造成經濟損失,有時其作為載體所帶來的病毒會對作物造成更大程度的危害。目前,病蟲害的防控手段主要包括物理防控、化學防治以及生物防治等。使用化學品降低蟲害的影響往往會導致害蟲耐藥性以及生產成本的增加,同時也違背“綠色種植”的理念。而生物防治由于見效時間較長以及成本等因素的影響,目前在國內還未大范圍的應用。
防蟲網作為溫室的“第一道防線”,可以在一定程度上起到防控害蟲的作用,對于種植者而言,如何選擇合適的防蟲網至關重要。防蟲網屬于作物保護中的物理隔離方式,也是害蟲綜合治理(IPM)中最重要的方式之一,主要是在溫室通風口區(qū)域設置細密的網孔結構限制不同種類的害蟲進入溫室,有時也能防止溫室內的有益昆蟲(熊蜂、害蟲天敵等)外逃。這種簡單有效的防蟲方式在世界各地的溫室普遍應用。防蟲網常見于薄膜和玻璃溫室的側墻進出風口,屋頂通風窗等結構,主要分為平網和折疊網兩種(圖1),在中國南方高溫氣候區(qū)甚至能見到使用防蟲網作為覆蓋材料的“網室”。
圖1 防蟲網應用形式
種植者在選擇防蟲網種類時主要考慮防蟲和通風兩個方面的功能表現,良好的防蟲效果是種植者的最終目標,但是網孔越小,對溫室的通風率影響越大,需要在兩者之間進行權衡。
防蟲網的“目數”是指在1 inch×1 inch(1 inch=2.54 cm) 的面積內網孔的數量。紡織行業(yè)有時會用到經緯密度,指的是1 cm×1 cm經緯兩個方向的紗線數量。目數越高,防蟲網越密,對于小尺寸的害蟲防控效果越好。目前市場上常見的防蟲網目數為40~60 目,主要用于防控蚜蟲、粉虱等害蟲。其實衡量防蟲網的防蟲效果,種植者更應該關注的是網的孔徑。因為與單位面積網孔數量相比,網的孔徑可以更直接的反應出對害蟲尺寸的限制??讖降拇笮》譃榻浵蚝途曄騼蓚€方向,圖2 是0.37 mm×0.48 mm(A)以及0.21 mm×0.75 mm(B)兩種不同孔徑。
圖2 不同孔徑尺寸的防蟲網/mm
前人研究證實,昆蟲腹部的直徑大小是能否通過防蟲網網孔的限制性因素。蚜蟲的腹部直徑范圍大致為0.35~0.48 mm,薊馬體積更小,腹部直徑一般在0.16~0.25 mm(害蟲尺寸與品種、雌雄以及生長階段等因素相關)。害蟲的種類與品種因種植地域、氣候、作物種類等因素而不同,體型會存在差異。所以明確溫室內種植作物可能涉及害蟲品種是選擇防蟲網孔徑的第一步。不同孔徑的防蟲網防蟲性能不同,西班牙阿爾梅里亞大學的防蟲測試結果顯示,斯文森防蟲網Xsect Balance(0.38 mm×0.43 mm)對于粉虱和蚜蟲的防護力已經達到95%~100%(圖3),當然如果種植者需要防控體積更小的害蟲,比如薊馬等,可以選擇孔徑更小的型號,比如Xsect Xtreme(0.15 mm×0.15 mm)對薊馬的防護效力高達90%~100%。對于青椒種植者或者種苗生產商來說,嚴格防控薊馬等害蟲的需求更高,選擇合適的防蟲網型號至關重要。除了防蟲網孔徑的直接影響外,防蟲效果還和溫度、風速相關,大風和高溫都會降低防蟲網的防蟲效果。種植者需要格外關注防蟲網網孔的均勻度,因為其會直接影響防蟲網的防蟲效果,高品質的防蟲網能夠保證網孔均勻且結構穩(wěn)定,從而有效攔截害蟲進入溫室。
圖3 顯微鏡下斯文森Xsect Balance 防蟲網有效攔截粉虱
大多數種植者都會擔心,如果選擇了孔徑小的防蟲網,溫室(尤其是被動通風類型)通風效果會大幅降低,直接影響溫室的室內環(huán)境(溫度、濕度、CO2濃度等),不利于作物健康生長。防蟲網的通風效果與孔徑相關,但是種植者還是需要全方位的了解影響防蟲網通風效果的因素。
首先防蟲網單位面積中開孔部分所占的比例與通風效率成正比關系,這個比例就是孔隙度。防蟲網孔隙度是描述平面維度防蟲網特性的概念,孔隙度越高,通風效率越高。事實上,防蟲網的結構是三維的,在圖4 中可以看到,用于編織防蟲網的紗線是立體的(類圓柱體),所以由此形成的通風結構是3D 的。通過紗線直徑,孔徑大小等參數的雙曲拋物面計算,證實防蟲網實際通風面積大于二維正交投影(俯視)的計算結果。也就是說,從平面的孔隙度判斷防蟲網的通風特性小于防蟲網實際的通風性能。與此同時,選擇防蟲網時應注意,害蟲尺寸應該更準確地相較于此3D 結構的最大直徑?3D,來衡量防蟲的實際效果。
圖4 防蟲網正交投影(左)和3D 結構(右)[1]
國內市場上同樣是50 目的防蟲網其實差異明顯。圖5 為斯文森的Xsect Balance 與市場上常見的其他50 目防蟲網的顯微鏡對比照片。從實測數據(表1)中可以看到斯文森的防蟲網在孔徑更?。喚€直徑影響3D 孔徑),防蟲效果更好的情況下的孔隙度更高(相對增加22% 左右),說明兼顧更好的通風效果。假設溫室側墻通風窗高1.2 m,長100 m,用兩種防蟲網的孔隙度乘以通風窗面積可以得知,使用斯文森的Xsect Balance,可以獲得11.52 m2的額外通風面積,這對于溫室室內環(huán)境調控中的影響是至關重要的。
圖5 斯文森Xsect Balance(右)與其他50 目防蟲網(左)的顯微照片
表1 斯文森Xsect Balance 與其他50 目防蟲網的物理參數比較
防蟲網的通風性能可以通過一些儀器測試,斯文森研發(fā)的“Flow Finder”可以使用相同空氣條件下通過防蟲網樣品后風速的大小(m/s)來比較通風性能的差異??蒲腥藛T也會用空氣流通率來衡量通風效果,這個概念會反映防蟲網的三維特性,包括孔隙度和孔的形狀等。在經過防蟲網后通風速率的降低除了與網孔特性相關,風速以及風的入射角度也會產生影響。在實驗室,科研人員不能直接測量流通率,但是可以和未使用防蟲網的情況對比,測量透過不同防蟲網樣品的壓強下降值??諝饬魍什⒉皇且粋€固定值,利用不同風速(m/s)的壓強下降值做一個曲線圖,如果知道溫室的內外壓強差,就可以通過曲線圖得到對應的風速。風速(m/s)乘以通風面積(m2),就得到了每秒通過的空氣體積。圖6中可以看到不同的防蟲網樣品由于結構的差異,得到的壓強下降值不同,該值越低說明防蟲網的通風效果越好。所以同樣是所謂50 目的產品,除了防蟲效果的差異之外,通風性能也會有明顯不同。
圖6 不同風速下通過防蟲網樣品的壓強下降曲線
在溫室設計初期,為更好地控制防蟲網的通風性能,需根據選定的防蟲網,通過改變通風窗的面積來獲取溫室所需的通風效果。如果為了防控薊馬等害蟲選定了孔徑較小的防蟲網,通過適當增加溫室通風面積,也能夠補償溫室空氣的流通。反之,如果溫室設計的通風面積是固定的,那么在滿足良好防蟲效果的同時,可以選擇通風效果較好的防蟲網。
在防蟲網上的投資是值得的,近年來,墨西哥和西班牙等較熱氣候地區(qū)的種植者嘗試使用高品質防蟲網的投資回報率很高。圖7 所示為墨西哥番茄種植者Agroindustrias Villa Santiago 嘗試升級斯文森的Xsect Balance 替換原有的傳統(tǒng)50 目防蟲網后,測試數據顯示,溫室溫度在一天中最熱的時段可以降低3~5℃,濕度也有所改善。相較于2015~2019 年的年平均產量提升了30%(產量約為4.5 kg/m2),相較于2019~2020 年和2020~2021 年的生產周期產量分別提高12%和10%。改善溫室通風后,整個溫室的氣候環(huán)境都更有利于作物健康生長,不到一年的時間就收回了成本。對于農產品出口市場更為嚴苛的食品安全要求,兼顧防蟲效果和通風效果的防蟲網確實可以幫助種植者降低了蟲害的風險,減少了后顧之憂。
圖7 墨西哥番茄種植者Agroindustrias Villa Santiago使用斯文森Xsect Balance 防蟲網
在害蟲綜合治理(IPM)中,種植者會協(xié)調使用多種手段實現目標,但原則是盡量采取非化學的方式。在防蟲網這種普通又常見的溫室資材上,國內市場仍有提升的空間和潛力。通過對防蟲網相關概念的闡釋,數據對比以及可視化的呈現,希望大家可以更新對防蟲網的固有觀念。高品質的防蟲網可以有效降低溫室生產中化學品的使用,減輕生物防治的壓力,降低生產成本,促進作物健康生長。選擇防蟲網,種植者需要考慮防蟲網的防蟲效果、孔隙度、空氣流通性、溫室通風面積、性價比等因素,做出合理的判斷。