基于物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)對(duì)梨小食心蟲日活動(dòng)規(guī)律及影響因子研究

趙龍龍，周旭凌*，胡增麗，李慶亮,2，張未仲，劉朝紅，韓 鳳，李 捷,2，杜海燕

(1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所，太原 030031；山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所果樹種質(zhì)創(chuàng)制與利用山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，太原 030031)

基于物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)對(duì)梨小食心蟲日活動(dòng)規(guī)律及影響因子研究

趙龍龍1，周旭凌1*，胡增麗1，李慶亮1,2，張未仲1，劉朝紅1，韓 鳳1，李 捷1,2，杜海燕1

(1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所，太原 030031；山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所果樹種質(zhì)創(chuàng)制與利用山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，太原 030031)

梨小食心蟲Grapholithamolesta(Busck)是水果生產(chǎn)中一種重要的害蟲，研究梨小食心蟲在田間的活動(dòng)規(guī)律，有助于防控其危害。本研究通過物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)對(duì)梨小食心蟲田間活動(dòng)規(guī)律及主要環(huán)境因子進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測。結(jié)果表明，梨小食心蟲日活動(dòng)有2個(gè)峰期，第1個(gè)峰期發(fā)生在6 ∶00左右，第2個(gè)峰期發(fā)生在19 ∶00左右。梨小食心蟲在田間最適活動(dòng)溫度范圍為22℃-23℃、相對(duì)濕度為3%-31%、光照強(qiáng)度為300-4000 Lx，其中光照是影響梨小食心蟲的主要環(huán)境因子，光照強(qiáng)度與梨小食心蟲日活動(dòng)呈負(fù)相關(guān)，300 Lx左右的弱光條件為刺激梨小食心蟲活動(dòng)的主要環(huán)境信號(hào)。本研究豐富了梨小食心蟲的基礎(chǔ)理論研究并可用于指導(dǎo)梨小食心蟲防控。

梨小食心蟲；活動(dòng)規(guī)律；光照強(qiáng)度；交配行為；物聯(lián)網(wǎng)

梨小食心蟲Grapholithamolesta(Busck)俗稱梨小，又名東方蛀果蛾、桃折梢蟲，除西藏未見報(bào)道外，在我國桃、梨等果產(chǎn)區(qū)普遍發(fā)生(陳梅香等，2009；范仁俊等，2013)。梨小食心蟲前期危害桃、梨新梢，后期蛀食果實(shí)，直達(dá)果心，造成果實(shí)早熟或腐爛，失去價(jià)值(胡增麗和李海芳，2010；馬之勝等，2012；王越輝等，2013)。近年來，隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，果樹栽培面積的擴(kuò)大，梨小食心蟲發(fā)生隨之加重，對(duì)桃、梨果生產(chǎn)構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，已成為當(dāng)前重點(diǎn)防治的害蟲之一。

目前關(guān)于梨小食心蟲的生物學(xué)特點(diǎn)、為害狀況、防治技術(shù)、年發(fā)生規(guī)律等已見大量報(bào)道(陳梅香等，2009；李麗莉等，2012；范仁俊等，2013；王越輝等，2013；金立等，2014；朱更瑞等，2014；李逸等，2016)。在梨小食心蟲成蟲日活動(dòng)規(guī)律方面，僅有報(bào)道指出梨小食心蟲在田間的活動(dòng)高峰期在日落前后，成蟲的交配活動(dòng)主要發(fā)生在17 ∶00-21 ∶00(張國輝和仵均祥，2012；冉紅凡等，2013；趙志國等，2013)，但上述研究多為人工于固定時(shí)間段或室內(nèi)研究所得，另尚缺與梨小食心蟲日活動(dòng)相關(guān)的環(huán)境因子研究。為了解自然條件下梨小食心蟲的活動(dòng)規(guī)律及主要環(huán)境因子的影響作用，本研究借助物聯(lián)網(wǎng)害蟲自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，探索了梨小食心蟲全日內(nèi)不同時(shí)間段的活動(dòng)規(guī)律及溫度、相對(duì)濕度、光照強(qiáng)度對(duì)梨小食心蟲活動(dòng)的影響，以期為防治梨小食心蟲做基礎(chǔ)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地點(diǎn)為山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所試驗(yàn)園，位于北緯3720，東經(jīng)11229。試驗(yàn)園區(qū)植有桃樹和梨樹等，桃樹主要品種為蟠桃、油桃、毛桃等，面積≥5 ha，梨樹主要品種為玉露香梨、酥梨等，面積≥6 ha。

1.2 試驗(yàn)儀器和材料概況

自動(dòng)監(jiān)測誘捕器由北京依科曼生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)(型號(hào)：3SJ-3通用型誘捕器)，誘捕器為電控式觸殺型誘捕器。自動(dòng)監(jiān)測誘捕器配套閃訊TELEMO害蟲遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)將誘捕器采集的害蟲信息、其它信息(氣象數(shù)據(jù))通過GSM網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳輸給互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器對(duì)信息進(jìn)行存儲(chǔ)，分析后再傳輸給個(gè)人終端(電腦，手機(jī))做進(jìn)一步分析，系統(tǒng)準(zhǔn)確率為98%。

試驗(yàn)誘源物質(zhì)為梨小食心蟲橡膠塞式性誘芯由北京中捷四方生物科技有限公司生產(chǎn)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)置

自動(dòng)監(jiān)測誘捕器設(shè)置在距離桃園和梨園約150 m處，誘捕裝置距離地面2 m。設(shè)置自動(dòng)監(jiān)測誘捕器間隔0.5 h記錄1次實(shí)時(shí)信息，持續(xù)監(jiān)測1個(gè)月，梨小食心蟲誘芯每15 d更換一次。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)用Microsoft Excel 2016和IBM SPSS Statistics 20進(jìn)行整理并作相關(guān)分析研究。圖例采用箱式圖進(jìn)行分析，箱圖間連線為數(shù)據(jù)中值。

2 結(jié)果與分析

2.1 梨小食心蟲的日活動(dòng)量

梨小食心蟲日活動(dòng)活動(dòng)峰期分別出現(xiàn)在6 ∶00和19 ∶00，19 ∶00為梨小食心蟲的主要活動(dòng)期，活動(dòng)低峰期出現(xiàn)在11 ∶00-14 ∶00和21 ∶00-0 ∶00，每日從1 ∶00和14 ∶00開始有活動(dòng)，上午持續(xù)活動(dòng)時(shí)間約10 h，下午持續(xù)活動(dòng)時(shí)間約6 h(圖1)。

2.1 梨小食心蟲日活動(dòng)規(guī)律與溫度的關(guān)系

采集區(qū)日氣溫最低出現(xiàn)在0 ∶00，最高溫度出現(xiàn)在16 ∶00，在0 ∶00-16 ∶00，溫度隨時(shí)間變化，呈線性增長，16 ∶00后下降(圖2)。監(jiān)測數(shù)據(jù)表明梨小食心蟲從3.5℃起開始有活動(dòng)，當(dāng)溫度超過30℃時(shí)，梨小食心蟲無活動(dòng)，溫度為22℃-23℃時(shí)，梨小食心蟲活動(dòng)量最高(圖3)。對(duì)梨小食心蟲的誘捕量和溫度進(jìn)行Pearson相關(guān)分析，顯示出溫度與梨小食心蟲日活動(dòng)量的相關(guān)系數(shù)為r=0.158，在0.05水平上(P=0.022)顯著相關(guān)，表明溫度與梨小食心蟲日活動(dòng)量在一定范圍內(nèi)呈線性相關(guān)。

圖1 梨小食心蟲日活動(dòng)量隨時(shí)間變化特點(diǎn)Fig.1 The daily activity of oriental fruit moth with time

圖2 日溫隨時(shí)間變化特點(diǎn)Fig.2 Characteristics of daily temperature with time

圖3 溫度與梨小食心蟲活動(dòng)量的關(guān)系Fig.3 The activity number of oriental fruit moth with changing temperatures

2.2 梨小食心蟲日活動(dòng)規(guī)律與相對(duì)濕度的關(guān)系

環(huán)境中相對(duì)濕度隨時(shí)間變化以16 ∶00相對(duì)濕度最低，其它時(shí)間段相對(duì)較高，其中在1 ∶00-10 ∶00時(shí)段，相對(duì)濕度變化較大(圖4)。在2%-72%的濕度范圍內(nèi)，梨小食心蟲均有活動(dòng)行為，其中在3%-31%的濕度范圍內(nèi)，梨小食心蟲的活動(dòng)量相對(duì)較高(圖5)。Pearson分析表明梨小食心蟲的誘捕量和濕度之間無相關(guān)性(r=-0.128，P=0.112)。

2.3 梨小食心蟲日活動(dòng)規(guī)律與光照強(qiáng)度間關(guān)系

采集區(qū)日光照強(qiáng)度隨時(shí)間變化明顯，以12 ∶00-13 ∶00時(shí)光照強(qiáng)度較高，20 ∶00-4 ∶00時(shí)光照強(qiáng)度較低。同圖1相比較，光照強(qiáng)度變化與梨小食心蟲的活動(dòng)特點(diǎn)呈相反趨勢，光照強(qiáng)度最高和最低時(shí)幾乎無活動(dòng)(11 ∶00-14 ∶00和22 ∶00-0 ∶00)，當(dāng)光照強(qiáng)度從最高逐漸減弱或從最低逐漸增強(qiáng)時(shí)梨小食心蟲活動(dòng)量逐漸增大(圖6)。對(duì)梨小食心蟲的日活動(dòng)量和光照強(qiáng)度進(jìn)行Pearson相關(guān)分析表明梨小食心蟲的活動(dòng)量和光照強(qiáng)度呈負(fù)線性相關(guān)(r=-0.192，在0.05水平上，P=0.01。當(dāng)光照強(qiáng)度為200-100000 Lx時(shí)，梨小食心蟲均有活動(dòng)行為，光照強(qiáng)度為300-4000 Lx時(shí)，梨小食心蟲的日活動(dòng)量明顯且集中(圖7)。

圖4 日相對(duì)濕度隨時(shí)間變化特點(diǎn)Fig.4 Characteristics of daily relative humidity with time

圖5 相對(duì)濕度與梨小食心蟲的日活動(dòng)量的關(guān)系Fig.5 The activity number of oriental fruit moth with changing relative humidity

圖6 日光照強(qiáng)度隨時(shí)間變化特點(diǎn)Fig.6 Characteristics of daily light intensity with time

圖7 梨小食心蟲的日活動(dòng)量與光照強(qiáng)度變化關(guān)系Fig.7 The activity number of oriental fruit moth with changing light intensity

3 結(jié)論與討論

隨互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，農(nóng)業(yè)與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)等信息通信技術(shù)的緊密結(jié)合，有關(guān)害蟲的監(jiān)測越來越自動(dòng)化和智能化(趙靜等，2010；張恩迪和張佳銳，2015)。這些監(jiān)測設(shè)備以其省力、適時(shí)、準(zhǔn)確反應(yīng)監(jiān)測對(duì)象等優(yōu)點(diǎn)，而被越來越多的運(yùn)用到研究當(dāng)中(姜芳和曾碧翼，2013；閆真月等，2017；蔣天小等，2017)。本研究通過物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測了梨小食心蟲在自然條件下的活動(dòng)規(guī)律，以及影響梨小食心蟲日活動(dòng)規(guī)律的主要環(huán)境因子，對(duì)所采集的數(shù)據(jù)分析表明，梨小食心蟲在自然條件下每日有2個(gè)活動(dòng)峰期，第1個(gè)峰期出現(xiàn)在6 ∶00，第2個(gè)峰期出現(xiàn)在 19 ∶00。環(huán)境中的溫度、相對(duì)濕度、光照強(qiáng)度對(duì)梨小食心蟲的日活動(dòng)均有一定的影響作用，但以光照強(qiáng)度對(duì)梨小食心蟲日活動(dòng)影響最為明顯，其次為溫度和相對(duì)濕度。分析得出當(dāng)環(huán)境的中溫度19℃-23℃、相對(duì)濕度3%-31%、光照強(qiáng)度300-4000 Lx時(shí)為梨小食心蟲田間活動(dòng)的適宜條件。

本研究與冉紅凡等(2013)報(bào)道類似的是，梨小食心蟲日活動(dòng)有2個(gè)峰期，冉紅凡指出梨小食心蟲的主要活動(dòng)時(shí)間為19 ∶00-3 ∶00，其次在7 ∶00，但活動(dòng)量較低，有可能是兩者實(shí)驗(yàn)地域差異造成。但在其它梨小食心蟲日活動(dòng)規(guī)律的研究中，梨小食心蟲日活動(dòng)峰期只有1個(gè)，多出現(xiàn)在日落前后即19 ∶00-21 ∶00(Gentryetal.，1975；趙志國等，2013)。孟憲佐(1983)通過調(diào)查梨小食心蟲交配囊是否有精子，張國輝和仵均祥(2012)室內(nèi)試驗(yàn)觀察均發(fā)現(xiàn)梨小食心蟲主要在17 ∶00-19 ∶00進(jìn)行交配活動(dòng)。但從本實(shí)驗(yàn)田間監(jiān)測結(jié)果和冉紅凡等(2013)糖醋液誘集調(diào)查梨小食心蟲(雌雄兼誘)日活動(dòng)規(guī)律中發(fā)現(xiàn)，梨小食心蟲除17 ∶00-19 ∶00的活動(dòng)高峰期外，6 ∶00-7 ∶00也出現(xiàn)梨小食心蟲活動(dòng)峰期。另在室內(nèi)飼養(yǎng)中發(fā)現(xiàn)，梨小食心蟲除17 ∶00-19 ∶00交配峰期外，6 ∶00-7 ∶00也有交配行為(未發(fā)表資料)，說明梨小食心蟲每日有2個(gè)交配峰期，主要交配峰期大約發(fā)生在19 ∶00，其次發(fā)生在6 ∶00左右。

本試驗(yàn)表明，梨小食心蟲在相對(duì)濕度2%-72%范圍內(nèi)有活動(dòng)行為，但以相對(duì)濕度在3%-31%范圍內(nèi)活動(dòng)較為明顯，當(dāng)空氣相對(duì)濕度超過72%時(shí)，監(jiān)測不到梨小食心蟲的活動(dòng)。此結(jié)論與相關(guān)研究基本一致，金立等(2014)指出，降水明顯影響梨小食心蟲的發(fā)生，降水越大，蟲口發(fā)生越少，當(dāng)相對(duì)濕度為10%-20%時(shí)，梨小食心蟲發(fā)生量明顯提高。將空氣相對(duì)濕度日變化同梨小食心蟲日活動(dòng)規(guī)律比較發(fā)現(xiàn)，梨小食心蟲活動(dòng)最高峰期在19 ∶00左右，而空氣相對(duì)濕度最低值出現(xiàn)在16 ∶00左右，兩者重疊較少，說明較低濕度條件有利于成蟲活動(dòng)，但不是決定梨小食心蟲活動(dòng)變化的主要原因。

監(jiān)測表明在3.5℃-30℃溫度范圍內(nèi)梨小食心蟲有活動(dòng)行為，但以在19℃-23℃溫度范圍內(nèi)，梨小食心蟲活動(dòng)量相對(duì)較高，低溫或太高溫條件下梨小食心蟲均無活動(dòng)，這與梨小食心蟲對(duì)溫度的適應(yīng)范圍一致，成蟲在20℃-23℃溫度范圍內(nèi)壽命最高，當(dāng)溫度超過29℃時(shí)，成蟲壽命明顯降低(杜娟等，2009)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)4 ∶00后隨著環(huán)境中的溫度升高，梨小食心蟲開始活動(dòng)并逐漸增，但隨著環(huán)境溫度的進(jìn)一步升高(適宜溫度范圍內(nèi))，梨小食心蟲活動(dòng)量并未表現(xiàn)出相似的變化局勢，表明溫度雖然能夠影響梨小食心蟲的活動(dòng)，但不是影響其活動(dòng)變化的主導(dǎo)因素。

對(duì)光照強(qiáng)度和梨小食心蟲日活動(dòng)量變化統(tǒng)計(jì)中發(fā)現(xiàn)，梨小食心蟲的日活動(dòng)量同光照強(qiáng)度呈明顯負(fù)相關(guān)，光照強(qiáng)度的變化對(duì)其活動(dòng)有明顯的影響作用，是影響梨小食心蟲活動(dòng)的主要環(huán)境因子。監(jiān)測發(fā)現(xiàn)每日6 ∶00、19 ∶00左右，環(huán)境中的光照強(qiáng)度變化均接近300 Lx左右(弱光照)，梨小食心蟲的活動(dòng)也達(dá)到峰值，此后，當(dāng)光照強(qiáng)度高于或低300 Lx，梨小食心蟲的活動(dòng)量也隨之減弱，說明300 Lx左右的弱光條件是刺激梨小食心蟲活動(dòng)的主要環(huán)境信號(hào)。研究指出，光期轉(zhuǎn)入暗期前的幾個(gè)小時(shí)是梨小食心蟲成蟲啟動(dòng)與外界信號(hào)交流的主要時(shí)期，進(jìn)而完成求偶、產(chǎn)卵等活動(dòng)(George，1965；張國輝和仵均祥，2012)。通過本研究發(fā)現(xiàn)由光期轉(zhuǎn)入暗期和暗期轉(zhuǎn)入光期時(shí)，均可啟動(dòng)梨小食心蟲與外界信號(hào)的交流作用，引發(fā)梨小食心蟲的活動(dòng)，表明光期和暗期這種以光照強(qiáng)度300 Lx左右為界點(diǎn)的轉(zhuǎn)化過程可能為啟動(dòng)梨小食心蟲日活動(dòng)的主要環(huán)境信號(hào)。綜上，本研究結(jié)果對(duì)于揭示梨小食心蟲在自然條件下的活動(dòng)規(guī)律具有一定的科學(xué)參考價(jià)值。

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ResearchonthedailyactivitypatternsanditsimpactfactorsofadultorientalfruitmothGrapholithamolesta(Busck)basedonthemonitoringsystemofinternetofthings

ZHAO Long-Long1, ZHOU Xu-Ling1*, HU Zeng-Li1, LI Qing-Liang1,2, ZHANG Wei-Zhong1, LIU Zhao-Hong1, HAN Feng1, LI Jie1,2, DU Hai-Yan1

(1. Institute of Pomology, Shanxi Academy of Agricultural Sciences, Taiyuan 030031, China; 2. Shanxi Key Laboratory of Germplasm Improvement and Utilization in Pomology, Institute of Pomology, Shanxi Academy of Agricultural Sciences, Taiyuan 030031, China)

Grapholithamolesta(Busck), OFM (oriental fruit moth) is one of important pest in fruit production, the study on OFM’s daily activity patterns in the field is helpful to control it. In this study, the daily activity patterns and impact factors of adult OFM were researched by real-time monitoring system of internet of things in the field. The results showed that there were two peaks in the daily activity of OFM, the first peak occurred about 6 ∶00 and the second peak occurred about 19 ∶00. Temperature ranged from 22℃ to 23℃, the relative humidity ranged from 3% to 31% and the light intensity ranged from 300 to 4000 Lx were optimum condition for field activity of OFM. To sum up, light was the main environmental factor that influenced the daily activity. Light intensity negatively correlated with OFM’s daily activity and about 300 Lx stimulation was the basic condition of OFM’s daily activity. To sum up, this study enriched the basic theory, also as guidance for control OFM.

Grapholithamolesta(Busck); activity pattern; light intensity; mating behavior; internet of things

趙龍龍，周旭凌，胡增麗,等.基于物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)對(duì)梨小食心蟲日活動(dòng)規(guī)律及影響因子研究[J].環(huán)境昆蟲學(xué)報(bào)，2017,39(6):1235-1241.

Q968.1;S433.4

A

1674-0858(2017)06-1235-07

山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院博士研究基金(YBSJJ1608)；北方果樹食心蟲綜合防控技術(shù)研究與示范推廣(201103024)；山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院院重點(diǎn)項(xiàng)目(YZD1504)

趙龍龍，男，1984年生，助理研究員，研究方向?yàn)楣麡洳∠x害的綜合治理，E-mail：longlong5333@sina.com

*通訊作者Author for correspondence, E-mail: 550595525@qq.com

Received: 2017-07-04; 接受日期Accepted: 2017-09-04