四種昆蟲(chóng)飼養(yǎng)設(shè)備在昆蟲(chóng)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用比較

宋 月，李冬嫻，樊永亮，武麗娟，張戰(zhàn)鳳，劉小鳳，劉同先*

(1. 西北農(nóng)林科技大學(xué)，西北旱區(qū)作物逆境生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，農(nóng)業(yè)部西北黃土高原作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西楊凌 712100；2. 惠州市惠陽(yáng)區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，廣東惠州 516000)

在昆蟲(chóng)學(xué)相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的科學(xué)研究中，供試?yán)ハx(chóng)的飼養(yǎng)是一項(xiàng)極為重要的基礎(chǔ)性工作。供試?yán)ハx(chóng)的成功飼養(yǎng)是科學(xué)研究試驗(yàn)順利開(kāi)展的前提和基礎(chǔ)。按昆蟲(chóng)取食食物的性質(zhì)將昆蟲(chóng)分為植食性昆蟲(chóng)、肉食性昆蟲(chóng)和雜食性昆蟲(chóng)(范黎，1979)。根據(jù)昆蟲(chóng)種類的不同(除肉食性昆蟲(chóng)外)，飼養(yǎng)過(guò)程中需提供昆蟲(chóng)及其寄主植物正常生長(zhǎng)所需的溫度、濕度和光照。不同種類的植物和昆蟲(chóng)所需的環(huán)境條件也各有差異。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新型昆蟲(chóng)飼養(yǎng)設(shè)備不斷出現(xiàn)(馬堅(jiān)勇，2003；楊金祿等，2010；吳金華和陳仕國(guó)，2012)。本文重點(diǎn)比較了實(shí)驗(yàn)室常用的4種昆蟲(chóng)飼養(yǎng)設(shè)備，分析它們的適用條件、優(yōu)點(diǎn)和不足，探討儀器設(shè)備的維護(hù)方法，為昆蟲(chóng)飼養(yǎng)設(shè)備的選擇及其維護(hù)提供參考。

目前，科學(xué)研究機(jī)構(gòu)常用的昆蟲(chóng)飼養(yǎng)設(shè)備有智能人工氣候箱、智能光照培養(yǎng)箱、智能養(yǎng)蟲(chóng)室和簡(jiǎn)易養(yǎng)蟲(chóng)室等。本文以西北農(nóng)林科技大學(xué)應(yīng)用昆蟲(chóng)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的上述4種昆蟲(chóng)飼養(yǎng)設(shè)備為例，進(jìn)行詳細(xì)比較。

1 昆蟲(chóng)飼養(yǎng)設(shè)備的種類

1.1 智能人工氣候箱

西北農(nóng)林科技大學(xué)應(yīng)用昆蟲(chóng)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(下簡(jiǎn)稱本實(shí)驗(yàn)室)使用的人工氣候箱有寧波江南儀器廠生產(chǎn)的RXZ智能型人工氣候箱和RXZ-450C-CO2型二氧化碳人工氣候箱、韶關(guān)市泰宏醫(yī)療器械有限公司生產(chǎn)的LRH-400-GSI型人工氣候箱。

上述3種人工氣候箱均由微電腦控制，具有光照、冷熱恒溫、自動(dòng)控濕(加濕、除濕)、晝夜自動(dòng)切換程序控制和超溫保護(hù)等功能。并可選裝多段編程控制器、計(jì)算機(jī)控制、液晶顯示超溫報(bào)警等功能，可用于植物種子發(fā)芽、育苗、植物周期栽培、微生物培養(yǎng)、昆蟲(chóng)和小動(dòng)物的飼養(yǎng)等試驗(yàn)(李小敏等，2018；劉培培等，2018；向玉勇等，2018)。其中RXZ-450C-CO2型二氧化碳人工氣候箱可定時(shí)、定量自動(dòng)調(diào)節(jié)氣候箱內(nèi)CO2的濃度，適用于研究CO2濃度對(duì)昆蟲(chóng)及植物的影響等相關(guān)試驗(yàn)(湯訪平和趙宏波，2010；薛璐和馬俊杰，2014；孫倩等，2018)。

1.2 智能光照培養(yǎng)箱

本實(shí)驗(yàn)室使用的智能光照培養(yǎng)箱分為兩種，分別是韶關(guān)市泰宏醫(yī)療器械有限公司生產(chǎn)的珠江牌LRH-400-G型光照培養(yǎng)箱和南京恒裕儀器設(shè)備制造有限公司生產(chǎn)的GZP-250A型智能光照培養(yǎng)箱。上述兩種智能光照培養(yǎng)設(shè)備同樣由微電腦控制溫度，集恒溫和光照功能于一體，可用于植物的發(fā)芽(蔣欣梅和于錫宏，2004；王曉麗等，2013；程希平等，2016)、育苗(石淑穩(wěn)等，2004；邵瑞鑫等，2016)、組織細(xì)胞培養(yǎng)(師春娟和王齊，2016；李秀等，2015)、微生物培養(yǎng)(舒玉芳等，2011；薛德勝等，2019；張怡等，2019)；昆蟲(chóng)及小動(dòng)物的飼養(yǎng)(李銳等，2014；李偉群等，2014；姜麗娜等，2019)和酶學(xué)及酶工程等研究。

1.3 智能養(yǎng)蟲(chóng)室

智能養(yǎng)蟲(chóng)室是一種步入式的用于昆蟲(chóng)飼養(yǎng)的房間，特點(diǎn)是空間較大，工作人員可自由出入，操作方便。本實(shí)驗(yàn)室使用的智能養(yǎng)蟲(chóng)室為南京恒裕儀器設(shè)備制造有限公司生產(chǎn)的YCS-16型全自動(dòng)控制養(yǎng)蟲(chóng)室。每間養(yǎng)蟲(chóng)室的面積約為10～15 m2，可放置4～6個(gè)養(yǎng)蟲(chóng)架，每個(gè)養(yǎng)蟲(chóng)架放置2～4層隔板，可根據(jù)實(shí)際需要自行調(diào)節(jié)。該養(yǎng)蟲(chóng)室保溫層采用EPS優(yōu)質(zhì)彩鋼板，養(yǎng)蟲(chóng)室門(mén)安裝有玻璃窗便于室外觀察。室內(nèi)養(yǎng)蟲(chóng)架由優(yōu)質(zhì)冷軋鋼板制造，每層養(yǎng)蟲(chóng)架之間有日光燈進(jìn)行光照，光照度可根據(jù)需要調(diào)整。每間養(yǎng)蟲(chóng)室內(nèi)配有紫外線滅菌燈，根據(jù)試驗(yàn)要求設(shè)定滅菌時(shí)間。室內(nèi)采用動(dòng)力風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫空氣對(duì)流，使室內(nèi)各點(diǎn)溫度均勻分布。室內(nèi)配有超聲波加濕器和自動(dòng)除濕設(shè)備，根據(jù)試驗(yàn)要求設(shè)置室內(nèi)濕度。總體來(lái)說(shuō)，該智能養(yǎng)蟲(chóng)室由微電腦程序控制，可根據(jù)試驗(yàn)要求設(shè)置光照時(shí)間、光照強(qiáng)度、溫度、濕度、滅菌等條件。較適合用作植物的發(fā)芽、育苗、組織、微生物的培養(yǎng)、昆蟲(chóng)及小動(dòng)物的飼養(yǎng)等。

1.4 簡(jiǎn)易型養(yǎng)蟲(chóng)室

本實(shí)驗(yàn)室使用的簡(jiǎn)易型養(yǎng)蟲(chóng)室是根據(jù)實(shí)際需要自主研制的。首先根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇房間，定制尺寸合適的養(yǎng)蟲(chóng)架，每層養(yǎng)蟲(chóng)架上安裝日光燈管，滿足所需光照。安裝燈管時(shí)可依照單雙排、或間隔固定數(shù)量等規(guī)律設(shè)置電源開(kāi)關(guān)，根據(jù)試驗(yàn)要求控制光照強(qiáng)度。光照自動(dòng)控制通過(guò)微電腦時(shí)續(xù)開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)。養(yǎng)蟲(chóng)室內(nèi)溫度通過(guò)空調(diào)控制，建議安裝兩臺(tái)空調(diào)，交替工作可避免連續(xù)工作強(qiáng)度太大而損壞、故障，減少對(duì)試驗(yàn)的影響。

2 四種昆蟲(chóng)飼養(yǎng)設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)、不足及適用情況

2.1 智能人工氣候箱和光照培養(yǎng)箱

智能人工氣候箱和光照培養(yǎng)箱在光照和溫度控制功能方面較相似，皆有光照和溫度自動(dòng)控制功能。對(duì)于多數(shù)昆蟲(chóng)學(xué)試驗(yàn)，光照和溫度自動(dòng)控制是最重要的參數(shù)。智能人工氣候箱可控制的溫度范圍受光照強(qiáng)度影響，強(qiáng)光照條件下可控溫度范圍是10～50℃，無(wú)光照條件下可控溫度范圍是0～50℃，溫度波動(dòng)度為±0.3～±1.0℃。智能光照培養(yǎng)箱可控制的溫度范圍是4～65℃，溫度波動(dòng)度受箱體尺寸影響，一般為±0.8～±2.0℃。二者的光照時(shí)間和光照強(qiáng)度皆可根據(jù)試驗(yàn)要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。目前，國(guó)產(chǎn)的智能人工氣候箱和光照培養(yǎng)箱在溫度和光照控制方面能夠達(dá)到多數(shù)昆蟲(chóng)學(xué)研究試驗(yàn)的要求。

智能人工氣候箱和光照培養(yǎng)箱的主要區(qū)別在于前者可控制箱體內(nèi)的濕度，而后者不能。濕度控制方面，智能人工氣候箱配有加濕器和智能排濕系統(tǒng)。目前，國(guó)產(chǎn)智能人工氣候箱濕度控制精度為±5%。根據(jù)作者多年實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)，多數(shù)智能人工氣候箱在使用一年多后，濕度控制的精確度下降，并且在箱體內(nèi)放置的植物過(guò)多、過(guò)大，或放置養(yǎng)蟲(chóng)籠等占用空間較大時(shí)，會(huì)影響濕度的均勻擴(kuò)散，導(dǎo)致箱體內(nèi)濕度不均勻。同時(shí)，當(dāng)箱體內(nèi)飼養(yǎng)的昆蟲(chóng)產(chǎn)生蜜露或蛻皮等污物污染了濕度傳感器時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響濕度控制。當(dāng)上述情況發(fā)生時(shí)，會(huì)導(dǎo)致箱體內(nèi)濕度過(guò)大，排濕系統(tǒng)持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間工作容易發(fā)生故障。多數(shù)智能人工氣候箱有濕度報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)濕度超過(guò)設(shè)定范圍而排濕系統(tǒng)無(wú)法達(dá)到設(shè)定要求時(shí)，持續(xù)報(bào)警，產(chǎn)生較大噪音。

在適用性方面，智能人工氣候箱適合對(duì)濕度控制要求相對(duì)較高的試驗(yàn)，如昆蟲(chóng)飼養(yǎng)過(guò)程中需要將人工飼料放在試管、培養(yǎng)皿或特定的養(yǎng)蟲(chóng)器皿內(nèi)，對(duì)濕度控制有較高要求。另外，利用植物寄主飼養(yǎng)昆蟲(chóng)的研究中，對(duì)環(huán)境濕度控制要求較高的試驗(yàn)也適合使用智能人工氣候箱。

智能光照培養(yǎng)箱不具備濕度控制系統(tǒng)，適合飼養(yǎng)對(duì)環(huán)境濕度控制要求不高的植物或植物寄主飼養(yǎng)昆蟲(chóng)并對(duì)濕度要求不嚴(yán)格的試驗(yàn)。由于植物生長(zhǎng)過(guò)程中需要澆水，在箱體內(nèi)也會(huì)產(chǎn)生一定濕度，因此光照培養(yǎng)箱可達(dá)到此類試驗(yàn)的要求。此外，部分昆蟲(chóng)學(xué)研究試驗(yàn)在培養(yǎng)皿內(nèi)進(jìn)行，培養(yǎng)皿內(nèi)加有瓊脂培養(yǎng)基，將葉片置于培養(yǎng)基上來(lái)保持濕度，供試?yán)ハx(chóng)置于培養(yǎng)皿內(nèi)飼養(yǎng)，對(duì)箱體內(nèi)濕度要求不嚴(yán)格，因此光照培養(yǎng)箱可滿足此類試驗(yàn)的要求，如蚜蟲(chóng)及其寄生蜂相關(guān)的科學(xué)研究中，把茄子等寄主植物的葉片置于培養(yǎng)基上，將桃蚜在葉片上飼養(yǎng)，進(jìn)行生物學(xué)特性觀察試驗(yàn)。

2.2 智能養(yǎng)蟲(chóng)室和簡(jiǎn)易型養(yǎng)蟲(chóng)室

智能養(yǎng)蟲(chóng)室和簡(jiǎn)易型養(yǎng)蟲(chóng)室均為步入式，特點(diǎn)是具有較大空間，方便操作，可種植寄主植物或飼養(yǎng)昆蟲(chóng)較多。

智能養(yǎng)蟲(chóng)室與智能型人工氣候箱相似，可實(shí)現(xiàn)對(duì)光周期、溫度和濕度的全自動(dòng)控制。光照度大于2 500 Lux，溫度控制范圍為5～45℃，溫度波動(dòng)度為±1℃，濕度控制范圍是RH 50%～90%(RH±3%～±10%)。簡(jiǎn)易型養(yǎng)蟲(chóng)室主要使用空調(diào)控制溫度，容易導(dǎo)致室內(nèi)濕度過(guò)低，增加對(duì)室內(nèi)種植植物澆水的頻率可提高室內(nèi)的相對(duì)濕度。簡(jiǎn)易型養(yǎng)蟲(chóng)室使用加濕器和除濕機(jī)對(duì)濕度進(jìn)行控制，準(zhǔn)確度較差，無(wú)法達(dá)到智能型養(yǎng)蟲(chóng)室控制的精確度。當(dāng)簡(jiǎn)易型養(yǎng)蟲(chóng)室內(nèi)僅用人工飼料飼養(yǎng)昆蟲(chóng)時(shí)，需添加加濕器或?qū)⒗ハx(chóng)飼養(yǎng)器皿置于飽和食鹽水環(huán)境內(nèi)來(lái)維持昆蟲(chóng)正常生長(zhǎng)發(fā)育所需的濕度。

適用性方面，智能養(yǎng)蟲(chóng)室可滿足多數(shù)昆蟲(chóng)學(xué)試驗(yàn)對(duì)溫度、濕度及光照的要求，而簡(jiǎn)易型養(yǎng)蟲(chóng)室適用于對(duì)溫度、濕度要求不嚴(yán)格的試驗(yàn)，如飼養(yǎng)普通觀察的昆蟲(chóng)種群等。

3 昆蟲(chóng)飼養(yǎng)設(shè)備常見(jiàn)故障及解決方案

3.1 人工氣候箱常見(jiàn)故障及維護(hù)建議

目前，智能型人工氣候箱常見(jiàn)故障主要有兩個(gè)方面。

一方面原因是制冷壓縮機(jī)老化或損壞，導(dǎo)致制冷力下降或無(wú)法制冷。人工氣候箱質(zhì)保期(一般為一年)內(nèi)基本運(yùn)行較好，偶爾出現(xiàn)故障時(shí)，廠家負(fù)責(zé)維修。多數(shù)智能型人工氣候箱在超過(guò)質(zhì)保期后，壓縮機(jī)容易老化或損壞，主要是壓縮機(jī)散熱問(wèn)題。首先，由于多數(shù)實(shí)驗(yàn)室人工氣候箱放置密集，箱體間及箱體與墻壁間距離過(guò)小，影響箱體散熱，制冷壓縮機(jī)長(zhǎng)期在高溫環(huán)境下工作，造成老化或損壞。其次，由于人工氣候箱或光照培養(yǎng)箱對(duì)環(huán)境溫度的要求為5～30℃，但多數(shù)實(shí)驗(yàn)室儀器多，空間有限，會(huì)出現(xiàn)環(huán)境溫度較高的現(xiàn)象，尤其夏季，環(huán)境溫度經(jīng)常超過(guò)30℃。最后，長(zhǎng)時(shí)間使用后，積塵較多，影響壓縮機(jī)撒熱，導(dǎo)致壓縮機(jī)及過(guò)濾網(wǎng)等部件老化。因此，在智能型人工氣候箱使用過(guò)程中，應(yīng)注意放置合適密度，盡量保持環(huán)境溫度低于30℃，并定期清理箱體內(nèi)外壁及底層隔板。尤其北方春季，楊柳絮較多，應(yīng)定時(shí)清理。

另一方面原因是濕度過(guò)大或污物污染導(dǎo)致濕度傳感器故障。傳感器故障主要由人為操作不當(dāng)引起，包括以下兩方面。第一，培育植物時(shí)，托盤(pán)內(nèi)積水過(guò)多，導(dǎo)致箱體內(nèi)濕度過(guò)高，引起濕度傳感器故障；第二，放置體積過(guò)大的養(yǎng)蟲(chóng)籠，影響箱體內(nèi)溫度及濕度的均勻擴(kuò)散。一般箱體底部或側(cè)面設(shè)有風(fēng)機(jī)出風(fēng)口，如養(yǎng)蟲(chóng)籠過(guò)大或花盆距離底層過(guò)近，影響溫度及濕度的均勻擴(kuò)散，造成局部溫度過(guò)高或過(guò)低，導(dǎo)致傳感器感知錯(cuò)誤信息，引發(fā)故障。因此，建議在使用過(guò)程中避免托盤(pán)內(nèi)積水，盡量放置尺寸合適的養(yǎng)蟲(chóng)籠，如必須使用較大養(yǎng)蟲(chóng)籠，建議放置在遠(yuǎn)離出風(fēng)口的上層。

同時(shí)，在同一個(gè)箱體內(nèi)，應(yīng)飼養(yǎng)一種昆蟲(chóng)，并避免同時(shí)飼養(yǎng)昆蟲(chóng)及其天敵，如蚜蟲(chóng)及其寄生蜂、蚜蟲(chóng)與其取食性天敵瓢蟲(chóng)等。

3.2 養(yǎng)蟲(chóng)室常見(jiàn)問(wèn)題及維護(hù)建議

養(yǎng)蟲(chóng)室的特點(diǎn)是空間大，便于試驗(yàn)操作。同時(shí)，大的操作空間也會(huì)帶來(lái)一些問(wèn)題。首先，因?yàn)榭臻g較大，使用過(guò)程中種植的植物和飼養(yǎng)的昆蟲(chóng)種類也會(huì)較多，如管理控制不嚴(yán)格，會(huì)造成相互影響。其次，長(zhǎng)期飼養(yǎng)昆蟲(chóng)的養(yǎng)蟲(chóng)室，風(fēng)機(jī)內(nèi)容易累積昆蟲(chóng)尸體等污物，如衛(wèi)生不及時(shí)清理，容易造成風(fēng)機(jī)等設(shè)備故障。最后，養(yǎng)蟲(chóng)室內(nèi)燈管較多，釋放大量熱能，容易導(dǎo)致壓縮機(jī)制冷不足，尤其在夏季，可能導(dǎo)致壓縮機(jī)損壞。

因此，在養(yǎng)蟲(chóng)室使用的過(guò)程中應(yīng)注意及時(shí)維護(hù)。第一，不要在同一房間內(nèi)同時(shí)飼養(yǎng)昆蟲(chóng)及其寄生性、捕食性等天敵昆蟲(chóng)；不要同時(shí)在同一房間內(nèi)飼養(yǎng)取食同種植物的昆蟲(chóng)，避免發(fā)生相互污染問(wèn)題。第二，及時(shí)清理風(fēng)機(jī)內(nèi)累積的昆蟲(chóng)尸體，請(qǐng)工程師定期檢查維護(hù)，避免風(fēng)機(jī)發(fā)生故障。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，廢棄的植物和昆蟲(chóng)應(yīng)及時(shí)清理，避免腐爛發(fā)霉，影響昆蟲(chóng)正常生長(zhǎng)。簡(jiǎn)易型養(yǎng)蟲(chóng)室應(yīng)定時(shí)清洗空調(diào)濾網(wǎng)，定期維護(hù)養(yǎng)蟲(chóng)架和室內(nèi)衛(wèi)生。

第三，建議養(yǎng)蟲(chóng)室內(nèi)選擇LED植物生長(zhǎng)燈。在同樣滿足植物生長(zhǎng)所需的光照條件下，LED植物生長(zhǎng)燈釋放的熱量較普通日光燈少，對(duì)壓縮機(jī)制冷影響較小。對(duì)于種植植物的飼養(yǎng)室，建議養(yǎng)蟲(chóng)架表面采用反光效果較好的乳白色面板，不建議用吸光性強(qiáng)的不銹鋼面板。

4 結(jié)論與展望

綜上所述，目前常用的智能型人工氣候箱、智能光照培養(yǎng)箱、全自動(dòng)控制養(yǎng)蟲(chóng)室及簡(jiǎn)易型養(yǎng)蟲(chóng)室等昆蟲(chóng)飼養(yǎng)設(shè)備有各自的優(yōu)點(diǎn)和不足。建議根據(jù)實(shí)際需要選擇不同體積、不同功能和不同型號(hào)的設(shè)備。儀器設(shè)備使用過(guò)程中，應(yīng)注意及時(shí)維護(hù)與管理，昆蟲(chóng)飼養(yǎng)過(guò)程中應(yīng)分類使用，避免交叉污染。根據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn)，目前國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)的上述設(shè)備在溫度和光照控制方面基本能達(dá)到較為理想的效果，但濕度控制精度有待提高。昆蟲(chóng)飼養(yǎng)設(shè)備在昆蟲(chóng)學(xué)科學(xué)研究中必不可少，建議在使用中做好管理和維護(hù)工作，避免儀器的老化及損壞。