一種高效誘捕松墨天牛的極紫光研究

邱家生 邵建英 邱慧敏 溫常青 劉曉莉

(1.贛州市金電電子設(shè)備有限公司，江西 興國(guó) 342400; 2.景德鎮(zhèn)學(xué)院，江西 景德鎮(zhèn) 333400;3.江西環(huán)境工程職業(yè)學(xué)院，江西 贛州 341000)

1 背景技術(shù)

松材線蟲病是極具危險(xiǎn)性的森林病害，是重大植物疫情。自1982年我國(guó)首次發(fā)現(xiàn)以來，疫情快速擴(kuò)散，造成了嚴(yán)重危害，已成為威脅我國(guó)生態(tài)安全、生物安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的心腹大患。因而，抑制媒介昆蟲松墨天牛以除治疫區(qū)內(nèi)松材線蟲病成為當(dāng)前生產(chǎn)上急需解決的技術(shù)難題。目前對(duì)松墨天牛的防治方法主要有施灑化學(xué)農(nóng)藥或者化學(xué)藥劑、施放生物天敵昆蟲和信息素引誘等方法，但這些方法都存在這樣那樣的不足，特別是無法兼顧環(huán)境友好、效果顯著的基本要求，因而制約了防治方法的推廣使用。

由于松墨天牛是一種弱趨光性昆蟲，采用傳統(tǒng)的燈光誘捕技術(shù)效果非常不好，因此習(xí)慣上沒有人采用燈光誘捕松墨天牛。但燈光誘蟲環(huán)保、高效、易用、安全的特點(diǎn)是其它防蟲技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的。

本研究正是基于松墨天牛的弱趨光性而進(jìn)行松墨天牛光誘技術(shù)的深度研究，包括了光的種類、波長(zhǎng)、光源的功率、光波的能量、該光源的取得、誘捕裝置以及監(jiān)測(cè)預(yù)警信息系統(tǒng)等各個(gè)方面，特別是還進(jìn)行了較廣泛的實(shí)際運(yùn)用，產(chǎn)品取得了很好的使用效果。

2 研究主要內(nèi)容

2.1 不同種類光源誘捕效果

目前我們通?？梢姷墓庠创蟛糠譃長(zhǎng)ED光源。LED光源具有能耗低、光源取得方便等特點(diǎn)，所以大部分科技工作者基本都選擇了LED光源用于光誘有害害蟲上，但由于松墨天牛的弱趨光性特點(diǎn)，對(duì)大眾化的光源表現(xiàn)出來的趨光性非常弱，因而光誘松墨天牛的方向逐漸就被大家所忽視。而我們通過對(duì)以高壓汞燈為代表的熱光源和以LED為冷光源的對(duì)比，結(jié)果顯示：100～200W的熱光源，日誘捕量為1.5±0.5頭/誘捕器，而采用相同功率的LED柱形燈為冷光源的日誘捕量為1.0±0.58頭/誘捕器。研究表明，熱光源比冷光源的燈對(duì)松墨天牛的誘捕量更優(yōu)。

2.2 不同熱光源波長(zhǎng)的誘捕效果研究

本研究首先在實(shí)驗(yàn)室對(duì)波長(zhǎng)在310～1050 nm以高壓汞為發(fā)光源的熱光源設(shè)10 nm為一個(gè)對(duì)照組進(jìn)行松墨天牛對(duì)比性實(shí)驗(yàn)，篩選出的對(duì)松墨天牛趨光性較強(qiáng)波長(zhǎng)為320～420 nm。通過林間試驗(yàn)測(cè)試1周表明，380 nm的熱光源燈在野外進(jìn)行林間誘捕時(shí)的效果最優(yōu)。

2.3 不同熱光源功率的誘捕效果研究

將380 nm的熱光源燈設(shè)計(jì)成150 W、250 W兩種燈型為一組，12 W、200 W和250 W的380 nm為另外一組，通過實(shí)際林間試驗(yàn)測(cè)試1周，發(fā)現(xiàn)150 W的燈對(duì)松墨天牛的誘集量達(dá)3.00±0.37頭/誘捕器，明顯高于于250 W的燈的誘捕量(1.50±0.50頭)。林間誘集研究表明，380 nm波長(zhǎng)熱光源對(duì)松墨天牛的誘捕效果最強(qiáng)，最高可達(dá)到對(duì)照組的5.5倍，其中尤其以150 W的熱光源燈誘捕效果最佳。

2.4 不同光波能量

光波的能量是一直被大家所忽略，而能量的大小不僅影響光的穿透能力，還決定是否能引起松墨天牛視覺的反應(yīng)，是非常重要的。我們選擇熱光源燈光波能量在10～150 W/nm的范圍，每10 W/nm為一個(gè)對(duì)照項(xiàng)，進(jìn)行實(shí)地林間試驗(yàn)測(cè)試1周，發(fā)現(xiàn)熱光源燈的能量從10～70 W/nm隨著能量的增加捕蟲效果逐步上升，當(dāng)能量達(dá)到70 W/nm時(shí)光波誘蟲效果達(dá)到峰值，再隨著能量增加捕蟲效果呈平緩上升態(tài)勢(shì)，甚至差異性較小。因此，實(shí)踐研究表明熱光源燈光的能量必須大于70 W/nm。

2.5 該種熱光源光制備的方法研究

通過上述研究表明：一種波長(zhǎng)為380 nm、功率為150 W、光能量大于70 W/nm熱光源對(duì)松墨天牛具有高效的光誘效果，為了區(qū)別于其它的光，將滿足該特性的光命名為“極紫光”。為了得到極紫光，通過研究在石英管內(nèi)充入含量87.3%汞和13.7%鹵化亞鐵的混合物產(chǎn)生的光最優(yōu)。

2.6 誘捕裝置的研究

為解決松墨天牛的林間捕獲及捕獲后的逃逸問題，研究了一種松墨天牛的誘捕及防逃逸裝置，該裝置包括有：誘捕主體、設(shè)于所述的誘捕主體下方的集蟲器以及位于所述的集蟲器下方并和所述的集蟲器可拆卸相連通的防逃脫結(jié)構(gòu)。為了防止松墨天牛的二次逃脫，在漏斗形狀的集蟲器底部設(shè)有一稍向防逃脫結(jié)構(gòu)內(nèi)部延伸的40～60 mm漏斗形狀的延伸部，由于增加了延伸部，松墨天牛掉入防逃逸結(jié)構(gòu)后不容易逃逸出來。而且由于誘捕器中具有了防止松墨天牛的二次逃脫裝置，因此將集蟲器(收集蟲子的器具)改為大布袋成為可能，可以減少清理集蟲器的頻次，節(jié)省人力成本。

4 監(jiān)測(cè)預(yù)警信息系統(tǒng)及跨領(lǐng)域運(yùn)用的研究

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)松材線蟲防治效果的自動(dòng)評(píng)估、蟲災(zāi)趨勢(shì)預(yù)測(cè)，為指揮決策提供依據(jù)，研究開發(fā)了一套基于NB-LOT的極紫光松墨天牛高效光誘防治技術(shù)與監(jiān)測(cè)預(yù)警信息系統(tǒng)平臺(tái)。該平臺(tái)具有松墨天牛防治(誘捕、滅殺)、監(jiān)控管理(聯(lián)防聯(lián)治)、預(yù)警(決策指揮)3大功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)松墨天牛的有效治理，從而抑制松材線蟲病的傳播和蔓延。

項(xiàng)目研發(fā)的主要內(nèi)容有：

(1)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究方面。①利用NB-LOT/移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將所有的前端松墨天牛誘捕裝置進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，將每個(gè)前端裝置捕獲的松墨天牛數(shù)量、照片等信息上傳到后臺(tái)監(jiān)測(cè)預(yù)警信息系統(tǒng)，系統(tǒng)按照捕獲松墨天牛的地域、時(shí)間、天氣等條件自動(dòng)對(duì)上傳的海量松墨天牛數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，提供松墨天牛種群動(dòng)態(tài)的預(yù)警預(yù)測(cè)，為政府提供指揮決策技術(shù)依據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)松墨天牛的聯(lián)防聯(lián)治。②研究開發(fā)利用北斗高精度定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備高精度位置的系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別，率先實(shí)現(xiàn)北斗技術(shù)在森林防蟲方面的運(yùn)用。開發(fā)了一套松墨天牛防治與監(jiān)控預(yù)警信息系統(tǒng)，打開以巡查人員手機(jī)號(hào)注冊(cè)的APP，APP自動(dòng)與北斗衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)高精度定位(如當(dāng)前經(jīng)度：115.32532639996371，當(dāng)前緯度：26.16285354824065)，可實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)以上精度的定位，APP對(duì)每個(gè)松墨天牛前端誘捕器拍照并高精度定位后，可保證拍照設(shè)備的唯一性，通過APP可將捕獲的有害害蟲的種類、數(shù)量以及照片通過無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)上報(bào)到本系統(tǒng)中，完成海量數(shù)據(jù)的采集。③為防范海量數(shù)據(jù)同時(shí)上傳到監(jiān)測(cè)中心平臺(tái)，因?yàn)楹Ａ繑?shù)據(jù)的處理產(chǎn)生的數(shù)據(jù)風(fēng)暴導(dǎo)致服務(wù)器崩潰的問題，本研究開發(fā)邊緣計(jì)算技術(shù)在松材線蟲防治系統(tǒng)中的運(yùn)用，率先將邊緣計(jì)算技術(shù)運(yùn)用在森林防蟲領(lǐng)域。④利用大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)松材線蟲防治效果的自動(dòng)評(píng)價(jià)、發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)測(cè)，為松材線蟲防治的決策指揮提供依據(jù)。

監(jiān)測(cè)點(diǎn)管理主要是對(duì)林區(qū)內(nèi)松墨天牛誘捕器等野外固定監(jiān)測(cè)設(shè)備不同時(shí)間所在的位置管理，結(jié)合GIS地理信息系統(tǒng)進(jìn)行站點(diǎn)位置的二維、三維顯示，并用曲線、圖表等直觀表示出來。

監(jiān)測(cè)點(diǎn)的安放數(shù)量一般為1套/5 hm2，松線蟲危害程度以輕、中、重3級(jí)表示，累計(jì)捕獲的天牛數(shù)越多，地圖上顯示的顏色越深。

(2)極紫光高效有害生物誘捕設(shè)備跨領(lǐng)域的示范運(yùn)用研究。極紫光的推廣使用效果表明本技術(shù)不僅對(duì)松墨天牛具有高效的誘捕效果，還對(duì)如刺吸害蟲(蟬、蝽)、食葉害蟲(蛾、蝶)、鉆蛀害蟲(其它天牛、象、小蠹)、地下害蟲(金龜)等大部分農(nóng)林害蟲具有高效的誘捕效果。因此，產(chǎn)品除了廣泛運(yùn)用在林業(yè)的松材線蟲防治上，還可以在油茶、果樹、蔬菜、甘蔗、水稻、玉米等方面的高效防蟲方面運(yùn)用，為國(guó)家實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保食品戰(zhàn)略提供技術(shù)支撐，實(shí)現(xiàn)多領(lǐng)域的廣泛運(yùn)用。

5 項(xiàng)目的主要指標(biāo)

(1)單套前端松墨天牛極紫光智能誘裝置可實(shí)現(xiàn)有效防控半徑達(dá)160 m、面積達(dá)8 hm2以上，天牛捕獲率比性誘劑誘捕率高4.45倍，可實(shí)現(xiàn)對(duì)松墨天牛的有效誘捕。

(2)可實(shí)現(xiàn)松墨天牛的誘捕時(shí)間與羽化時(shí)間高度吻合，高效捕獲性未成熟前的松墨天牛。

(3)監(jiān)控預(yù)警信息系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)松墨天牛的(誘捕、滅殺)、監(jiān)控管理(聯(lián)防聯(lián)治)、預(yù)警(決策指揮)3大功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)松材線蟲的有效技術(shù)防治。

(4)實(shí)現(xiàn)防治區(qū)域病蟲害的逐年下降，3～5年后病蟲害維持在一個(gè)較低的水平。