偏振波譜光態(tài)矢量光照參量對(duì)東亞飛蝗偏光響應(yīng)效應(yīng)的影響

劉啟航，高新國(guó)，周?chē)?guó)濤，周 強(qiáng)

(1. 河南科技學(xué)院，河南 新鄉(xiāng)453003； 2.駐馬店市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南 駐馬店 463000； 3.河南云飛科技發(fā)展有限公司，河南 鄭州 450000； 4.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院，北京 100083)

蝗災(zāi)是我國(guó)乃至世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，具有突發(fā)性、聚集性、遷飛性和毀滅性等特點(diǎn)。化學(xué)農(nóng)藥是這類(lèi)害蟲(chóng)的主要防治方法，雖見(jiàn)效快，但危害生態(tài)環(huán)境，且農(nóng)藥抗性(resistance)、再增猖獗(resurgence)和殘留(residue)，即“3R”次生問(wèn)題會(huì)降低其防治效果。為解決過(guò)度依賴(lài)化學(xué)農(nóng)藥防治蝗災(zāi)問(wèn)題，目前提出了蝗蟲(chóng)光物理綠色防控技術(shù)，即利用特定的光物理措施調(diào)控實(shí)現(xiàn)蝗蟲(chóng)種群的聚集殺滅，來(lái)完善發(fā)展有害生物綠色防控體系，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展。

研究表明，蝗蟲(chóng)對(duì)特定波譜光場(chǎng)具有敏感定向性、偏好選擇性和行為趨向性，蝗蟲(chóng)對(duì)波譜的視覺(jué)敏感性是影響蝗蟲(chóng)光行為響應(yīng)的重要因素，且蝗蟲(chóng)對(duì)紫波譜的趨光性最強(qiáng)，而蝗蟲(chóng)對(duì)光照強(qiáng)度的視容限閾值影響其趨光響應(yīng)，且光照刺激蝗蟲(chóng)誘發(fā)的視生理誘導(dǎo)狀態(tài)的敏感時(shí)長(zhǎng)，導(dǎo)致蝗蟲(chóng)的光活動(dòng)行為類(lèi)別和強(qiáng)度，隨光刺激強(qiáng)度及其光照時(shí)長(zhǎng)光致性視狀態(tài)變化而變化，相應(yīng)制約蝗蟲(chóng)的趨光效果。蝗蟲(chóng)偏光敏感神經(jīng)生理響應(yīng)機(jī)制研究的突破，擴(kuò)展了蝗蟲(chóng)視響應(yīng)強(qiáng)化性刺激模式的確定。因此，研究偏光信息的類(lèi)型及其質(zhì)和量對(duì)蝗蟲(chóng)視響應(yīng)的作用效果，探索蝗蟲(chóng)趨偏敏感性偏光矢量參量，可有效構(gòu)建蝗蟲(chóng)偏光誘導(dǎo)性光場(chǎng)調(diào)控機(jī)制，實(shí)現(xiàn)蝗蟲(chóng)趨向偏振光源的增效性，其具有蝗蟲(chóng)偏光生物響應(yīng)本質(zhì)研究的理論意義，并可為蝗蟲(chóng)光物理綠色防控新型機(jī)械設(shè)備的開(kāi)發(fā)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

研究指出，蝗蟲(chóng)視覺(jué)系統(tǒng)的背側(cè)邊緣區(qū)(DRA)、非DRA區(qū)域小眼分別具備偏光矢量的探測(cè)定向、光照波譜的辨識(shí)感知功能，且蝗蟲(chóng)DRA區(qū)小眼共享的一系列生物特性對(duì)偏光的感知敏感性，導(dǎo)致偏光波譜光照可使蝗蟲(chóng)復(fù)合視覺(jué)的敏感性提高15%～30%，引起蝗蟲(chóng)對(duì)偏光的響應(yīng)敏感性高于非偏光兩個(gè)對(duì)數(shù)單位數(shù)量級(jí)。蝗蟲(chóng)視覺(jué)系統(tǒng)內(nèi)光感受器接受偏光刺激產(chǎn)生的偏振波導(dǎo)傳播特性，減弱視生態(tài)背景環(huán)境的影響，蝗蟲(chóng)依靠藍(lán)光偏振敏感的類(lèi)型識(shí)別和非偏振的光譜梯度刺激，并利用中心復(fù)合體對(duì)偏振E-矢量、偏振度和偏光強(qiáng)度等偏光參量進(jìn)行分析，保持對(duì)偏光目標(biāo)的趨向響應(yīng)敏感性。從而，波譜偏振光照中，光照波譜可誘發(fā)蝗蟲(chóng)趨光視覺(jué)的視敏性而偏振光矢強(qiáng)化蝗蟲(chóng)趨偏視覺(jué)的定向性，并在光照強(qiáng)度的激發(fā)作用下，線(xiàn)偏光及退偏光的矢量方向決定蝗蟲(chóng)的趨偏響應(yīng)敏感性，偏光照度強(qiáng)化偏光對(duì)蝗蟲(chóng)的誘導(dǎo)效果，則波譜偏振光照對(duì)蝗蟲(chóng)視覺(jué)系統(tǒng)產(chǎn)生的多重刺激功效，誘發(fā)蝗蟲(chóng)產(chǎn)生趨光趨偏互作性視響應(yīng)效果，增強(qiáng)蝗蟲(chóng)的光誘效果。就光場(chǎng)光態(tài)而言，波譜光為自然光，線(xiàn)偏光及其過(guò)線(xiàn)偏片的偏光均為偏振度(P)為1的線(xiàn)偏光態(tài)，部分偏光為自然光與線(xiàn)偏光的耦合光態(tài)，然而，部分偏光和線(xiàn)偏光態(tài)及其參量為蝗蟲(chóng)趨偏響應(yīng)的作用模式不同。因而，進(jìn)一步研究不同偏振光態(tài)及其參量對(duì)蝗蟲(chóng)趨偏行為的影響，可更好地理解蝗蟲(chóng)偏光行為機(jī)制，明確偏光波譜光照屬性對(duì)蝗蟲(chóng)偏光行為影響的特異性，有助于得出有關(guān)蝗蟲(chóng)偏振視覺(jué)生態(tài)防控結(jié)論，構(gòu)建蝗蟲(chóng)偏振光場(chǎng)誘導(dǎo)機(jī)制，獲得蝗蟲(chóng)偏光誘導(dǎo)技術(shù)。

本文利用蝗蟲(chóng)偏光響應(yīng)試驗(yàn)裝置，測(cè)試蝗蟲(chóng)對(duì)部分偏光及線(xiàn)偏光的響應(yīng)特異性，對(duì)比分析波譜偏振矢量光照模式的異質(zhì)作用效果，確定蝗蟲(chóng)視敏強(qiáng)化性波譜偏振光態(tài)及偏光參量作用方式，探討蝗蟲(chóng)偏光響應(yīng)機(jī)制以及矢量光照參量與蝗蟲(chóng)偏光響應(yīng)特征的互動(dòng)偶聯(lián)性，獲取蝗蟲(chóng)偏振誘導(dǎo)光場(chǎng)的技術(shù)特征，以期為蝗蟲(chóng)偏光行為機(jī)制的研究和蝗蟲(chóng)偏光誘導(dǎo)機(jī)具的研制提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)昆蟲(chóng)

試蟲(chóng)為購(gòu)自河北邯鄲棚內(nèi)飼養(yǎng)的羽化一周內(nèi)的東亞飛蝗健壯成蟲(chóng)，以新鮮竹葉或蘆葦葉投喂于紗籠中，每天更換一次。試驗(yàn)時(shí)選取活力良好、大小均勻的試蟲(chóng)作為試驗(yàn)材料。20：00—22：00，室內(nèi)試驗(yàn)，室溫為27～30 ℃。

1.2 試驗(yàn)裝置

峰值波長(zhǎng)分別為405、465 nm的LED試驗(yàn)光源1各4個(gè)，形成試驗(yàn)用紫、藍(lán)波譜光照。圖1裝置中，4個(gè)波譜相同(紫或藍(lán))光源，兩兩并列分成2組，經(jīng)其前方的線(xiàn)偏裝置，分別形成波譜相同的線(xiàn)偏光和部分偏光。部分偏光光源中，一光源前方設(shè)置線(xiàn)偏片固定裝置2(其上固置0°矢量線(xiàn)偏振片)和線(xiàn)偏矢量調(diào)整裝置3(調(diào)整其上的線(xiàn)偏振片獲得不同的線(xiàn)偏矢量)，該光源光照經(jīng)2和3上的線(xiàn)偏片形成矢量不同的線(xiàn)偏光，而前方無(wú)偏振片的另一光源發(fā)射自然光照，其與矢量不同的線(xiàn)偏光照耦合，獲得偏振度不同的部分偏光。線(xiàn)偏光光源中，一光源前方設(shè)置線(xiàn)偏片固定裝置2(其上固置0°矢量線(xiàn)偏振片)，該光源光照經(jīng)其上線(xiàn)偏片形成0°矢量線(xiàn)偏光，而前方僅有偏振片4的另一光源發(fā)射自然光照，二者耦合光照經(jīng)其前方的檢偏片調(diào)整裝置4(調(diào)整其上的檢偏片獲得不同的線(xiàn)偏矢量)上的線(xiàn)偏振片，形成偏振度為1且矢量不同的線(xiàn)偏光。部分偏光和線(xiàn)偏光分別經(jīng)蝗蟲(chóng)部分偏光響應(yīng)通道5、蝗蟲(chóng)線(xiàn)偏光響應(yīng)通道6前端的中心孔投射于各通道內(nèi)。試驗(yàn)中，部分偏光矢量與線(xiàn)偏光矢量相同，且利用線(xiàn)偏矢量調(diào)整裝置3和檢偏片調(diào)整裝置4，分別設(shè)定獲得0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°、210°、240°、270°、300°、330°試驗(yàn)用矢量，并對(duì)應(yīng)試驗(yàn)用矢量分別定義為左置向型和右置向型0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°矢量，以此通過(guò)矢量變化獲得偏光照度的變化，并利用輻照計(jì)(型號(hào)：FZ-A，分辨率：±5%)，標(biāo)定通道中心孔中心處部分偏光及線(xiàn)偏光的輻照能量均為85 mW·cm，此條件下，紫、藍(lán)光源光照度分別為25 000(I)、100 000(4I)lx，且試驗(yàn)中孔中心處光照度為各光光至光照度的干涉迭加，以此在部分偏光及線(xiàn)偏光能量相同條件下，分析光態(tài)偏振效應(yīng)致使性偏光參量(波譜、矢量、強(qiáng)度、偏振度等)對(duì)蝗蟲(chóng)偏光響應(yīng)效應(yīng)的影響。

1，試驗(yàn)光源；2，線(xiàn)偏片固定裝置；3，線(xiàn)偏矢量調(diào)整裝置；4，檢偏片調(diào)整裝置；5，蝗蟲(chóng)部分偏光響應(yīng)通道；6，蝗蟲(chóng)線(xiàn)偏光響應(yīng)通道；7，閘門(mén)1；8，閘門(mén)2；9，蝗蟲(chóng)部分偏光反應(yīng)室；10，偏光互致性響應(yīng)通道；11，蝗蟲(chóng)線(xiàn)偏光反應(yīng)室；12，閘門(mén)3；13，閘門(mén)4.1， Experimental light source； 2， Fixed device for linear polarizer； 3， Linear polarization vector adjustment device； 4， Adjustment device for polarimeter； 5， Locusts partial polarization response channel； 6， Locusts linear polarization response channel； 7， Gate 1； 8， Gate 2； 9， Locusts partial polarization reaction chamber； 10， Response channel interacted by polarized light； 11， Locusts linear polarization reaction chamber； 12， Gate 3； 13， Gate 4.圖1 蝗蟲(chóng)對(duì)線(xiàn)偏光及部分偏光的視響應(yīng)試驗(yàn)裝置Fig.1 Experimental equipment of locusts polarized response to different polarized light state

蝗蟲(chóng)偏光視響應(yīng)通道中，蝗蟲(chóng)部分偏光響應(yīng)通道5與反應(yīng)室9、蝗蟲(chóng)線(xiàn)偏光響應(yīng)通道6與反應(yīng)室11形成直通道(總長(zhǎng)：3.0 m，寬×高：0.5 m×0.5 m)，分別由閘門(mén)1、閘門(mén)2在2.5 m處分隔，并劃分成圖示通道區(qū)段，確定蝗蟲(chóng)對(duì)偏光的趨偏響應(yīng)效應(yīng)以及蝗蟲(chóng)趨偏敏感性偏光參量?；认x(chóng)部分偏光反應(yīng)室和蝗蟲(chóng)線(xiàn)偏光反應(yīng)室之間由長(zhǎng)×寬×高為0.5 m×0.5 m×0.5 m的偏光互致性響應(yīng)通道相連，分別由閘門(mén)3和4隔開(kāi)，且通道長(zhǎng)度中間標(biāo)示O-O，確定偏振光態(tài)光至偶聯(lián)光照效應(yīng)對(duì)反應(yīng)室內(nèi)蝗蟲(chóng)趨偏選擇的互致影響性。

1.3 光照參量

依據(jù)試驗(yàn)光源設(shè)置、馬呂斯定律、偏振度計(jì)算公式，計(jì)算所得試驗(yàn)用偏光參量如表1所示。

1.4 試驗(yàn)方法

針對(duì)紫及藍(lán)偏光的每一光照矢量，各備2組試蟲(chóng)(30只·組)。試驗(yàn)前，調(diào)節(jié)調(diào)整裝置上的線(xiàn)偏片及檢偏片，獲得部分偏光與線(xiàn)偏光的相同矢量，并將兩組試蟲(chóng)分別置于反應(yīng)室1和2內(nèi)暗適應(yīng)30 min，且調(diào)整光源供電電壓，標(biāo)定實(shí)現(xiàn)孔中心處的試驗(yàn)用輻照能量。試驗(yàn)時(shí)，開(kāi)啟光源1及閘門(mén)1-4為10 min，測(cè)試兩組試蟲(chóng)分別對(duì)矢量相同的部分偏光、線(xiàn)偏光的響應(yīng)效應(yīng)，以及部分偏光與線(xiàn)偏光的互致作用對(duì)各反應(yīng)室內(nèi)試蟲(chóng)偏光響應(yīng)的影響性，測(cè)試3次后，兩組試蟲(chóng)互換反應(yīng)室測(cè)3次，以確定不同偏光的作用效果。每次試驗(yàn)后，關(guān)閉光源，統(tǒng)計(jì)記錄各通道區(qū)段內(nèi)的蟲(chóng)數(shù)，并收集試蟲(chóng)置于對(duì)應(yīng)反應(yīng)室內(nèi)暗適應(yīng)30 min后進(jìn)行下次試驗(yàn)，避免偏光光致性視狀態(tài)對(duì)試驗(yàn)的影響。利用相同方法，紫及藍(lán)偏光的每一矢量依次測(cè)試直至完成。

試驗(yàn)中，鑒于線(xiàn)偏光反應(yīng)室11、部分偏光反應(yīng)室9內(nèi)的試蟲(chóng)，分別對(duì)閘門(mén)3、4開(kāi)啟處的部分偏光、線(xiàn)偏光的選擇響應(yīng)的影響性在=0.05水平上差異不顯著，且通過(guò)閘門(mén)3、4逃逸的蝗蟲(chóng)未過(guò)響應(yīng)通道10的O-O中線(xiàn)，即線(xiàn)偏光與部分偏光對(duì)蝗蟲(chóng)偏光響應(yīng)的互致影響性不顯著，本文不再分析線(xiàn)偏光與部分偏光通過(guò)響應(yīng)通道10對(duì)各反應(yīng)室內(nèi)試蟲(chóng)的交互影響程度。

1.5 數(shù)據(jù)處理

統(tǒng)計(jì)部分偏光及線(xiàn)偏光響應(yīng)通道內(nèi)兩組試蟲(chóng)中的每組在3次測(cè)試中分別分布于0～1.0、0～2.5 m的蟲(chóng)數(shù)均值，取兩組試蟲(chóng)分別在0～1.0、0～2.5 m內(nèi)的均值合并用+、+表示，計(jì)算均值和與2組蟲(chóng)數(shù)的百分比，即(+)/60×100%、(+)/60×100%，分別利用蝗蟲(chóng)趨偏聚集程度、蝗蟲(chóng)趨偏響應(yīng)程度，反映蝗蟲(chóng)對(duì)偏光光態(tài)矢量的視趨敏感強(qiáng)度、偏光光態(tài)矢量對(duì)蝗蟲(chóng)的誘導(dǎo)作用效果。采用一般線(xiàn)性模型分析蝗蟲(chóng)對(duì)偏光光態(tài)不同矢量的視趨敏感強(qiáng)度及偏光光態(tài)矢量對(duì)蝗蟲(chóng)的誘導(dǎo)作用效果，多重比較在=0.05上采用最小顯著性差異法(LSD)進(jìn)行分析，并在差異水平=0.05水平上進(jìn)行多因素處理間的差異顯著性分析。試驗(yàn)數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤(SE)，采用 Excel 軟件和 SPSS16.0 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 部分偏光及線(xiàn)偏光對(duì)蝗蟲(chóng)趨偏響應(yīng)程度的作用效果

部分偏光及線(xiàn)偏光的輻照能量相同時(shí)，紫、藍(lán)波譜部分偏光及線(xiàn)偏光矢量光照作用下，蝗蟲(chóng)趨偏響應(yīng)程度呈現(xiàn)矢量置向、波譜偏振光態(tài)的誘導(dǎo)作用差異性，其結(jié)果如圖2、圖3所示。

紫及藍(lán)波譜的部分偏光、線(xiàn)偏光中，矢量置向相同時(shí)，不同矢量顯著影響蝗蟲(chóng)的趨偏響應(yīng)程度(紫—<0.01，右置向：=20.238，=35.194；<0.01，左置向：=15.344，=19.866)、(藍(lán)—<0.01，右置向：=16.295，=17.897；<0.01，左置向：=16.987，=26.451)(圖2、圖3)。由結(jié)果可知：部分偏光的左、右置向矢量中，60°、150°矢量對(duì)蝗蟲(chóng)的誘導(dǎo)作用效果分別最優(yōu)，0°矢量均次優(yōu)；線(xiàn)偏光的左、右置向矢量中，紫波譜中120°而藍(lán)波譜中30°、紫及藍(lán)波譜中90°矢量對(duì)蝗蟲(chóng)的誘導(dǎo)作用效果分別最優(yōu)、最差，紫、藍(lán)波譜中180°、0°矢量分別次優(yōu)。

表1 波譜偏振光態(tài)的偏振光照參量

矢量置向相同，不同矢量之間，相同小寫(xiě)字母表示偏振光態(tài)矢量的作用效果差異不顯著(P>0.05)，不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)；矢量相同，矢量左右置向之間，相同大寫(xiě)字母表示矢量左右置向的作用效果差異不顯著(P>0.05)，不同大寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。Under the same vector orientation， among different vectors， the same small letter showed that the difference of the function effect of the vector was not significant difference(P>0.05)， different small letters showed significant differences(P<0.05)； Under the same vector， between left and right orientation， the same capital letter showed that the difference of the function effect of left and right orientation of vector was not significant difference(P>0.05)， different capital letters showed significant differences(P<0.05). The same as below.圖2 蝗蟲(chóng)對(duì)紫波譜部分偏光及線(xiàn)偏光置向矢量的趨偏響應(yīng)程度結(jié)果Fig.2 Results of locusts polarized response degree to different vector of linearly and partially polarized violet light

圖3 蝗蟲(chóng)對(duì)藍(lán)波譜部分偏光及線(xiàn)偏光置向矢量的趨偏響應(yīng)程度結(jié)果Fig.3 Results of locusts polarized response degree to different vector of linearly and partially polarized blue light

紫、藍(lán)波譜的部分偏光、線(xiàn)偏光中，矢量相同時(shí)，矢量的左右置向?qū)认x(chóng)趨偏響應(yīng)程度的影響不同，其中，線(xiàn)偏光中，左右置向的影響差異性不顯著(>0.05)，而部分偏光中，60°矢量時(shí)左右置向的影響差異極顯著(<001，=75.433；<0.01,=68.070)，紫、藍(lán)波譜150°矢量時(shí)左右置向的影響差異也極顯著(=127.731，<0.01；<0.01,=43.182)，其余相同矢量的左右置向的影響差異不顯著(>0.05)。這說(shuō)明部分偏光中，60°與150°矢量的左右置向性顯著引起蝗蟲(chóng)趨偏響應(yīng)程度的敏感性發(fā)生變化，與波譜光質(zhì)無(wú)關(guān)，但左右置向不影響而波譜光質(zhì)顯著影響蝗蟲(chóng)對(duì)90°矢量的趨偏響應(yīng)程度，且藍(lán)波譜的影響較顯著；線(xiàn)偏光中，波譜光質(zhì)導(dǎo)致蝗蟲(chóng)對(duì)藍(lán)30°、紫120°矢量的趨偏響應(yīng)程度最優(yōu)，與置向無(wú)關(guān)，而90°矢量最差，與置向及波譜光質(zhì)無(wú)關(guān)。

波譜相同時(shí)，矢量置向?qū)认x(chóng)趨偏響應(yīng)程度的影響性與偏振光態(tài)有關(guān)，且部分偏光導(dǎo)致矢量置向?qū)认x(chóng)趨偏響應(yīng)性最優(yōu)與最差矢量(左、右置向60°、150°最優(yōu)而150°、60°最差)的影響差異極顯著(<0.001)，而線(xiàn)偏光中矢量左右置向的作用差異不顯著；偏振光態(tài)相同時(shí)，矢量置向的影響程度與波譜光質(zhì)有關(guān)，且紫波譜對(duì)蝗蟲(chóng)偏光響應(yīng)顯著優(yōu)于藍(lán)波譜(<0.05)。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，偏光波譜置向矢量對(duì)蝗蟲(chóng)的誘導(dǎo)作用效果中，線(xiàn)偏紫波譜120°左右置向矢量最優(yōu)(約94.5%)、部分偏光紫波譜60°左置向及150°右置向矢量次之(約92.5%)，部分偏光紫波譜60°右置向及150°左置向矢量最差(約70.5%)、線(xiàn)偏藍(lán)波譜90°左右置向矢量次差(約71.5%)。

2.2 部分偏光及線(xiàn)偏光對(duì)蝗蟲(chóng)趨偏聚集程度的作用效果

部分偏光及線(xiàn)偏光的輻照能量相同時(shí)，偏振波譜光態(tài)影響蝗蟲(chóng)對(duì)置向性矢量的視趨敏感強(qiáng)度，且紫、藍(lán)波譜部分偏光及線(xiàn)偏光矢量置向光照作用下，蝗蟲(chóng)趨偏聚集程度結(jié)果如圖4、圖5所示。

矢量置向相同時(shí)，波譜、光態(tài)、矢量均極顯著影響蝗蟲(chóng)趨偏聚集程度(紫—<0.01，右置向：=30.962，=20.441；<0.01，左置向：=25.396，=20.300)、(藍(lán)—<0.01，右置向：=58.824，=34.902；<0.01，左置向：=53.821，=45.949)(圖4、圖5)。部分偏光中，紫波譜條件下蝗蟲(chóng)視趨敏感性最優(yōu)矢量與矢量的置向有關(guān)，而藍(lán)波譜條件下，與矢量的置向無(wú)關(guān)，且紫波譜中150°右置向及60°左置向、60°右置向及150°左置向矢量分別最優(yōu)、最差，藍(lán)波譜中150°左置向、90°右置向矢量分別最優(yōu)、最差；而紫、藍(lán)波譜中蝗蟲(chóng)視趨敏感性次優(yōu)矢量與矢量的置向無(wú)關(guān)，且分別為90°左置向、120°右置向；線(xiàn)偏光中，蝗蟲(chóng)視趨敏感性最優(yōu)、次優(yōu)矢量與波譜及矢量的置向均無(wú)關(guān)，分別為120°左置向、60°右置向，紫波譜的90°而藍(lán)波譜的150°為最差矢量，其與矢量的置向無(wú)關(guān)而與波譜有關(guān)。部分偏光與線(xiàn)偏光相比，二者的最優(yōu)矢量以及次優(yōu)矢量之間，其差異分別為極顯著(<0.01)、顯著(<0.05)。

圖4 蝗蟲(chóng)對(duì)紫波譜線(xiàn)偏及部分偏光置向矢量的趨偏聚集程度結(jié)果Fig.4 Results of locusts polartaxic aggregation degree to different vector of linearly and partially polarized violet light

圖5 蝗蟲(chóng)對(duì)藍(lán)波譜線(xiàn)偏及部分偏光置向矢量的趨偏聚集程度結(jié)果Fig.5 Results of locusts polartaxic aggregation degree to different vector of linearly and partially polarized blue light

偏振光態(tài)、波譜及矢量相同時(shí)，0°及180°的左右置向性對(duì)蝗蟲(chóng)趨偏聚集程度的影響無(wú)差異，而紫波譜部分偏光中，30°及120°、60°及150°的左右置向的影響差異性分別顯著(<005，=7.911；<0.05,=14.208)、極顯著(<001，=91.657；<0.01,=88.741)，部分偏光及線(xiàn)偏光的紫、藍(lán)波譜其余矢量的左右置向的影響差異性不顯著(>0.05)。由多因素方差分析可知：偏振光態(tài)與波譜光質(zhì)的互致效應(yīng)顯著影響蝗蟲(chóng)對(duì)置向矢量的趨偏聚集程度，且置向矢量相同時(shí)蝗蟲(chóng)對(duì)部分偏光的視趨敏感性?xún)?yōu)于線(xiàn)偏光，而偏振光態(tài)與矢量置向的耦合效應(yīng)對(duì)蝗蟲(chóng)視趨敏感強(qiáng)度的影響性與波譜光質(zhì)有關(guān)，且紫波譜的強(qiáng)化性強(qiáng)于藍(lán)波譜。

波譜光質(zhì)影響偏振光態(tài)置向矢量對(duì)蝗蟲(chóng)視趨敏感性的作用效果，且紫波譜部分偏光的60°左置向及150°右置向矢量的作用效果最強(qiáng)(68.5%左右)而其90°左右置向矢量次之(61.5%左右)，藍(lán)波譜部分偏光左右90°矢量最差(25.0%左右)、藍(lán)波譜線(xiàn)偏光左右150°矢量次差(31.5%左右)。

3 討論

昆蟲(chóng)趨光性是昆蟲(chóng)接受光刺激后表現(xiàn)出來(lái)的一種綜合輸出反應(yīng)，就蝗蟲(chóng)而言，光信息的類(lèi)型及其質(zhì)和量決定蝗蟲(chóng)光活動(dòng)行為的類(lèi)別和強(qiáng)度。有研究表明，偏光矢量模式對(duì)蝗蟲(chóng)空間定位起著決定作用，且偏光刺激模式的加入，有效強(qiáng)化蝗蟲(chóng)光響應(yīng)效果，但波譜偏振光場(chǎng)光照屬性的作用機(jī)制不明確，因此，本文研究了波譜偏振光態(tài)矢量模式對(duì)蝗蟲(chóng)偏光響應(yīng)效應(yīng)的影響。結(jié)果表明，波譜偏振光態(tài)矢量置向效應(yīng)導(dǎo)致蝗蟲(chóng)偏振視覺(jué)的矢量敏感響應(yīng)模式發(fā)生重置，且紫波譜偏振矢量模式的作用效果強(qiáng)于藍(lán)波譜，而矢量置向的影響性與波譜偏振光態(tài)的刺激效應(yīng)有關(guān)，且蝗蟲(chóng)偏光響應(yīng)敏感矢量的變化與波譜偏振光質(zhì)、偏振光態(tài)的異質(zhì)調(diào)控性有關(guān)，該結(jié)果與波譜偏振效應(yīng)和偏振矢量模式耦合調(diào)控蝗蟲(chóng)復(fù)合視覺(jué)進(jìn)而影響蝗蟲(chóng)視敏感知定向性活動(dòng)強(qiáng)度結(jié)果相符。因而，依據(jù)蝗蟲(chóng)對(duì)部分偏光的敏感矢量(圖2、圖4)及紫、藍(lán)波譜下蝗蟲(chóng)對(duì)線(xiàn)偏光的敏感矢量差異(圖3、圖5)，進(jìn)行紫波譜部分偏光敏感矢量光照與紫、藍(lán)波譜的線(xiàn)偏敏感矢量光照的組合，可有效調(diào)控蝗蟲(chóng)偏振視覺(jué)的視敏性，誘發(fā)蝗蟲(chóng)產(chǎn)生波譜偏振光態(tài)特異敏感性響應(yīng)效應(yīng)，并可操控蝗蟲(chóng)偏光響應(yīng)效應(yīng)形成偏光波譜耦合刺激模式，突破目前的單光誘導(dǎo)刺激模式，其為蝗蟲(chóng)偏光行為機(jī)制的研究及蝗蟲(chóng)偏光監(jiān)控預(yù)警和綠色防控性農(nóng)業(yè)工程裝備的研制提供了支撐。但波譜偏振光態(tài)光照參量對(duì)蝗蟲(chóng)偏光響應(yīng)效果的異質(zhì)作用性不明確。

依據(jù)表1中光照參量可知，左右置向性90°矢量部分偏光的偏振度為0，其實(shí)質(zhì)為波譜光照，而紫、藍(lán)光照對(duì)蝗蟲(chóng)的操控誘導(dǎo)差異性不顯著(圖2、圖3)，其源于藍(lán)光傳播照度大于紫光(4倍)，該結(jié)果與光照強(qiáng)度可強(qiáng)化蝗蟲(chóng)波譜視敏性結(jié)果相符，但蝗蟲(chóng)對(duì)紫光的趨向敏感強(qiáng)度強(qiáng)于藍(lán)光，源自波譜能量光質(zhì)屬性對(duì)蝗蟲(chóng)視敏生物效應(yīng)的調(diào)控強(qiáng)度差異，該結(jié)果與昆蟲(chóng)趨光生理誘導(dǎo)狀態(tài)建立與波譜刺激屬性相關(guān)結(jié)果類(lèi)同。但結(jié)果表明，0

線(xiàn)偏光的偏振度為1，其為完全偏振光，這表明矢量置向?qū)认x(chóng)趨偏響應(yīng)效果的影響不顯著，而蝗蟲(chóng)線(xiàn)偏敏感矢量模式與波譜光質(zhì)光致性視敏效應(yīng)有關(guān)，光照度的作用不顯著(表1)，且藍(lán)波譜線(xiàn)偏效應(yīng)顯著引起蝗蟲(chóng)視響應(yīng)(30°)與視趨(120°)敏感性最優(yōu)矢量發(fā)生變化，而紫波譜線(xiàn)偏效應(yīng)未引起視響應(yīng)與視趨敏感性最優(yōu)矢量發(fā)生變化(120°)，其可能源于線(xiàn)偏紫、藍(lán)波譜對(duì)蝗蟲(chóng)偏振視覺(jué)的異質(zhì)調(diào)控性，導(dǎo)致蝗蟲(chóng)產(chǎn)生的波譜偏振矢量解析特異性敏感差異。因而，蝗蟲(chóng)對(duì)線(xiàn)偏矢量模式的敏感感知性決定蝗蟲(chóng)的視趨敏感強(qiáng)度，而波譜光質(zhì)導(dǎo)致蝗蟲(chóng)視響應(yīng)敏感性矢量模式發(fā)生變化，且紫波譜的作用效果優(yōu)于藍(lán)波譜。

偏振光態(tài)不同時(shí)，偏振度P=0的部分偏光光照度最低(90°矢量)，而部分偏光光照度與偏振度相對(duì)應(yīng)，且P=0的紫、藍(lán)波譜部分偏光分別抑制蝗蟲(chóng)趨偏響應(yīng)程度、顯著抑制蝗蟲(chóng)趨偏聚集程度，因而，部分偏光對(duì)蝗蟲(chóng)趨偏響應(yīng)效應(yīng)的操控程度與其波譜光質(zhì)光致性視敏矢量有關(guān)。0

4 結(jié)論

蝗蟲(chóng)趨偏響應(yīng)效應(yīng)與偏振光態(tài)致使性波譜偏振光質(zhì)的異質(zhì)敏感調(diào)控性有關(guān)，且紫波譜的偏振調(diào)控效果優(yōu)于藍(lán)波譜，并呈現(xiàn)部分偏光與線(xiàn)偏光態(tài)的矢量敏感特異性，且紫波譜不影響而藍(lán)波譜顯著改變蝗蟲(chóng)視響應(yīng)敏感性矢量。部分偏振光的矢量模式對(duì)蝗蟲(chóng)的誘導(dǎo)、視趨強(qiáng)度的作用效果分別高于、低于線(xiàn)偏光，其源自偏振度與波譜偏光照度對(duì)蝗蟲(chóng)偏振視覺(jué)的耦合作用性，且線(xiàn)偏光紫波譜120°左右置向矢量對(duì)蝗蟲(chóng)趨偏響應(yīng)程度的誘導(dǎo)作用效果最優(yōu)，而蝗蟲(chóng)對(duì)紫波譜部分偏光60°左置向及150°右置向矢量的視趨敏感強(qiáng)度最強(qiáng)。因此，依據(jù)不同偏振光態(tài)對(duì)蝗蟲(chóng)矢量敏感響應(yīng)模式的重置性，可提高蝗蟲(chóng)的趨偏誘導(dǎo)效果。但偏振波譜光態(tài)矢量模式激發(fā)蝗蟲(chóng)偏光生理活性及復(fù)合視覺(jué)的顯征特性及影響，尚需研究。