設(shè)施內(nèi)光譜防控害蟲技術(shù)應(yīng)用

張志平（以色列吉尼嘉塑料制品有限公司，海南萬寧 571522）

化學(xué)農(nóng)藥的不科學(xué)使用對生態(tài)環(huán)境、人類健康和生物多樣性的負面效應(yīng)日趨明顯，中國制定了綠色防控和農(nóng)藥零增長計劃，利用昆蟲趨光性防治農(nóng)業(yè)害蟲的新型技術(shù)被廣泛推廣應(yīng)用。目前，少有設(shè)施內(nèi)利用昆蟲可視光譜進行害蟲防治的相關(guān)報道，雖然大家都知道昆蟲普遍具有趨光性，但商品化的防治工具（黑光燈、色板）等方式較為單一，效果也非常局限，缺乏選擇性與集成性。筆者針對設(shè)施內(nèi)光譜防控害蟲技術(shù)應(yīng)用情況進行分析，旨在為種植者提供相關(guān)參考。

光譜防控害蟲技術(shù)原理

利用光譜技術(shù)對害蟲的防控是基于一類昆蟲的生理特性。多數(shù)昆蟲有著共同的可視波段范圍，一段集中在U VA 不可見波段，一段在可見光部分。在不可見的這段，因其在可見光與光合作用的范圍外，也即意味著研究對這部分波段的干預(yù)不會對工作勞作與植物光合作用造成任何影響。研究人員發(fā)現(xiàn)可以通過阻隔這部分波段，造成昆蟲的視覺盲區(qū)，降低其活性，使作物免受害蟲侵害并減少病毒傳播。而在可見光這部分波段，可以采取在遠離作物的區(qū)域加強這部分波段，干擾昆蟲的行動方向，以保護作物不受侵擾。舉例來說，如果將害蟲比喻成飛機，那害蟲飛行則如同飛機的夜間著陸，害蟲的導(dǎo)航系統(tǒng)主要依靠的光波段范圍如同機場的引導(dǎo)光帶。阻隔了這部分光波，如同飛機失去了指示光帶，則害蟲不會在此著陸；另一方面，如果強加了這部分光波在其他與作物無關(guān)的區(qū)域，則昆蟲則趨向飛往于被引導(dǎo)的方向并在此著陸，從而起到保護作物的效果。

設(shè)施內(nèi)常見害蟲

設(shè)施種植常見的害蟲有薊馬、蚜蟲、粉虱、斑潛蠅等。薊馬長約1.3 mm，寬約0.45 mm，以其體型小，品種多，危害性大而成為設(shè)施種植普遍存在的難題。薊馬主要發(fā)生在玫瑰花、非洲菊、茄子、黃瓜、辣椒、西瓜、甜瓜、芒果、蕓豆以及水稻、玉米等作物上。薊馬成蟲、若蟲均可為害作物，薊馬為銼吸式口器，取食植物新葉、嫩芽、花器和幼果的汁液等。嫩葉受害后使葉片變薄，葉片中脈兩側(cè)出現(xiàn)灰白色或灰褐色條斑，表皮呈灰褐色，出現(xiàn)變形、卷曲，生長勢弱（圖1）。

圖1 薊馬為害情況

蚜蟲長約1.2 mm，寬約1.0 mm。危害玫瑰的蚜蟲主要集中于花蕾、嫩梢、葉片上，以刺吸式口器吸取汁液，使受害花蕾及幼葉卷曲畸形，不能伸展。同時，由于蚜蟲分泌蜜露，常引發(fā)煙煤病，并招來螞蟻（圖2）。

圖2 蚜蟲為害情況

白粉虱長約1.0 mm，寬約0.19 mm，白粉虱成蟲、若蟲均能刺吸植物韌皮部的汁液，導(dǎo)致植物生長衰弱。同時其成蟲、若蟲分泌蜜露及蠟質(zhì)物污染植物器官和果實，誘發(fā)煤煙病的發(fā)生，使植物光合作用受阻，導(dǎo)致葉片萎縮、枯萎和提前落葉。粉虱是許多病毒病的重要傳播體，所傳播的植物病毒可導(dǎo)致植物變形和果實不育，造成嚴重損失（圖3）。

圖3 白粉虱為害情況

斑潛蠅長2.0 mm，寬0.5 mm。斑潛蠅的成、幼蟲均對作物帶來危害。雌成蟲飛翔時把植物葉片刺傷，進行取食和產(chǎn)卵，幼蟲潛入葉片和葉柄為害，產(chǎn)生不規(guī)則蛇形白色蟲道，葉綠素被破壞，影響光合作用，受害植株葉片脫落，造成花芽、果實被灼傷，嚴重的可能造成毀苗（圖4）。

圖4 斑潛蠅為害情況

設(shè)施病蟲害光譜防治解決方案

研究發(fā)現(xiàn)，上述昆蟲有著共同的生活習(xí)性，這類昆蟲的活動飛行、尋找食物都是依靠一定波段的光譜導(dǎo)航，如蚜蟲，白粉虱在紫外光(波長 約360 nm) 以及綠至黃光(520～540 nm) 都有接收器官。對這兩段光進行干預(yù)就會干擾昆蟲的活性并降低其繁殖率。而薊馬則還會在400～500 nm 可見光部分波段有可視的敏感性。

部分有色光可誘導(dǎo)昆蟲著陸，從而為吸附與捕捉昆蟲創(chuàng)造了有利條件。此外，較高程度的日光反射(超過25% 的光輻射) 同樣可以阻止昆蟲的附著光學(xué)特性，例如強度，波長和顏色的對比度等同樣會大大影響昆蟲的反應(yīng)程度。從圖5 中可看出，有些昆蟲是兩段可視光譜，即UV 及黃綠光段，有些是三段可視光譜，為UV、藍光段與黃綠光段。

圖5 常見昆蟲可視敏感光波段

此外還可以利用有害昆蟲的負趨光性對其進行干擾。通過研究昆蟲的生活習(xí)性，可采取兩種防控害蟲的解決方案，一是對于可阻隔的光譜區(qū)間改變溫室環(huán)境，使溫室內(nèi)所含的昆蟲活躍區(qū)間的光譜，如紫外光段降到極低，給害蟲在這一波段制造“失明”；二是對于不可阻隔的區(qū)間可以通過提高溫室內(nèi)其他受體的有色光反射或散射程度，從而干擾害蟲飛行降落的方位。

紫外阻隔法

紫外阻隔法是通過在溫室膜，防蟲網(wǎng)中添加紫外線阻隔劑，將進入溫室內(nèi)的光線中昆蟲敏感的主要波段進行有效阻隔，從而抑制了昆蟲的活躍度，降低了害蟲的繁殖，減少了溫室內(nèi)作物間病蟲害的傳播。

光譜防蟲網(wǎng)

對于普通的防蟲網(wǎng)，僅僅是PE 材料制成的帶有孔洞的紗網(wǎng)，其防蟲效果取決于網(wǎng)孔目數(shù)。但存在防蟲與通風(fēng)的矛盾。因害蟲體量極小，要防住這些害蟲不進入溫室就必然要增加防蟲網(wǎng)的網(wǎng)孔密度，這樣一來，防蟲效果提高了，卻影響了溫室通風(fēng)，通風(fēng)不良則對溫室內(nèi)降低過高的濕度與溫度都極為不利，甚至?xí)虼藢?dǎo)致病害蔓延。從圖6 中可以看出，即使50 目（極高的網(wǎng)孔密度）的防蟲網(wǎng)，也無法僅僅依靠網(wǎng)孔的大小尺寸將害蟲阻擋住。反之，將網(wǎng)孔增大，通風(fēng)好了，但害蟲又無法防控了。

圖6 高密度防蟲網(wǎng)防護效果

而光譜防蟲網(wǎng)通過在原料中加入防紫外波段的添加劑，將害蟲的敏感光波段予以阻隔。因為不是僅僅依靠網(wǎng)孔密度對害蟲進行防控，也就可以以較低目數(shù)的防蟲網(wǎng)實現(xiàn)較好的防蟲效果。即在保證良好通風(fēng)的同時，又實現(xiàn)了高效防蟲。因此也解決了通風(fēng)與防蟲在設(shè)施種植中的矛盾，兩種功能需求都可滿足，并達到了相對平衡。

從50 目光譜防蟲網(wǎng)下光譜波段反射率（圖7）可以看到UV 波段（害蟲光敏感波段）被大大吸收了，反射率不到10%。在加裝有這類光譜防蟲網(wǎng)的溫室通風(fēng)窗的區(qū)域，昆蟲視覺在這一波段是幾乎感受不到的。不同以色列光譜防蟲網(wǎng)的實物對比見圖8。

圖7 光譜防蟲網(wǎng)光譜波段反射圖（50 目）

為了驗證光譜防蟲網(wǎng)的防護性能，科研人員做了相關(guān)測試，即在番茄生產(chǎn)園內(nèi)，選用50目普通防蟲網(wǎng)，50 目光譜防蟲網(wǎng)，40 目普通防蟲網(wǎng)，40 目光譜防蟲網(wǎng)，四種不同性能不同網(wǎng)孔密度防蟲網(wǎng)，對比粉虱與薊馬存活量。在每次的計數(shù)中，50 目光譜防蟲網(wǎng)下的粉虱數(shù)量都是最少的，40 目的普通網(wǎng)下粉虱數(shù)量都是最多的?？擅黠@看出相同目數(shù)的防蟲網(wǎng)下，光譜防蟲網(wǎng)下的粉虱數(shù)量都要比普通網(wǎng)下數(shù)量明顯少很多（圖9a）。相同目數(shù)下，光譜防蟲網(wǎng)比普通防蟲網(wǎng)下薊馬的數(shù)量少，即使是40 目光譜防蟲網(wǎng)下的薊馬數(shù)量也比50 目普通防蟲網(wǎng)下的數(shù)量要少（圖9b）?？傮w來說光譜防蟲網(wǎng)在保證較好的通風(fēng)時仍能有著比高目數(shù)的普通防蟲網(wǎng)更強的防蟲作用。

圖9 不同目數(shù)光譜防蟲網(wǎng)與普通防蟲網(wǎng)防護效果

同時科研人員還做了另一個試驗，即選用50 目普通防蟲網(wǎng)，50 目光譜防蟲網(wǎng)，68 目普通防蟲網(wǎng)，對比番茄生產(chǎn)溫室內(nèi)薊馬數(shù)量，由圖10 可以看出，同樣是普通防蟲網(wǎng)，68 目因其網(wǎng)孔密度高，防蟲網(wǎng)效果明顯高于50 目的普通防蟲網(wǎng)。但同樣是50 目低目數(shù)的光譜防蟲網(wǎng)，要比高目數(shù)68 目的普通防蟲網(wǎng)防網(wǎng)下的薊馬數(shù)量少。

圖10 不同防蟲網(wǎng)下薊馬數(shù)量對比

此外，在測試50 目普通防蟲網(wǎng)，40 目光譜防蟲網(wǎng)兩種不同性能不同網(wǎng)孔密度下，比較在韭菜生產(chǎn)園區(qū)每塊黏蟲板薊馬數(shù)量對比情況時，科研人員發(fā)現(xiàn)即使較低目數(shù)的光譜網(wǎng)也有著比更高目數(shù)普通防蟲網(wǎng)的更加卓越的防蟲效果，統(tǒng)計結(jié)果見圖11，實際生產(chǎn)中的效果對比見圖12。

圖11 生產(chǎn)中不同防蟲網(wǎng)下薊馬數(shù)量對比

圖12 相同目數(shù)不同性能防蟲網(wǎng)防蟲效果實物對比

光譜防蟲膜

普通的溫室覆蓋膜會吸收一部分UV 光波，這也是加速膜老化的主要原因。將阻隔昆蟲UVA 敏感波段的添加劑，通過特有技術(shù)加入溫室覆蓋膜中，在保證膜的正常使用壽命不受影響的前提下，做成具有防蟲性能的薄膜。圖13證實了UV 阻隔膜與普通膜對粉虱、薊馬、蚜蟲數(shù)量的影響。

圖13 UV 阻隔膜與普通膜對粉虱、薊馬、蚜蟲數(shù)量影響

隨著種植時間的增加，可以看出在普通膜下的害蟲數(shù)量比在UV 阻隔膜下的數(shù)量有著極大的增加。特別要指出的是，這類膜的使用要求種植者在日常溫室內(nèi)勞作時的進出以及通風(fēng)口要有特別的注意，否則會降低產(chǎn)品的使用效果。因UV 阻隔膜對害蟲的有效防控，從而減少了種植者對殺蟲劑的使用，使用實際效果見圖14。由表1 可以看出，在設(shè)施洋桔梗的種植中，無論是潛葉蠅、薊馬、粉虱的數(shù)量還是殺蟲劑的使用量，在UV 阻隔膜下都要少于普通膜。

表1 使用UV 阻隔膜與普通膜的溫室中用藥情況對比

圖14 UV 阻隔膜與普通膜使用效果對比

光色干擾/誘捕法

趨色性是昆蟲視覺器官對不同顏色的趨避特性，利用害蟲對部分有色可見光譜的敏感性，干擾害蟲的目的方向，從而降低害蟲對作物的危害，同時減少殺蟲劑的使用。

地膜反射干擾

生產(chǎn)中，將黃褐色地膜黃色面向上（圖15a），蚜蟲粉虱等害蟲因趨光而大量著陸于地膜，同時夏季地膜表面溫度極高，從而大量附著于地膜表面的害蟲被殺死，進而減少這類害蟲無序附著于作物給作物帶來危害。銀灰色地膜（圖15b）則是利用了蚜蟲，薊馬等對色光的負趨性，在黃瓜棚，草莓棚內(nèi)覆蓋銀灰色地膜可有效減少這類害蟲的危害。黃棕色地膜在番茄種植中實用收獲數(shù)據(jù)比較見圖16。

圖15 不同類型地膜使用情況

圖16 番茄生產(chǎn)園區(qū)內(nèi)黃棕色地膜實用效果

有色遮陽網(wǎng)反射干擾

在溫室上方覆蓋不同顏色的遮陽網(wǎng)，利用害蟲的趨色光特性，可降低對作物的危害。黃網(wǎng)上停留的粉虱遠高于紅網(wǎng)，藍網(wǎng)和黑網(wǎng)，覆蓋黃網(wǎng)的溫室內(nèi)，粉虱的數(shù)量明顯少于黑網(wǎng)和白網(wǎng)（圖17）。

圖17 不同顏色的遮陽網(wǎng)對害蟲防治情況分析

鋁箔反光遮陽網(wǎng)反射干擾

在溫室側(cè)立面安裝了鋁箔反光網(wǎng)，粉虱數(shù)量明顯減少（圖18），和普通防蟲網(wǎng)相比，薊馬數(shù)量由17.1 頭/m2減少為4.0 頭/m2。

圖18 鋁箔反光網(wǎng)使用情況

黏蟲板

生產(chǎn)上利用黃板誘殺蚜蟲、白粉虱，另外，薊馬等對藍色敏感，具有強烈的趨藍性，生產(chǎn)上可利用藍色板誘殺薊馬等，都是以昆蟲的趨色性為理論依據(jù)設(shè)計的。其中選用帶有靶芯或圖案的色帶對吸引昆蟲的吸引力更強（圖19）。

圖19 帶有靶芯或圖案的黏蟲帶

總結(jié)

利用昆蟲的生活習(xí)性，針對特殊波段的正負趨光性進行干預(yù)，通過阻隔與干擾誘捕，膜類網(wǎng)類，溫室內(nèi)外結(jié)合并用，可起到非常顯著的防控效果，在保證了溫室的通風(fēng)的同時，大大降低蟲害與病害，減少化學(xué)藥劑的使用，節(jié)約成本，提高了作物的品質(zhì)與產(chǎn)量。