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光对害虫整治的作用

2012/12/22 阅读:

作者:曹宇郅军锐杨茂发单位:贵州大学昆虫研究所贵州山地农业病虫害重点实验室

光强度对昆虫趋光性的影响

昆虫对光波的选择性随光的强度变化而变化。如棉红铃虫成虫在弱光条件下,对515nm的光波趋性最强;强光条件下,则对365nm的光波趋性最强。魏国树等的研究发现,棉铃虫对光反应的峰值从大到小依次为483、340、400和538nm,反应强度随光强度的增强而增强,到一定强度时增长变缓,呈近S曲线型,且雌性较雄性的趋光反应率和可适应的光强度高。所以在害虫诱捕中,除了光谱的组合,还要注意光强,尤其是雌性害虫的光反应规律,从而达到良好的诱捕效果,抑制其后代种群增长。

光对昆虫生理的影响

光对一些昆虫的生长发育速率有着决定性作用。徐金汉等报道,随着光照时数的增加,甜菜夜蛾幼虫发育历期逐渐缩短。赵吕权等对歧阜异针蟋若虫的研究得出相似的结论,但目前未见单色光对害虫的生长发育等有何影响的报道。有研究表明,光照是一种调控昆虫生物钟的重要授时因子,能引起时间相位的延迟和提前,昆虫的滞育就是对光照主动适应的一种机制。另外,不同光周期对昆虫的产卵及寿命都有影响。正是因为光对昆虫的生长发育以及滞育等多方面都有影响,所以光对昆虫的分布有着极大的影响;鲁栋发现,光不仅影响美洲斑潜蝇的分布,还是导致其世代重叠的重要因子。

光诱害虫的原理

昆虫主要依靠视觉感受器接受光波。昆虫的趋光性是由于其视觉器(单眼和复眼)接受光波刺激后的一种适应性行为,视觉感受器的感受细胞的视色素能对光谱产生生物电位,并传递给中枢神经系统而引起视觉反应,这种反应即引起昆虫的趋光性。不同栖境不同种类昆虫的视觉器,功能上有很大差异,对光有不同的反应。

白天活动(明视型眼)和夜晚活动(暗视型眼)的昆虫在复眼的结构和对光的适应性方面有所不同,最大程度地决定着昆虫的趋光性,尤其对光颜色的区分。小眼是复眼的结构和功能单位,由角膜、晶锥、感杆束和色素细胞组成,其中感杆束和色素细胞对昆虫复眼感光的影响很大。感杆束的面积与对光的敏感度有关,色素细胞围绕着感杆束,能吸收、分散或折射来自相邻小眼的光线,由于具屏蔽作用的色素在细胞内移动,昆虫的复眼才能调节到达感杆束的能量,以适应环境中的光强变化。侯无危通过对夜蛾室内趋光性为行为学研究,发现强光照射时,复眼转化程度(转化程度用反光区指数来表示:反光区直径/复眼直径)越深,趋光性越差;复眼转化越浅,则趋光性越强,而这种复眼对光的转化程度正是感杆束和色素细胞共同作用的结果。

研究表明,有些昆虫具有两种视觉色素(两原色昆虫),有些则具有多种视觉色素(三原色昆虫)。两原色昆虫很难将单色与混合色区分开来,三原色昆虫则能够区分混合色和单色。大多数昆虫具有两种视觉色素,一种色素接受波段550nm左右的黄绿光,另一种色素接受小于480nm的蓝紫—紫外光,这些视觉色素存在于小眼的色素细胞中。同时三原色昆虫比两原色昆虫具有更复杂的能够识别光波颜色的视觉结构,如果弄清楚这种结构,可以让我们更好地认识昆虫最趋向于何种颜色的光,这对扩大光诱防治害虫的范围有着重要意义。

目前,关于昆虫对光的感受机制研究比较深入,但就昆虫对光的选择机制的研究尚存争议,而我们可以肯定的是昆虫存在趋光性,灯光诱捕害虫正是利用害虫的趋光性,设置灯光引诱源引诱害虫将其杀死或毒死。

光诱技术在害虫综合治理中的应用

1在害虫测报上的应用

1909年,Brooklyn诱虫灯在国外开始用于昆虫的监测,随后逐渐发明了白炽灯、石蜡灯和乙炔灯用于害虫测报。我国上世纪五六十年代,用田间剥查幼虫化蛹进度预报成虫发生期,以白炽灯作验证预报。1971年,黑光灯已经运用在棉红铃虫的测报上,但由于其诱捕范围窄,当灯具附近作物布局发生变动时,灯下虫种和数量变化极大,不但不利于虫情分析,也不利于历史资料对比,国内外昆虫科技工作者都致力于新的灯具发明以替代黑光灯。胡淼的研究表明,镓钴灯的诱集范围远比黑光灯广,且诱集峰值比黑光灯高,峰期预测更准确,所以能够更好地替代黑光灯进行虫情预报工作。随后10年间,双波诱虫灯一直承担着害虫测报工作的任务,相继出现过双波灯1型、2型、3型和4型。双波灯峰次明显,能客观反映田间虫情,峰次的出现基本与田间卵峰相对应,并且比较稳定,这就大大提高了虫情验证的准确性。频振式杀虫灯是理想的灯诱测报工具,只是关于测报历史资料的衔接问题有待进一步研究解决。现在,虫情测报灯已广泛运用于各类害虫和各类作物上的害虫测报工作,取得了良好的效果。时至今日,害虫测报已经发展到全自动化虫情测报灯,监测领域也已经从大田逐步扩大到室内害虫。

2光诱技术在害虫防治上的应用

光诱技术在我国害虫防治中有着悠久的历史,早在唐朝已经利用篝火诱杀蝗虫。在发达国家,上个世纪70年代以来光诱技术在农田害虫应用主要限于虫情测报,而作为防治工具较少被提及。现阶段光诱杀虫主要还是利用光的光效应,尚未见利用光的其他性质用于大田防治害虫的报道。从整个光诱技术在害虫防治中运用的发展来看可分为以下几个阶段:

2.1单纯光源利用阶段这时期,对光的利用与古代篝火诱扑蝗虫一样简单,就是单纯作为光源吸引害虫将其消灭。在一些地方,曾经多次利用“万家灯火”的方法掀起灯光防治的群众运动,消灭了大量害虫。20世纪60年代,白炽灯极为盛行,有些地区甚至采用过灯海战术防治害虫,无电地区连煤油灯也利用上了,虽然也诱杀了一定数量的害虫,但防治效果十分有限,没有得到推广。

2.2单波长光源的出现最初设计的单波光源装置为黑光灯,其发光波长在360nm左右,美国于1932年第1次将“黑光灯”用于害虫防治。黑光灯在林业、农业以及水产上的使用方法存在差异。一般使用是上方配以白铁皮灯罩,四周配以4块玻璃挡板,黑光灯下方放置加入少量洗衣粉和杀虫剂的水盆。黑光灯对害虫的诱杀能力比白炽灯光诱杀能力提高了几十倍以上,能诱杀粮、棉、油、果等的主要害虫。Harding等认为,灯泡即灯管的内壁所涂的荧光物质对黑光灯的诱集作用起决定性作用[35],虽然其诱杀效果远好于白炽灯,但其对天敌和中性昆虫杀伤力强,尤其被生态学者否定。现在,黑光灯在农业害虫防治方面已基本停滞,但运用于诱虫养殖业上倒是不错的尝试,可以很好地提高经济收入。但是,单纯光源的研究并没有停止,比如现在的蓝光诱杀已经运用在仓储害虫防治上,并取得了良好效果。

2.3复合波长光源诱杀此阶段发光装置明显增加,是光诱技术发展的繁荣阶段。高压汞灯主要辐射404.7、435.8、546.1和557~579.0nm的可见光谱,此外还辐射较强的365.0nm的紫外线,增强了诱杀范围,但其实际应用中基本局限于鳞翅目的少量害虫防治。美国科学家用汞蒸汽灯通过11年对水果上卷叶蛾的诱捕研究,证明其效果不好,逐步用信息素诱捕替代。

另外,高压汞灯在使用过程中高压存在安全隐患,且装置受环境限制,占地面积大,一般只安装在开阔的平原地,这可能是其使用受限制的原因。但从房丽君等的研究来看,高压汞灯对园林蛾类、甲虫类、蝽类、叶蝉等害虫具有较好的诱杀作用,可作为园林以及一些药材区的优先选择。所以如果与城市景观照明结合起来,设计出美观的诱虫灯,既可照明美化城市又可防治害虫。太阳能杀虫灯也是波长范围不确定的发光装置,其侧重于诱杀数量,对目的性害虫诱杀的专一性不强。此外,其一切功能的运转都决定于太阳光的强弱,所以其天气依赖性很强,不利于进行连续预测和控制害虫。

上述两种灯具虽然波谱范围有所增加,但防治效果并不理想。于是,各国公司纷纷投入大量人力财力进行新型灯具的研发,产生了新一代的频振式杀虫灯。该灯发射的光波长为320~400nm,能够适应多种昆虫的视觉感受,增加了杀虫种类。刘启宏认为,频振式杀虫灯是城市园林害虫可持续控制的重要方法之一。陈艳珍在山海关区园林管理处院内(城市区中心)试验表明,频振式杀虫灯可以有效控制园林上鳞翅目、鞘翅目等重要害虫,对天敌杀伤力小,可作为防治城市园林害虫的重要措施。

文兆明等在广西茶叶基地试验,证实其能够作为有机茶园的有效防治方法,对叶甲、毒蛾、蓑蛾的诱杀效果突出,但对于叶蝉的防治需配合其他方法。复合波长光源杀虫灯分别经历了以安全性、增加诱虫数量、选择种类诱杀、避开天敌诱杀的研发阶段,目前广泛运用于蔬菜、果树、茶叶、棉花、水稻等经济作物上,此方法环保科学,既保证了产品质量,经济收入也得到了显著提高。

2.4研发特殊光源的新目标虽然频振式杀虫灯是目前最好的光诱害虫防治灯具,但研究表明其对天敌仍有一定的杀伤力,且同样存在专一性不明确的缺点。实践中,有些害虫绕灯而不上灯,说明灯的光谱中既有引诱害虫的光谱,也有干扰或者趋避害虫的光谱,诱捕中还有伤及天敌或者中性昆虫的情况,破坏了生物多样性。因此,农业、生物、生态、昆虫等各方面专家提出光诱防治需要“提高效能,和谐发展”,应将保护正常的生物链、稳定的生态环境作为研究重点,有目的地调节有害生物的种群密度,在经济阈值之外对害虫进行选择性的诱杀,使天敌、中性昆虫和应该留下来保护生物多样性的部分害虫保留下来,即对害虫进行合理诱杀,既保护作物也保护生态。这些新要求对新光源特别是专一性诱杀光源的研发增加了很大的难度,但随着现代科技的发展,尤其是物理上对光学性质的深入研究,将对研发特殊波长的光源及灯具提供充分的理论依据。因此,我们应对特殊优质光源的研发保持乐观的态度。

3光诱技术与其他技术的结合一般来说,光诱技术在夜间使用,如果与其他如信息素、挥发物、粘虫板等联合使用,利于24小时对害虫进行防控。目前关于光诱技术与其他技术结合防治害虫的报道偏少。武予清等研究了黄色灯、性信息素与甘蓝抗虫品种的联合使用,取得了很好的防治效果,这为联合使用多种技术防治害虫提供了很好的例证。邵崇义等发现,具有光、波、色、味诱杀功能的杀虫灯对害虫的诱杀效果不错,不知道基于何种原因,此类灯具并没有广泛用于实践。而黄志农等的研究表明,稻田养鸭与频振灯诱杀结合,能有效控制水稻三大害虫。

总之,从理论上来说,多种技术的结合有助于建立防治害虫的配套系统,利用虫情测报灯,配合农林小气候信息采集系统,了解害虫生存环境,建立全天候的测报系统,对害虫的发生动态进行监测和预测,确定其最佳防治时间,综合运用各种防治技术实施害虫的生态管理。基于光诱技术与其他技术的联用的重要意义,其今后的发展存在巨大的上升空间。

存在问题及展望

1存在问题

1.1灯诱测报和诱杀有一定的局限性,一般来讲灯光诱集到的害虫多为成虫,而鳞翅目等害虫真正危害作物的是幼虫,且此时期害虫抗逆性最弱、自然死亡率最高,是天敌捕食或寄生的最佳时期,此时利用光诱对害虫的发生期和发生量进行预测是不可能的。除此之外,这时期害虫的多样性也会影响对其种群动态的测报。因此,对于这部分幼虫的防治需要结合其他方法如昆虫信息素、植物挥发物等进行测报和诱杀。

1.2室内测出的昆虫复眼的光谱灵敏度并不能完全指出昆虫在田间自然条件下的最有效诱集波长,说明光诱还受田间自然条件影响,因此实践中需要结合外界因素在长期的运用中才能探索出最好的诱集效果。另外,对于光诱留下的那一部分害虫对今后害虫的防治有何影响还有待研究。

2展望

2.1光诱杀虫是害虫可持续控制的重要方法,也是具有很大开发前景的无公害害虫防治方法,其无污染、无残留,是增加经济收入的有力保证,是无公害食品的重要措施之一。尤其在中国加入WTO以后,进出口产品质量要求更为严格,灯诱技术将在农产品防治中发挥更大的作用,创造更好的生态效益、社会效益和经济效益。

2.2光诱技术的运用范围可以适当扩大,比如现在光诱已在食用菌害虫防治上开始尝试。田间运用的同时,可以加大光诱技术在室内卫生、仓储、木材等害虫防治的力度,保护人们的储藏物品,提高人们居住环境质量。

2.3光脉冲是一种新兴的光学研究,利用光脉冲可以对害虫进行发育破坏,干扰其性别比例,加强光诱技术与其他生物防治、物理防治、农业防治等的结合,加以适当的化学防治,在控制害虫的同时,与自然也和谐相处。

光对害虫整治的作用

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