第 32 卷   第 16 期                        農(nóng) 業(yè) 工 程 學(xué) 報(bào)                              Vol.32  No.16 2016 年     8 月          Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering         Aug. 2016     193   LED 多光譜間歇發(fā)光太陽能殺蟲燈對(duì)稻田害蟲誘殺效果 涂海華1，唐乃雄1，胡秀霞1，姚志文2，王廣利2，魏洪義2（1. 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，南昌 330045；  2. 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，南昌 330045） 摘   要： 南方水稻種植期間害蟲輪流發(fā)生，以稻飛虱、稻縱卷葉螟、二化螟、三化螟的危害性最大，為了降低水稻害蟲的發(fā)生率，防止農(nóng)藥的濫用，最好是采用物理防治。試驗(yàn)根據(jù)害蟲的趨光性的波段范圍以及夜晚活動(dòng)旺盛時(shí)間（撲燈節(jié)律）的差異，研制了一種 LED（light emitting diodes ）多光譜循環(huán)式太陽能殺蟲燈，實(shí)現(xiàn)誘捕害蟲的最大化。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)該燈對(duì)水稻害蟲有較大的誘殺力，期間誘殺稻縱卷葉螟 32.5%、二化螟 25.6%、三化螟 25.15%，各類稻飛虱占 9.35%，其它害蟲類別 6.90%，燈區(qū)較對(duì)照區(qū)減少藥劑防治 2 次；該燈對(duì)益蟲的影響較小，誘捕的益害比為 0.00891，有利于保護(hù)生態(tài)平衡。該燈能有效地殺滅水稻害蟲，減少水稻種植過程中農(nóng)藥使用量并提高經(jīng)濟(jì)效益。 關(guān)鍵詞：發(fā)光二極管；害蟲防治；作物；LED 多光譜燈；太陽能殺蟲燈；趨光性；撲燈節(jié)律；水稻害蟲 doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.16.027 中圖分類號(hào)：S477+.9           文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A           文章編號(hào)：1002-6819(2016) -16-0193-05 涂海華，唐乃雄，胡秀霞，姚志文，王廣利，魏洪義.  LED 多光譜間歇發(fā)光太陽能殺蟲燈對(duì)稻田害蟲誘殺效果J. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2016，32(16)：193197.    doi ：10.11975/j.issn.1002 -6819.2016.16.027    http:/www.tcsae.org Tu Haihua, Tang Naixiong, Hu Xiuxia, Yao Zhiwen, Wang Guangli, Wei Hongyi. LED multispectral circulation solar insecticidal lamp application in rice fieldJ. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(16): 193 197. (in Chinese with English abstract)    doi： 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.16.027    http:/www.tcsae.org 0  引  言南方水稻種植從 5 月份開始到 10 月份結(jié)束，期間各類害蟲輪流發(fā)生1，其中以稻飛虱、稻縱卷葉螟、二化螟、三化螟的危害性最大2，為了獲得好的產(chǎn)量，農(nóng)戶必須不間斷地使用各類農(nóng)藥，才能防治病蟲害的暴發(fā)。從蟲口奪糧，造成農(nóng)藥濫用，稻谷農(nóng)藥殘留高，而害蟲也產(chǎn)生相應(yīng)的抗藥性，使害蟲防治越來越困難。近年來，科研人員根據(jù)水稻害蟲夜間趨光性行為進(jìn)行物理防治，如用黑光燈把害蟲誘入高壓電網(wǎng)的有效電場(chǎng)內(nèi)，當(dāng)害蟲觸及電網(wǎng)時(shí)瞬時(shí)產(chǎn)生高壓電弧，把害蟲擊斃3；雙波燈同時(shí)發(fā)出長短兩列光波控制蔬菜、花生、 水稻及梨園等的害蟲效果明顯4；頻振式光譜燈發(fā)射的光波長為 320 400 nm，能夠適應(yīng)多種昆蟲的視覺感受，增加了殺蟲種類5；用 LED燈代替其他光源對(duì)昆蟲的趨光性進(jìn)行研究，目的是找到更加精確的昆蟲敏感光波，并將其運(yùn)用到害蟲防治中6；白背飛虱對(duì)藍(lán)光（470 nm ）和綠光（ 515550 nm ）較敏感，其次是白光和紅光（ 630 nm），對(duì)黃光（585595 nm ）最不敏感7；波長在 390 nm 處的近紫外 LED 誘蟲燈對(duì)赤擬谷盜的誘殺效果最好，捕獲率達(dá)到 20%8。燈光防治己成為害蟲綜合治理中的一項(xiàng)重要措施，與化學(xué)防治措施相比，燈光防治具有不造成農(nóng)藥污染，不導(dǎo)致害蟲抗藥收稿日期：2016-02-21    修訂日期：2016-05-27 基金項(xiàng)目：國家科技支撐計(jì)劃課題（ 2012BAD14B14） ，江西省科技支撐計(jì)劃（20132BBF60073）資助。 作者簡介：涂海華，男，碩士，副教授。主要從事物理農(nóng)業(yè)研究。南昌  江西農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，330045。Email ：tuhaihua126.com 性以及降低防治成本等優(yōu)點(diǎn)。 前期殺蟲燈研究主要集中在害蟲的夜間趨光性和趨色性上，沒有考慮害蟲夜間的生活規(guī)律性即害蟲的夜間撲燈節(jié)律（害蟲在夜間起飛的時(shí)間律）9-16，如稻飛虱、稻縱卷葉螟、二化螟等對(duì) 350400 nm 的紫光敏感，活動(dòng)時(shí)間在 19:00 至次日凌晨 1:00，而稻癭蚊、褐飛虱、白背飛虱對(duì) 430 450 的藍(lán)光敏感，活動(dòng)時(shí)間在 20:30 22:30。為了克服殺燈整夜點(diǎn)亮，同時(shí)避免部分益蟲也被燈光吸引，破壞了生態(tài)平衡。本研究根據(jù)水稻害蟲趨光性和夜間撲燈節(jié)律的變化，研制了 LED 多光譜循環(huán)式太陽能殺蟲燈17-29，通過單片機(jī)控制時(shí)間循環(huán)，在害蟲夜間撲燈高峰期開啟相應(yīng)顏色的 LED 燈， 實(shí)現(xiàn)誘殺害蟲的最大化，同時(shí)避免對(duì)益蟲的誘殺，采用太陽能電池供電能實(shí)現(xiàn)在遠(yuǎn)離市電的區(qū)域安裝與使用。 1  稻田害蟲的趨光性與撲燈節(jié)律 為了誘殺和預(yù)防水稻害蟲，前期開展水稻害蟲趨光性和夜間撲燈節(jié)律的調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)水稻害蟲夜間活動(dòng)的高峰時(shí)段在 19:00 至次日凌晨 1:00，撲燈數(shù)量約占89.13%，其中稻飛虱、稻縱卷葉螟、二化螟等較多， 1:00之后迅速減少；益蟲夜間撲燈數(shù)量約占 6.39%，益害蟲比近似為 1:14.7，其中益蟲以稻螟赤眼蜂、螟黃赤眼蜂等寄生蜂和黑肩綠盲蝽等；在趨光性方面， 330 400 nm 的波段對(duì)害蟲誘殺量多， 460 520 nm 的波段對(duì)益蟲的誘殺較少，益害蟲比在 00.0081。如表 1 所示，列舉了水稻害蟲的種類和其夜間撲燈節(jié)律的時(shí)間及趨光波段，圖 1 則反映了水稻主要害蟲的撲燈節(jié)律，從而為誘殺水稻害蟲提供了可靠的依據(jù)。 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)（http:/www.tcsae.org ）                                2016 年   194 表 1  農(nóng)田主要害蟲趨光波段和活動(dòng)時(shí)間 Table 1  Main farmland pests phototaxis wavelength and activity time 農(nóng)田主要害蟲種類 Types of main pests in farmland 趨光波段范圍 Phototaxis wavelength range/nm 撲燈節(jié)律 Flapping light rhythm 稻縱卷葉螟、三化螟、二化螟 Rice leaf folder, Tryporyza incertulas, Chilo suppressalis 350400 （紫光）  19:3022 :30中華稻蝗 Oxya chinensis 350400 （紫光）  18:3019 :30蚜蟲、薊馬、粉虱 Aphid, Thrips, Whitefly 550590 （綠黃光） 18 :3019 :30稻癭蚊、褐飛虱、白背飛虱 Rice gall midge, Brown planthopper, Whitebacked planthopper 430450 （藍(lán)光）  20:3022 :30大螟 Sesamia inferens 350400 （紫光）  22:3001 :30從表 1 可知，大多數(shù)趨光性水稻害蟲誘殺波段在330 400 nm 的紫外光和紫光之間，選擇此波段的 LED光源可針對(duì)性誘殺害蟲，做到即誘殺害蟲，又保護(hù)益蟲，如二化螟、三化螟、大螟、中華稻煌； 波段在 550 600 nm的黃綠混合光對(duì)蚜蟲、薊馬、粉虱等有較大誘殺力；波段在 430450 nm 的藍(lán)色光對(duì)稻癭蚊成蟲對(duì)有較好誘殺力，特別是已經(jīng)交配未產(chǎn)卵的雌蟲。 從圖 1 可以看出，夜出習(xí)性的水稻害蟲有一定的活動(dòng)時(shí)間規(guī)律，例如：二化螟、三化螟成蟲羽化后，黃昏開始時(shí)活動(dòng)，夜間 7:00 8:00 時(shí)活動(dòng)最盛；大螟成蟲羽化后，晚上 7:00 8:00 時(shí)開始活動(dòng)，午夜 11:00 至 1:30 才是撲燈的盛期；中華稻蝗在下午 5:00 7:00 時(shí)為活動(dòng)旺盛期；蚜蟲、薊馬、粉虱活動(dòng)盛期在早晨和傍晚；稻癭蚊成蟲在夜間羽化，夜間 9:00 10:00 時(shí)活動(dòng)最為活躍等。  圖 1  水稻主要害蟲的撲燈節(jié)律 Fig.1  Rhythm to light of main farmland pests 2  LED 多光譜循環(huán)燈的設(shè)計(jì) 采用紫、藍(lán)、綠、黃 4 色 LED 燈（ DC12V， 3W）燈，燈盞比例為 2 2 1 1，根據(jù)江西地區(qū)太陽光照強(qiáng)度和日出日落時(shí)間，選擇 40W 的太陽能板和 DC12V 蓄電池，同時(shí)配合 DC12V 轉(zhuǎn) 5000V 靜電高壓網(wǎng)，用最小單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)控制，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖 2 所示，單片機(jī)循環(huán)控制系統(tǒng)框圖如圖 3 所示。 圖 2  LED 多光譜循環(huán)式太陽能殺蟲燈結(jié)構(gòu)示意圖 Fig.2  Schematic diagram of LED multi spectral cycle solar insecticidal lamp 圖 3  單片機(jī)循環(huán)控制系統(tǒng)框圖 Fig.3  Block diagram of cycle control system of single chip microcomputer LED 燈組的開關(guān)時(shí)間見表 2 所示，構(gòu)成 LED 多光譜時(shí)間循環(huán)模式。 表 2  參考控制時(shí)間循環(huán) Table 2  Reference control cycle time 時(shí)間段 Periods of time 開關(guān) LED 燈操作  Switch LED lamp operation 誘殺水稻害蟲種類Traps in rice pest species 17:30 18:30 紫光燈開，黃綠藍(lán)光燈關(guān) 中華稻蝗 18:30 19:30 紫藍(lán)光燈關(guān)，黃綠光燈開 蚜蟲、薊馬、粉虱19:30 20:30 黃綠藍(lán)光燈關(guān)，紫光燈開 二化螟、三化螟 20:30 22:30 黃綠紫光燈關(guān)，藍(lán)光燈開 稻癭蚊 22:30 01:30 黃綠藍(lán)光燈關(guān)，紫光燈開 大螟 01:30 05:30 關(guān)燈，節(jié)約用電 害蟲活動(dòng)少 05:30 06:30 紫藍(lán)光燈關(guān)，黃綠光燈開 蚜蟲、薊馬、粉虱06:30 16:00 全部關(guān)燈，進(jìn)入充電程序  本文中日出日落的時(shí)間數(shù)據(jù)的時(shí)間為 6 月份，采集地點(diǎn)為江西省上高縣江西農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)田（E11510 和N2825），具體參考日出時(shí)間為 6:15，日落時(shí)間為 17:45?？梢愿鶕?jù)當(dāng)?shù)厝粘鋈章涞臅r(shí)間進(jìn)行相應(yīng)設(shè)定。 3  試驗(yàn)材料與方法 3.1  試驗(yàn)材料及原理 試驗(yàn)材料：試驗(yàn)采用 LED 多光譜循環(huán)式太陽能殺蟲燈。  3.2  試驗(yàn)地點(diǎn) 試驗(yàn)在上高縣泗溪鎮(zhèn)曾家村江西農(nóng)業(yè)大學(xué)循環(huán)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地進(jìn)行?；匾愿弋a(chǎn)水稻種植研究為主，常年種植早稻，一季稻、晚稻，屬水稻病蟲害高發(fā)區(qū)。 3.3  試驗(yàn)方法 試驗(yàn)點(diǎn)各安裝 LED多光譜循環(huán)式太陽能殺蟲燈 6盞，有效試驗(yàn)而積為 10 hm2。觀測(cè)點(diǎn)固定，亮燈時(shí)間為每天18:30 至次日早上 6:00。從 6 月 27 日至 7 月 8 日觀察，每天清理一次，在 6 月 28 日至 7 月 8 日對(duì)試驗(yàn)滅殺的水稻害蟲的種類和數(shù)量進(jìn)行記錄。同時(shí)在試驗(yàn)區(qū)和對(duì)照區(qū)（未安裝殺蟲燈的同一批次的水稻）調(diào)查水稻二化螟、稻縱卷葉螟、稻飛虱等的發(fā)生量、危害率。  第 16 期                    涂海華等：LED 多光譜間歇發(fā)光太陽能殺蟲燈對(duì)稻田害蟲誘殺效果 195 4  試驗(yàn)結(jié)果與分析 4.1  誘殺害蟲效果 4.1.1  誘殺害蟲種類 對(duì)誘集的成蟲作初步鑒別，燈下共誘殺到 5 目 10 科19 種，以鱗翅目螟蛾科的稻縱卷葉螟、二化螟、三化螟，同翅目飛虱科的灰飛虱、褐飛虱、白背飛虱，雙翅目蚊科的巨蚊、稻癭蚊等是誘殺主體，鞘翅目、直翅目的害蟲為次。說明 LED 多光譜循環(huán)式太陽能殺蟲燈的殺蟲譜較廣，見表 3。 表 3  LED 多光譜循環(huán)式太陽能殺蟲燈誘殺害蟲種類 Table 3  LED multispectral circulation solar insecticidal lamp traps in pest species 目 Order 科 Family 種 Species 金龜甲科 銅綠麗金龜、金龜子 鞘翅目 瓢蟲科 十星、十三星瓢蟲 菜蛾科 小菜蛾 天蛾科 云紋天蛾 螟蛾科 二化螟、三化螟、稻縱卷葉螟 夜蛾科 斜紋夜蛾、甜菜夜蛾、小地老虎 鱗翅目 卷蛾科 黃色卷蛾 雙翅目 蚊科 巨蚊、稻癭蚊 同翅目 飛虱科 灰飛虱、褐飛虱、白背飛虱 直翅目 樓姑科 東方螻蛄 4.1.2  誘殺害蟲數(shù)量 對(duì)本次試驗(yàn)所誘的成蟲清查，誘殺對(duì)象以鱗翅目螟蛾科的稻縱卷葉螟 32.5%、二化螟 25.6%、三化螟 25.15%，其次為鞘翅目，各類稻飛虱 9.35%，其它害蟲類別 6.90%，見表 4。由于稻癭蚊基數(shù)大，容易被藍(lán)光吸引，雖然對(duì)危害不大，但數(shù)量多。 表 4  殺蟲燈誘殺害蟲的種類及數(shù)量 Table 4  Insecticidal light traps of insect pest species and quantity 日期（月- 日） Date (month, day) 1 號(hào)燈區(qū) No. 1 light area 2 號(hào)燈區(qū) No. 2 light area 害蟲種類 Pests species 06-26 約 2 580 只 約 2 520 只 06-27 約 2 550 只 約 2 550 只 06-28 約 2 530 只 約 2 530 只 06-29 約 2 520 只 約 2 580 只 06-30 約 2 550 只 約 2 520 只 07-01 約 2 560 只 約 2 260 只 07-02 約 2 520 只 約 2 560 只 07-03 約 2 280 只 約 2 290 只 07-04 約 2 290 只 約 2 590 只 07-05 約 2 250 只 約 2 550 只 07-06 約 2 220 只 約 2 270 只 07-07 約 2 500 只 約 2 520 只 07-08 約 2 530 只 約 2 520 只 稻縱卷葉螟、二化螟、三化螟、葉蟬、稻 飛虱、稻癭蚊、金龜子、東方螻蛄等 4.1.3  對(duì)益蟲誘殺影響 調(diào)查結(jié)果表明：燈誘殺大量害蟲的同時(shí)，也誘殺到益蟲，主要有瓢蟲、步甲、草嶺等，誘捕的益害比約為0.0089 1，對(duì)益蟲的影響較小，能夠保護(hù)益蟲，有利于生態(tài)平衡。 4.2  對(duì)主要害蟲田間消長規(guī)律的影響 試驗(yàn)結(jié)果表明，6 7 月份，燈區(qū)稻縱卷葉螟、稻飛虱田間蛾量和卵量，每 667 m2害蟲數(shù)量僅為對(duì)照區(qū)的62.5%，燈區(qū)百蔸卵量明顯減少，無需藥劑防治，僅 7 月份，燈區(qū)較對(duì)照區(qū)減少藥劑防治 2 次，見圖 4 所示。 圖 4  稻田調(diào)查的燈照區(qū)與對(duì)照區(qū)主要蟲害發(fā)生量 Fig.4  Rice field survey of main pest generates light area and control area 5  效益分析與安全評(píng)價(jià) 5.1  經(jīng)濟(jì)效益 試驗(yàn)表明，LED 多光譜循環(huán)式太陽能殺蟲燈成本低，見表 5，在藥劑費(fèi)用和用工費(fèi)用方面降低明顯，雖然增加了安裝與維護(hù)費(fèi)用， 但總的費(fèi)用還是減少， 經(jīng)濟(jì)效益明顯。  表 5  LED 多光譜循環(huán)式太陽能殺蟲燈的效益比照表 Table 5  LED multispectral circulation solar insecticidal lamp benefit comparison table  Yuan667m-2區(qū)域 Area 安裝及維護(hù)費(fèi)用Installation and maintenance costs藥劑費(fèi)用 pesticides control costs 用工費(fèi)用Labor costs合計(jì)費(fèi)用Total cost燈照區(qū) Light area 10 30 15 55 對(duì)照區(qū) Control area0 85 50 135 5.2  安全系數(shù)高 LED 多光譜循環(huán)式太陽能殺蟲燈用微電腦（數(shù)字化 )直流變頻技術(shù)，誘殺害蟲的 LED 燈波段范圍 350520 nm；殺蟲網(wǎng)上有高壓靜電 5 000 V，工作電流<2 mA ，誤觸不傷人，安全系數(shù)大。  6  結(jié)  論 LED 多光譜循環(huán)式太陽能殺蟲燈是根據(jù)昆蟲趨光性和撲燈節(jié)律設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，該燈用特定光譜對(duì)特定害蟲進(jìn)行吸引并誘殺，從每天 18:30 至次日早上 06:00 依次點(diǎn)亮不同光譜的 LED 燈，試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)： 1）該燈對(duì)稻縱卷葉螟、二化螟、三化螟、葉蟬、稻飛虱等有較大的誘殺力。 2） 6 7 月份，燈區(qū)稻縱卷葉螟、稻飛虱、田間蛾量和卵量，每 667 m2害蟲數(shù)量僅為對(duì)照區(qū)的 62.5%，燈區(qū)百蔸卵量明顯減少。 3）該燈對(duì)益蟲的影響較小，誘捕的益害比約為農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)（http:/www.tcsae.org ）                                2016 年   196 0.0089 1，有利于保護(hù)生態(tài)平衡。 太陽能 LED 殺蟲燈實(shí)現(xiàn)自動(dòng)工作模式，實(shí)現(xiàn)光控和時(shí)控，解決了人工開啟的繁瑣問題，也能解決遠(yuǎn)離交流電的農(nóng)田和山區(qū)用電問題，很好地為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。該燈也可以應(yīng)用在蔬菜、柑橘、茶葉等作物及森林植物上多種害蟲防治領(lǐng)域。 參  考  文  獻(xiàn) 1 胡梅操，敖秋春. 南昌郊區(qū)主要夜出性昆蟲撲燈規(guī)律的探討J. 江西林業(yè)科技，1984，3(1)：2533.  2 齊會(huì)會(huì)，張?jiān)苹郏踅?，? 稻縱卷葉螟在探照燈下的撲燈節(jié)律J. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，47(22)：44364444. 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