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黑光灯物理防治法控制农田害虫的初步研究
北京市中关村中学 高二 陈正朴
指导教师 孟杰 蒋高明 徐军
摘要 采用黑光灯诱杀的物理防治方法,研究农田趋光性昆虫种群数量动态变化规律,旨在通过大田安置诱虫灯来实现对危害农作物的害虫的控制,探索物理防治的有效性与可行性。结果表明,害虫捕获总量及金龟甲数量呈显著的波动性下降的趋势,蛾类害虫捕获量波动性较大;黑光灯可以有效地控制金龟甲、地老虎成虫、甘薯天蛾、豆天蛾等多种田间夜行性害虫。结合常年监测数据发现,害虫数量成显著的逐年减少的趋势,长期的黑光灯物理防治的控虫方法成效显著。
关键词 黑光灯 物理防治 生物防治 农田害虫 消长规律
粮食是国家最基本和重要的战略物资,在国家经济发展中发挥着重要作用。随着经济全球化发展,全球粮食安全问题进一步凸显,粮食安全是国家安全体系中的重要组成部分,当前由于受到自然灾害、资源短缺、病虫害爆发、人口膨胀、技术落后等原因,粮食安全问题日益引起国际社会高度重视[1]。而对于拥有13亿人口的我国来说,粮食安全问题一直是关乎国计民生的大事,我国政府也十分重视。
在粮食安全问题中,粮食质量是十分关键的。汤美莲认为,粮食安全的内涵要包括在质量上能确保食品无污染、无残毒、无激素,让人们吃的放心[2]。而自农药和杀虫剂在农业生产中使用以来,引发了一系列的生态问题与健康隐患。由于生物富集作用,残留农药不断积累,最后由人体摄食,危害人体健康;此外,农药喷洒过程中引起严重的环境污染,同时也危害农民身体健康。
我国是世界第一农药生产和使用大国,农药浪费和污染严重。我国耕地总量占世界的9%,但农药年施用量达130多万吨,占世界的20%。单位面积化学农药的平均用量比世界平均用量高2.5~5倍,而利用率只有30%,比发达国家低10%~20%。我国每年遭受残留农药污染的作物面积达1300~1600万公顷,农药浪费造成的损失超过150亿元[3][4]。
目前,我国田间农作物的病虫害防治手段主要还是依赖于使用农药和杀虫剂,并且,由于缺乏相应的知识培训,农民们大多数情况下是见到作物上有虫子就大剂量地喷洒农药,在我国的大部分地区普遍存在这种农药滥用的现象。
喷洒农药和杀虫剂现在已经突显出多个方面的危害:一、污染大气、水环境,造成土壤板结。二、导致病菌、害虫对农药产生抗药性。三、杀伤非靶标生物。化学农药会改变生物群落、生物种群组成、降低生物群落的多样性,导致生态系统的稳定性下降、平衡失调以及农药杀伤天敌[5]。四、野生生物和畜禽中毒。五、人吃了有农药残留的农副产品,虽然在短时间内虽不会引起人体出现明显急性中毒症状,但可产生慢性危害,即慢性中毒。科学家发现随着农药在人体内不断积累,会引起人的神经功能紊乱、震颤、精神错乱、语言失常等疾病 [6]。农药导致人体患上肿瘤和癌症的报道也是屡见不鲜。
在我国,食品农药残留问题非常严重,据2009年4月,绿色和平组织在北京、上海和广州三地的大型超市和农贸市场,以普通消费者的身份采购日常蔬菜,送往青岛一家国际授权的、独立的第三方检测机构化验的结果发现:在45个送检的蔬菜样品中,40个检测出农药残留;农药种类高达50中,其中5种是世界卫生组织确认的高毒农药。一颗草莓上竟残留有13种农药[7]。
解决粮食质量安全问题的有效途径就是发展生态农业,生态农业是以生态学理论为基础,以生态农业技术为手段,以处理好生物之间、生物与环境之间的关系为中心,达到经济、生态及社会三大效益统一的农业生产及经营活动[8]。创新发展可循环无害化自然生态农业是中国农业今后发展的总的趋势[9]。生态农业,是在健康的环境下用健康的办法生产出健康的食品,走环境友好型发展之路。
生态农业的生产过程中的虫害控制,摒弃了农药和杀虫剂的化学防治办法,采用的是物理防治与生物防治相结合的方法。化学农药的长期使用,对农作物病虫害防治本身及环境带来的严重问题如防效降低、农药残留超标、自然控制力减弱及环境污染是化学防虫法遭到淘汰的主要原因[10]。物理防治是指利用各种物理因素、机械设备及除虫工具来防治病虫害的方法,包括人工捕杀和中耕、利用灯光诱杀、食饵诱杀、性激素诱杀等多种方法。生物防治是利用某些生物或生物的代谢物来防治病虫害,包括利用天敌控制虫害、利用某些病原微生物使害虫感病等方法[11]。
生物防治的方法多样,如保护天敌资源、人为释放天敌、建立天敌昆虫的中间寄主和补充营养基地、合理利用菌类或病毒等生物制剂、有条件地使用植物源和矿物源农药等[12]。
黑光灯在防治农业害虫中功效独特,成本低,操作简便,无环境污染,是一种重要的物理防治方法。黑光灯光谱在330-400nm附近,利用夜行性昆虫具有趋光性的特点,吸引昆虫从而将之诱杀,以达到控制虫害的目的,具有高效、经济、环保的优点[13]。黑光灯对东北大黑腮金龟、铜绿丽金龟、地老虎、甘薯夜蛾、白星花金龟等多种害虫的诱杀效果明显,而对天敌影响较小 [14]。
弘毅生态农场采用的生物防治与物理防治相结合的虫害控制方法,避免了化学农药的污染和对生态系统平衡的破坏,为实现生态农业的可持续发展提供了有利条件。本实验在农场生物防治的基础上,通过对黑光灯捕获害虫的连续调查,整理研究弘毅生态农场周边农田的害虫消长规律,分析害虫物理防治方法的有效性,为害虫预报和防治提供科学依据。
1材料与方法
1.1试验材料
黑光灯(波长365nm,频率50-60HZ,功率为28W),纱网袋,电子天平。
1.2试验地概况
试验于2011年7月22日—8月1日在位于山东省平邑县蒋家庄的山东农业大学农业生态系统定位站即弘毅生态农场(35°27′N,117°50′E)进行。当地年平均气温13.2℃,平均无霜期212d,年平均降水量为770.2㎜[15]。
1.3试验方法
在定位站院内玉米试验田立1盏黑光灯,院外十亩玉米有机田立3盏黑光灯(分别列为1号灯、2号灯、3号灯),共计4盏灯。黑光灯为光敏开关控制,傍晚光线暗时亮灯,次日清晨天亮时灭灯,每日早晨将黑光灯收集桶中的虫子装进纱网袋内,拿回实验室,先将虫子按照大蛾类、甲虫类、其它昆虫进行分类,分别计数并进行称量,同时选出不同种类的虫子分别放于小袋里,冻存冰箱中,以备进一步的种属鉴定之用。称量后,将虫子喂鸡。连续记录11天。
1.4数据处理
用Microsoft Excel 2010处理数据并作图分析。
2结果与分析
2.1弘毅生态农场附近农田害虫种类调查
将黑光灯捕获的害虫做鉴别,主要害虫种类如下表所示。监测期间弘毅生态农场附近的害虫主要有东北大黑腮金龟、铜绿丽金龟、地老虎、玉米螟等,数量较多。
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表 弘毅生态农场附近农田害虫种类调查
2.2黑光灯捕虫量日变化
连续11天监测黑光灯每日捕获的害虫总量,结果显示,黑光灯害虫日捕获量呈明显的波动性下降的变化趋势。害虫日捕获量出现几个间隔的峰值,而且峰值呈现逐渐下降的变化规律。试验第1天由于受下雨天气影响,害虫量少,第2天的害虫量最多,随后逐渐减少。与大田的黑光灯相比,农场生态农场院内的黑光灯的捕虫数量较高,峰值最高时为214.46g,而后逐渐降至122.99g;大田1号灯捕虫量峰值最高时为134.49g,11天时峰值降至113.53g;大田2号灯捕虫量峰值最高时为157.07g,第11天时峰值降至103.31g;大田3号灯捕虫量峰值最高时为179.65g,第11天时峰值降至64.51g(图1)。
2.3黑光灯甲虫捕获数量日变化
在每日捕获的虫子中,金龟甲为主的甲虫类的比重最大。甲虫捕获量呈波动性下降的趋势,峰值逐渐降低。在监测初期,院内黑光灯捕获的甲虫数量最高达297只,大田黑光灯捕获的甲虫数量最高为280只,在连续11天的控虫之后,峰值数量分别降为130只和99只,控虫效果显著(图2)。
2.4黑光灯大蛾类昆虫捕获量
分类时将甘薯夜蛾、豆天蛾等体型较大的蛾类归为大蛾类。大蛾类捕获量波动较大,下降趋势不明显(图3)。
2.5其它昆虫捕获量日变化
在分类别时,将体型偏小的地老虎、寄生蜂、多星瓢虫、飞蚁等归为其它类昆虫进行统计。11天的监测数据显示这些昆虫数量的波动性较大,总体上表现为下降的趋势(图4)。
2.6气象数据分析
根据试验地点的气象数据显示,在监测的第4、6、9天有降水,而且气温较低,降水和较低的气温会影响夜行性昆虫的飞行活动,从而会导致捕获量的降低(图5,图6)。
3讨论与结论
由以上实验数据可以看出,用黑光灯诱杀的物理防治方法来控制农田害虫是十分有效的,利用天敌与害虫的捕食关系及黑光灯诱虫的原理取代以农药为主的化学防虫方法,在控制农田害虫的同时,能够很好的保护环境,并减少对人体的毒害。
连续监测数据显示,黑光灯对金龟甲类、蛾类等夜行性害虫的诱杀效果很好,害虫数量总体上呈波动性下降趋势。由于金龟甲类甲虫正处于爆发期,在害虫中占有较大比重,很大程度上决定了害虫日捕获量,因此甲虫类捕获量变化趋势与害虫捕获总量的变化趋势基本一致。
害虫数量的波动性变化的原因与天气情况如气温、降水量有相关关系,另外,推测部分原因是由于黑光灯捕虫时是当天捕获其有效范围内的大量昆虫,造成次日捕获量下降;隔日由于远处昆虫又被黑光灯吸引靠近而被捕获,所以隔日又出现害虫捕获量高峰。
4 建议
利用可发射特定波长的诱虫灯诱杀危害农作物害虫的方法早有记载,但是在我国农村诱虫灯的应用并不普及,农民们大都还是沿用喷洒化学杀虫剂法灭虫,这使环境受到了极大危害。鉴于此,联合国粮农组织呼吁发起第二次绿色革命——发展生态农业,既满足人口对食物的需求,又保护好人类赖以生存的自然资源和环境。
诱虫灯的推广使用将顺应这一理念,并能解决目前利用农药杀虫带来的种种危害,保护了我们人类赖以生存的生态环境,减少了农药对人体的危害,同时减轻了农民的经济负担。用黑光灯捕来的虫子来喂养鸡鸭,可以延长生态循环链,即农作物—害虫—鸡—鸡粪—农田。害虫为鸡鸭提供了大量蛋白质饵料,避免了饲料添加剂的使用,降低饲养成本,并且提高了鸡鸭肉和蛋的品质,生产出人们喜爱的绿色食品。因此用诱虫灯杀虫,既提高了农民的经济效益,又保护了环境。
生物防治和物理防治相结合的控制虫害的手段是在设计构建绿色生态农场过程中所优先考虑和选用的。少用对环境和人类有害的化学杀虫剂,而多利用对环境破坏少的生物和物理方法来杀灭危害农作物的害虫,正是当前人们关注和科学家们急需解决的问题。这篇研究论文为这一问题的解决提供了有意义的科学数据。
4参考文献
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