四種昆蟲飼養設備在昆蟲學實驗室的應用比較

宋 月，李冬嫻，樊永亮，武麗娟，張戰鳳，劉小鳳，劉同先*

(1. 西北農林科技大學，西北旱區作物逆境生物學國家重點實驗室，農業部西北黃土高原作物有害生物綜合治理重點實驗室，陜西楊凌 712100；2. 惠州市惠陽區農業技術推廣中心，廣東惠州 516000)

在昆蟲學相關學科領域的科學研究中，供試昆蟲的飼養是一項極為重要的基礎性工作。供試昆蟲的成功飼養是科學研究試驗順利開展的前提和基礎。按昆蟲取食食物的性質將昆蟲分為植食性昆蟲、肉食性昆蟲和雜食性昆蟲(范黎，1979)。根據昆蟲種類的不同(除肉食性昆蟲外)，飼養過程中需提供昆蟲及其寄主植物正常生長所需的溫度、濕度和光照。不同種類的植物和昆蟲所需的環境條件也各有差異。隨著科學技術的發展，各種新型昆蟲飼養設備不斷出現(馬堅勇，2003；楊金祿等，2010；吳金華和陳仕國，2012)。本文重點比較了實驗室常用的4種昆蟲飼養設備，分析它們的適用條件、優點和不足，探討儀器設備的維護方法，為昆蟲飼養設備的選擇及其維護提供參考。

目前，科學研究機構常用的昆蟲飼養設備有智能人工氣候箱、智能光照培養箱、智能養蟲室和簡易養蟲室等。本文以西北農林科技大學應用昆蟲學重點實驗室的上述4種昆蟲飼養設備為例，進行詳細比較。

1 昆蟲飼養設備的種類

1.1 智能人工氣候箱

西北農林科技大學應用昆蟲學重點實驗室(下簡稱本實驗室)使用的人工氣候箱有寧波江南儀器廠生產的RXZ智能型人工氣候箱和RXZ-450C-CO2型二氧化碳人工氣候箱、韶關市泰宏醫療器械有限公司生產的LRH-400-GSI型人工氣候箱。

上述3種人工氣候箱均由微電腦控制，具有光照、冷熱恒溫、自動控濕(加濕、除濕)、晝夜自動切換程序控制和超溫保護等功能。并可選裝多段編程控制器、計算機控制、液晶顯示超溫報警等功能，可用于植物種子發芽、育苗、植物周期栽培、微生物培養、昆蟲和小動物的飼養等試驗(李小敏等，2018；劉培培等，2018；向玉勇等，2018)。其中RXZ-450C-CO2型二氧化碳人工氣候箱可定時、定量自動調節氣候箱內CO2的濃度，適用于研究CO2濃度對昆蟲及植物的影響等相關試驗(湯訪平和趙宏波，2010；薛璐和馬俊杰，2014；孫倩等，2018)。

1.2 智能光照培養箱

本實驗室使用的智能光照培養箱分為兩種，分別是韶關市泰宏醫療器械有限公司生產的珠江牌LRH-400-G型光照培養箱和南京恒裕儀器設備制造有限公司生產的GZP-250A型智能光照培養箱。上述兩種智能光照培養設備同樣由微電腦控制溫度，集恒溫和光照功能于一體，可用于植物的發芽(蔣欣梅和于錫宏，2004；王曉麗等，2013；程希平等，2016)、育苗(石淑穩等，2004；邵瑞鑫等，2016)、組織細胞培養(師春娟和王齊，2016；李秀等，2015)、微生物培養(舒玉芳等，2011；薛德勝等，2019；張怡等，2019)；昆蟲及小動物的飼養(李銳等，2014；李偉群等，2014；姜麗娜等，2019)和酶學及酶工程等研究。

1.3 智能養蟲室

智能養蟲室是一種步入式的用于昆蟲飼養的房間，特點是空間較大，工作人員可自由出入，操作方便。本實驗室使用的智能養蟲室為南京恒裕儀器設備制造有限公司生產的YCS-16型全自動控制養蟲室。每間養蟲室的面積約為10～15 m2，可放置4～6個養蟲架，每個養蟲架放置2～4層隔板，可根據實際需要自行調節。該養蟲室保溫層采用EPS優質彩鋼板，養蟲室門安裝有玻璃窗便于室外觀察。室內養蟲架由優質冷軋鋼板制造，每層養蟲架之間有日光燈進行光照，光照度可根據需要調整。每間養蟲室內配有紫外線滅菌燈，根據試驗要求設定滅菌時間。室內采用動力風機強迫空氣對流，使室內各點溫度均勻分布。室內配有超聲波加濕器和自動除濕設備，根據試驗要求設置室內濕度?？傮w來說，該智能養蟲室由微電腦程序控制，可根據試驗要求設置光照時間、光照強度、溫度、濕度、滅菌等條件。較適合用作植物的發芽、育苗、組織、微生物的培養、昆蟲及小動物的飼養等。

1.4 簡易型養蟲室

本實驗室使用的簡易型養蟲室是根據實際需要自主研制的。首先根據實際情況進行選擇房間，定制尺寸合適的養蟲架，每層養蟲架上安裝日光燈管，滿足所需光照。安裝燈管時可依照單雙排、或間隔固定數量等規律設置電源開關，根據試驗要求控制光照強度。光照自動控制通過微電腦時續開關實現。養蟲室內溫度通過空調控制，建議安裝兩臺空調，交替工作可避免連續工作強度太大而損壞、故障，減少對試驗的影響。

2 四種昆蟲飼養設備的優點、不足及適用情況

2.1 智能人工氣候箱和光照培養箱

智能人工氣候箱和光照培養箱在光照和溫度控制功能方面較相似，皆有光照和溫度自動控制功能。對于多數昆蟲學試驗，光照和溫度自動控制是最重要的參數。智能人工氣候箱可控制的溫度范圍受光照強度影響，強光照條件下可控溫度范圍是10～50℃，無光照條件下可控溫度范圍是0～50℃，溫度波動度為±0.3～±1.0℃。智能光照培養箱可控制的溫度范圍是4～65℃，溫度波動度受箱體尺寸影響，一般為±0.8～±2.0℃。二者的光照時間和光照強度皆可根據試驗要求進行調節。目前，國產的智能人工氣候箱和光照培養箱在溫度和光照控制方面能夠達到多數昆蟲學研究試驗的要求。

智能人工氣候箱和光照培養箱的主要區別在于前者可控制箱體內的濕度，而后者不能。濕度控制方面，智能人工氣候箱配有加濕器和智能排濕系統。目前，國產智能人工氣候箱濕度控制精度為±5%。根據作者多年實際使用經驗，多數智能人工氣候箱在使用一年多后，濕度控制的精確度下降，并且在箱體內放置的植物過多、過大，或放置養蟲籠等占用空間較大時，會影響濕度的均勻擴散，導致箱體內濕度不均勻。同時，當箱體內飼養的昆蟲產生蜜露或蛻皮等污物污染了濕度傳感器時，會嚴重影響濕度控制。當上述情況發生時，會導致箱體內濕度過大，排濕系統持續長時間工作容易發生故障。多數智能人工氣候箱有濕度報警系統，當濕度超過設定范圍而排濕系統無法達到設定要求時，持續報警，產生較大噪音。

在適用性方面，智能人工氣候箱適合對濕度控制要求相對較高的試驗，如昆蟲飼養過程中需要將人工飼料放在試管、培養皿或特定的養蟲器皿內，對濕度控制有較高要求。另外，利用植物寄主飼養昆蟲的研究中，對環境濕度控制要求較高的試驗也適合使用智能人工氣候箱。

智能光照培養箱不具備濕度控制系統，適合飼養對環境濕度控制要求不高的植物或植物寄主飼養昆蟲并對濕度要求不嚴格的試驗。由于植物生長過程中需要澆水，在箱體內也會產生一定濕度，因此光照培養箱可達到此類試驗的要求。此外，部分昆蟲學研究試驗在培養皿內進行，培養皿內加有瓊脂培養基，將葉片置于培養基上來保持濕度，供試昆蟲置于培養皿內飼養，對箱體內濕度要求不嚴格，因此光照培養箱可滿足此類試驗的要求，如蚜蟲及其寄生蜂相關的科學研究中，把茄子等寄主植物的葉片置于培養基上，將桃蚜在葉片上飼養，進行生物學特性觀察試驗。

2.2 智能養蟲室和簡易型養蟲室

智能養蟲室和簡易型養蟲室均為步入式，特點是具有較大空間，方便操作，可種植寄主植物或飼養昆蟲較多。

智能養蟲室與智能型人工氣候箱相似，可實現對光周期、溫度和濕度的全自動控制。光照度大于2 500 Lux，溫度控制范圍為5～45℃，溫度波動度為±1℃，濕度控制范圍是RH 50%～90%(RH±3%～±10%)。簡易型養蟲室主要使用空調控制溫度，容易導致室內濕度過低，增加對室內種植植物澆水的頻率可提高室內的相對濕度。簡易型養蟲室使用加濕器和除濕機對濕度進行控制，準確度較差，無法達到智能型養蟲室控制的精確度。當簡易型養蟲室內僅用人工飼料飼養昆蟲時，需添加加濕器或將昆蟲飼養器皿置于飽和食鹽水環境內來維持昆蟲正常生長發育所需的濕度。

適用性方面，智能養蟲室可滿足多數昆蟲學試驗對溫度、濕度及光照的要求，而簡易型養蟲室適用于對溫度、濕度要求不嚴格的試驗，如飼養普通觀察的昆蟲種群等。

3 昆蟲飼養設備常見故障及解決方案

3.1 人工氣候箱常見故障及維護建議

目前，智能型人工氣候箱常見故障主要有兩個方面。

一方面原因是制冷壓縮機老化或損壞，導致制冷力下降或無法制冷。人工氣候箱質保期(一般為一年)內基本運行較好，偶爾出現故障時，廠家負責維修。多數智能型人工氣候箱在超過質保期后，壓縮機容易老化或損壞，主要是壓縮機散熱問題。首先，由于多數實驗室人工氣候箱放置密集，箱體間及箱體與墻壁間距離過小，影響箱體散熱，制冷壓縮機長期在高溫環境下工作，造成老化或損壞。其次，由于人工氣候箱或光照培養箱對環境溫度的要求為5～30℃，但多數實驗室儀器多，空間有限，會出現環境溫度較高的現象，尤其夏季，環境溫度經常超過30℃。最后，長時間使用后，積塵較多，影響壓縮機撒熱，導致壓縮機及過濾網等部件老化。因此，在智能型人工氣候箱使用過程中，應注意放置合適密度，盡量保持環境溫度低于30℃，并定期清理箱體內外壁及底層隔板。尤其北方春季，楊柳絮較多，應定時清理。

另一方面原因是濕度過大或污物污染導致濕度傳感器故障。傳感器故障主要由人為操作不當引起，包括以下兩方面。第一，培育植物時，托盤內積水過多，導致箱體內濕度過高，引起濕度傳感器故障；第二，放置體積過大的養蟲籠，影響箱體內溫度及濕度的均勻擴散。一般箱體底部或側面設有風機出風口，如養蟲籠過大或花盆距離底層過近，影響溫度及濕度的均勻擴散，造成局部溫度過高或過低，導致傳感器感知錯誤信息，引發故障。因此，建議在使用過程中避免托盤內積水，盡量放置尺寸合適的養蟲籠，如必須使用較大養蟲籠，建議放置在遠離出風口的上層。

同時，在同一個箱體內，應飼養一種昆蟲，并避免同時飼養昆蟲及其天敵，如蚜蟲及其寄生蜂、蚜蟲與其取食性天敵瓢蟲等。

3.2 養蟲室常見問題及維護建議

養蟲室的特點是空間大，便于試驗操作。同時，大的操作空間也會帶來一些問題。首先，因為空間較大，使用過程中種植的植物和飼養的昆蟲種類也會較多，如管理控制不嚴格，會造成相互影響。其次，長期飼養昆蟲的養蟲室，風機內容易累積昆蟲尸體等污物，如衛生不及時清理，容易造成風機等設備故障。最后，養蟲室內燈管較多，釋放大量熱能，容易導致壓縮機制冷不足，尤其在夏季，可能導致壓縮機損壞。

因此，在養蟲室使用的過程中應注意及時維護。第一，不要在同一房間內同時飼養昆蟲及其寄生性、捕食性等天敵昆蟲；不要同時在同一房間內飼養取食同種植物的昆蟲，避免發生相互污染問題。第二，及時清理風機內累積的昆蟲尸體，請工程師定期檢查維護，避免風機發生故障。試驗結束時，廢棄的植物和昆蟲應及時清理，避免腐爛發霉，影響昆蟲正常生長。簡易型養蟲室應定時清洗空調濾網，定期維護養蟲架和室內衛生。

第三，建議養蟲室內選擇LED植物生長燈。在同樣滿足植物生長所需的光照條件下，LED植物生長燈釋放的熱量較普通日光燈少，對壓縮機制冷影響較小。對于種植植物的飼養室，建議養蟲架表面采用反光效果較好的乳白色面板，不建議用吸光性強的不銹鋼面板。

4 結論與展望

綜上所述，目前常用的智能型人工氣候箱、智能光照培養箱、全自動控制養蟲室及簡易型養蟲室等昆蟲飼養設備有各自的優點和不足。建議根據實際需要選擇不同體積、不同功能和不同型號的設備。儀器設備使用過程中，應注意及時維護與管理，昆蟲飼養過程中應分類使用，避免交叉污染。根據筆者經驗，目前國內廠家生產的上述設備在溫度和光照控制方面基本能達到較為理想的效果，但濕度控制精度有待提高。昆蟲飼養設備在昆蟲學科學研究中必不可少，建議在使用中做好管理和維護工作，避免儀器的老化及損壞。