一種高效誘捕松墨天牛的極紫光研究

邱家生 邵建英 邱慧敏 溫常青 劉曉莉

(1.贛州市金電電子設備有限公司，江西 興國 342400; 2.景德鎮學院，江西 景德鎮 333400;3.江西環境工程職業學院，江西 贛州 341000)

1 背景技術

松材線蟲病是極具危險性的森林病害，是重大植物疫情。自1982年我國首次發現以來，疫情快速擴散，造成了嚴重危害，已成為威脅我國生態安全、生物安全和經濟發展的心腹大患。因而，抑制媒介昆蟲松墨天牛以除治疫區內松材線蟲病成為當前生產上急需解決的技術難題。目前對松墨天牛的防治方法主要有施灑化學農藥或者化學藥劑、施放生物天敵昆蟲和信息素引誘等方法，但這些方法都存在這樣那樣的不足，特別是無法兼顧環境友好、效果顯著的基本要求，因而制約了防治方法的推廣使用。

由于松墨天牛是一種弱趨光性昆蟲，采用傳統的燈光誘捕技術效果非常不好，因此習慣上沒有人采用燈光誘捕松墨天牛。但燈光誘蟲環保、高效、易用、安全的特點是其它防蟲技術無法實現的。

本研究正是基于松墨天牛的弱趨光性而進行松墨天牛光誘技術的深度研究，包括了光的種類、波長、光源的功率、光波的能量、該光源的取得、誘捕裝置以及監測預警信息系統等各個方面，特別是還進行了較廣泛的實際運用，產品取得了很好的使用效果。

2 研究主要內容

2.1 不同種類光源誘捕效果

目前我們通?？梢姷墓庠创蟛糠譃長ED光源。LED光源具有能耗低、光源取得方便等特點，所以大部分科技工作者基本都選擇了LED光源用于光誘有害害蟲上，但由于松墨天牛的弱趨光性特點，對大眾化的光源表現出來的趨光性非常弱，因而光誘松墨天牛的方向逐漸就被大家所忽視。而我們通過對以高壓汞燈為代表的熱光源和以LED為冷光源的對比，結果顯示：100～200W的熱光源，日誘捕量為1.5±0.5頭/誘捕器，而采用相同功率的LED柱形燈為冷光源的日誘捕量為1.0±0.58頭/誘捕器。研究表明，熱光源比冷光源的燈對松墨天牛的誘捕量更優。

2.2 不同熱光源波長的誘捕效果研究

本研究首先在實驗室對波長在310～1050 nm以高壓汞為發光源的熱光源設10 nm為一個對照組進行松墨天牛對比性實驗，篩選出的對松墨天牛趨光性較強波長為320～420 nm。通過林間試驗測試1周表明，380 nm的熱光源燈在野外進行林間誘捕時的效果最優。

2.3 不同熱光源功率的誘捕效果研究

將380 nm的熱光源燈設計成150 W、250 W兩種燈型為一組，12 W、200 W和250 W的380 nm為另外一組，通過實際林間試驗測試1周，發現150 W的燈對松墨天牛的誘集量達3.00±0.37頭/誘捕器，明顯高于于250 W的燈的誘捕量(1.50±0.50頭)。林間誘集研究表明，380 nm波長熱光源對松墨天牛的誘捕效果最強，最高可達到對照組的5.5倍，其中尤其以150 W的熱光源燈誘捕效果最佳。

2.4 不同光波能量

光波的能量是一直被大家所忽略，而能量的大小不僅影響光的穿透能力，還決定是否能引起松墨天牛視覺的反應，是非常重要的。我們選擇熱光源燈光波能量在10～150 W/nm的范圍，每10 W/nm為一個對照項，進行實地林間試驗測試1周，發現熱光源燈的能量從10～70 W/nm隨著能量的增加捕蟲效果逐步上升，當能量達到70 W/nm時光波誘蟲效果達到峰值，再隨著能量增加捕蟲效果呈平緩上升態勢，甚至差異性較小。因此，實踐研究表明熱光源燈光的能量必須大于70 W/nm。

2.5 該種熱光源光制備的方法研究

通過上述研究表明：一種波長為380 nm、功率為150 W、光能量大于70 W/nm熱光源對松墨天牛具有高效的光誘效果，為了區別于其它的光，將滿足該特性的光命名為“極紫光”。為了得到極紫光，通過研究在石英管內充入含量87.3%汞和13.7%鹵化亞鐵的混合物產生的光最優。

2.6 誘捕裝置的研究

為解決松墨天牛的林間捕獲及捕獲后的逃逸問題，研究了一種松墨天牛的誘捕及防逃逸裝置，該裝置包括有：誘捕主體、設于所述的誘捕主體下方的集蟲器以及位于所述的集蟲器下方并和所述的集蟲器可拆卸相連通的防逃脫結構。為了防止松墨天牛的二次逃脫，在漏斗形狀的集蟲器底部設有一稍向防逃脫結構內部延伸的40～60 mm漏斗形狀的延伸部，由于增加了延伸部，松墨天牛掉入防逃逸結構后不容易逃逸出來。而且由于誘捕器中具有了防止松墨天牛的二次逃脫裝置，因此將集蟲器(收集蟲子的器具)改為大布袋成為可能，可以減少清理集蟲器的頻次，節省人力成本。

4 監測預警信息系統及跨領域運用的研究

為了實現對松材線蟲防治效果的自動評估、蟲災趨勢預測，為指揮決策提供依據，研究開發了一套基于NB-LOT的極紫光松墨天牛高效光誘防治技術與監測預警信息系統平臺。該平臺具有松墨天牛防治(誘捕、滅殺)、監控管理(聯防聯治)、預警(決策指揮)3大功能，實現對松墨天牛的有效治理，從而抑制松材線蟲病的傳播和蔓延。

項目研發的主要內容有：

(1)系統關鍵技術研究方面。①利用NB-LOT/移動物聯網技術，將所有的前端松墨天牛誘捕裝置進行聯網，將每個前端裝置捕獲的松墨天牛數量、照片等信息上傳到后臺監測預警信息系統，系統按照捕獲松墨天牛的地域、時間、天氣等條件自動對上傳的海量松墨天牛數據的統計分析，提供松墨天牛種群動態的預警預測，為政府提供指揮決策技術依據，實現對松墨天牛的聯防聯治。②研究開發利用北斗高精度定位技術實現設備高精度位置的系統自動識別，率先實現北斗技術在森林防蟲方面的運用。開發了一套松墨天牛防治與監控預警信息系統，打開以巡查人員手機號注冊的APP，APP自動與北斗衛星實現高精度定位(如當前經度：115.32532639996371，當前緯度：26.16285354824065)，可實現厘米級以上精度的定位，APP對每個松墨天牛前端誘捕器拍照并高精度定位后，可保證拍照設備的唯一性，通過APP可將捕獲的有害害蟲的種類、數量以及照片通過無線物聯網技術上報到本系統中，完成海量數據的采集。③為防范海量數據同時上傳到監測中心平臺，因為海量數據的處理產生的數據風暴導致服務器崩潰的問題，本研究開發邊緣計算技術在松材線蟲防治系統中的運用，率先將邊緣計算技術運用在森林防蟲領域。④利用大數據技術實現對松材線蟲防治效果的自動評價、發展趨勢的預測，為松材線蟲防治的決策指揮提供依據。

監測點管理主要是對林區內松墨天牛誘捕器等野外固定監測設備不同時間所在的位置管理，結合GIS地理信息系統進行站點位置的二維、三維顯示，并用曲線、圖表等直觀表示出來。

監測點的安放數量一般為1套/5 hm2，松線蟲危害程度以輕、中、重3級表示，累計捕獲的天牛數越多，地圖上顯示的顏色越深。

(2)極紫光高效有害生物誘捕設備跨領域的示范運用研究。極紫光的推廣使用效果表明本技術不僅對松墨天牛具有高效的誘捕效果，還對如刺吸害蟲(蟬、蝽)、食葉害蟲(蛾、蝶)、鉆蛀害蟲(其它天牛、象、小蠹)、地下害蟲(金龜)等大部分農林害蟲具有高效的誘捕效果。因此，產品除了廣泛運用在林業的松材線蟲防治上，還可以在油茶、果樹、蔬菜、甘蔗、水稻、玉米等方面的高效防蟲方面運用，為國家實現綠色環保食品戰略提供技術支撐，實現多領域的廣泛運用。

5 項目的主要指標

(1)單套前端松墨天牛極紫光智能誘裝置可實現有效防控半徑達160 m、面積達8 hm2以上，天牛捕獲率比性誘劑誘捕率高4.45倍，可實現對松墨天牛的有效誘捕。

(2)可實現松墨天牛的誘捕時間與羽化時間高度吻合，高效捕獲性未成熟前的松墨天牛。

(3)監控預警信息系統可實現松墨天牛的(誘捕、滅殺)、監控管理(聯防聯治)、預警(決策指揮)3大功能，實現對松材線蟲的有效技術防治。

(4)實現防治區域病蟲害的逐年下降，3～5年后病蟲害維持在一個較低的水平。