稻田魚蟹養殖飛蟲捕食裝置的發展現狀

宋秋紅 王海洋 吳志聰 張鑫宇

摘要：本文主要結合稻田魚蟹養殖的現狀，對飛蟲捕食裝置的研發現狀進行了綜述和分析。在闡述飛蟲捕食裝置的基本原理和分類的基礎上，結合飛蟲捕食裝置的能源供應和飛蟲的趨光性，綜合比較各種捕蟲裝置的弊端與益處，結合我國的飛蟲捕食裝置的農業背景與環境，探討了捕食裝置開發中存在的問題及發展遠景。

關鍵詞：稻田魚蟹養殖;捕食裝置;能源供應;趨光性

我國是農業大國，而水稻又是中國主要的糧食作物之一，其產量約占中國糧食總產量的38%，其種植面積約占全國耕地總面積的27%。這為稻田魚塘養殖提供了廣泛的發展前景。而水稻蟲害是影響水稻產量的重要因素，傳統的辦法是噴灑大量農藥，不僅殺傷了稻田的有益生物，而且污染了生態環境，也嚴重的制約著水稻生產的可持續發展。

在我國長期貫徹堅持的植保方針就是預防為主，防治為輔。但是隨著化肥農藥產業的大力發展，形形色色的農藥產品在極力滿足農民滅蟲需求的同時，污染了土地、河流和空氣，對于人類的生存和發展造成了難以平復的嚴重危害。在一定程度上也破壞了害蟲和益蟲的生活環境。化學藥品還直接導致了害蟲抗藥性的提升和害蟲種質的變異，引起了一部分害蟲更加猖狂地破壞。因此，誘蟲燈以及捕蟲裝置的發展在現代農業需求中變得更為迫切。

1稻田魚蟹養殖的興起

自20世紀80年代起，江浙地區開始生態農業建設的試點工作，稻田魚蟹養殖發展成為一種成功的生態農業模式[1]。20世紀90年代，江蘇省的稻田魚蟹養殖進入優質高產高效的發展時期，1995年已經發展到1.96萬hm2。稻田養殖模式的推廣，對于低產田的二次利用，充分提高了農業綜合效益，同時對改善生態環境發揮了重大作用。

稻田魚蟹養殖的模式以水稻種植為主，兼顧養魚，養蟹。因養殖的水產類的不同而有所差異，但是一般的基本的原理與作業方式還是相同的。適當的選擇排灌方便的稻田，通過在稻田中開挖“十”，“井”或“回”字型魚函，魚函寬30～50cm，深20～30cm，為魚蟹的活動提供適當的空間，開挖的稻田面積一般占稻田總面積的15%～20%[2]。如圖1所示。稻田的四周一般要圍上石棉瓦或塑料薄板，防止魚蟹在雨季發生逃逸的現象。圍欄的石棉瓦或塑料薄板一般要高出稻田60cm左右。通過開挖魚函，有利于水稻曬田，增大了土壤的受熱面積，提高了對日光能的吸收和轉換能力，有利于提高土壤溫度，較好地協調了水肥氣熱之間的關系，促進稻田生態系統的物質與熱交換，使得水稻生長和魚蟹養殖向良性的方向發展。

2傳統稻田的蟲害治理

稻田的蟲害治理可分為物理殺蟲和化學農藥殺蟲。

傳統稻田的蟲害治理往往過度依賴于化學農藥的大量使用，這是我國水稻生產大米農藥殘留量降不下來的主要原因。基于稻田的水產養殖，在農藥的使用上需更加謹慎。在放魚苗、蟹種放養前，需要使用生石灰加水對魚函、稻田進行殺菌、除草、消毒。施藥前清理疏通魚函，加深稻田水位6～10cm，采用高效低毒的農藥，施藥時盡量噴灑在稻子的葉片和莖稈上，盡量不要噴到水中。田內不需要水的可將田內水放干再噴藥，施藥后及時給稻田換水。因此稻田魚蟹養殖，促進了現代原生態水稻的發展，明顯降低了化肥農藥的使用程度。

除了化學農藥殺蟲的途徑，還可以通過物理裝置誘蟲捕蟲，從而達到殺蟲的目的。早期，國外應用于害蟲預報和防治的捕蟲裝置主要以黑光燈為主，而國內捕蟲裝置起步較晚，但發展較快。20世紀60年代的捕蟲裝置，主要以簡易物理裝置配以黑光燈將蟲子進行誘捕[3]。黑光燈主要是對森林害蟲進行預測預報。從目前掌握的資料看，黑光燈誘集近300種昆蟲，其中以鱗翅目昆蟲最多。

20世紀70年代開始出現雙光源誘蟲燈，比傳統的黑光燈的誘蟲量要高30%。20世紀90年代，全國棉鈴蟲爆發。于是，相繼研制出高壓汞燈、雙波燈（高壓汞燈和白熾燈）、高壓汞燈集誘殺害蟲、預測預報和種類調查于一體，能輻射出被昆蟲感知的光譜，可大量誘殺成蟲，達到控制害蟲的目的。綜合比較各項指標，發現高壓汞燈優于雙波燈[4]。同時20世紀90年代出現了頻振式殺蟲燈，頻振式殺蟲燈能有效的誘殺各種水稻害蟲，極大的減少農藥使用量，減少稻米中農藥的殘留量，防治成本低，使水稻有效的增產增收[5]。頻振式殺蟲的不足之處是破壞生物多樣性，殺傷有益昆蟲以及無益無害昆蟲，破壞了生態平衡。因此，在生產上不能盲目使用，并且還沒有考慮將稻田飛蟲作為水產養殖業的有機飼料的經濟價值。

隨著光電技術的迅猛發展，通過研究各種昆蟲最敏感的光質（波長）及其光密度和頻率，對捕蟲裝置的養殖和應用具有重要導向意義[6]。作為第四代新型光源，發光二極管（LED）的光譜調節方便，波長類型豐富，壽命長[7]。LED誘蟲燈的使用使得對特定害蟲捕捉更加精準，從而能夠更加高效地進行地域特定昆蟲的監測以及調研，從而能夠高效進行特定害蟲的誘捕，避免無益無害昆蟲和有益昆蟲的捕捉，有利于保護該地域的生態環境的食物鏈和生物多樣性，同樣，該裝置沒有考慮到飛蟲作為有機飼料的經濟價值。

3稻田飛蟲捕食裝置的發展現狀

3.1稻田飛蟲捕食裝置的原理

近年來，隨著魚蟹養殖技術的不斷提高，人們把注意力投向了飛蟲捕食，作為魚蟹養殖的有機飼料，這是一個非常好的做法。所以，稻田飛蟲捕食裝置近年發展很快，基本是以誘蟲燈為主體的用于稻田魚蟹養殖的改進型裝置，該類裝置是由風力發電機組、太陽能光伏陣列、控制電路、弱電網和誘蟲燈組成。圖2給出了該裝置的整體結構圖。

原捕蟲裝置大多見于對某地域生物多樣性進行調研而用于樣本昆蟲的捕捉，或是有意在某塊區域對某些特定昆蟲的捕捉，現在是以達到捕捉殺害目標害蟲，為養殖魚蟹提供有機飼料的目的。該裝置旨在將捕蟲裝置應用于生態稻田魚蟹養殖中，即利用誘蟲燈將害蟲引誘到其周圍的鐵絲網上，給該鐵絲網通上弱電，從而將害蟲電暈，落入到誘蟲燈下面的收集裝置中，經由下方的通孔落入稻田中，害蟲作為魚蟹的飼料，給魚蟹提供了大量的蛋白質;減少了害蟲對水稻的蟲害。

一般捕蟲裝置的主體部分由能源部分，機械部分，負載以及控制電路組成，基本組成結構圖如下，見圖3。

太陽能和風能互補發電，再通過控制電路將其轉換成穩定的輸出，給誘蟲燈和弱電網進行供能，將多余的電能儲存在蓄電池中，并且作為儲備能源，在陰天風能供電不足時，給負載供電。該裝置有效的利用了太陽能和風能等可再生清潔能源，解決了能源供給的問題。

稻田魚蟹養殖飛蟲捕食裝置的工作狀態為，白天風能和太陽能同時發電，并將多余的電能儲存在蓄電池中;晚上依靠風能發電或蓄電池給誘蟲燈供電，使得負載得以持續運行。其工作狀態見圖4。

3.2稻田飛蟲捕食裝置的發展趨勢

3.2.1稻田飛蟲捕食裝置的能源供給

早期捕蟲裝置的誘蟲燈大多采用黑光燈，雙光源誘蟲燈，以及高壓汞燈，這些誘蟲燈大多數都使用交流電，架設時拉電線長，豎電線桿多，耗費較多人力和物力。為節省能源或利用自然能源，近2a來，誘蟲燈由使用市電轉向使用太陽能自主發電的發展趨勢，增加了廣泛的使用空間，并且隨著近幾年化石燃料能源的應用緊張，政府開始大力推廣使用太陽能與風能等清潔能源，太陽能適合做捕蟲裝置的能源部分，能很好解決遠離市電的捕蟲裝置的能源供給問題[8]，使得該裝置的應用更廣泛。

3.2.2稻田飛蟲捕食裝置飛蟲趨光性研究

因為誘蟲燈的種類以及型號的不同，各種誘蟲燈所產生的誘蟲燈的光強，光的顏色，光的頻率，波段也會不同[9]。大致分類可見如下表1。

上述捕蟲燈的發光光譜普遍范圍有限，而害蟲的趨光波長的范圍比較廣，傳統單一的誘蟲燈往往無法覆蓋眾多害蟲的敏感波長，并且燈與燈之間單獨工作，沒有聯系，捕蟲效率低下[10]。

針對以上問題，廣光譜誘蟲燈給出了一定的解決方案，即將多個不同顏色的發光LED燈按照一定的方式進行排列，通過對LED灰度級別的控制實現對誘蟲燈發光色調的控制，利用害蟲的趨光趨色對害蟲進行誘捕。另外柔性LED誘蟲燈還可通過陣列式排列發光二級光，通過更換不同顏色的LED形成不同光質的光源。

4結論

稻田魚蟹養殖飛蟲捕食裝置的設計契合我國長期以來注重農業可持續性發展的方針，在滿足農業種植的生產作業的基本狀態下，同時有利于水產養殖的發展。充分利用現有的條件，將自然與人工進行有機的組合，從而擴大了整體的生產效益。我國華北東北平原水系發達，陽光充足，有利于養殖業的發展，生態農業的發展。充分推廣稻田魚蟹養殖飛蟲捕食裝置的應用有利于農業的可持續性發展。太陽能存在著不穩定的特點，可以與稻田開闊地帶的風能等混合發電。目前的發展趨勢看，太陽能發電技術趨于成熟，但如何利用稻田弱風發電是進一步研究的焦點問題。隨著光伏技術、儲能技術、能源的逆變技術的發展，該裝置的成本能夠得到有效的控制，因而得到廣泛的應用。

參考文獻

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