稻田鱼蟹养殖飞虫捕食装置的发展现状

宋秋红 王海洋 吴志聪 张鑫宇

摘要：本文主要结合稻田鱼蟹养殖的现状，对飞虫捕食装置的研发现状进行了综述和分析。在闡述飞虫捕食装置的基本原理和分类的基础上，结合飞虫捕食装置的能源供应和飞虫的趋光性，综合比较各种捕虫装置的弊端与益处，结合我国的飞虫捕食装置的农业背景与环境，探讨了捕食装置开发中存在的问题及发展远景。

关键词：稻田鱼蟹养殖;捕食装置;能源供应;趋光性

我国是农业大国，而水稻又是中国主要的粮食作物之一，其产量约占中国粮食总产量的38%，其种植面积约占全国耕地总面积的27%。这为稻田鱼塘养殖提供了广泛的发展前景。而水稻虫害是影响水稻产量的重要因素，传统的办法是喷洒大量农药，不仅杀伤了稻田的有益生物，而且污染了生态环境，也严重的制约着水稻生产的可持续发展。

在我国长期贯彻坚持的植保方针就是预防为主，防治为辅。但是随着化肥农药产业的大力发展，形形色色的农药产品在极力满足农民灭虫需求的同时，污染了土地、河流和空气，对于人类的生存和发展造成了难以平复的严重危害。在一定程度上也破坏了害虫和益虫的生活环境。化学药品还直接导致了害虫抗药性的提升和害虫种质的变异，引起了一部分害虫更加猖狂地破坏。因此，诱虫灯以及捕虫装置的发展在现代农业需求中变得更为迫切。

1稻田鱼蟹养殖的兴起

自20世纪80年代起，江浙地区开始生态农业建设的试点工作，稻田鱼蟹养殖发展成为一种成功的生态农业模式[1]。20世纪90年代，江苏省的稻田鱼蟹养殖进入优质高产高效的发展时期，1995年已经发展到1.96万hm2。稻田养殖模式的推广，对于低产田的二次利用，充分提高了农业综合效益，同时对改善生态环境发挥了重大作用。

稻田鱼蟹养殖的模式以水稻种植为主，兼顾养鱼，养蟹。因养殖的水产类的不同而有所差异，但是一般的基本的原理与作业方式还是相同的。适当的选择排灌方便的稻田，通过在稻田中开挖“十”，“井”或“回”字型鱼函，鱼函宽30～50cm，深20～30cm，为鱼蟹的活动提供适当的空间，开挖的稻田面积一般占稻田总面积的15%～20%[2]。如图1所示。稻田的四周一般要围上石棉瓦或塑料薄板，防止鱼蟹在雨季发生逃逸的现象。围栏的石棉瓦或塑料薄板一般要高出稻田60cm左右。通过开挖鱼函，有利于水稻晒田，增大了土壤的受热面积，提高了对日光能的吸收和转换能力，有利于提高土壤温度，较好地协调了水肥气热之间的关系，促进稻田生态系统的物质与热交换，使得水稻生长和鱼蟹养殖向良性的方向发展。

2传统稻田的虫害治理

稻田的虫害治理可分为物理杀虫和化学农药杀虫。

传统稻田的虫害治理往往过度依赖于化学农药的大量使用，这是我国水稻生产大米农药残留量降不下来的主要原因。基于稻田的水产养殖，在农药的使用上需更加谨慎。在放鱼苗、蟹种放养前，需要使用生石灰加水对鱼函、稻田进行杀菌、除草、消毒。施药前清理疏通鱼函，加深稻田水位6～10cm，采用高效低毒的农药，施药时尽量喷洒在稻子的叶片和茎秆上，尽量不要喷到水中。田内不需要水的可将田内水放干再喷药，施药后及时给稻田换水。因此稻田鱼蟹养殖，促进了现代原生态水稻的发展，明显降低了化肥农药的使用程度。

除了化学农药杀虫的途径，还可以通过物理装置诱虫捕虫，从而达到杀虫的目的。早期，国外应用于害虫预报和防治的捕虫装置主要以黑光灯为主，而国内捕虫装置起步较晚，但发展较快。20世纪60年代的捕虫装置，主要以简易物理装置配以黑光灯将虫子进行诱捕[3]。黑光灯主要是对森林害虫进行预测预报。从目前掌握的资料看，黑光灯诱集近300种昆虫，其中以鳞翅目昆虫最多。

20世纪70年代开始出现双光源诱虫灯，比传统的黑光灯的诱虫量要高30%。20世纪90年代，全国棉铃虫爆发。于是，相继研制出高压汞灯、双波灯（高压汞灯和白炽灯）、高压汞灯集诱杀害虫、预测预报和种类调查于一体，能辐射出被昆虫感知的光谱，可大量诱杀成虫，达到控制害虫的目的。综合比较各项指标，发现高压汞灯优于双波灯[4]。同时20世纪90年代出现了频振式杀虫灯，频振式杀虫灯能有效的诱杀各种水稻害虫，极大的减少农药使用量，减少稻米中农药的残留量，防治成本低，使水稻有效的增产增收[5]。频振式杀虫的不足之处是破坏生物多样性，杀伤有益昆虫以及无益无害昆虫，破坏了生态平衡。因此，在生产上不能盲目使用，并且还没有考虑将稻田飞虫作为水产养殖业的有机饲料的经济价值。

随着光电技术的迅猛发展，通过研究各种昆虫最敏感的光质（波长）及其光密度和频率，对捕虫装置的养殖和应用具有重要导向意义[6]。作为第四代新型光源，发光二极管（LED）的光谱调节方便，波长类型丰富，寿命长[7]。LED诱虫灯的使用使得对特定害虫捕捉更加精准，从而能够更加高效地进行地域特定昆虫的监测以及调研，从而能够高效进行特定害虫的诱捕，避免无益无害昆虫和有益昆虫的捕捉，有利于保护该地域的生态环境的食物链和生物多样性，同样，该装置没有考虑到飞虫作为有机饲料的经济价值。

3稻田飞虫捕食装置的发展现状

3.1稻田飞虫捕食装置的原理

近年来，随着鱼蟹养殖技术的不断提高，人们把注意力投向了飞虫捕食，作为鱼蟹养殖的有机饲料，这是一个非常好的做法。所以，稻田飞虫捕食装置近年发展很快，基本是以诱虫灯为主体的用于稻田鱼蟹养殖的改进型装置，该类装置是由风力发电机组、太阳能光伏阵列、控制电路、弱电网和诱虫灯组成。图2给出了该装置的整体结构图。

原捕虫装置大多见于对某地域生物多样性进行调研而用于样本昆虫的捕捉，或是有意在某块区域对某些特定昆虫的捕捉，现在是以达到捕捉杀害目标害虫，为养殖鱼蟹提供有机饲料的目的。该装置旨在将捕虫装置应用于生态稻田鱼蟹养殖中，即利用诱虫灯将害虫引诱到其周围的铁丝网上，给该铁丝网通上弱电，从而将害虫电晕，落入到诱虫灯下面的收集装置中，经由下方的通孔落入稻田中，害虫作为鱼蟹的饲料，给鱼蟹提供了大量的蛋白质;减少了害虫对水稻的虫害。

一般捕虫装置的主体部分由能源部分，机械部分，负载以及控制電路组成，基本组成结构图如下，见图3。

太阳能和风能互补发电，再通过控制电路将其转换成稳定的输出，给诱虫灯和弱电网进行供能，将多余的电能储存在蓄电池中，并且作为储备能源，在阴天风能供电不足时，给负载供电。该装置有效的利用了太阳能和风能等可再生清洁能源，解决了能源供给的问题。

稻田鱼蟹养殖飞虫捕食装置的工作状态为，白天风能和太阳能同时发电，并将多余的电能储存在蓄电池中;晚上依靠风能发电或蓄电池给诱虫灯供电，使得负载得以持续运行。其工作状态见图4。

3.2稻田飞虫捕食装置的发展趋势

3.2.1稻田飞虫捕食装置的能源供给

早期捕虫装置的诱虫灯大多采用黑光灯，双光源诱虫灯，以及高压汞灯，这些诱虫灯大多数都使用交流电，架设时拉电线长，竖电线杆多，耗费较多人力和物力。为节省能源或利用自然能源，近2a来，诱虫灯由使用市电转向使用太阳能自主发电的发展趋势，增加了广泛的使用空间，并且随着近几年化石燃料能源的应用紧张，政府开始大力推广使用太阳能与风能等清洁能源，太阳能适合做捕虫装置的能源部分，能很好解决远离市电的捕虫装置的能源供给问题[8]，使得该装置的应用更广泛。

3.2.2稻田飞虫捕食装置飞虫趋光性研究

因为诱虫灯的种类以及型号的不同，各种诱虫灯所产生的诱虫灯的光强，光的颜色，光的频率，波段也会不同[9]。大致分类可见如下表1。

上述捕虫灯的发光光谱普遍范围有限，而害虫的趋光波长的范围比较广，传统单一的诱虫灯往往无法覆盖众多害虫的敏感波长，并且灯与灯之间单独工作，没有联系，捕虫效率低下[10]。

针对以上问题，广光谱诱虫灯给出了一定的解决方案，即将多个不同颜色的发光LED灯按照一定的方式进行排列，通过对LED灰度级别的控制实现对诱虫灯发光色调的控制，利用害虫的趋光趋色对害虫进行诱捕。另外柔性LED诱虫灯还可通过阵列式排列发光二级光，通过更换不同颜色的LED形成不同光质的光源。

4结论

稻田鱼蟹养殖飞虫捕食装置的设计契合我国长期以来注重农业可持续性发展的方针，在满足农业种植的生产作业的基本状态下，同时有利于水产养殖的发展。充分利用现有的条件，将自然与人工进行有机的组合，从而扩大了整体的生产效益。我国华北东北平原水系发达，阳光充足，有利于养殖业的发展，生态农业的发展。充分推广稻田鱼蟹养殖飞虫捕食装置的应用有利于农业的可持续性发展。太阳能存在着不稳定的特点，可以与稻田开阔地带的风能等混合发电。目前的发展趋势看，太阳能发电技术趋于成熟，但如何利用稻田弱风发电是进一步研究的焦点问题。随着光伏技术、储能技术、能源的逆变技术的发展，该装置的成本能够得到有效的控制，因而得到广泛的应用。

参考文献

[1]李海峰，朱志成，王建明. 稻虾鱼蟹联作的稻田养殖效益[J]. 水产养殖， 1997， 1（1）： 4-5.

[2] 陈卫境，王云栋. 稻田养殖新模式—鱼蟹鳝共生[J]. 科学养鱼， 2002， 1（12）：35.

[3] 李文考. 介绍一种简易捕虫器[J]. 陕西林业科技，1974，（5）： 35-36.

[4] 石庆宁，刘文旭，贾海民，等. 高压汞灯诱杀棉铃虫效果的研究[J]. 昆虫知识， 1996，33（4）：205-206.

[5] 龙艳，高兴华，李红祥，等. 频振式杀虫灯在水稻害虫防治中的应用与研究[J]. 中国农学通报， 2012， 28（15）： 216-220.

[6] 赵建伟，何玉仙，翁启勇. 诱虫灯在中国的应用研究概况[J]. 华东昆虫学报， 2008， 17（1）： 76-80.

[7] 冯成玉，刘立春. 太阳能双波诱虫灯在水稻田的应用效果研究[J]. 中国稻米， 2014， 20（6）：62-65.

[8] 孙航，杜海江，季迎旭，等. 光伏分布式MPPT机理分析与仿真研究[J]. 电力系统保护与控制， 2015，43（2）： 48-54.

[9]  靖湘峰，雷朝亮. 昆虫趋光性及其机理的研究进展[J].昆虫知识， 2004， 41（3）： 198-203.

[10] [ZK（]金星. 基于LED光源的多光谱诱虫灯研究 [J]. 江苏农业科学， 2015， 43（10）： 476-478.