四种昆虫饲养设备在昆虫学实验室的应用比较

宋 月，李冬娴，樊永亮，武丽娟，张战凤，刘小凤，刘同先*

(1. 西北农林科技大学，西北旱区作物逆境生物学国家重点实验室，农业部西北黄土高原作物有害生物综合治理重点实验室，陕西杨凌 712100；2. 惠州市惠阳区农业技术推广中心，广东惠州 516000)

在昆虫学相关学科领域的科学研究中，供试昆虫的饲养是一项极为重要的基础性工作。供试昆虫的成功饲养是科学研究试验顺利开展的前提和基础。按昆虫取食食物的性质将昆虫分为植食性昆虫、肉食性昆虫和杂食性昆虫(范黎，1979)。根据昆虫种类的不同(除肉食性昆虫外)，饲养过程中需提供昆虫及其寄主植物正常生长所需的温度、湿度和光照。不同种类的植物和昆虫所需的环境条件也各有差异。随着科学技术的发展，各种新型昆虫饲养设备不断出现(马坚勇，2003；杨金禄等，2010；吴金华和陈仕国，2012)。本文重点比较了实验室常用的4种昆虫饲养设备，分析它们的适用条件、优点和不足，探讨仪器设备的维护方法，为昆虫饲养设备的选择及其维护提供参考。

目前，科学研究机构常用的昆虫饲养设备有智能人工气候箱、智能光照培养箱、智能养虫室和简易养虫室等。本文以西北农林科技大学应用昆虫学重点实验室的上述4种昆虫饲养设备为例，进行详细比较。

1 昆虫饲养设备的种类

1.1 智能人工气候箱

西北农林科技大学应用昆虫学重点实验室(下简称本实验室)使用的人工气候箱有宁波江南仪器厂生产的RXZ智能型人工气候箱和RXZ-450C-CO2型二氧化碳人工气候箱、韶关市泰宏医疗器械有限公司生产的LRH-400-GSI型人工气候箱。

上述3种人工气候箱均由微电脑控制，具有光照、冷热恒温、自动控湿(加湿、除湿)、昼夜自动切换程序控制和超温保护等功能。并可选装多段编程控制器、计算机控制、液晶显示超温报警等功能，可用于植物种子发芽、育苗、植物周期栽培、微生物培养、昆虫和小动物的饲养等试验(李小敏等，2018；刘培培等，2018；向玉勇等，2018)。其中RXZ-450C-CO2型二氧化碳人工气候箱可定时、定量自动调节气候箱内CO2的浓度，适用于研究CO2浓度对昆虫及植物的影响等相关试验(汤访平和赵宏波，2010；薛璐和马俊杰，2014；孙倩等，2018)。

1.2 智能光照培养箱

本实验室使用的智能光照培养箱分为两种，分别是韶关市泰宏医疗器械有限公司生产的珠江牌LRH-400-G型光照培养箱和南京恒裕仪器设备制造有限公司生产的GZP-250A型智能光照培养箱。上述两种智能光照培养设备同样由微电脑控制温度，集恒温和光照功能于一体，可用于植物的发芽(蒋欣梅和于锡宏，2004；王晓丽等，2013；程希平等，2016)、育苗(石淑稳等，2004；邵瑞鑫等，2016)、组织细胞培养(师春娟和王齐，2016；李秀等，2015)、微生物培养(舒玉芳等，2011；薛德胜等，2019；张怡等，2019)；昆虫及小动物的饲养(李锐等，2014；李伟群等，2014；姜丽娜等，2019)和酶学及酶工程等研究。

1.3 智能养虫室

智能养虫室是一种步入式的用于昆虫饲养的房间，特点是空间较大，工作人员可自由出入，操作方便。本实验室使用的智能养虫室为南京恒裕仪器设备制造有限公司生产的YCS-16型全自动控制养虫室。每间养虫室的面积约为10～15 m2，可放置4～6个养虫架，每个养虫架放置2～4层隔板，可根据实际需要自行调节。该养虫室保温层采用EPS优质彩钢板，养虫室门安装有玻璃窗便于室外观察。室内养虫架由优质冷轧钢板制造，每层养虫架之间有日光灯进行光照，光照度可根据需要调整。每间养虫室内配有紫外线灭菌灯，根据试验要求设定灭菌时间。室内采用动力风机强迫空气对流，使室内各点温度均匀分布。室内配有超声波加湿器和自动除湿设备，根据试验要求设置室内湿度。总体来说，该智能养虫室由微电脑程序控制，可根据试验要求设置光照时间、光照强度、温度、湿度、灭菌等条件。较适合用作植物的发芽、育苗、组织、微生物的培养、昆虫及小动物的饲养等。

1.4 简易型养虫室

本实验室使用的简易型养虫室是根据实际需要自主研制的。首先根据实际情况进行选择房间，定制尺寸合适的养虫架，每层养虫架上安装日光灯管，满足所需光照。安装灯管时可依照单双排、或间隔固定数量等规律设置电源开关，根据试验要求控制光照强度。光照自动控制通过微电脑时续开关实现。养虫室内温度通过空调控制，建议安装两台空调，交替工作可避免连续工作强度太大而损坏、故障，减少对试验的影响。

2 四种昆虫饲养设备的优点、不足及适用情况

2.1 智能人工气候箱和光照培养箱

智能人工气候箱和光照培养箱在光照和温度控制功能方面较相似，皆有光照和温度自动控制功能。对于多数昆虫学试验，光照和温度自动控制是最重要的参数。智能人工气候箱可控制的温度范围受光照强度影响，强光照条件下可控温度范围是10～50℃，无光照条件下可控温度范围是0～50℃，温度波动度为±0.3～±1.0℃。智能光照培养箱可控制的温度范围是4～65℃，温度波动度受箱体尺寸影响，一般为±0.8～±2.0℃。二者的光照时间和光照强度皆可根据试验要求进行调节。目前，国产的智能人工气候箱和光照培养箱在温度和光照控制方面能够达到多数昆虫学研究试验的要求。

智能人工气候箱和光照培养箱的主要区别在于前者可控制箱体内的湿度，而后者不能。湿度控制方面，智能人工气候箱配有加湿器和智能排湿系统。目前，国产智能人工气候箱湿度控制精度为±5%。根据作者多年实际使用经验，多数智能人工气候箱在使用一年多后，湿度控制的精确度下降，并且在箱体内放置的植物过多、过大，或放置养虫笼等占用空间较大时，会影响湿度的均匀扩散，导致箱体内湿度不均匀。同时，当箱体内饲养的昆虫产生蜜露或蜕皮等污物污染了湿度传感器时，会严重影响湿度控制。当上述情况发生时，会导致箱体内湿度过大，排湿系统持续长时间工作容易发生故障。多数智能人工气候箱有湿度报警系统，当湿度超过设定范围而排湿系统无法达到设定要求时，持续报警，产生较大噪音。

在适用性方面，智能人工气候箱适合对湿度控制要求相对较高的试验，如昆虫饲养过程中需要将人工饲料放在试管、培养皿或特定的养虫器皿内，对湿度控制有较高要求。另外，利用植物寄主饲养昆虫的研究中，对环境湿度控制要求较高的试验也适合使用智能人工气候箱。

智能光照培养箱不具备湿度控制系统，适合饲养对环境湿度控制要求不高的植物或植物寄主饲养昆虫并对湿度要求不严格的试验。由于植物生长过程中需要浇水，在箱体内也会产生一定湿度，因此光照培养箱可达到此类试验的要求。此外，部分昆虫学研究试验在培养皿内进行，培养皿内加有琼脂培养基，将叶片置于培养基上来保持湿度，供试昆虫置于培养皿内饲养，对箱体内湿度要求不严格，因此光照培养箱可满足此类试验的要求，如蚜虫及其寄生蜂相关的科学研究中，把茄子等寄主植物的叶片置于培养基上，将桃蚜在叶片上饲养，进行生物学特性观察试验。

2.2 智能养虫室和简易型养虫室

智能养虫室和简易型养虫室均为步入式，特点是具有较大空间，方便操作，可种植寄主植物或饲养昆虫较多。

智能养虫室与智能型人工气候箱相似，可实现对光周期、温度和湿度的全自动控制。光照度大于2 500 Lux，温度控制范围为5～45℃，温度波动度为±1℃，湿度控制范围是RH 50%～90%(RH±3%～±10%)。简易型养虫室主要使用空调控制温度，容易导致室内湿度过低，增加对室内种植植物浇水的频率可提高室内的相对湿度。简易型养虫室使用加湿器和除湿机对湿度进行控制，准确度较差，无法达到智能型养虫室控制的精确度。当简易型养虫室内仅用人工饲料饲养昆虫时，需添加加湿器或将昆虫饲养器皿置于饱和食盐水环境内来维持昆虫正常生长发育所需的湿度。

适用性方面，智能养虫室可满足多数昆虫学试验对温度、湿度及光照的要求，而简易型养虫室适用于对温度、湿度要求不严格的试验，如饲养普通观察的昆虫种群等。

3 昆虫饲养设备常见故障及解决方案

3.1 人工气候箱常见故障及维护建议

目前，智能型人工气候箱常见故障主要有两个方面。

一方面原因是制冷压缩机老化或损坏，导致制冷力下降或无法制冷。人工气候箱质保期(一般为一年)内基本运行较好，偶尔出现故障时，厂家负责维修。多数智能型人工气候箱在超过质保期后，压缩机容易老化或损坏，主要是压缩机散热问题。首先，由于多数实验室人工气候箱放置密集，箱体间及箱体与墙壁间距离过小，影响箱体散热，制冷压缩机长期在高温环境下工作，造成老化或损坏。其次，由于人工气候箱或光照培养箱对环境温度的要求为5～30℃，但多数实验室仪器多，空间有限，会出现环境温度较高的现象，尤其夏季，环境温度经常超过30℃。最后，长时间使用后，积尘较多，影响压缩机撒热，导致压缩机及过滤网等部件老化。因此，在智能型人工气候箱使用过程中，应注意放置合适密度，尽量保持环境温度低于30℃，并定期清理箱体内外壁及底层隔板。尤其北方春季，杨柳絮较多，应定时清理。

另一方面原因是湿度过大或污物污染导致湿度传感器故障。传感器故障主要由人为操作不当引起，包括以下两方面。第一，培育植物时，托盘内积水过多，导致箱体内湿度过高，引起湿度传感器故障；第二，放置体积过大的养虫笼，影响箱体内温度及湿度的均匀扩散。一般箱体底部或侧面设有风机出风口，如养虫笼过大或花盆距离底层过近，影响温度及湿度的均匀扩散，造成局部温度过高或过低，导致传感器感知错误信息，引发故障。因此，建议在使用过程中避免托盘内积水，尽量放置尺寸合适的养虫笼，如必须使用较大养虫笼，建议放置在远离出风口的上层。

同时，在同一个箱体内，应饲养一种昆虫，并避免同时饲养昆虫及其天敌，如蚜虫及其寄生蜂、蚜虫与其取食性天敌瓢虫等。

3.2 养虫室常见问题及维护建议

养虫室的特点是空间大，便于试验操作。同时，大的操作空间也会带来一些问题。首先，因为空间较大，使用过程中种植的植物和饲养的昆虫种类也会较多，如管理控制不严格，会造成相互影响。其次，长期饲养昆虫的养虫室，风机内容易累积昆虫尸体等污物，如卫生不及时清理，容易造成风机等设备故障。最后，养虫室内灯管较多，释放大量热能，容易导致压缩机制冷不足，尤其在夏季，可能导致压缩机损坏。

因此，在养虫室使用的过程中应注意及时维护。第一，不要在同一房间内同时饲养昆虫及其寄生性、捕食性等天敌昆虫；不要同时在同一房间内饲养取食同种植物的昆虫，避免发生相互污染问题。第二，及时清理风机内累积的昆虫尸体，请工程师定期检查维护，避免风机发生故障。试验结束时，废弃的植物和昆虫应及时清理，避免腐烂发霉，影响昆虫正常生长。简易型养虫室应定时清洗空调滤网，定期维护养虫架和室内卫生。

第三，建议养虫室内选择LED植物生长灯。在同样满足植物生长所需的光照条件下，LED植物生长灯释放的热量较普通日光灯少，对压缩机制冷影响较小。对于种植植物的饲养室，建议养虫架表面采用反光效果较好的乳白色面板，不建议用吸光性强的不锈钢面板。

4 结论与展望

综上所述，目前常用的智能型人工气候箱、智能光照培养箱、全自动控制养虫室及简易型养虫室等昆虫饲养设备有各自的优点和不足。建议根据实际需要选择不同体积、不同功能和不同型号的设备。仪器设备使用过程中，应注意及时维护与管理，昆虫饲养过程中应分类使用，避免交叉污染。根据笔者经验，目前国内厂家生产的上述设备在温度和光照控制方面基本能达到较为理想的效果，但湿度控制精度有待提高。昆虫饲养设备在昆虫学科学研究中必不可少，建议在使用中做好管理和维护工作，避免仪器的老化及损坏。