蝗虫趋光捕集行为的光振调控效应研究

利用光振激发蝗虫趋光滑移捕集测试装置,测试分析了光、振、滑移环境对蝗虫趋光滑移捕集行为的影响,研究了蝗虫趋光视觉捕集进入行为。结果表明:紫光激发的趋光视觉效应,可有效引起蝗虫对紫光中敏感光谱竖条纹光照的敏感辨识性感应,产生趋光视觉行为,同时,在光振滑移耦合环境中,Ra3.2、40HRC不锈钢滑板特性,弱化了30°倾斜面上蝗虫生物摩擦控制滑移行为的调控能力,且光照激发趋光视觉效应的趋态性增益和激振力调控足趾接触环境的动态性增效,能够降低蝗虫摩擦控制效应,加速捕集增益性弹跳碰撞滑移行为实现,提高滑移捕集效率,因此蝗虫光振滑移捕集行为是在光电诱导蝗虫趋光视觉效应的基础上,光振激发效应强化蝗虫生物摩擦控制减弱、行为调控能力降低而出现的结果。然而,光源及激振措施放置,影响蝗虫趋光捕集进入效果,且趋光捕集进入是实现滑移捕集的关键,因而,需在试验测定150 mm灯距、调控光照和下激振措施结合调控蝗虫趋光滑移捕集效果较优的基础上,探寻蝗虫趋光捕集进入的有效措施,以提高蝗虫趋光捕集率。     

蝗虫趋光捕集行为的光振调控效应研究

利用光振激发蝗虫趋光滑移捕集测试装置,测试分析了光、振、滑移环境对蝗虫趋光滑移捕集行为的影响,研究了蝗虫趋光视觉捕集进入行为。结果表明:紫光激发的趋光视觉效应,可有效引起蝗虫对紫光中敏感光谱竖条纹光照的敏感辨识性感应,产生趋光视觉行为,同时,在光振滑移耦合环境中,Ra3.2、40HRC不锈钢滑板特性,弱化了30°倾斜面上蝗虫生物摩擦控制滑移行为的调控能力,且光照激发趋光视觉效应的趋态性增益和激振力调控足趾接触环境的动态性增效,能够降低蝗虫摩擦控制效应,加速捕集增益性弹跳碰撞滑移行为实现,提高滑移捕集效率,因此蝗虫光振滑移捕集行为是在光电诱导蝗虫趋光视觉效应的基础上,光振激发效应强化蝗虫生物摩擦控制减弱、行为调控能力降低而出现的结果。然而,光源及激振措施放置,影响蝗虫趋光捕集进入效果,且趋光捕集进入是实现滑移捕集的关键,因而,需在试验测定150 mm灯距、调控光照和下激振措施结合调控蝗虫趋光滑移捕集效果较优的基础上,探寻蝗虫趋光捕集进入的有效措施,以提高蝗虫趋光捕集率。     

蝗虫趋光效应下光振气吸滑移捕集效应

为研制蝗虫趋光捕集装置,确定捕集实施的调控措施,利用蝗虫光振气吸滑移捕集试验装置,进行蝗虫趋光激振气吸捕集测试,分析光振气吸对蝗虫趋光捕集的影响,探讨蝗虫趋光捕集效应。结果表明:蝗虫趋光视觉效应及趋光视觉敏感行为的激发程度,影响蝗虫对光目标捕捉的趋光行为强度及捕集进入程度,且光照刺激蝗虫视觉系统,引起粪便排泄、附着黏液等新陈代谢增强的外在表现形式,表明体内生理活动的强度,并反映蝗虫趋光视觉生理响应程度;30°倾斜捕集环境中,蝗虫重力作用调控摩擦力和接触牵引力控制行为的弱化程度,是滑移实现的主要原因,蝗虫敏感响应捕集环境的趋光附着爬行行为调控,对趋光捕集行为实现具有重要作用;负压风力的气吸牵引对趋光捕集行为实现的增效、光振激发措施的调控增益,强化蝗虫敏感响应捕集环境的程度;振动、风机噪声、入虫口处负压风等不良刺激,影响光照诱导、气吸吸捕蝗虫捕集进入效果,其以上层捕集入口和吸虫口风速组合为(6、9 m/s)时,光振气吸耦合调控效果最好,且蝗虫趋光捕集率达到90%,可满足不同趋光特征蝗虫的捕集,然而野外蝗虫趋光捕集效果的验证须进一步研究。     

蝗虫灾害光电诱导捕集治理研究进展及应用前景分析

灾害蝗虫的光电诱导捕集治理技术是基于蝗虫群体对光源的趋向效应,设置波谱光源与机械机构分别作为灾害蝗虫趋向行为的导向控制因素和诱集蝗虫的收集捕获因素,以此实现致灾蝗虫的有效捕集治理。蝗虫光电诱导趋向行为试验研究证实了短波谱光源的趋光诱导敏感性与趋光增效因素的控制措施,据此研制的光电诱导蝗虫滑移捕集机实现了致灾蝗虫的诱集;仿生研制的滑移捕集滑板能够有效抑制蝗虫附着系统的附着功能并促使诱集蝗虫高效滑移至捕集机的收集装置。灾害蝗虫的光电诱导滑移捕集治理能够抑制喷施化学农药防治导致的生态环境污染问题,还可实现捕获蝗虫的资源化利用,具有良好的应用前景。     

蝗虫灾害物理防治发展及应用前景探讨

物理治蝗产生了针对蝗虫生理特性的无毒害化治理效果。负压气流吸入式灭蝗实现了对草原蝗虫无害化治理和蝗虫资源在家禽饲料方面的利用;针对蝗虫的群体性趋光行为,光电诱导捕集蝗虫技术已获取相关的发明专利,并逐步与机械化捕集治蝗技术相结合;微波、射线等辐射技术,利用高能电磁波谱对生物体的聚热致死效应,逐步应用于对蝗灾的防治。物理治蝗有利于生态环境保护和农产品品质安全,必将成为蝗灾治理的重要技术。     

光温耦合调控对蝗虫趋光增益效应的试验研究

利用LED光源、温控加热装置和行为反应试验装置,采用对比试验法进行蝗虫趋光增益性热源温度的优选,探讨光温耦合效应与环境温度作用对蝗虫趋光增益行为影响的机理。结果显示：热源温度、光谱色光照、环境温度及蝗虫昼行夜伏性活动规律影响夜间蝗虫对光温耦合效应的选择,热源温度于蝗虫的趋光响应具有增益效应,其中以65℃热源温度于蝗虫的趋光增益作用最佳;同一时间段内,蝗虫对紫光与65℃热源温度耦合效应的选择最优;热源温度对蝗虫的光温诱导起增益群集作用,光谱色光照对蝗虫诱导起主要作用。     

偏振波谱光态矢量光照参量对东亚飞蝗偏光响应效应的影响

为明确偏振波谱光态光照参量对蝗虫趋偏响应效应的影响作用,获取蝗虫偏振诱导光场的技术特征,研制蝗虫偏振诱导光源,利用蝗虫偏光响应试验装置测试了蝗虫对紫、蓝部分偏光及线偏光的响应特征,以此优选波谱偏振光态矢量的作用模式,分析偏振波谱光态光照参量对蝗虫偏光响应机制的影响,探讨蝗虫偏光波谱矢量敏感模式变化的原因。结果表明,部分偏光中,紫波谱未引起而蓝波谱导致蝗虫视响应与视趋性敏感矢量发生改变;线偏光中,紫、蓝波谱均影响蝗虫趋偏响应效应的矢量敏感模式,且波谱相同,部分偏光矢量置向模式对蝗虫的操控诱导、视趋强度的调控性优于线偏光,而偏振矢量光态相同,紫波谱的作用效果强于蓝波谱。蝗虫趋偏响应效应与偏振波谱、偏振光态的异质作用效应有关,且线偏紫波谱120°左右置向矢量对蝗虫的诱导效果最强(94.5%),而紫波谱部分偏光左60°及右150°矢量对蝗虫视趋强度的作用效果最强(68.5%);部分偏光矢量置向模式的作用效果与波谱光致性视敏偏振效应有关,且蓝波谱中偏振度越高而光照度越低,矢量模式的操控诱导性越强,紫波谱中偏振度越低而光照度越强,矢量模式对蝗虫趋偏聚集程度的作用效果越强。从而,线偏与部分偏光不同矢量光照交替刺激模式可提高蝗虫趋偏响应敏感性。     

草地蝗虫吸捕机的发展及新式吸嘴的设计

草地蝗虫吸捕机采用直吸式吸嘴,吸捕率低。在对原直吸式吸嘴、特别是在对吹吸气流进行理论分析的基础上,结合蝗虫在吸捕时的跳跃躲避特性以及对蝗虫悬浮速度的试验测定,设计了吹吸式吸嘴。并对吹吸式吸嘴与直吸式吸嘴进行了对比试验。结果表明:吹吸式吸嘴可将吸口气流速度从原来直吸的20 m/s降低为14 m/s,可减轻后续设备的负荷;与具有相同吸口气流速度的直吸式吸嘴相比,吸吸式吸嘴轴向、径向吸捕距离分别延长0.5~1倍,负压吸捕区增大1~2倍,能够对更大范围的蝗虫进行有效吸捕,提高吸捕率。     

波谱光照效应对西花蓟马趋光响应变化的影响

为明确光致西花蓟马视响应效应特征及光致影响效应,获得蓟马光生物响应效应的致变因素,研制蓟马类害虫光推拉防控机具,在光源能量相同及增强条件下,测试西花蓟马对560、520、405、365 nm单光及其组合光的视响应变化,分析蓟马视响应效应变化的光照因素,探讨蓟马光响应影响机制.结果表明,单波长及组合波长光传导特异性光照强度(光照度及光能量),诱发趋光响应蓟马产生光适性、视趋性光行为特征,源于蓟马生物响应的光异质调控差异性,且波谱的光能刺激效应的影响性显著.光源能量相同,单光中蓟马对365 nm光的视响应敏感性最强而视滞敏感性最弱,组合光中蓟马对365 nm与520 nm光的视响应敏感性最强而对365 nm与560 nm光的视滞性相对最弱,单光中365 nm而组合光中365 nm与560 nm的光致视趋敏感性最优.光源能量增强,蓟马视响应及视滞敏感性单波谱光照强度发生变化,而组合光抑制蓟马视响应及视滞敏感性,560 nm光显著抑制而其余光增强蓟马视趋敏感性,且单光中365 nm光和组合光中365 nm与405 nm光增效性最强.光致蓟马的趋光性视响应中,35 mW/cm2下365 nm与520 nm光中敏感性最强、70 mW/cm2下365 nm光中次之,光致蓟马生物效应变化产生的应激效应引起光适性,且140 mW/cm2下365 nm与405 nm光调控性最弱而560 nm光致性最强,但发光生热效应是蓟马产生光趋近行为的诱因,且140 mW/cm2下365 nm光中蓟马趋近敏感性最强、365 nm与560 nm光中次之,源于波谱发光生热效应差异及光致蓟马生物效应的行为调节差异.本研究结果可为害虫灯光防控机具研制及昆虫趋光影响机制确定提供理论支撑.     

不同光照条件对斑马鱼趋光行为的影响

为探究斑马鱼在不同光照条件下的趋光行为差异,记录了六月龄的斑马鱼成鱼在紫外光（ultraviolet, UV）和可见光照射下的行为反应和在无光、紫光（420 nm）、蓝光（460 nm）、绿光（500 nm）、黄光（585 nm）和红光（620 nm）六种光照条件下的趋光分布情况。结果表明,刺激光为UV时,斑马鱼优先游向黑暗环境一侧,刺激光为可见光时,斑马鱼优先游向可见光一侧;UV和可见光分别设置在试验区A和试验区B时,随着UV刺激强度增加,斑马鱼的偏好指数未呈现明显的增加趋势,UV和可见光同时设置在试验区B时,随着UV刺激强度增加,斑马鱼的偏好指数呈现出明显的下降趋势;5 min和30 min时斑马鱼的平均分布率均呈现红光区>紫光区>蓝光区>黄光区,绿光区的平均分布率在5 min时高于红光区,在30 min时介于紫光区和蓝光区之间。研究表明,斑马鱼趋向可见光而远离紫外光,表现出明显的避UV性和趋可见光性,且避UV性与趋可见光性之间存在显著的拮抗作用,而无协同作用。此外,斑马鱼对红光、绿光和紫光的喜好程度较高,对黄光的喜好程度较低。研究结果可为斑马鱼视觉生态的研究提供参考。     

草地蝗虫在吸捕机吸捕条件下的特性

草地蝗虫活动的强弱受日照、空气温湿度、地表温度等环境因素的制约.在蝗虫活动较盛时,利用自行研制的草地蝗虫吸捕机吸捕蝗虫能收到一定的吸捕效果.研究了吸捕机的声、像以及气流干扰下对蝗虫跳跃高度、跳跃速度和跳跃方向等特性的影响.     

草地蝗虫悬浮速度的研究

在内蒙古锡林郭勒盟镶黄旗蝗灾发生区,采集了严重危害草原的4龄期、5龄期及成虫的亚洲小车蝗,分别对它们的活体、死体的悬浮速度进行了测定,为草地蝗虫吸捕机的设计与改进提供了理论依据。     

机械吸捕过程中蝗虫逃逸问题的探讨

野外试验时发现,蝗虫在吸捕的过程中有逃逸现象,并且主要出现在吸头两侧,因而吸捕率的高低跟吸捕机两侧流场的分布有密切关系。从吸嘴水平面更能直观地观察出吸头两侧流场的分布情况,利用F1uent软件中的RNGk-ε湍流模型对吸嘴水平面流场进行数值模拟,并结合试验数据分析草地蝗虫吸捕机吸头两侧流场的速度分布规律,寻求解决蝗虫两侧逃选问题的最佳方法,同时证明该数值算法的可靠性。     

鳜鱼不同生长阶段中趋光特性的研究

采用光梯度方法研究了鳜鱼生长发育中对 6种光的趋光特性。结果表明 :鳜鱼 (全长 4.7～10 5 .0mm)在水平光梯度下对 3× 10 -1～ 2× 10 3lx的不同色光表现出不同的趋光反应。平游、开食阶段的鳜苗(全长 4.7～ 5 .8mm)对蓝光以外的各色强光均具有强烈的趋光性 ,其中对黄光的趋光反应最为强烈和稳定 ,最大趋光率为 98.2 7%。随着鳜的生长发育 ,对强光的趋光性逐渐减弱 ,而对弱光的趋光性逐步增强 ,其适宜照度逐渐由强光区移至弱光区。全长 30～ 40mm的夏花阶段是鳜鱼的趋光特性明显转变的过渡时期。鳜鱼在不同照度下的适宜光色不尽相同 ,随其生长 ,弱光区的适宜光色为短波段的蓝、绿光 ,而强光区的适宜光色由长波段的黄、橙、红光移至短波段的绿光     

柑橘木虱趋光行为及复眼结构分析

【目的】研究柑橘木虱Diaphorina citri Kuwayama对不同光波的趋光性,探索其复眼结构及在光适应和暗适应下的结构变化并阐明其趋光机制,为发展柑橘木虱非化学防控技术奠定基础。【方法】选用趋光反应装置测定柑橘木虱成虫对不同光波的趋光率,利用扫描电镜技术和组织切片方法对成虫复眼形态和结构进行观察。【结果】柑橘木虱成虫对不同波长光的趋光率不同,对紫外光(365～370 nm)的趋光率为66.62%～71.38%,蓝光(470～475 nm)为47.17%～50.88%,绿光(520～525 nm)为39.37%～44.26%,黄光(590～592 nm)为28.18%～31.32%,红光(620～630 nm)为14.68%～18.33%。成虫复眼呈半球形,位于头部两侧触角基部,表面光滑无辅助结构,属于典型的并列相眼。小眼由角膜、晶锥、视网膜细胞、基膜和色素细胞组成,位于复眼中心区域的小眼呈六边形,边缘区域的小眼呈近圆形。雌、雄成虫每个复眼的小眼数分别为225～254和238～252个。【结论】柑橘木虱成虫对紫外光、蓝光和绿光的趋光率显著高于白光,雌雄成虫在复眼结构和形态方面没有明显的差异。研究结果为阐明柑橘木虱趋光行为的机制提供了理论基础。     

3种扁谷盗对不同波长光趋性研究

【目的】研究锈赤扁谷盗Cryptolestes ferrugineus成虫、土耳其扁谷盗Cryptolestes turcicus和长角扁谷盗Cryptolestes pusillus雌成虫对不同波长光的趋性。【方法】室内应用光行为反应装置测试3种扁谷盗羽化1、11、21和31日龄(雌)成虫对试验波长303、320、330、340、351、368、400、445、460、480、520、525、545、560、575和580 nm的趋光率。【结果】锈赤扁谷盗羽化1、11、21和31日龄成虫趋光率最高的刺激光波长分别为351、351、400、480 nm,对锈赤扁谷盗成虫诱集效果较好的光波长有351、400和445 nm,随着日龄的增加,对锈赤扁谷盗成虫诱集率大于20%的光波数增加;土耳其扁谷盗羽化1、11、21和31日龄趋光率分别为16%~51%、11%~46%、7%~37%和4%~28%,雌成虫趋光率最高的刺激光波长分别为351(368)、368、330和351 nm,对土耳其扁谷盗雌成虫诱集效果较好的光波长有368、351和303 nm;长角扁谷盗羽化1、11、21和31日龄趋光率分别为1.11%~75.56%、18.89%~70.00%、33.33%~62.22%和22.22%~71.11%,雌成虫趋光率最高的刺激光波长分别为575、320、400(445)和320(560)nm,对长角扁谷盗雌成虫诱集效果较好的光波长有320、575和330 nm。【结论】锈赤扁谷盗成虫的趋光性随着日龄的增加而增强,土耳其扁谷盗雌成虫的趋光性随着日龄的增加而下降,长角扁谷盗雌成虫的趋光性随着日龄的增加略为下降。