（农业昆虫与害虫防治专业论文）磁场和led光照对小菜蛾生物学特性的影响.pdf

4 一 扬州大学硕士学位论文 中文摘要 小菜蛾是十字花科蔬菜的重要害虫之一，具有远距离迁飞性和趋光性。为探 明磁场和l e d 灯对小菜蛾的作用，本文分别研究了磁场和l e d 光对小菜蛾生物学 特性的影响。结果如下： 1 研究不同恒磁场强度( 1 5 0m t 、2 0 0 m t 、3 0 0m t 、3 6 0m t 、5 2 0m t ) 对小 菜蛾生物学习性的影响。结果表明，5 个磁场强度处理下的小菜蛾卵、幼虫、 蛹发育历期均长于对照，且磁场强度越大，发育历期越长。在磁场强度3 6 0m t 、 5 2 0m t 时小菜蛾的生殖力和成虫寿命明显受影响，小菜蛾成虫寿命缩短了5 d ， 产卵量下降了5 0 。不同磁场对小菜蛾卵孵化率无明显影响，但对成蛹率及羽 化率有明显影响。5 个磁场强度下小菜蛾成蛹率均显著低于对照，其中5 2 0m t 下成蛹率仅为5 3 9 6 ；除了磁场强度为1 5 0m t 下的羽化率与对照差异不显著 外，其他4 个磁场强度下的羽化率均显著低于对照。 2 研究了不同强度的恒磁场对小菜蛾体内保护酶和解毒酶活性影响。在2 0 0m t 、 3 0 0m t 、3 6 0 m t 、5 2 0m t 磁场强度下，s o d 和p o d 活性显著下降。在3 0 0 m t 、3 6 0m t 、5 2 0m t 磁场强度下，羧酸酯酶活力显著低于对照。5 2 0m t 的 磁场对小菜蛾g s t 影响最大，显著低于对照。 3 研究了小菜蛾对蓝光( 4 6 5n m ) 、绿光( 5 2 0n m ) 、黄光( 5 9 0n m ) 、红光( 6 2 4n m ) 及 白光5 种l e d 光波的趋性。结果表明：小菜蛾对不同波长l e d 灯的趋性由高 到低依次为：绿光、白光、红光、黄光、蓝光。小菜蛾不同羽化日龄的趋光性 试验表明，第1 羽化日龄成虫对绿光、白光和红光的趋光率最高，第3 羽化日 龄成虫则对黄光和蓝光的趋光率最高。对五个波段光波的小菜蛾雌、雄虫之间 趋性无显著差异。暗适应时间对小菜蛾光行为的影响试验表明，在暗适应8 0m i n 后，小菜蛾对除蓝光外的4 种l e d 光波的趋性显著低于暗适应0m i n 、2 0 m i n 、4 0m i n 和6 0m i n 时。 4 研究了5 2 0a m 波长l e d 灯对小菜蛾产卵量和卵孵化率影响。结果表明，5 2 0 n l l l l e d 灯处理下小菜蛾产卵量、卵孵化率及产卵历期显著低于黑暗条件。 关键词：磁场；l e d ；小菜蛾；生物学；酶活性；趋光性 王明明：磁场和l e d 光照对小菜蛾生物学特性的影响 a b s t r a c t 5 一 t h ed i a m o n d b a c km o t h ( p l u t e l l ax y l o s e t e l l a l ) i so n eo ft h em o s ti m p o r t a n tp e s t s o fc r u c i f e r o u sv e g e t a b l e s i th a sc h a r a c t e r so fl o n g - d i s t a n c em i g r a t i o na n dp h o t o t a x i s t h ee f f e c t so fd i f f e r e n ti n t e n s i t i e so fm a g n e t i cf i e l da n dd i f f e r e n tw a v e l e n g t h so fl e d l i g h t so nb i o l o g i c a lc h a r a c t e r so ft h ed i a m o n d b a c km o t hw e r ei n v e s t i g a t e di nt h i sp a p e r t h er e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： 1 t h ee f f e c t so fd i f f e r e n ti n t e n s i t i e so fm a g n e t i cf i e l do nb i o l o g i c a lc h a r a c t e r so ft h e d i a m o n d b a c km o t hw e r ei n v e s t i g a t e d d i f f e r e n ti n t e n s i t i e so fm a g n e t i cf i e l d ( 15 0 m t , 2 0 0m t , 3 0 0m t , 3 6 0m t , 5 2 0m t ) h a ds i g n i f i c a n te f f e c t so pb i o l o g yo ft h e d i a m o n d b a c km o t h t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h ed e v e l o p m e n td u r a t i o n so fe g g ， l a r v a , p u p aw e r el o n g e rt h a nt h ec o n t r o lw h e nt r e a t e db ya l l5i n t e n s i t i e s ，a n dt h e h i g h e rt h ei n t e n s i t yw a s ，t h el o n g e rt h ed e v e l o p m e n td u r a t i o nw a s w h e nt r e a t e db y m a g n e t i c f i e l dw i t hi n t e n s i t i e so f3 6 0m t 、5 2 0m t , t h el o n g e v i t yo ft h e d i a m o n d b a c km o t ha d u l t sd e c r e a s e d5d a y st h a nt h ec o n t r o l ，a n dt h ef e c u n d i t y d e c r e a s e db y5 0 d i f f e r e n ti n t e n s i t i e so f m a g n e t i cf i e l dh a ds i g n i f i c a n te f f e c t so n p u p a t i o nr a t ea n de c l o s i o nr a t e ，w h i l et h e r ew a sn oo b v i o u se f f e c to ne g gh a t c h i n g p u p a t i o nr a t eo ft h ed i a m o n d b a c km o t hw e r es i g n i f i c a n t l yl o w e rt h a nt h ec o n t r o l w h e nt r e a t e db ym a g n e t i cf i e l dw i t ha l l5 i n t e n s i t i e s ，w h e nt h ev a l u ew a so n l y 5 3 9 6 u n d e r5 2 0 m ti n t e n s i t y e m e r g e n c er a t e sw e r eo b v i o u s l yl o w e rt h a nt h e c o n t r o lu n d e ra l ld e n s i t i e se x c e p t15 0m t 2 t h ea c t i v i t i e so fp r o t e c t i v ee n z y m e sa n dd e t o x i f i c a t i o ne n z y m e so ft h ed i a m o n d b a c k m o t hw e r es i g n i f i c a n t l ya f f e c t e db ym a g n e t i cf i e l do fd i f f e r e n ti n t e n s i t i e s w h e n t r e a t e db ym a g n e t i cf i e l dw i t hi n t e n s i t i e so f2 0 0m t ，3 0 0m t ，3 6 0m t ，5 2 0m t , t h e a c t i v i t i e so fs o da n dp o dd e c r e a s e ds i g n i f i c a n t l y w h e nt r e a t e db ym a g n e t i cf i e l d w i t hi n t e n s i t i e so f 3 0 0m t 、3 6 0m t 、5 2 0n a t , t h ea c t i v i t i e so f c a r ew e r eo b v i o u s l y l o w e rt h a nt h ec o n t r 0 1 t h em a g n e t i cf i e l dw i t h5 2 0 r o ti n t e n s i t yw a sm o s te f f e c t i v e i nd e c r e a s i n gt h ea c t i v i t i e so fg s t 鱼 扬州大学硕士学位论文 3 t h ep h o t o t a x i so ft h ed i a m o n d b a c km o t hf o rl e dl i g h t su n d e rf i v ed i f f e r e n t w a v e l e n g t h s ( 6 2 4n n l ( r e d ) 、5 2 0 衄( g r e e n ) 、4 6 5n r n ( b l u e ) 、5 9 0n n l ( y e l l o w ) 、 w h i t e l i g h t ) w e r ei n v e s t i g a t e d t h e r e s u l t ss h o w e dt h a t t h e r a t i o o f p h o t o t a c c t i c ( o r d e r e d f r o mh i g ht o l o w ) i n s e c t st ot h ef i v el i g h t sw e r eg r e e n w h i t e r e d y e l l o w b l u e t h ee x p e r i m e n to ft h ep h o t o t a x i so ft h ed i a m o n d b a c k m o t ha td i f f e r e n te m e r g e n c yd a y si n d i c a t e dt h a tt h ep h o t o t a x i st og r e e n 、w h i t ea n d r e dw e r et h eh i g h e s ta tt h ef i r s te m e r g e n c yd a y , w h i l et oy e l l o wa n db l u ew e r et h e h i g h e s ta tt h et h i r de m e r g e n c yd a y t h ep h o t o t a x i sh a dn os i g n i f i c a n td i f f e r e n c e b e t w e e nm a l ea n df e m a l e t h ee f f e c to nt h ed i a m o n d b a c km o t h sp h o t o t a c t i c b e h a v i o u ra f t e rt r e a t e di nd a r ks h o w e dt h a tt h e i rp h o t o t a c t i cr a t e ，w h i c hw a st r e a t e d 8 0 m i ni nd a r ku n d e rr e d 、g r e e n 、y e l l o wa n dw h i t el i g h tw e r es i g n i f i c a n t l yl o w e rt h a n 0 m i n 、2 0 m i n 、4 0 m i na n d6 0 m i n 4 t h ei m p a c to f5 2 0n n ll e dl i g h to nf e c u n d i t ya n de g gh a t c h i n gr a t eo ft h e d i a m o n d b a c km o t hw a ss t u d i e d t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tw h e nt r e a t e dt h e f e c u n d i t y 、e g gh a t c h i n gr a t ea n dd u r a t i o no fl a ye g gf o rt h ed i a m o n d b a c km o t h u n d e r5 2 0n n ll e dl i g h tw e r es i g n i f i c a n t l yl o w e rt h a nt h a to f u n d e rd a r k n e s s k e yw o r d s ：m a g n e t i cf i e l d ；l e d ；p l u t e l l ax y l o s e t e l l al ；b i o l o g y ；a c t i v i t i e s o f e n z y m e s ；p h o t o t a x i s 扬州大学硕士学位论文 扬州大学学位论文原创性声明和版权使用授权书 学位论文原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下独立进行研究工作所取得的研 究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表 的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：彳矿阳彳刁 签字日期：纠9 年r 月、f 日 学位论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向 国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅。 本人授权扬州大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学 技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向 社会公众提供信息服务。 学位论文作者签名：刀叩7导师签名：跚 签字日期形卜年f 月b 踟 签字日期莎形哗厂月夕细 ( 本页为学位论文末页。如论文为密件可不授权，但论文原创必须声明。) 王明明：磁场和l e d 光照对小菜蛾生物学特性的影响 三 1 小菜蛾的危害与防治 第一章前言 1 1 小菜蛾的危害与分布 小菜蛾( p l u t e l l ax y l o s e t e l l a l ) 属鳞翅目菜蛾科，主要寄主是十字花科植物，在 甘蓝、花椰菜、大白菜、萝b 、荠菜、小白菜、西洋菜等蔬菜上危害严重。据报 道，每年用于防治小菜蛾的费用约1 0 亿美元( s h e t o ne ta 1 ，1 9 9 6 ) 。小菜蛾是世界 性害虫，在我国各地菜区均有分布，在热带、亚热带地区可以周年繁殖，亚热带 地区8 1 2 代，热带地区2 0 代以上( 陈言群等，1 9 9 2 ) 。尤其在我国长江流域和南 方沿海地区发生严重，给我国蔬菜生产造成严重影响。 1 2 小菜蛾的防治 小菜蛾的防治主要有药剂防治、生物防治、物理防治。药剂防治1 直作为主 要的防治方法，但迄今为止，小菜蛾对很多药剂已经产生了抗性。据报道小菜蛾 己经对5 0 多种农药产生了不同程度的抗性，包括有机氯、有机磷、氨基甲酸酯、 拟除虫菊酯、苯酰基硫脲类、昆虫生长调节剂类农药，以及生物源农药如农用抗 生素类杀虫剂一刺糖菌素和苏云金芽孢杆菌b a c i l l u st h u r i n g i e n s i s ( b 0 等( 赵锋， 2 0 0 5 ；何玉仙，2 0 0 1 ) 。物理防治主要是利用小菜蛾的趋光性，利用灯光诱杀。在 无公害蔬菜生产上这无疑是首选的防治技术。 影响小菜蛾生长发育的因子有很多，其中环境因子影响很大，主要有天敌、 温度、湿度、光照、寄主植物。磁场作为种物理现象，在对昆虫的影响研究中 尚未有广泛的报道。 2 磁场的生物学效应 2 1 应用于生物体的外磁场主要类型及处理方式 磁场是一种物理现象，自然界存在着磁场，人类也可以制造人工磁场。对 磁场的分类方法很多，在实际工作中，应用于生物的外磁场主要有恒定磁场、脉 冲磁场、旋转磁场、核磁共振以及磁化水、电磁场等。一般认为，大于1 0 r n t 为强 扬州大学硕士学位论文 磁场，小于1 0 i a t 为极弱磁场，介于其间的为弱磁场，如地磁场( 3 0 - - 5 0 1 t t ) 。磁 场在很宽的范围( 1 0 1 0 4 g s ) 均可对生物产生影响。对大多数生物体而言，中低 剂量的磁处理，对生物体有促进生长作用或正效应，高剂量长时间的磁处理，对 生物体往往有负作用或致死、致残作用( 鲁勇军等，1 9 9 4 ) 。 目前磁场应用于生物体的方式主要有3 类。第1 类是应用磁场直接处理生物 体，即将生物直接置于不同强度的磁场中，处理一定时间，直接测定各项指标或 生长一定时间后进行检测；第2 类是利用水以一定的流速通过磁场切割磁力线以 获得磁场处理水，再利用磁化水提供给生物体生长代谢，如饮用、浸泡、浇灌等， 一段时间后再检测各项指标；第3 是用磁化水与外磁场处理结合先后进行。磁场 处理参数主要有恒定磁场的感应强度大小，作用时间的长短，交变磁场的变化频 率与作用时间等( 毛宁等，2 0 0 0 ) 。 2 2 磁场对植物的生物学效应 2 2 1 磁场对植物的正效应 人们在磁场对植物体的影响方面做了不少的研究。磁场对植物体影响的研究 主要用磁场处理或者在磁场环境下培养生长发育阶段的植物体，研究它和正常发 育生长的植物体之间的差异。夏丽华等( 1 9 9 9 ) 研究了磁场处理番茄种子及育苗用营 养土对种子活力、苗期长势的影响，结果表明，湿种子经磁场处理后，种子活力 明显提高。根据种子活力及苗期长势初步确定番茄种子最佳处理磁场的磁感应强 度为2 0 0m t 和3 0 0m t ，处理时间1 0m i n 。育苗土经磁场处理后对苗期长势同样 具有明显的促进作用。徐安起等( 1 9 9 9 ) 试验证明，适当的磁场处理可提高小麦种子 的生理活性，促进发育，提高小麦的分孽能力、穗数和千粒重，从而提高产量和 品质。赖光新等( 1 9 8 6 ) 用6 7 0 4 0 0 0g s 的磁场处理玉米、水稻、蚕豆、黑麦种子发 现磁场处理后种子的发芽率发芽势和根长均比对照提高差异达极显著水平。高梦 祥等( 2 0 0 9 ) 研究表明，适当的磁场处理可以促进猴头菌菌丝的生长。高和平等( 2 0 0 4 ) 用经不同强度的磁场处理水对结球甘蓝、白尖叶葛芭和短叶十三萝卜的种子进行 浸种处理，结果表明三种种子的发芽率均高于对照。主尚武等( 2 0 0 1 ) 用梯度磁场处 王明明：磁场和l e d 光照对小菜蛾生物学特性的影响竺 理马铃薯品种克新1 号、紫花白，表现为提早出苗，提前成熟，田间腐烂率降低， 淀粉含量提高。 2 2 2 磁场对植物的负效应 磁场对植物的生物学效应并不都是正面的。对不同磁场处理后的花生种子进 行发芽实验，发现发芽率、发芽势均高于对照，但随着处理强度提高，磁场对种 子萌发的作用却逐渐减小( 侯双印等，1 9 9 0 ) ；磁场处理后的豌豆在5 0 、1 0 0 0 h z 时 促进发芽，而在3 0 0 h z 时则抑制发芽( 吴玉荷，1 9 9 5 ) ；对大连附近的海洋微藻在实 验室中进行了磁场处理水的培养实验，实验结果显示，经磁处理水9 天后，5 0 m t 磁场处理的海藻生长增长明显，增长率约3 0 以上，但1 5 0 m t 磁场处理后，开始 增长明显，但以后增长缓慢，呈负增长，表明太强的磁场有抑制生长的作用。 2 3 磁场对微生物的生物学效应 磁处理对微生物生长和特性的影响，国内外已有报道。张吉先等( 1 9 9 9 ) 以发 育在第四纪红土上的黄筋泥和红砂岩母质上的红砂土为试材，经磁化处理后进行 测定。结果表明，适当的磁场强度下( 0 1 5 0 3 5 t ) ，土壤呼吸作用增强，放线菌 菌落数增加，转化酶和磷酸酶提高；而细菌生长和过氧化物酶，脲酶活性受到抑 制。高磁场( 0 8 0 t ) 对土壤微生物和酶活性均产生抑制作用。磁场对细菌的裂殖 并无影响，但对细菌有致死作用，如一家工厂的自来水通过磁化器后，发现大肠 杆菌的含量大为降低( c h a r l e s ，1 9 8 6 ) 。 2 4 磁场对动物的生物学效应 朱国庆等( 1 9 9 5 ) 报道将幼年w i s t a r 大鼠分别于1 0 日龄和2 0 日龄时两次暴露 于1 0 t 稳态磁场中，每次3 0 m i n 强磁场可引起大鼠的应激反应。何兆昌等( 1 9 9 6 ) 报道美国青蛙受到适当强度的脉冲电场刺激后，胎胚的孵化率、存活率、生长发 育速率均有所提高。赵洋等( 2 0 0 7 ) 报道中频交变磁场照射会给小鼠的自发活动造 成一定影响。 2 5 磁场对昆虫的生物学效应 许多研究结果表明，昆虫对磁场强度的变化是有反应的。l e v e a g o o d ( 1 9 6 2 ) 把 1 0 _ 一 扬州大学硕士学位论文 果蝇饲养在1 0 0 0 g s 的永磁体附近，发现在太阳活动增强期间每代的数量都有所增 加。尤其当磁体的n 极指向东方而s 极指向西方时( 与地磁场水平分量成9 0 0 ) ，影 响更加明显。周志芳等( 1 9 9 5 ) 将黄粉虫饲养在磁场强度为0 0 2 5 0 0 4 7 t 的磁化杯 中，实验结果表明，能使蛹期缩短0 1 9 d ，成虫产卵量每雌增加1 1 8 枚，卵孵化率 增加2 0 5 ，幼虫体重增加3 8 3 。 过强和过弱的磁场对昆虫是不利的。当把果蝇饲养在7 5 0 - 1 1 0 0 0 e 的磁场中 时，子1 代和子2 代的数量都会增多；放在3 0 0 0 - - 一4 4 0 0 0 e 磁场中时，子1 代中有 大量个体的虫眼变形。在1 2 0 0 0 0 e 磁场中，果蝇成虫只需6 0 分钟就全部死亡 ( p r e s m a n ，1 9 7 0 ) 。把饲养器内地磁场的垂直分量抵消后，能使大黄蜂的筑巢活动受 到严重干扰，并能使其中羽化后未满一天的个体全部死亡( k i s l i u ke ta 1 ，1 9 7 9 ) 。赵 万勇等( 2 0 0 4 ) 用脉冲磁场处理黄粉虫的幼虫，发现5 0 1 2 0 m t 强度的永恒磁场、1 h z ， 和5 0 h z 的脉冲磁场有延缓黄粉虫生长发育的作用。5 0 h z 的脉冲磁场对黄粉虫幼 虫的生长和化蛹均有不良的影响。虽然死亡率没有大的变化，但是从1 7 0 d 后的剩 余幼虫数和4 0 - 8 0 同龄的4 0 d 的蜕皮情况来看，5 0 h z 的脉冲磁场显著的延缓了其 生长发育，1 h z 脉冲磁场和永磁场的效果也稍差于对照组。叶榕卡 j ( 2 0 0 4 ) 用不同频 率的脉冲磁场处理各个虫态的黄粉虫，发现成虫受脉冲磁场的影响较大。在 5 0 1 2 0 m t 强度的稳定磁场和5 0 h z 频率的脉冲磁场共同作用下，成虫的存活率显 著下降，雌虫的产卵期缩短了1 0 天，雌虫的产卵量显著下降。张桂银等( 1 9 9 4 ) 观 察了磁铁磁场强度中心为9 0 0 e ，靠中心4 0 9 0 e ，中间3 7 0 0 e ，外围1 0 0 0 e 的磁场 对黄粉虫的卵、幼虫、蛹、成虫的影响。结果证明，在磁场作用下，黄粉虫卵孵 化率降低了3 1 2 ，幼虫平均体重减少1 6 m g ，幼虫期延长1 5 天，蛹期延长1 5 天，成虫产卵前期死亡率高达5 0 ，产卵量降低4 7 7 。从饲养利用来看，磁场对 黄粉虫的生长发育有不良影响；从防治角度看，略有优点。 磁场具有方向性。不少昆虫能对磁场表现出方向性反应。例如黄粉虫t e n e b r i o m o l i t ol 在完全黑暗中可以依据地磁场决定爬行方向( a r e n d s ee ta 1 1 9 7 8 ；马幼 飞，1 9 9 2 ) ，苗术切根虫n o c l l i ap r o n u b al 在晴朗的夜晚是依据对星月的定向进行迁 飞，但在阴天的夜晚则是依据对地磁场的定向。另外，一种白蚁t r i n e r v i t a r m e s 王明明：磁场和l e d 光照对小菜蛾生物学特性的影响 旦 g e m i n a t u s 利用对地磁场的接收而识别巢穴方向( r i c k l i ，1 9 8 8 ) 。 2 6 磁场对生物体作用的磁生物学机理 2 6 1 磁场对生物极性大分子的影响 d n a 或r n a 具有靠氢键等次级键作用形成的三维结构。而这些弱作用力容 易受到外界的干扰。在磁场作用下，d n a 结构也会发生相应的变化。一些生物大 分子链的吸收光谱在磁场作用下也发生了分裂，表明这些生物大分子链的结构已 发生变化( s e r i k o v , 1 9 9 5 ) 。磁场处理一般不会引起基因突变，但磁场可能直接引起 活体的d n a 分子结构的变化。动物研究表明，将小鼠暴露在磁场中，发现小鼠脑 细胞单链d n a 和双链d n a 发生了明显的破坏，小脑和脑皮层等部位的c 1 0 s m r n a 升高( f r i t z ee ta 1 ，1 9 9 7 ) 。磁场能使可溶性蛋白、氨基酸含量发生变化。夏绪 刚等( 1 9 9 7 ) 用旋磁场作用于大鼠颈总动脉的实验表明，旋磁场有抑制磷脂酶a 2 活 性与降低内皮素含量的作用，对于脑缺血再灌注损伤有防治功效。 2 6 2 磁场对生物体机能和组织器官的影响 磁场可以影响生物体机体状态，贾建治( 2 0 0 0 ) 用均匀交变磁场对小白鼠的自 主活动及戊巴比妥钠阈下催眠影响进行的研究表明，磁场有一定的镇静、催h 民作 用。磁场对生物组织器官如心血管系统，消化系统，神经系统，免疫系统均有不 同程度的影响。刘焕珠等( 1 9 9 6 ) 用恒定磁场作用于离体小肠，经作用2 4 小时后使 小肠上皮细胞a t p 酶活性升高，使小肠葡萄糖转运电位显著升高，进而促进了小 肠对葡萄糖的吸收作用。李昌敏( 1 9 9 8 ) 的研究证明，工频磁场可抑制细胞间隙缝隙 连接的生理活动，进而抑制中枢神经系统作用。 2 6 3 磁场对生物体内的金属离子和酶的影响 适当强度的磁场能加速植物体的代谢过程和呼吸速率，加快细胞内的氧化磷 酸化过程，促进细胞内a t p 合成，并且可提高植物体内许多酶的活性，如过氧化 物酶( p e r o x i d a s e ，p o d ) 、和超氧化物歧化酶( s u p e r o x i d e d i s m u t a s e ，s o d ) 等，从而 加快了一些活性氧与自由基的清除，消除它们在组织内的不良影响，提高植物的 抗逆。l 生( r u z i ce ta 1 ，2 0 0 0 ) 。g a r e i ae ta 1 ，( 2 0 0 1 ) 认为，磁场的作用可能使细胞内c d + 1 2 扬州大学硕士学位论文 水平或跨细胞膜的离子浓度发生改变，从而导致细胞渗透压与吸水能力发生改变， 进而影响植物生长。还有研究表明，磁场还有提高植物体内某些生化有机物质如 有机酸、激素、核酸含量的作用，因而有助于提高植物体抵抗外界不良环境的能 力( s o u z ae ta 1 ，19 9 9 ) 。 3 l e d 灯的应用及昆虫的趋光行为 3 1l e d 的发光原理 发光二极管( 1 i g h te m i t t i n gd i o d el e d ) 是把电能转化为光能的电致发光器件，其 核心部分是由p 型半导体和n 型半导体组成的p n 结，发光过程包括三部分：正向 偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输一注入的少数载流子与多数载流子复 合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。l e d 能 发出从紫外到红外不同颜色的光，光的强弱与电流有关( 王晓明等，2 0 0 5 ) 。 3 2l e d 光源的发展历史 1 9 6 4 年首先出现红光l e d ，之后出现黄光l e d 。直到1 9 9 4 年，蓝光、绿光 l e d 才研制成功。1 9 9 6 年由日本n i c h i a 公司( 日亚) 成功开发出白光l e d 。随着l e d 发光效率和光能量的提高，目前l e d 己在科研和生产领域得到了广泛的应用( 吴淑 梅，2 0 0 8 ) 。随着国家半导体照明工程的启动，半导体照明技术将进一步改变我们的 世界( 王声学等，2 0 0 6 ) 。 3 3l e d 光源的优点 l e d 具有很多优点： 1 ) 发光效率高：白炽灯、卤钨灯的光效为1 2 2 4 1 m 啊，荧光灯的光效为5 0 - - - 7 0 l m w ，钠灯的光效为9 0 1 4 0l m w ，大部分的耗电变成热量损耗。l e d 的光效经 改良后可达到5 0 - - 2 0 0l m w ，而且光的单色性好、光谱窄，无需过滤可直接发出有 色可见光。目前，世界各国均加紧提高l e d 光效的研究，在不远的将来其发光效 率将有更大的提高。 2 ) 环保：由于采用电致发光的原理，没有有害金属汞污染问题，废物可以回收， 并且冷光源发热量较低； 王明明：磁场和l e d 光照对小菜蛾生物学特性的影响 旦 3 ) 使用寿命长：l e d 的平均寿命达1 0 万小时，是普通灯管的数十倍。l e d 灯 具的使用寿命可达5 1 0 年，大大降低灯具的维护费用，避免经常换灯之苦。 4 ) 安全：l e d 灯体积小、重量轻，用环氧树脂封装，可承受高强度机械冲击 和震动，不易破碎。 5 ) 控制管理：l e d 可以集中控制，也易于分散控制或对点进行调节控制。还 可以通过控制l e d 的电流调光，通过不同光色组合调色，达到多种动态变化效果 ( 王晓明等，2 0 0 5 ) 。 3 4l e d 在照明中的应用 黄金霞等( 2 0 0 8 ) 根据l e d 景观灯在室外景观使用的场合，其可分为如l e d 轮 廓灯、l e d 彩虹管、l e d 投光灯、l e d 洗墙灯、l e d 埋地灯、l e d 水底灯。专 用普通照明：如便携式照明( 手电筒、头灯) 、低照度照明( 廊灯、门牌灯、庭用灯) 、 阅读照明( 飞机、火车、汽车的阅读灯) 、显微镜灯、照相机闪光灯、台灯、路灯等 ( 方配敏，2 0 0 7 ) 。由于红、黄、绿光l e d 有亮度高、寿命长、省电等优点，在交 通信号灯市场的需求大幅增加。 3 5l e d 在农业中的应用 3 5 1l e d 在植物中的应用 l e d 的光谱域宽在( - 4 - 2 0 ) n m 左右，波长正好与植物光合作用和形态建成的光 谱范围吻合。近年来，随着l e d 光源研究与开发的不断深入，使其在植物栽培领 域的应用成为可能。植物光合作用在可见光光谱( 3 8 0 7 6 0 n m ) 范围内，所吸收的光 能约占生理辐射光能的6 0 6 5 ，其中主要是波长为6 1 0 7 2 0 n m 的红橙光和波 长为4 0 0 - - 5 1 0 r i m 的蓝、紫光( 魏灵玲，2 0 0 7 ) 。转基因植物的栽培实验，要求在隔 离空间进行。采用人工光源的封闭设施，通过环境调节，在农场内只能一年次 栽培的物种，一年可以进行多次栽培。如果能理想地控制气温、日长、光质，会 缩短开花育种的周期。l e d 作为新兴的人工光源，必将在其中得到广泛的应用( 于 海业，2 0 0 9 ；崔瑾，2 0 0 8 ) 。在超高亮度l e d 开发成功后，被广泛应用于植物生 理或栽培领域的研究，如光形态发生、光合作用及叶绿素合成研究等( 石井雅久等， 1 4 扬州大学硕士学位论文 1 9 9 5 ) 。 l e d 还可以应用于植物组培领域，t a n a k ae ta 1 ，( 1 9 9 4 ) 研究发现，红光l e d 能 促进兰花组培苗叶片生长，但叶绿素含量、茎和根的干重比荧光灯略低。1 w a n a m i e ta 1 ，( 1 9 9 2 ) 通过使用l e d 补充单色红光或远红光来改变光质，进而控制马铃薯组 培苗茎的长度与生长状况。b a r t ae ta 1 ，( 1 9 9 2 ) 用红光、蓝光及其组合l e d 对百合 属植物的幼芽分化再生进行研究，结果表明红蓝光组合l e d 与其他光源相比更能 促进花芽分化，更适合幼芽生长，植株大小和干、鲜重都有了明显的增长。 在植物补光方面l e d 可以实现对密集种植作物的低矮位置和对分层种植作物 的按需补光，还可以实现对同一种作物的不同部位的不同类型光的补光，从而优 于传统灯具及照射方式的补光效果( 曲溪，2 0 0 8 ) 。 3 5 2l e d 对昆虫影响的研究现状 目前，l e d 在害虫防治上的应用报道不多。王慧等( 2 0 0 7 ) 利用自制的l e d 塑 料杯诱杀器研究烟粉虱的趋光规律。研究结果表明，烟粉虱对三种灯的趋性差异 极显著，烟粉虱对甲、乙两种灯趋性较大；三种距离之间差异极显著，1 5 c r n 和6 0 c m 对粉虱有很好的诱集效果：黏杀剂之间差异极显著，且黏杀剂1 比2 的效果好。 l e d 塑料杯对烟粉虱的诱捕作用最大可达4 4 4 。 段云等( 2 0 0 9 ) 室内条件下研究了5 0 5 、5 4 0 r i m 和5 9 0 r i m3 种波长l e d 光照对棉 铃虫成虫明适应状态和交尾的影响。结果表明，夜间给予3 种波长的l e d 光的持 续光照和间歇光照均能有效地保持棉铃虫成虫的明适应状态，明适应保持率在 7 5 1 0 0 ；5 9 0 n m 的l e d 光照能够使棉铃虫成虫的交尾率由对照组的8 9 1 降 低至5 2 5 ，同时明显减少其交尾次数。结果还表明，5 0 5 n m 和5 9 0 n m 的l e d 光 照能够改变棉铃虫成虫的产卵动态，使平均产卵期延长2 d 左右，同时也能显著地 降低棉铃虫卵的孵化率。平嗣淳司等( 2 0 0 7 ) 禾r j 用黄色l e d 光源制作一种装置，用 以防治夜蛾科害虫，有明显的效果。林闽等( 2 0 0 7 ) 设计了一种太阳能光伏l e d 杀 虫灯系统。通过试验研究取得了一定的效果。 3 6 昆虫的趋光特性 王明明：磁场和l e d 光照对小菜蛾生物学特性的影响堕 法国著名昆虫学家法布尔详细记录了大孔雀蛾的扑灯行为，这是对昆虫趋光 行为的较早科学记录之( 法布尔，2 0 0 1 ) 。进入2 1 世纪，人类更广泛利用趋光性 进行害虫防治，在现代农业生产中日益显示出其优越性。 昆虫对光的趋性是通过其视觉器官( 复眼和单眼) 中的感光细胞对光波产生感 应而作出的趋向反应。光是一种电磁波，在电磁波的光谱中央附近有3 个重要区 域，即：( 1 ) 人不能直接视觉到的红外线( 3 个区中最长的光波) ；( 2 ) 人能直接视觉到 的可见光谱( 3 9 0 - - 7 0 0 n m ) ；( 3 ) 紫外光区( 比可见光谱短，人不能直接视觉到) ( 南开 大学等，1 9 8 0 ；北京农业大学，1 9 8 1 ) 。昆虫对光的感应多偏于电磁波光谱中央附近 的短光波，波长为2 5 3 - - 7 0 0 n m ，相当于光谱中的紫外光至红外光内线部分的区域， 各种昆虫对光的趋性有特定的选择和爱好( s h i m i z u e ta 1 ，1 9 7 8 ) ，萤火虫只对黄绿光 色( 5 2 0 5 6 0 n m ) 至深红光色( 6 9 0 n m ) 的光波有较强的趋向反应；家蚕幼虫对紫外光 ( 3 5 7 n m ) 、绿光( 5 5 7 n m ) 和黄光( 5 8 5 n m ) 有较强趋性；蚜虫对5 5 0 6 0 0 n m 的黄色光波 最敏感。 3 7 昆虫对单色光的行为反应 从行为学角度，研究昆虫对不同波长及光强度的单色光的反应，可以筛选出 对昆虫敏感的波长的单色光，而昆虫的趋光性与对光的敏感度有关。因此，这是 研究昆虫趋光特性的一个重要方面( 靖湘峰，2 0 0 4 ) 。d u a f y ( 1 9 6 4 ) 对8 种夜蛾分别进 行了3 5 种波长( 从3 6 5 6 7 5r i m ) 的趋光性比较，峰值分别在3 6 5h i 1 、4 5 0n n l 、5 2 5 a m 等处。丁岩钦( 1 9 7 4 ) 对棉铃虫和烟青虫进行了1 3 种单色光的行为选择实验，在 紫外光谱内反应率较高的波长为3 3 3 ，3 8 3 n m ，而在可见光范围内，对4 0 5 n m 的单 色光反应率较高，但对4 0 5 r i m 的反应率低于各紫外光。最高反应率在3 3 3 n m 处， 并且将除3 3 3 n m 外的单色光强度增大1 2 倍时，仍不改变这种特性；羽化天数的 差别对这种特性亦无影响。魏国树等( 2 0 0 0 ) 的研究则表明，在3 4 0 - - - 6 0 5 n m 波谱范 围内，棉铃虫光反应的峰值从大到小依次为4 8 3 ，3 4 0 ，4 0 0 和5 3 8 n m ，并且反应 强度随光强度的增强而增强，到一定强度时增长变缓，呈近s 曲线型。雌性较雄 性的趋光反应率和可适应的光强度高，1 ，3 ，5 日龄蛾中以3 日龄的趋光反应率和 可适应的光强度高，并且棉铃虫蛾的趋光、避光反应行为有相似的波长及光强度 1 6 _ 一 扬州大学硕士学位论文 选择机制。侯无危等( 19 9 4 ) 从室内和室外对桃小食心虫蛾的趋光反应特性进行了研 究，在对3 3 3 ，3 5 0 ，3 7 5 ，3 8 3 ，4 0 5 r i m5 种单色光的反应中，对3 0 5 n m 的反应最 强烈，对3 3 3 n m 的反应最差；而在室外实验中，以黑绿灯( 3 5 3 ，5 3 0 n t o ) 的效果最 好。陈惠祥等( 1 9 9 9 ) 使用不同波长的光源对棉铃虫进行测试，结果4 2 0 ，3 6 5 ， 3 6 5 + 5 8 5 ，5 8 0 n m 的荧光灯及3 6 5 n m 的紫外灯对棉铃虫的诱杀效果较好。可见不同 昆虫的波长选择特性不同。陈小波等( 2 0 0 3 ) j , 恿过对棉铃虫蛾趋光行为的反应观察， 发现虽然同一虫蛾在不同组别的试验中存在不同的上灯取向，但在总体上趋向于 某一或某几个灯种的概率较大，表现出相应的选择性。 3 8 昆虫的灯光诱杀技术 我国杀虫灯的研究应用大致分为4 个阶段。第一阶段是1 9 5 8 年前后农村采用 普通灯光诱虫，如白炽灯、汽灯、油灯等；第二阶段是以2 0 世纪六七十年代起相 继研制成的黑光灯、高压汞灯诱虫为标志。上述二个阶段或因效果不甚理想，或 因安全及毒性( 毒瓶收集) 问题，以及对天敌杀伤力较强等问题，大面积推广应用受 到限制，仅在测报上应用较多。第三阶段是近年来研制开发出的新一代杀虫灯产 品，其代表产品是“佳多频振杀虫灯 ，该灯集光、波、色等诱杀方式于一体，并 克服了黑光灯和高压汞灯的一些不足之处，综合效应显著提高( 赵季秋，2 0 0 2 ) 。该 灯对近1 2 7 0 余种害虫有诱集作用，一般比黑光灯诱虫量高4 5 倍，目前我国各地 已广泛应用于农林害虫防治与测报。频振式杀虫灯对金龟子、夜蛾类、天蛾类、 菜青虫、小菜蛾、小地老虎、卷叶螟、玉米螟、棉铃虫、飞虱、甲壳虫、蝼蛄、 蓟马、叶蝉、蟋蟀等害虫诱集效果明显( 赵季秋等，2 0 0 6 ) ；对天敌杀伤轻，益害虫 比为1 ：9 2 ；通过对斜纹夜蛾、小菜蛾雌蛾的解剖，查明部分产卵的占2 1 ，未产 卵的占6 7 ，故可显著减少田间落卵量( 齐波等，2 0 0 6 ) 。 刘立春( 1 9 8 2 ) 报道，对于红铃虫，单管黑白双光灯比黑光灯诱虫量有较显著的 提高，并且对天敌昆虫的诱虫量明显减少。其原因是双光灯有长短2 种光波，大 气对长光波吸收小，可以增大照射范围，并且双光灯有3 5 0 n m 和5 8 5 n m2 个峰值， 而这2 。个波长的单色光均对蛾类敏感，因此，导致双光灯诱虫效果更佳( 刘立春， 1 9 8 5 ) 。刘立春还对不同的单管双光灯进行比较，发现效能从大到小依次为黑白单 王明明：磁场和l e d 光照对小菜蛾生物学特性的影响旦 管双光灯、黑绿单管双光灯、黑橙单管双光灯、黑玫单管双光灯，除黑玫灯外， 各双光灯均优于黑光灯。但对于不同害虫，各灯的引诱效果又有差别，如黑白灯 对棉铃虫、盲椿象、棉小卷叶虫、三化螟、二化螟、稻纵卷叶螟、稻螟蛉、粘虫 效果较好，黑绿灯对棉铃虫、顶点金钢钻、小造桥虫、玉米螟、粘虫的效果较好， 黑橙灯对棉铃虫、红铃