摘要：蝗虫每年都要给农业生产带来威胁和侵害，爆发期形成严重的蝗灾，造成农业的减收和减产。化学农药防治破坏生态环境；生物农药防治前景好，但它作用慢、易释灭。光电机械捕集蝗虫技术研究与应用，可大规模、无毒、无害化捕集蝗虫，既能防治蝗虫灾害的发生，又使这一自然生物种质资源得到有效利用。
主题词：蝗虫机械捕集综合利用
总论
天津市地处九河下梢，十年九旱，不仅给农业生产带来困难，而且也为蝗虫孳生和成灾提供了环境条件，几乎每年都受到蝗虫的威胁和侵害；同时，天津作为我国北方多旱地区，也是内蒙古地区草原蝗灾向南迁飞的危害地。因此，每到蝗虫爆发期，许多芦苇滩涂地区和农田都要遭受严重的蝗灾危害，造成农业的减收和减产。如同全国的蝗灾防治形势一样，天津市每年都投入大量人力物力，并常年备有化学防治的灭蝗机场和飞机，实现本地区蝗灾的控制和配合全国的灭蝗行动。
蝗虫防治工作，涉及面大、投入多，严重影响农业生产的正常进行，同时喷施的大量化学农药和生物农药年复一年的侵入生态环境，不利于对蝗虫天敌的保护，甚至还会造成对人类生存的危害。生物农药前景好，但它作用慢、易释灭。良好的蝗虫物种蛋白资源被毒性灭杀，妨碍了这一自然生物种质的有效利用。
据报道，蝗虫食用遍及世界各国，并且历史悠久；在我国，蝗虫的营养价值近年更是得到重视，研究表明：中华剑角蝗、短额负蝗、中华稻蝗等蝗虫鲜重蛋白质含量高达26%，干体蛋白高达66%—85%，富含18种氨基酸，其中人体所需的8种氨基酸占总量的36%，作为食用的动物性蛋白营养源具有明显优势。随着我国养殖业和畜牧业对蛋白质饲料需求的大量增加，中华稻蝗粉、草原土蝗粉替代进口鱼粉在饲养家禽上的应用得以研究，具备成本低、效益高的效果。因此，蝗虫资源的大规模无害化捕集成为一个需要迫切解决的问题。
蝗虫是一种变温喜温性昆虫，它的活动常常受到当时气温的支配。蝗虫在太阳光的初照下，会调节体位使体温在较短时间内升高，每升高1 °C其新陈代谢速度就增加9.6%，使蝗虫在气温从15 °C到25 °C的范围内取食旺盛，并在19 –25 °C时进行跳跃、飞翔、交尾、产卵等活动。另外，蝗虫能够辨别风响与异动，特别是优势种成虫具备骚动迁移的习性，这就为蝗虫行为的光电效应热诱导和机械化捕集提供了依据。
光电诱导蝗虫捕集技术与装备的应用，必将促进我市蝗虫灾害向资源化方向发展，实现蝗虫资源的大规模无毒无害化捕集，保护我市的生态环境和农业生产的良性发展，并为我市的养殖业提供一条高蛋白的蝗虫饲料来源，使自然生物种质资源得到有效利用，还将给天津市的农机行业注入新的技术活力，促进农业机械技术朝着适于生物生态的光机电集成化方向发展，同时也会带动其它诸如光、电等高新技术应用领域相关产业和农业生产领域的创新繁荣和技术进步，为我市的经济和社会的发展产生应有的推动力和不可忽视的作用。
1、光电机械捕集技术在国内外开发应用现状和发展趋势
光电诱导蝗虫捕集技术，是根据蝗虫的生活习性和其特殊的生物光电效应提出的蝗虫活动行为的诱导和捕集技术，具备着原始创新的技术特征和激发捕获效率的意义。目前还未见到国内外有相关的研究报道和技术实施。因此，该技术在天津市乃至全国的开发应用具有广泛前景。
据调查我国及我市的蝗虫品种主要是东亚飞蝗和土蝗，以东亚飞蝗成灾性和危害性最大。天津市宜蝗面积达150万亩，主要分布在宁河、大港、静海、宝坻一带较干旱地区。常年有50-60万亩土地受蝗虫侵害，严重年份达100多万亩，较轻年份在20万亩左右。目前采用的灭蝗措施有飞机喷药与人工喷药两种。药剂品种分为化学药品和生物药品，化学药品的大量使用不但造成自然生物资源的毒杀，还会造成对人类生活环境的侵害。
在蝗虫资源无害化的规模捕集利用方面，国内90年代初曾出现了机械吸捕的方法捕杀蝗虫，但这种方法并为得到广为普及，化学防治和生物防治仍然是目前蝗灾防治的主流手段。因此，为了生态环境的保护和生物资源的利用，光电诱导蝗虫捕集技术与装备的研究实施和开发应用非常重要，它的应用将会使天津地区的灭蝗工作朝着灭蝗无害化和蝗虫资源饲料化利用方向发展，同时提升天津地区农业机械行业“光机电一体化”的高新技术优势，甚至辐射全国形成一个潜在的巨大应用市场。
2、光电机械捕集蝗虫技术的应用
2.1蝗虫行为光电效应诱导的田间试验和草原试验。
在田间及草原的蝗虫发虫期，针对3-5龄若虫以及蝗虫成虫，分别进行广谱光源（可见与红外光）诱导行为的观察和研究，特别注重蝗虫聚集行为的红外光谱诱导效应探索，查明蝗虫活跃行为诱导控制与峰值红外光谱的关系，以及最佳光电诱导功率和方式等技术参数，还要获得地势条件、气候影响、天气因素等制约效应，提出蝗虫行为田间试验和草原试验光电效应诱导控制技术最佳方案。
2.2蝗虫光电效应诱导系统及捕集机构的机电一体化设计和制作。
根据蝗虫行为光电效应诱导的最佳技术方案，研制蝗虫诱导捕集的光电效应的实现系统与设备：①静态设施型。针对不能行进机械的田间或具有一定飞跃能力的蝗虫，构建陷阱式的网袋/皿槽捕集器以及电热/机械灭杀结构，布局光电诱导器具和控制系统，形成蝗虫光电诱导的静态捕灭的可移动设施与装备；②背负悬挂型。针对草地/草原蝗蝻期（3-5龄若虫）的蝗虫，设计辅助的风力吸捕的机械系统，布局光电诱导器具和控制系统，并结合拖拉机的背负要求，形成蝗虫光电诱导捕灭的背负悬挂型拖拉装备。并进一步完成这两种类型的蝗虫光电效应诱导捕集机械装备的机电一体化制作。
2.3蝗虫光电诱导捕集机机型及技术方案确定。
在田间及草原的蝗虫发虫期，利用设计制作的两种蝗虫光电效应诱导捕集机机型，分别对若虫和成虫期的蝗虫进行规模化的田间捕集试验和草原捕集试验验证，获取蝗虫光电诱导捕集机的试验参数和环境影响因素以及进一步改进的技术依据，确定无害化捕集蝗虫的光电诱导捕集机电装备机型的技术方案和实施措施，为产业化实施和每年一度的蝗虫无害化捕集和蝗虫种质资源有效利用提出可行方法和计划。
2.4光电诱导蝗虫捕集技术与装备技术经济指标：
静态设施型。①光电诱导方式：中心连续辐射；②光电诱导功率：可见光300瓦，红外光500瓦；③收集风机：200瓦；④辐射区面积：202 ╳π平方米；⑤网袋/皿槽每次捕蝗量：100公斤；⑥捕蝗率：80%；⑦异地移动方式：拖拉机拖动。
背负悬挂型。①光电诱导功率：可见光300瓦，红外光500瓦；②辐射区面积：4╳50平方米；③光电诱导时间（提前量）：≮1分钟；④辅助风量：≮100立方米/分钟；⑤单机行走捕集幅宽：4米；⑥作业效率：3公顷/小时；⑦捕蝗率：80%；⑧燃油消耗：1.5公斤/公顷。
3、技术运用及前景
光电诱导蝗虫捕集技术的实施，关键问题就是如何利用蝗虫生物活性的光谱效应诱导来激发蝗虫的活动行为，从而借助机械机构的作用来实现蝗虫的诱导捕集。蝗虫是一种直翘目昆虫，具有喜温的生活习性，它的活动常常受到当时气温的支配。当提供外界光电因素诱发时，便会调节蝗虫体温促使体内的生物活性增加和活动速率加快，达到蝗虫趋向光电诱导中心的聚集，实现捕集效率的提高。因此，蝗虫行为的光电效应诱导方案实施成为整个研究项目的关键技术。
蝗虫活性和行为的光谱光电效应诱导，是由蝗虫自然生活本质所定，把它与蝗虫的无害化捕集灭杀相联系，特别是与机械机构辅助捕集灭杀相联系，形成生-光-机-电一体化的集成技术，成为了本研究项目的技术创新亮点，并促成捕蝗技术装备的形成。
4、预期效益分析（经济、社会、生态效益，产业化前景）
光电诱导蝗虫捕集机的研制成功，将能实现蝗虫大规模无害化的捕集，配合每年度夏蝗和秋蝗的防治重任，将能大量减少人力和农药的投入，保护生态环境、促进蝗虫生物种质的资源化利用。
以悬挂型光电诱导蝗虫捕集机型为例，本机价格1.0万元，蝗虫重发期该机每天工作10小时，捕蝗面积为30公顷，则投入：①电能：0.800千瓦╳10小时╳2.0元/千瓦小时＝16.0 元；②燃料油：1.5公斤/公顷╳*3公顷/小时╳*10小时╳*3.0元/公斤＝135.0元。共 151.0元。
以平均蝗虫密度100头/平米、7克重/100头、捕蝗率80%计，每天捕集蝗虫鲜重：
30公顷*10000平米/公顷* 100头/平米* 7克/100头* 80%＝1680000克＝1680公斤；
以0.5元/公斤的价格出售给饲料加工场，每天每机的捕蝗量可获得：
1680公斤*0.5元/公斤 ＝ 840.0元。
扣去电能燃料消耗，可以获得689元的收入。因此，蝗虫重发期半个月的捕蝗作业，就能实现该机型设备投入的回收。
另外，若直接加工，以25%的干燥率以及95%的蝗粉率计，每天的捕蝗量可获得饲料级蝗粉：
1680公斤*25%*95% ＝399.0公斤；
以目前的进口饲料鱼粉平均价格5.0元/公斤计，蝗粉以低于鱼粉价格10%销售，则每机每天捕获的蝗虫量深加工后将转化为资金（包括成本）：
5.0元/公斤*（1—10%）*399.0公斤＝1795.50元。
每年通过出售蝗虫及加工粉平均每亩可获收益10元，100万亩获收益1000万元。
这样，在实现捕灭蝗灾的同时，还诱发了蝗虫蛋白饲料等下游相关产业的产生。
同时，蝗虫无毒无害化捕灭后减少庄稼损害或牧草损失，保证了绿色农牧业的经济发展；化学防治农药投入的大量减少，保护了害虫天敌鸟类的繁衍，也保护了人类的生存环境，并且促进蝗虫生物种质资源化的新形生态农业的诞生。
天津大港独流碱河河域及其库区去年蝗灾的成虫密度甚至高达4000-5000头，利用光电诱导蝗虫捕集技术装备实现高密度蝗虫的无害化捕集，不仅能提升灭蝗工作的环保效益，还能产生可观的经济效益，并且给饲料企业和养殖业带来良好的收成。
天津地区以及我国14个主要蝗虫灾害省区总计高达数千万亩的蝗虫重发地区，光电诱导蝗虫捕集机具装备有着潜在的巨大应用市场。因此，光电诱导蝗虫捕集机具装备的研究成功，必将促进天津市农机行业的壮大发展和科技进步，以光机电集成化的高技术产品服务现代化农业、推动天津市的经济发展。
3/24/2005
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