光振耦合对蝗虫趋光响应驱动增效效应的影响及测定.pdf

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1、第28卷第18期农业工程学报V01．28No．182012年9月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringSep．2012169光振耦合对蝗虫趋光响应驱动增效效应的影响及测定刘启航1，吴迪2，周强3(1．河北工程大学机电学院，邯郸056038；2．河北工程大学信电学院，邯郸056038；3．中国农业大学工学院，北京．100083)摘要：依据蝗虫趋光机理和振动惊吓蝗虫反应特性，利用LED光源、振动激发设备和蝗虫行为试验装置，进行了蝗虫对光振耦合和

2、光谱光照趋光响应的对比测定。结果显示：光谱光照和振动的耦合效应对蝗虫趋光产生了推拉驱动激发效果，振动刺激驱动增效了蝗虫趋光响应的程度，并增益了蝗虫趋光响应的实现，而光谱光照决定了蝗虫的趋光诱导效果；光谱光照和振动刺激蝗虫不同感受器引发蝗虫神经生理敏感反应的差别，导致振动频率50Hz、振动400ms而间歇停止1s、较高激振力的循环振动模式与紫光耦合激发蝗虫趋光响应强度和增效程度较佳；光振耦合效应激发蝗虫，会导致蝗虫产生有利于趋光的生理效应，且光振能量越强，对蝗虫趋光生理反应的初始激发效应也越强；蝗虫对光振刺激敏感反

3、应点的差异性、光振传播的衰减性、蝗虫对光振刺激的敏感选择调谐性等，影响光振耦合对蝗虫趋光激发的增效程度。因此，在蝗虫趋光有效的光照范围内，通过利用振动惊吓蝗虫反应的强度门限值与振动激发蝗虫趋光最佳的调控模式的组合，来实施逐步移动逼近式的调控性振动激发，可满足振动激发蝗虫趋光增效的技术需求，进而为蝗虫光电诱导物理捕集设备的研制和实施提供了技术支撑。关键词：耦合，振动，生理，蝗虫，趋光响应doi：10．39690．issn．1002—6819．2012．18．025中图分类号：S433．2；TP391．9文献标志码：

4、A文章编号：1002—6819(2012)一18—0169—08刘启航，吴迪，周强．光振耦合对蝗虫趋光响应驱动增效效应的影响及测定[J]．农业工程学报，2012，28(18)：169—176．LinQihang，WuDi，ZhouQiang．Influenceandinvestigationoflocust’Sphototacticresponseenhancedbycouplingbetweenlightandvibration[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgric

5、ulturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2012，28(18)：169—176．(inChinesewithEnglishabstract)0引言灾害蝗虫光电诱导捕集技术是利用蝗虫对敏感光谱调控光照的趋光特性，进行蝗虫种群生物群落调控、蝗灾预防、蝗虫捕集利用的蝗虫生态物理治理植保型新技术u‘3j。在此项技术中，激发增益蝗虫趋光活性和驱动增效蝗虫趋光行为是提高蝗虫光电诱导率的关键。因此，根据蝗虫感受器对物理刺激信号的感应机理和神经调控机制，针对蝗虫对刺激信号趋避性的内在机

6、理【4‘9】，研究和探讨光与物理刺激源的叠加效应激发蝗虫趋光活性的增益效果和驱动蝗虫趋光行为的增效程度，则对蝗灾的可持续治理具有重要意义。国内外研究指出【10-15]：蝗虫对其敏感光谱调控收稿曰期：2012．02．07修订日期：2012．08．25基金项目：教育部高校博士点基金资助项目(20060019012)、高校基本科研业务费专项资金资助(KYCX2011069)作者简介：刘启航(1978一)，博士，讲师，主要从事光机电一体化技术研究。邯郸河北工程大学机电学院，056038。Emaihbjliuqihang@

7、163．corn※通信作者：周强(1958一)，教授，博士生导师，主要从事物理捕蝗技术研究。北京中国农业大学工学院，100083。Emaihzq@cau．edu．cn性光照趋光选择的循序渐进性、蝗虫夜间活力降低的趋光惰性、环境因素和光场传播衰减性、蝗虫对刺激警锐的生存保护性等，制约了蝗虫光诱诱集效果。同时，蝗虫感受器接受刺激信号具有专一性和反应谱范围，且蝗虫对特定的刺激具有趋避性。另外，蝗虫对地面振动会产生快速的惊吓反应，蝗虫对振动刺激具有特定范围的振动频率、振动强度和振动间歇性要求，而且，在光的作用下，机械刺激

8、易激发和加速蝗虫的趋光定向行为【1加17J。然而，在光的作用下，机械振动刺激蝗虫趋光的增效效应和激发蝗虫趋光活性的增益程度，鲜见报道。本文着重研究光与机械振动耦合对蝗虫趋光增效和趋光激发增益的影响程度，探讨物理刺激源对蝗虫趋光增益增效的机理性原因，以期为蝗虫趋光驱动激发的物理刺激源因子的确定提供技术支撑。1材料与方法1．1试验虫源试验虫种为北京延庆人工饲养的东亚飞蝗健壮成