Bài viết gốc của Zhang Zhiping, chuyên ngành Kỹ thuật Nông nghiệp Trồng trọt Nhà kính, đăng ngày 26/08/2022 lúc 17:20 tại Bắc Kinh.

Trung Quốc đã xây dựng kế hoạch phòng chống và kiểm soát dịch hại theo hướng xanh, hướng tới mục tiêu không sử dụng thuốc trừ sâu, đồng thời phổ biến và ứng dụng rộng rãi các công nghệ mới sử dụng phản ứng hướng sáng của côn trùng để kiểm soát dịch hại nông nghiệp.

Nguyên lý của công nghệ diệt trừ sâu bệnh bằng quang phổ

Việc kiểm soát sâu bệnh bằng kỹ thuật quang phổ dựa trên đặc điểm sinh lý của một nhóm côn trùng. Hầu hết các loài côn trùng đều có dải bước sóng nhìn thấy được chung, một phần tập trung vào dải UVA không nhìn thấy được, và phần còn lại nằm trong phần ánh sáng nhìn thấy được. Trong phần không nhìn thấy được, vì nó nằm ngoài phạm vi ánh sáng nhìn thấy và quá trình quang hợp, điều đó có nghĩa là sự can thiệp nghiên cứu trong phần này của dải sẽ không ảnh hưởng đến hoạt động và quá trình quang hợp của cây trồng. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng bằng cách chặn phần này của dải, có thể tạo ra các điểm mù cho côn trùng, làm giảm hoạt động của chúng, bảo vệ cây trồng khỏi sâu bệnh và giảm sự lây truyền virus. Trong phần ánh sáng nhìn thấy được này, có thể tăng cường phần này của dải ở khu vực xa cây trồng để can thiệp vào hướng hoạt động của côn trùng, từ đó bảo vệ cây trồng khỏi bị sâu bệnh tấn công.

Các loại côn trùng gây hại thường gặp trong cơ sở

Các loại sâu bệnh thường gặp trong vườn trồng bao gồm bọ trĩ, rệp, ruồi trắng, sâu đục lá, v.v.

sự xâm nhiễm bọ trĩ

sự xâm nhiễm của rệp

sự xâm nhiễm của ruồi trắng

sự xâm nhiễm của sâu đục lá

Giải pháp kiểm soát dịch hại và sâu bệnh trong cơ sở bằng phương pháp quang phổ.

Nghiên cứu cho thấy các loài côn trùng nêu trên có tập tính sinh hoạt chung. Hoạt động, bay lượn và tìm kiếm thức ăn của chúng dựa vào định hướng quang phổ trong một dải tần nhất định, ví dụ như rệp và ruồi trắng có cơ quan cảm thụ ánh sáng cực tím (bước sóng khoảng 360 nm) và ánh sáng xanh lục đến vàng (520-540 nm). Can thiệp vào hai dải tần này sẽ ảnh hưởng đến hoạt động của côn trùng và làm giảm tỷ lệ sinh sản của chúng. Bọ trĩ cũng có khả năng cảm nhận ánh sáng trong phần ánh sáng nhìn thấy được của dải tần 400-500 nm.

Ánh sáng có màu sắc không đồng đều có thể khiến côn trùng đậu xuống, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thu hút và bắt giữ chúng. Ngoài ra, độ phản xạ ánh sáng mặt trời cao hơn (trên 25% bức xạ ánh sáng) cũng có thể ngăn cản côn trùng bám vào các đặc tính quang học như cường độ, bước sóng và độ tương phản màu sắc, cũng ảnh hưởng lớn đến mức độ phản ứng của côn trùng. Một số côn trùng có hai phổ ánh sáng nhìn thấy được, đó là tia cực tím và ánh sáng vàng lục, và một số khác có ba phổ ánh sáng nhìn thấy được, đó là tia cực tím, ánh sáng xanh lam và ánh sáng vàng lục.

các dải ánh sáng nhạy cảm có thể nhìn thấy của côn trùng thông thường

Ngoài ra, côn trùng gây hại có thể bị quấy rầy bởi phản ứng hướng sáng âm tính của chúng. Bằng cách nghiên cứu thói quen sinh hoạt của côn trùng, có thể áp dụng hai giải pháp kiểm soát dịch hại. Thứ nhất là thay đổi môi trường nhà kính trong dải quang phổ bị cản trở, sao cho quang phổ hoạt động của côn trùng trong nhà kính, chẳng hạn như dải tia cực tím, bị giảm xuống mức rất thấp, tạo ra hiện tượng “mù lòa” cho dịch hại trong dải tần này; thứ hai, đối với khoảng thời gian không bị cản trở, có thể tăng cường sự phản xạ hoặc tán xạ ánh sáng màu của các thụ thể khác trong nhà kính, từ đó làm rối loạn khả năng định hướng bay và hạ cánh của dịch hại.

Phương pháp chặn tia UV

Phương pháp chắn tia UV là thêm các chất chắn tia UV vào màng phủ nhà kính và lưới chống côn trùng, để chặn hiệu quả các dải bước sóng chính mà côn trùng nhạy cảm trong ánh sáng chiếu vào nhà kính. Nhờ đó, ức chế hoạt động của côn trùng, giảm sự sinh sản của sâu bệnh và giảm sự lây lan sâu bệnh giữa các cây trồng trong nhà kính.

Lưới chống côn trùng Spectrum

Lưới chống côn trùng 50 mắt lưới (mật độ mắt lưới cao) không thể ngăn chặn sâu bệnh chỉ bằng kích thước mắt lưới. Ngược lại, mắt lưới càng lớn và khả năng thông gió càng tốt, nhưng sâu bệnh vẫn không thể bị tiêu diệt.

hiệu quả bảo vệ của lưới chống côn trùng mật độ cao

Lưới chống côn trùng quang phổ ngăn chặn các dải ánh sáng nhạy cảm của sâu bệnh bằng cách thêm các chất phụ gia chống tia cực tím vào nguyên liệu thô. Vì không chỉ dựa vào mật độ mắt lưới để kiểm soát sâu bệnh, mà còn có thể sử dụng lưới chống côn trùng có mắt lưới nhỏ hơn để đạt hiệu quả kiểm soát tốt hơn. Tức là, trong khi đảm bảo thông gió tốt, nó cũng đạt được hiệu quả kiểm soát côn trùng. Do đó, mâu thuẫn giữa thông gió và kiểm soát côn trùng trong nhà kính trồng trọt cũng được giải quyết, cả hai yêu cầu chức năng đều được đáp ứng và đạt được sự cân bằng tương đối..

Từ độ phản xạ của dải quang phổ dưới lưới chống côn trùng quang phổ 50 mắt lưới, có thể thấy rằng dải tia cực tím (dải nhạy cảm với ánh sáng của sâu bệnh) bị hấp thụ mạnh, và độ phản xạ nhỏ hơn 10%. Trong khu vực cửa sổ thông gió nhà kính được trang bị lưới chống côn trùng quang phổ như vậy, tầm nhìn của côn trùng gần như không thể nhận biết được trong dải quang phổ này.

Bản đồ phản xạ của dải quang phổ của lưới bắt côn trùng (50 mắt lưới)

lưới chống côn trùng với các quang phổ khác nhau

Để kiểm chứng hiệu quả bảo vệ của lưới chống côn trùng quang phổ, các nhà nghiên cứu đã tiến hành các thử nghiệm liên quan, cụ thể là, trong vườn trồng cà chua, họ đã chọn lưới chống côn trùng thông thường 50 mắt lưới, lưới chống côn trùng quang phổ 50 mắt lưới, lưới chống côn trùng thông thường 40 mắt lưới và lưới chống côn trùng quang phổ 40 mắt lưới. Các loại lưới chống côn trùng có hiệu suất và mật độ mắt lưới khác nhau được sử dụng để so sánh tỷ lệ sống sót của ruồi trắng và bọ trĩ. Trong mỗi lần đếm, số lượng ruồi trắng dưới lưới chống côn trùng quang phổ 50 mắt lưới là ít nhất, và số lượng ruồi trắng dưới lưới thông thường 40 mắt lưới là nhiều nhất. Có thể thấy rõ rằng, với cùng mật độ mắt lưới, số lượng ruồi trắng dưới lưới chống côn trùng quang phổ ít hơn đáng kể so với lưới thông thường. Với cùng số mắt lưới, số lượng bọ trĩ dưới lưới chống côn trùng quang phổ ít hơn so với lưới chống côn trùng thông thường, thậm chí số lượng bọ trĩ dưới lưới chống côn trùng quang phổ 40 mắt lưới còn ít hơn so với lưới chống côn trùng thông thường 50 mắt lưới. Nhìn chung, lưới chống côn trùng quang phổ vẫn có hiệu quả chống côn trùng tốt hơn lưới chống côn trùng thông thường có mắt lưới lớn hơn trong khi vẫn đảm bảo thông gió tốt hơn.

Hiệu quả bảo vệ của các loại lưới chống côn trùng có kích thước mắt lưới khác nhau và lưới chống côn trùng thông thường.

Đồng thời, các nhà nghiên cứu cũng tiến hành một thí nghiệm khác, đó là sử dụng lưới chống côn trùng thông thường 50 mắt lưới, lưới chống côn trùng quang phổ 50 mắt lưới và lưới chống côn trùng thông thường 68 mắt lưới để so sánh số lượng bọ trĩ trong nhà kính trồng cà chua. Như hình 10 cho thấy, cùng một loại lưới chống côn trùng thông thường 68 mắt lưới, do mật độ mắt lưới cao hơn nên hiệu quả chống côn trùng cao hơn đáng kể so với lưới chống côn trùng thông thường 50 mắt lưới. Nhưng cùng loại lưới chống côn trùng quang phổ 50 mắt lưới có mật độ mắt lưới thấp hơn lại có ít bọ trĩ hơn so với lưới chống côn trùng thông thường 68 mắt lưới có mật độ mắt lưới cao hơn.

So sánh số lượng bọ trĩ dưới các loại lưới chống côn trùng khác nhau.

Ngoài ra, khi thử nghiệm lưới chống côn trùng thông thường 50 mắt lưới và lưới chống côn trùng quang phổ 40 mắt lưới với hai hiệu suất và mật độ mắt lưới khác nhau, khi so sánh số lượng bọ trĩ trên mỗi tấm dính trong khu vực trồng tỏi tây, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng ngay cả với mắt lưới nhỏ hơn, lưới quang phổ vẫn có hiệu quả chống côn trùng tốt hơn so với lưới chống côn trùng thông thường có mắt lưới lớn hơn.

So sánh số lượng bọ trĩ dưới các loại lưới diệt côn trùng khác nhau trong sản xuất

So sánh thực tế hiệu quả chống côn trùng của cùng một loại lưới với các hiệu suất khác nhau.

 màng chống côn trùng quang phổ

Màng phủ nhà kính thông thường sẽ hấp thụ một phần sóng tia cực tím, đây cũng là nguyên nhân chính làm tăng tốc độ lão hóa của màng. Các chất phụ gia ngăn chặn dải tia UVA nhạy cảm với côn trùng được thêm vào màng phủ nhà kính thông qua một công nghệ độc đáo, và trên cơ sở đảm bảo không ảnh hưởng đến tuổi thọ sử dụng bình thường của màng, nó được tạo ra thành màng có đặc tính chống côn trùng.

Tác động của màng phim chống tia cực tím và màng phim thông thường đối với quần thể ruồi trắng, bọ trĩ và rệp.

Càng về sau, số lượng sâu bệnh dưới lớp màng phủ thông thường càng nhiều hơn đáng kể so với dưới lớp màng phủ chống tia UV. Cần lưu ý rằng việc sử dụng loại màng này đòi hỏi người trồng phải đặc biệt chú ý đến các lối ra vào và thông gió khi làm việc trong nhà kính hàng ngày, nếu không hiệu quả sử dụng màng sẽ bị giảm. Nhờ khả năng kiểm soát sâu bệnh hiệu quả của màng phủ chống tia UV, lượng thuốc trừ sâu mà người trồng sử dụng được giảm thiểu. Trong việc trồng cây Eustoma trong nhà kính, khi sử dụng màng phủ chống tia UV, cả về số lượng sâu đục lá, bọ trĩ, ruồi trắng và lượng thuốc trừ sâu sử dụng đều ít hơn so với màng phủ thông thường.

So sánh hiệu quả của màng chắn tia UV và màng thông thường

So sánh việc sử dụng thuốc trừ sâu trong nhà kính khi sử dụng màng chắn tia UV và màng chắn thông thường.

Phương pháp giao thoa/bẫy màu ánh sáng

Phản ứng né tránh màu sắc là đặc điểm thị giác của côn trùng phản ứng với các màu sắc khác nhau. Bằng cách tận dụng sự nhạy cảm của sâu hại đối với một số màu sắc trong phổ ánh sáng nhìn thấy được để can thiệp vào hướng tấn công của sâu hại, từ đó giảm thiểu thiệt hại do sâu hại gây ra cho cây trồng và giảm việc sử dụng thuốc trừ sâu.

Sự giao thoa phản xạ màng

Trong quá trình sản xuất, mặt màu vàng của màng phim màu vàng nâu hướng lên trên, và các loại sâu bệnh như rệp và ruồi trắng sẽ đậu lên màng phim với số lượng lớn do phản ứng hướng sáng. Đồng thời, nhiệt độ bề mặt của màng phim rất cao vào mùa hè, khiến một lượng lớn sâu bệnh bám trên bề mặt màng phim bị tiêu diệt, từ đó giảm thiểu thiệt hại do các loại sâu bệnh này bám vào cây trồng một cách bừa bãi. Màng phim màu xám bạc tận dụng phản ứng hướng âm của rệp, bọ trĩ, v.v. để đổi màu ánh sáng. Việc phủ màng phim màu xám bạc lên nhà kính trồng dưa chuột và dâu tây có thể giảm thiểu hiệu quả tác hại của các loại sâu bệnh này.

sử dụng các loại phim khác nhau

Tác động thực tiễn của lớp màng màu vàng nâu trong cơ sở sản xuất cà chua

Hiện tượng giao thoa phản xạ của lưới che nắng màu.

Việc sử dụng lưới che nắng nhiều màu sắc khác nhau phía trên nhà kính có thể giảm thiểu thiệt hại cho cây trồng bằng cách tận dụng đặc tính ánh sáng màu của sâu bệnh. Số lượng rệp trắng trú ngụ trong lưới màu vàng cao hơn nhiều so với trong lưới màu đỏ, lưới màu xanh lam và lưới màu đen. Số lượng rệp trắng trong nhà kính được che bằng lưới màu vàng ít hơn đáng kể so với trong lưới màu đen và lưới màu trắng.

Phân tích tình hình kiểm soát dịch hại bằng lưới che nắng các màu sắc khác nhau

Hiện tượng giao thoa phản xạ của lưới che nắng phản quang bằng lá nhôm

Lưới phản quang bằng lá nhôm được lắp đặt ở mặt bên của nhà kính, và số lượng rệp trắng giảm đáng kể. So với lưới chống côn trùng thông thường, số lượng bọ trĩ giảm từ 17,1 con/m².²đến 4,0 đầu/m².

việc sử dụng lưới phản quang bằng lá nhôm

Bảng dính

Trong sản xuất, các tấm màu vàng được sử dụng để bẫy và tiêu diệt rệp và ruồi trắng. Ngoài ra, bọ trĩ rất nhạy cảm với màu xanh lam và có phản ứng hướng về màu xanh lam mạnh. Trong sản xuất, các tấm màu xanh lam có thể được sử dụng để bẫy và tiêu diệt bọ trĩ, v.v., dựa trên lý thuyết về phản ứng hướng về màu sắc của côn trùng trong thiết kế. Trong đó, dải ruy băng có hình bia ngắm hoặc họa tiết sẽ hấp dẫn côn trùng hơn..

Băng dính có hình bia ngắm hoặc họa tiết

Thông tin trích dẫn

Zhang Zhiping. Ứng dụng công nghệ diệt trừ sâu bệnh bằng quang phổ trong cơ sở [J]. Công nghệ kỹ thuật nông nghiệp, 42(19): 17-22.