تشانغ تشيبينغ، هندسة وتكنولوجيا الزراعة في البيوت المحمية، 26 أغسطس 2022، الساعة 17:20، نُشر في بكين

وضعت الصين خطة للوقاية الخضراء ومكافحة الآفات ومنع نمو المبيدات، وتم الترويج على نطاق واسع وتطبيق التقنيات الجديدة التي تستخدم انجذاب الحشرات للضوء لمكافحة الآفات الزراعية.

مبادئ تكنولوجيا مكافحة الآفات الطيفية

تعتمد مكافحة الآفات باستخدام التقنيات الطيفية على الخصائص الفيزيولوجية لفئة من الحشرات. تمتلك معظم الحشرات نطاقًا مشتركًا من الأطوال الموجية المرئية، يتركز جزء منه في نطاق الأشعة فوق البنفسجية غير المرئية (UVA)، بينما يتركز الجزء الآخر في نطاق الضوء المرئي. وبما أن الجزء غير المرئي يقع خارج نطاق الضوء المرئي وعملية التمثيل الضوئي، فإن أي تدخل بحثي في ​​هذا الجزء من النطاق لن يؤثر على عمل الحشرات أو عملية التمثيل الضوئي في النبات. وقد وجد الباحثون أنه من خلال حجب هذا الجزء من النطاق، يمكن خلق مناطق معتمة للحشرات، والحد من نشاطها، وحماية المحاصيل من الآفات، والحد من انتقال الفيروسات. أما في الجزء المرئي من نطاق الضوء، فيمكن تقوية هذا الجزء في المناطق البعيدة عن المحاصيل للتأثير على مسار عمل الحشرات وحماية المحاصيل من الإصابة.

الآفات الشائعة في المنشأة

تشمل الآفات الشائعة في مرافق الزراعة التربس، والمن، والذباب الأبيض، وحفارات الأوراق، وما إلى ذلك.

الإصابة بالتربس

انتشار حشرات المن

انتشار الذبابة البيضاء

انتشار حفار الأوراق

حلول للمكافحة الطيفية للآفات والأمراض في المنشآت

أظهرت الدراسة أن الحشرات المذكورة أعلاه تشترك في عادات معيشية متشابهة. وتعتمد أنشطتها، من طيران وبحث عن الغذاء، على الملاحة الطيفية ضمن نطاق معين، فمثلاً، تمتلك حشرات المن والذباب الأبيض أعضاءً مستقبلة للأشعة فوق البنفسجية (طول موجي حوالي 360 نانومتر) والضوء الأخضر إلى الأصفر (520-540 نانومتر). ويؤدي التداخل مع هذين النطاقين إلى تعطيل نشاط الحشرة وتقليل معدل تكاثرها. كما تتمتع حشرات التربس بحساسية للضوء المرئي ضمن نطاق 400-500 نانومتر.

يمكن للضوء الملون جزئيًا أن يحفز الحشرات على الهبوط، مما يهيئ ظروفًا مواتية لجذبها واصطيادها. إضافةً إلى ذلك، فإن ارتفاع نسبة انعكاس أشعة الشمس (أكثر من 25% من الإشعاع الضوئي) قد يمنع الحشرات من الالتصاق بالضوء. كما أن الخصائص البصرية، مثل شدة الضوء وطوله الموجي وتباين الألوان، تؤثر بشكل كبير على استجابة الحشرات. بعض الحشرات لديها طيفان مرئيان، هما الأشعة فوق البنفسجية والضوء الأصفر المخضر، وبعضها الآخر لديه ثلاثة أطياف مرئية، هي الأشعة فوق البنفسجية والضوء الأزرق والضوء الأصفر المخضر.

أشرطة الضوء الحساسة المرئية للحشرات الشائعة

بالإضافة إلى ذلك، يمكن إزعاج الحشرات الضارة من خلال انجذابها السلبي للضوء. ومن خلال دراسة عادات الحشرات المعيشية، يمكن اعتماد حلين لمكافحة الآفات. الأول هو تغيير بيئة الدفيئة في النطاق الطيفي القابل للحجب، بحيث يتم تقليل طيف النطاق النشط للحشرات الموجودة في الدفيئة، مثل نطاق الأشعة فوق البنفسجية، إلى مستوى منخفض للغاية، مما يخلق "عمى" للآفات في هذا النطاق؛ أما الثاني، بالنسبة للنطاق غير القابل للحجب، فيمكن زيادة انعكاس أو تشتت الضوء الملون من المستقبلات الأخرى في الدفيئة، مما يعيق توجيه طيران وهبوط الآفات.

طريقة حجب الأشعة فوق البنفسجية

تعتمد طريقة حجب الأشعة فوق البنفسجية على إضافة مواد مانعة للأشعة فوق البنفسجية إلى غشاء الدفيئة وشبكة الحشرات، وذلك لحجب نطاقات الأطوال الموجية الرئيسية الحساسة للحشرات في الضوء الداخل إلى الدفيئة. وبالتالي، يتم تثبيط نشاط الحشرات، والحد من تكاثر الآفات، وتقليل انتقالها والأمراض بين المحاصيل داخل الدفيئة.

شبكة حماية من الحشرات

لا تستطيع شبكة مقاومة الحشرات ذات 50 فتحة (كثافة فتحات عالية) منع الآفات بمجرد حجم الفتحات. بل على العكس، فمع اتساع الفتحات وتحسن التهوية، لا يمكن السيطرة على الآفات.

تأثير الحماية الذي توفره شبكة الحشرات عالية الكثافة

تعمل الشباك الطيفية للحشرات على حجب نطاقات الضوء الحساسة للآفات بإضافة مواد مضادة للأشعة فوق البنفسجية إلى المواد الخام. ولأنها لا تعتمد فقط على كثافة فتحات الشبكة لمكافحة الآفات، فمن الممكن أيضًا استخدام شبكة ذات فتحات أقل لتحقيق فعالية أكبر في مكافحة الحشرات. أي أنها تضمن تهوية جيدة، وفي الوقت نفسه تحقق مكافحة فعالة للحشرات. وبالتالي، يتم حل التناقض بين التهوية ومكافحة الحشرات في منشآت الزراعة، ويمكن تلبية كلا المتطلبين الوظيفيين وتحقيق توازن نسبي..

من خلال قياس انعكاس النطاق الطيفي تحت شبكة مكافحة الحشرات الطيفية ذات الفتحات الخمسين، يتضح أن نطاق الأشعة فوق البنفسجية (النطاق الحساس للضوء لدى الآفات) يُمتص بشكل كبير، وأن نسبة الانعكاس أقل من 10%. في منطقة نوافذ تهوية البيوت الزجاجية المجهزة بهذه الشبكات، تكاد رؤية الحشرات تكون معدومة في هذا النطاق.

خريطة انعكاس النطاق الطيفي لشبكة الحشرات الطيفية (50 شبكة)

شبكات حشرات ذات أطياف مختلفة

للتحقق من فعالية شبكة الحماية الطيفية للحشرات، أجرى الباحثون اختباراتٍ في حقلٍ لإنتاج الطماطم، حيث تم اختيار ثلاث شبكات: شبكة عادية ذات 50 فتحة، وشبكة طيفية ذات 50 فتحة، وشبكة عادية ذات 40 فتحة، وشبكة طيفية ذات 40 فتحة. استُخدمت هذه الشبكات ذات الأداء المختلف وكثافة الفتحات المتباينة لمقارنة معدلات بقاء الذباب الأبيض والتربس. في كل عدّ، كان عدد الذباب الأبيض تحت الشبكة الطيفية ذات 50 فتحة هو الأقل، بينما كان العدد تحت الشبكة العادية ذات 40 فتحة هو الأكبر. يتضح جليًا أنه عند استخدام نفس عدد الفتحات في شبكات الحماية، يكون عدد الذباب الأبيض تحت الشبكة الطيفية أقل بكثير من عددها تحت الشبكة العادية. عند استخدام نفس عدد فتحات الشبكة، يكون عدد حشرات التربس تحت الشبكة الطيفية المقاومة للحشرات أقل من عددها تحت الشبكة العادية، بل إن عددها تحت الشبكة الطيفية ذات الفتحات 40 أقل من عددها تحت الشبكة العادية ذات الفتحات 50. عمومًا، تتميز الشبكة الطيفية المقاومة للحشرات بقدرة أكبر على منع الحشرات مقارنةً بالشبكة العادية ذات الفتحات الكبيرة، مع ضمان تهوية أفضل.

التأثير الوقائي لشبكات الحماية من الحشرات ذات أطياف الفتحات المختلفة وشبكات الحماية من الحشرات العادية

في الوقت نفسه، أجرى الباحثون تجربة أخرى، حيث استخدموا ثلاث شبكات مانعة للحشرات: شبكة عادية بفتحات 50، وشبكة طيفية، وشبكة عادية بفتحات 68، لمقارنة أعداد حشرات التربس في البيوت المحمية لإنتاج الطماطم. وكما هو موضح في الصورة رقم 10، فإن الشبكة العادية بفتحات 68، نظرًا لكثافة فتحاتها العالية، كانت أكثر فعالية بشكل ملحوظ من الشبكة العادية بفتحات 50. في المقابل، احتوت الشبكة الطيفية بفتحات 50 على عدد أقل من حشرات التربس مقارنةً بالشبكة العادية بفتحات 68.

مقارنة عدد حشرات التربس تحت أنواع مختلفة من الشباك الواقية من الحشرات

بالإضافة إلى ذلك، عند اختبار شبكة الحماية من الحشرات العادية ذات 50 فتحة وشبكة الحماية من الحشرات الطيفية ذات 40 فتحة مع أداءين مختلفين وكثافات شبكية مختلفة، عند مقارنة عدد حشرات التربس لكل لوح لاصق في منطقة إنتاج الكراث، وجد الباحثون أنه حتى مع عدد فتحات أقل، فإن عدد الشبكات الطيفية له تأثير أفضل في الحماية من الحشرات مقارنة بشبكات الحماية من الحشرات العادية ذات الفتحات الأكبر.

مقارنة أعداد التربس تحت شبكات مكافحة الحشرات المختلفة في الإنتاج

المقارنة الفعلية لتأثير مقاومة الحشرات لنفس الشبكة ذات الأداء المختلف

 فيلم طارد للحشرات من نوع Spectral

تمتص أغشية تغطية البيوت الزجاجية العادية جزءًا من الأشعة فوق البنفسجية، وهو السبب الرئيسي لتسريع تلفها. تُضاف مواد مانعة للأشعة فوق البنفسجية (UVA) الحساسة للحشرات إلى هذه الأغشية بتقنية فريدة، مع ضمان عدم تأثر عمرها الافتراضي، مما يجعلها مقاومة للحشرات.

تأثيرات الأغشية الواقية من الأشعة فوق البنفسجية والأغشية العادية على أعداد الذبابة البيضاء والتربس والمن

مع ازدياد وقت الزراعة، يتبين أن أعداد الآفات تحت الغطاء البلاستيكي العادي تزداد بشكل ملحوظ مقارنةً بالغطاء الواقي من الأشعة فوق البنفسجية. تجدر الإشارة إلى أن استخدام هذا النوع من الأغطية يتطلب من المزارعين إيلاء عناية خاصة لفتحات الدخول والخروج والتهوية أثناء العمل اليومي في البيوت المحمية، وإلا سيقل تأثير الغطاء. بفضل المكافحة الفعالة للآفات بواسطة الغطاء الواقي من الأشعة فوق البنفسجية، يقل استخدام المبيدات الحشرية. في زراعة نبات الأوستوما في البيوت المحمية، سواءً باستخدام الغطاء الواقي من الأشعة فوق البنفسجية، فإن أعداد حفارات الأوراق، والتربس، والذبابة البيضاء، أو كمية المبيدات المستخدمة، أقل بكثير من تلك المستخدمة مع الغطاء البلاستيكي العادي.

مقارنة تأثير الفيلم الواقي من الأشعة فوق البنفسجية والفيلم العادي

مقارنة استخدام المبيدات في البيوت الزجاجية باستخدام أغشية حجب الأشعة فوق البنفسجية والأغشية العادية

طريقة التداخل/الاحتجاز للضوء واللون

الانجذاب اللوني هو خاصية تجنب الحشرات للألوان المختلفة في أعضائها البصرية. ويمكن استغلال حساسية الآفات لبعض ألوان الطيف المرئي للتأثير على مسارها، مما يقلل من أضرارها على المحاصيل ويقلل من استخدام المبيدات.

تداخل انعكاس الفيلم

أثناء عملية الإنتاج، يكون الجانب الأصفر من الغشاء الأصفر البني متجهًا للأعلى، فتهبط عليه أعداد كبيرة من الآفات، مثل المن والذباب الأبيض، نتيجة انجذابها للضوء. في الوقت نفسه، ترتفع درجة حرارة سطح الغشاء بشكل كبير في الصيف، مما يؤدي إلى قتل أعداد كبيرة من الآفات الملتصقة به، وبالتالي تقليل الضرر الذي تُسببه هذه الآفات للمحاصيل. أما الغشاء الرمادي الفضي، فيستغل خاصية الانجذاب السلبي للضوء لدى المن والتربس وغيرها. لذا، يُمكن تغطية بيوت زراعة الخيار والفراولة بهذا الغشاء بفعالية للحد من أضرار هذه الآفات.

باستخدام أنواع مختلفة من الأفلام

التأثير العملي للغشاء الأصفر البني في منشأة إنتاج الطماطم

تداخل انعكاس شبكة التظليل الملونة

يمكن أن يساهم تغطية البيوت الزجاجية بشبكات تظليل بألوان مختلفة في الحد من الأضرار التي تلحق بالمحاصيل، وذلك بالاستفادة من خصائص الضوء اللوني التي تجذب الآفات. وقد لوحظ أن عدد الذباب الأبيض في الشبكة الصفراء كان أعلى بكثير من عددها في الشبكات الحمراء والزرقاء والسوداء. في المقابل، كان عدد الذباب الأبيض في البيوت الزجاجية المغطاة بالشبكة الصفراء أقل بكثير من عددها في الشبكتين السوداء والبيضاء.

تحليل حالة مكافحة الآفات باستخدام شبكات التظليل ذات الألوان المختلفة

تداخل الانعكاس لشبكة التظليل العاكسة المصنوعة من رقائق الألومنيوم

تم تركيب شبكة عاكسة من رقائق الألومنيوم على الجدار الجانبي للدفيئة، مما أدى إلى انخفاض ملحوظ في أعداد الذباب الأبيض. وبالمقارنة مع الشبكة العادية المقاومة للحشرات، انخفض عدد حشرات التربس من 17.1 حشرة/م²²إلى 4.0 رؤوس/م².

استخدام شبكة عاكسة من رقائق الألومنيوم

لوحة لاصقة

في الإنتاج، تُستخدم الألواح الصفراء لاصطياد وقتل حشرات المن والذبابة البيضاء. بالإضافة إلى ذلك، فإن حشرات التربس حساسة للون الأزرق ولديها انجذاب قوي نحوه. في الإنتاج، يمكن استخدام الألواح الزرقاء لاصطياد وقتل التربس، وما إلى ذلك، استنادًا إلى نظرية انجذاب الحشرات للألوان في التصميم. ومن بينها، يُعد الشريط ذو الشكل الدائري أو المنقوش أكثر جاذبية لجذب الحشرات..

شريط لاصق بنقش دائري أو بنمط معين

معلومات الاقتباس

تشانغ تشيبينغ. تطبيق تقنية مكافحة الآفات الطيفية في المنشأة [J]. هندسة التكنولوجيا الزراعية، 42(19): 17-22.