บทความต้นฉบับโดย Zhang Zhiping เกี่ยวกับเทคโนโลยีวิศวกรรมการเกษตรและการปลูกพืชในเรือนกระจก เผยแพร่เมื่อวันที่ 26 สิงหาคม 2022 เวลา 17:20 น. ในปักกิ่ง

จีนได้วางแผนป้องกันและควบคุมศัตรูพืชด้วยวิธีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและลดการใช้สารกำจัดศัตรูพืชให้เป็นศูนย์ อีกทั้งยังส่งเสริมและประยุกต์ใช้เทคโนโลยีใหม่ที่ใช้การเคลื่อนที่ตามแสงของแมลงเพื่อควบคุมศัตรูพืชทางการเกษตรอย่างกว้างขวาง

หลักการของเทคโนโลยีควบคุมศัตรูพืชด้วยคลื่นแสง

การควบคุมศัตรูพืชด้วยเทคนิคทางสเปกโทรสโกปีนั้นอาศัยลักษณะทางสรีรวิทยาของแมลงกลุ่มหนึ่ง แมลงส่วนใหญ่มีช่วงความยาวคลื่นที่มองเห็นได้ร่วมกัน โดยส่วนหนึ่งจะกระจุกตัวอยู่ในช่วง UVA ที่มองไม่เห็น และอีกส่วนหนึ่งอยู่ในช่วงแสงที่มองเห็นได้ ในส่วนที่มองไม่เห็นนั้น เนื่องจากอยู่นอกช่วงแสงที่มองเห็นได้และการสังเคราะห์แสง หมายความว่าการวิจัยในส่วนนี้จะไม่มีผลกระทบต่อการทำงานและการสังเคราะห์แสงของพืช นักวิจัยพบว่าการปิดกั้นส่วนนี้ของแถบคลื่นแสงสามารถสร้างจุดบอดสำหรับแมลง ลดกิจกรรมของพวกมัน ป้องกันพืชผลจากศัตรูพืช และลดการแพร่กระจายของไวรัสได้ ในส่วนของแถบแสงที่มองเห็นได้นั้น สามารถเพิ่มความเข้มข้นของแถบคลื่นแสงในบริเวณที่อยู่ห่างไกลจากพืชผลเพื่อรบกวนทิศทางการเคลื่อนที่ของแมลงและป้องกันพืชผลจากการถูกรบกวนได้

ศัตรูพืชทั่วไปในสถานที่

ศัตรูพืชที่พบได้ทั่วไปในโรงเพาะชำ ได้แก่ เพลี้ยไฟ เพลี้ยอ่อน แมลงหวี่ขาว และหนอนชอนใบ เป็นต้น

การระบาดของเพลี้ยไฟ

การระบาดของเพลี้ย

การระบาดของแมลงหวี่ขาว

การระบาดของแมลงเจาะใบ

โซลูชันสำหรับการควบคุมศัตรูพืชและโรคในอาคารด้วยคลื่นแสง

จากการศึกษาพบว่าแมลงที่กล่าวมาข้างต้นมีพฤติกรรมการดำรงชีวิตที่คล้ายคลึงกัน กิจกรรม การบิน และการหาอาหารของแมลงเหล่านี้อาศัยการนำทางด้วยสเปกตรัมในช่วงคลื่นแสงที่กำหนด เช่น เพลี้ยและแมลงหวี่ขาวมีอวัยวะรับสัญญาณในแสงอัลตราไวโอเลต (ความยาวคลื่นประมาณ 360 นาโนเมตร) และแสงสีเขียวถึงเหลือง (520-540 นาโนเมตร) การรบกวนในช่วงคลื่นแสงทั้งสองนี้จะส่งผลต่อกิจกรรมของแมลงและลดอัตราการสืบพันธุ์ นอกจากนี้ เพลี้ยไฟยังมีความไวต่อแสงในช่วงคลื่นแสงที่มองเห็นได้ในแถบ 400-500 นาโนเมตรด้วย

แสงที่มีสีบางส่วนสามารถล่อให้แมลงลงจอดได้ จึงสร้างสภาวะที่เอื้อต่อการดึงดูดและจับแมลง นอกจากนี้ การสะท้อนแสงอาทิตย์ในระดับสูง (มากกว่า 25% ของรังสีแสง) ยังสามารถป้องกันไม่ให้แมลงเกาะติดได้ คุณสมบัติทางแสง เช่น ความเข้ม ความยาวคลื่น และความแตกต่างของสี ก็มีผลอย่างมากต่อระดับการตอบสนองของแมลงเช่นกัน แมลงบางชนิดมีสเปกตรัมที่มองเห็นได้สองสเปกตรัม ได้แก่ รังสียูวีและแสงสีเหลืองเขียว และบางชนิดมีสเปกตรัมที่มองเห็นได้สามสเปกตรัม ได้แก่ รังสียูวี แสงสีฟ้า และแสงสีเหลืองเขียว

แถบแสงที่ไวต่อแสงที่มองเห็นได้ของแมลงทั่วไป

นอกจากนี้ แมลงศัตรูพืชยังสามารถถูกรบกวนได้ด้วยพฤติกรรมการหลีกเลี่ยงแสง (phototaxis) โดยการศึกษาพฤติกรรมของแมลง สามารถนำวิธีการควบคุมศัตรูพืชได้สองวิธี วิธีแรกคือ การเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมในเรือนกระจกในช่วงคลื่นแสงที่สามารถปิดกั้นได้ เพื่อลดช่วงคลื่นแสงที่แมลงในเรือนกระจกสามารถหากินได้ เช่น ช่วงแสงอัลตราไวโอเลต ให้เหลือน้อยมาก เพื่อสร้าง “ภาวะตาบอด” ให้กับศัตรูพืชในช่วงคลื่นแสงนี้ วิธีที่สอง สำหรับช่วงคลื่นแสงที่ไม่สามารถปิดกั้นได้ สามารถเพิ่มการสะท้อนหรือการกระเจิงของแสงสีจากตัวรับแสงอื่นๆ ในเรือนกระจก เพื่อรบกวนทิศทางการบินและการลงจอดของศัตรูพืช

วิธีการป้องกันรังสียูวี

วิธีการป้องกันรังสียูวีคือการเติมสารป้องกันรังสียูวีลงในฟิล์มเรือนกระจกและตาข่ายกันแมลง เพื่อป้องกันช่วงความยาวคลื่นหลักที่แมลงไวต่อแสงที่ส่องเข้ามาในเรือนกระจกได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งจะช่วยยับยั้งกิจกรรมของแมลง ลดการแพร่พันธุ์ของศัตรูพืช และลดการแพร่กระจายของศัตรูพืชและโรคต่างๆ ในพืชผลภายในเรือนกระจก

ตาข่ายกันแมลงสเปกตรัม

มุ้งลวดกันแมลงที่มีขนาดตาข่าย 50 (ความหนาแน่นของตาข่ายสูง) ไม่สามารถป้องกันแมลงศัตรูพืชได้เพียงแค่ขนาดของตาข่าย ในทางตรงกันข้าม หากตาข่ายมีขนาดใหญ่ขึ้นและการระบายอากาศดีขึ้น ก็ไม่สามารถควบคุมแมลงศัตรูพืชได้

ประสิทธิภาพการป้องกันของตาข่ายกันแมลงความหนาแน่นสูง

ตาข่ายกันแมลงแบบสเปกตรัมจะปิดกั้นแถบแสงที่แมลงศัตรูพืชไวต่อแสง โดยการเติมสารเติมแต่งป้องกันรังสียูวีลงในวัตถุดิบ เนื่องจากไม่ได้อาศัยเพียงแค่ความหนาแน่นของตาข่ายในการควบคุมศัตรูพืชเท่านั้น แต่ยังสามารถใช้ตาข่ายกันแมลงที่มีตาข่ายขนาดเล็กกว่าเพื่อให้ได้ผลการควบคุมแมลงที่ดีกว่าได้ กล่าวคือ นอกจากจะช่วยให้มีการระบายอากาศที่ดีแล้ว ยังสามารถควบคุมแมลงได้อย่างมีประสิทธิภาพอีกด้วย ดังนั้น ความขัดแย้งระหว่างการระบายอากาศและการควบคุมแมลงในโรงเรือนเพาะปลูกจึงได้รับการแก้ไข และสามารถตอบสนองความต้องการด้านการใช้งานทั้งสองด้านได้อย่างสมดุล.

จากค่าการสะท้อนแสงของแถบสเปกตรัมภายใต้ตาข่ายดักแมลงแบบ 50 เมช จะเห็นได้ว่าแถบรังสียูวี (แถบแสงที่แมลงศัตรูพืชไวต่อแสง) ถูกดูดซับไปมาก และค่าการสะท้อนแสงต่ำกว่า 10% ในบริเวณช่องระบายอากาศของเรือนกระจกที่ติดตั้งตาข่ายดักแมลงแบบสเปกตรัมดังกล่าว การมองเห็นของแมลงในแถบแสงนี้จึงแทบมองไม่เห็น

แผนที่การสะท้อนแสงของแถบสเปกตรัมของตาข่ายดักแมลงแบบสเปกตรัม (50 เมช)

มุ้งกันแมลงที่มีสเปกตรัมแตกต่างกัน

เพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพการป้องกันของตาข่ายกันแมลงแบบสเปกตรัม นักวิจัยได้ทำการทดสอบที่เกี่ยวข้อง กล่าวคือ ในแปลงปลูกมะเขือเทศ ได้เลือกใช้ตาข่ายกันแมลงธรรมดาขนาด 50 เมช ตาข่ายกันแมลงแบบสเปกตรัมขนาด 50 เมช ตาข่ายกันแมลงธรรมดาขนาด 40 เมช และตาข่ายกันแมลงแบบสเปกตรัมขนาด 40 เมช โดยใช้ตาข่ายกันแมลงที่มีประสิทธิภาพและความหนาแน่นของตาข่ายต่างกัน เพื่อเปรียบเทียบอัตราการรอดชีวิตของแมลงหวี่ขาวและเพลี้ยไฟ ในการนับแต่ละครั้ง พบว่าจำนวนแมลงหวี่ขาวใต้ตาข่ายกันแมลงแบบสเปกตรัมขนาด 50 เมช มีจำนวนน้อยที่สุด และจำนวนแมลงหวี่ขาวใต้ตาข่ายธรรมดาขนาด 40 เมช มีจำนวนมากที่สุด เห็นได้ชัดว่าภายใต้ตาข่ายกันแมลงที่มีจำนวนเมชเท่ากัน จำนวนแมลงหวี่ขาวใต้ตาข่ายกันแมลงแบบสเปกตรัมมีจำนวนน้อยกว่าใต้ตาข่ายธรรมดาอย่างมีนัยสำคัญ ภายใต้จำนวนตาข่ายที่เท่ากัน จำนวนเพลี้ยไฟใต้ตาข่ายกันแมลงแบบสะท้อนแสงจะน้อยกว่าใต้ตาข่ายกันแมลงธรรมดา และแม้แต่จำนวนเพลี้ยไฟใต้ตาข่ายกันแมลงแบบสะท้อนแสงขนาด 40 ตาข่ายก็ยังน้อยกว่าใต้ตาข่ายกันแมลงธรรมดาขนาด 50 ตาข่าย โดยทั่วไปแล้ว ตาข่ายกันแมลงแบบสะท้อนแสงยังคงมีประสิทธิภาพในการป้องกันแมลงได้ดีกว่าตาข่ายกันแมลงธรรมดาที่มีตาข่ายขนาดใหญ่ ในขณะเดียวกันก็ช่วยระบายอากาศได้ดีกว่าด้วย

ประสิทธิภาพในการป้องกันของมุ้งกันแมลงที่มีขนาดตาข่ายแตกต่างกันและมุ้งกันแมลงทั่วไป

ในขณะเดียวกัน นักวิจัยยังได้ทำการทดลองอีกอย่างหนึ่ง คือ การใช้ตาข่ายกันแมลงธรรมดาขนาด 50 เมช ตาข่ายกันแมลงแบบสเปกตรัมขนาด 50 เมช และตาข่ายกันแมลงธรรมดาขนาด 68 เมช เพื่อเปรียบเทียบจำนวนเพลี้ยไฟในเรือนกระจกสำหรับปลูกมะเขือเทศ ดังแสดงในภาพที่ 10 ตาข่ายกันแมลงธรรมดาขนาด 68 เมชที่มีความหนาแน่นของตาข่ายสูง มีประสิทธิภาพในการกันแมลงดีกว่าตาข่ายกันแมลงธรรมดาขนาด 50 เมชอย่างเห็นได้ชัด แต่ตาข่ายกันแมลงแบบสเปกตรัมขนาด 50 เมชที่มีความหนาแน่นของตาข่ายต่ำ กลับมีจำนวนเพลี้ยไฟน้อยกว่าตาข่ายกันแมลงธรรมดาขนาด 68 เมชที่มีความหนาแน่นของตาข่ายสูง

การเปรียบเทียบจำนวนเพลี้ยไฟใต้ตาข่ายกันแมลงชนิดต่างๆ

นอกจากนี้ เมื่อทำการทดสอบตาข่ายกันแมลงธรรมดาขนาด 50 เมช และตาข่ายกันแมลงแบบสเปกตรัมขนาด 40 เมช ซึ่งมีประสิทธิภาพและความหนาแน่นของตาข่ายแตกต่างกัน เมื่อเปรียบเทียบจำนวนเพลี้ยไฟต่อแผ่นกาวในพื้นที่ปลูกต้นหอม นักวิจัยพบว่า แม้จะมีตาข่ายขนาดเล็กกว่า แต่ตาข่ายแบบสเปกตรัมก็ยังมีประสิทธิภาพในการป้องกันแมลงได้ดีกว่าตาข่ายกันแมลงธรรมดาที่มีตาข่ายขนาดใหญ่กว่า

การเปรียบเทียบจำนวนเพลี้ยไฟภายใต้ตาข่ายกันแมลงชนิดต่างๆ ในสภาพแวดล้อมการผลิต

การเปรียบเทียบประสิทธิภาพในการป้องกันแมลงของตาข่ายชนิดเดียวกันแต่มีประสิทธิภาพแตกต่างกันอย่างแท้จริง

 ฟิล์มไล่แมลงสเปกตรัม

ฟิล์มคลุมเรือนกระจกทั่วไปจะดูดซับรังสียูวีบางส่วน ซึ่งเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้ฟิล์มเสื่อมสภาพเร็วขึ้น แต่ด้วยเทคโนโลยีเฉพาะ ทำให้มีการเติมสารเติมแต่งที่สามารถบล็อกรังสียูวีเอซึ่งเป็นช่วงที่แมลงไวต่อแสง ลงในฟิล์มคลุมเรือนกระจก โดยยังคงรักษาอายุการใช้งานปกติของฟิล์มไว้ ทำให้ได้ฟิล์มที่มีคุณสมบัติป้องกันแมลงได้

ผลกระทบของฟิล์มกันรังสียูวีและฟิล์มธรรมดาต่อประชากรแมลงหวี่ขาว เพลี้ยไฟ และเพลี้ยอ่อน

เมื่อระยะเวลาการปลูกเพิ่มขึ้น จะเห็นได้ว่าจำนวนศัตรูพืชใต้ฟิล์มธรรมดามีจำนวนเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อเทียบกับใต้ฟิล์มกันรังสียูวี ควรสังเกตว่าการใช้ฟิล์มชนิดนี้จำเป็นต้องให้ผู้ปลูกใส่ใจเป็นพิเศษกับทางเข้าออกและช่องระบายอากาศเมื่อทำงานในเรือนกระจกในแต่ละวัน มิเช่นนั้นประสิทธิภาพของฟิล์มจะลดลง เนื่องจากการควบคุมศัตรูพืชได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยฟิล์มกันรังสียูวี ทำให้ผู้ปลูกลดการใช้สารกำจัดศัตรูพืชลง ในการปลูกยูสโตมาในโรงเรือนโดยใช้ฟิล์มกันรังสียูวี ไม่ว่าจะเป็นจำนวนหนอนชอนใบ เพลี้ยไฟ แมลงหวี่ขาว หรือปริมาณสารกำจัดศัตรูพืชที่ใช้ ก็มีน้อยกว่าการใช้ฟิล์มธรรมดา

การเปรียบเทียบผลของฟิล์มกันรังสียูวีและฟิล์มธรรมดา

การเปรียบเทียบการใช้สารกำจัดศัตรูพืชในเรือนกระจกโดยใช้ฟิล์มกันรังสียูวีและฟิล์มธรรมดา

วิธีการรบกวน/ดักจับสีแสง

การตอบสนองต่อสี (Color tropism) คือลักษณะการหลีกเลี่ยงของอวัยวะรับภาพของแมลงต่อสีต่างๆ การใช้ความไวของศัตรูพืชต่อสเปกตรัมแสงสีบางสีเพื่อรบกวนทิศทางเป้าหมายของศัตรูพืช จึงช่วยลดอันตรายจากศัตรูพืชต่อพืชผลและลดการใช้สารกำจัดศัตรูพืชได้

การรบกวนจากการสะท้อนของฟิล์ม

ในกระบวนการผลิต ฟิล์มสีเหลืองน้ำตาลจะหันด้านสีเหลืองขึ้นด้านบน และศัตรูพืช เช่น เพลี้ยและแมลงหวี่ขาว จะเกาะบนฟิล์มเป็นจำนวนมากเนื่องจากพฤติกรรมเข้าหาแสง ในขณะเดียวกัน อุณหภูมิพื้นผิวของฟิล์มจะสูงมากในฤดูร้อน ทำให้ศัตรูพืชจำนวนมากที่เกาะอยู่บนพื้นผิวของฟิล์มตายลง ซึ่งช่วยลดความเสียหายที่เกิดกับพืชผลจากศัตรูพืชเหล่านี้ที่เกาะอยู่ไม่เป็นระเบียบ ฟิล์มสีเงินเทาใช้ประโยชน์จากพฤติกรรมเข้าหาแสงในเชิงลบของเพลี้ย ไรแดง ฯลฯ การคลุมเรือนปลูกแตงกวาและสตรอว์เบอร์รีด้วยฟิล์มสีเงินเทาสามารถลดความเสียหายจากศัตรูพืชเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

โดยใช้ฟิล์มประเภทต่างๆ

ผลกระทบในทางปฏิบัติของฟิล์มสีเหลืองน้ำตาลในโรงงานผลิตมะเขือเทศ

การสะท้อนแสงรบกวนของตาข่ายบังแดดสีต่างๆ

การใช้ตาข่ายบังแดดสีต่างๆ คลุมเหนือเรือนกระจกสามารถลดความเสียหายต่อพืชผลได้ โดยใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติทางแสงของสีที่ศัตรูพืชใช้ จำนวนแมลงหวี่ขาวที่อาศัยอยู่ในตาข่ายสีเหลืองมีมากกว่าในตาข่ายสีแดง สีน้ำเงิน และสีดำอย่างเห็นได้ชัด และจำนวนแมลงหวี่ขาวในเรือนกระจกที่คลุมด้วยตาข่ายสีเหลืองนั้นน้อยกว่าในตาข่ายสีดำและสีขาวอย่างมีนัยสำคัญ

การวิเคราะห์สถานการณ์การควบคุมศัตรูพืชโดยใช้ตาข่ายบังแดดสีต่างๆ

การสะท้อนแสงของตาข่ายบังแดดสะท้อนแสงที่ทำจากฟอยล์อลูมิเนียม

ติดตั้งตาข่ายสะท้อนแสงอะลูมิเนียมฟอยล์ที่ด้านข้างของเรือนกระจก ส่งผลให้จำนวนแมลงหวี่ขาวลดลงอย่างเห็นได้ชัด เมื่อเทียบกับตาข่ายกันแมลงทั่วไป จำนวนเพลี้ยไฟลดลงจาก 17.1 ตัว/ตร.ม.²ถึง 4.0 หัว/เมตร².

การใช้ตาข่ายสะท้อนแสงฟอยล์อลูมิเนียม

กระดานเหนียว

ในการผลิต แผ่นสีเหลืองใช้สำหรับดักจับและกำจัดเพลี้ยและแมลงหวี่ขาว นอกจากนี้ เพลี้ยไฟยังไวต่อสีฟ้าและมีพฤติกรรมเข้าหาสีฟ้าอย่างชัดเจน ดังนั้น ในการผลิต แผ่นสีฟ้าจึงสามารถใช้ดักจับและกำจัดเพลี้ยไฟ ฯลฯ โดยอิงตามทฤษฎีการเข้าหาสีของแมลงในการออกแบบ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ริบบิ้นที่มีรูปวงกลมหรือลวดลายจะดึงดูดแมลงได้ดีกว่า.

เทปกาวที่มีรูปวงกลมหรือลวดลาย

ข้อมูลอ้างอิง

Zhang Zhiping. การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีควบคุมศัตรูพืชด้วยสเปกตรัมในโรงงาน [J]. เทคโนโลยีวิศวกรรมเกษตร, 42(19): 17-22.