Development and test of an air-suction type precision direct seeding machine for pepper
-
摘要:目的
针对辣椒种植育苗移栽方式存在的成本高、劳动强度大和生产效率低等问题,结合南方辣椒种植模式和农艺要求,研制一种气吸式辣椒精量穴直播机。
方法该机具由主机架、仿形机构、风机、传动系统、变速器、气吸式排种器、开沟装置和镇压装置等组成,可一次完成开沟、播种、覆土和镇压作业。利用负压取种和断压排种的原理,根据辣椒种子物理特性和播种要求,确定了气吸式排种器排种盘尺寸、排种孔数量和大小,满足播种精度和播种量要求。播种部分通过平行四杆仿形机构与主机架连接,可实现播种单体对地仿形,保证开沟和播种深度。
结果播种量1~3粒/穴的平均合格率为91.16%,平均漏播率为0.18%,平均重播率为8.66%。不同穴距试验的播种穴距合格指数均大于89%,重播指数均小于4.85%,漏播指数均小于11%,穴距变异系数均小于23.77%,播深合格率为86%。
结论整机工作性能满足辣椒种植要求,本研究可为蔬菜精密播种机的研制和开发提供参考。
Abstract:ObjectiveTo solve the problems of high cost, high labor intensity and low production efficiency in pepper planting, seeding and transplanting, an air-suction type precision direct seeding machine for pepper was developed considering pepper planting pattern and agronomic requirements in south area.
MethodThe machine consists of a main frame, a copying mechanism, a fan, a transmission system, a derailleur, an air-suction seed device, a ditching device and a pressing device, which can complete the ditching, seeding, soil covering and pressing operations at one time. The seed metering machine uses the principle of taking seeds by negative pressure and discharging seeds by breaking pressure. According to the seeding requirements and physical characteristics of pepper seeds, the size of seeding plate, the number and size of seeding holes were determined. Sowing precision and quantity requirements were ensured. The seeding part is connected with the main frame by a parallel four-bar copying mechanism, so as to realize the ground copying of the seeding monomer and ensure the ditching and seeding depth.
ResultField test results showed that the average qualified rate of 1−3 grains/hole was 91.16%, the average leakage seeding rate was 0.18%, and the average repeat seeding rate was 8.66%. In tests of different hole distances, qualified rates for different hole distances were above 89%, the repeat rate was below 4.85%, the leakage seeding rate were below 11%, the coefficients of variations of the hole distances were below 23.77%, and the qualified rate of seeding depth was 86%.
ConclusionThe working performance of the whole machine meets the requirements for pepper planting. This research can provide a reference for the research and development of precision vegetable seeders.
-
Keywords:
- air-suction type /
- precision direct seeding machine /
- pepper /
- design and test
-
井上蛀果斑螟Assara inouei Yamanaka属鳞翅目Lepidoptera螟蛾科Pyralidae蛀果斑螟属Assara[1]。该虫分布于东亚的中国、日本和韩国,国内主要分布于甘肃、湖北、贵州及云南,仅在云南有为害记录[2-3]。井上蛀果斑螟于2002年在云南建水石榴园中被发现,主要危害石榴Punica granatum L.。成虫将卵散产于石榴的花萼、萼筒周围或表面粗糙部位,卵孵化后,幼虫短时间内即可蛀入果内,取食石榴籽粒的外表皮及幼嫩籽粒,幼虫老熟后,从内蛀孔爬至萼筒等处结茧化蛹[4-5]。1个石榴果实内最多可有5~10头幼虫,受害果实内充满虫粪,极易引起裂果和腐烂,可导致30%以上的落果率,受害严重的果园落果率可达80%~90%,严重影响石榴的品质和产量,造成较大的经济损失[6-7]。
温度是影响昆虫生长发育、存活和生殖的重要生态因子,环境的温度变化对昆虫种群发生动态有重要影响[8-10]。研究表明,在适宜温度范围内,昆虫的发育速率随温度的升高而加快;但在高温条件下,其生长发育受阻,存活力和生殖力下降,甚至导致死亡[11-12]。短时高温处理对二点委夜蛾Athetis lepigone幼虫存活率和发育历期有明显影响,但对幼虫化蛹率、蛹的羽化率、雌虫寿命及生殖力无明显影响[13];桃小食心虫Carposina sasakii 41 ℃处理1~4 h后,初孵幼虫的发育历期显著延长,存活率显著降低[14];短时高温对烟蚜Myzus persicae若蚜的发育速率无明显影响,但对若蚜的存活率、成蚜的寿命有显著影响,对生殖有显著抑制作用[15];梨小食心虫Grapholita molesta成虫38 ℃处理48 h,雌、雄虫均不能存活;35 ℃处理48 h,对存活率无影响,但生殖力显著下降[16];西花蓟马Frankliniella occidentalis 45 ℃ 2 h处理2次,亲代各虫态存活率、雌成虫寿命及体内海藻糖和山梨醇含量均有明显变化,子代的种群数量、存活率、性比等也有显著变化[17]。
井上蛀果斑螟在幼虫期,除初孵幼虫和老熟幼虫可短暂在果面活动外,其余时期均在果实内为害。该虫发生为害盛期在每年的7—10月,发生期常与夏季极端高温天气相遇。因此,研究井上蛀果斑螟对极端高温的适应性对石榴安全生产具有重要的现实意义。本研究对井上蛀果斑螟初孵及老熟幼虫进行短时高温处理,探索幼虫经不同短时高温处理对井上蛀果斑螟存活、生长发育及生殖的影响,以期为深入了解高温季节的该虫种群数量变动机制和预测预报提供科学依据。
1. 材料与方法
1.1 供试虫源
井上蛀果斑螟于2017年9月采自云南蒙自草坝镇管理粗放的石榴园中。采集正被井上蛀果斑螟幼虫危害的果实,将幼虫挑出置于人工气候箱中,用酸绿籽石榴皮连续饲养多代,成虫提供100 g/L的蔗糖溶液补充营养,方法参照文献[18]。初孵幼虫为孵化6 h内的幼虫;老熟幼虫为化蛹结茧前24 h的幼虫,此时幼虫体长1.0~1.2 cm,乳白色,不取食,行动缓慢,开始吐丝准备结茧。
幼虫饲养在温度(25±1)℃、相对湿度(70±10)%、光周期为15 h光∶9 h暗的人工气候箱。
1.2 试验方法
1.2.1 对幼虫存活的影响
试验处理及温度设置参考文献[14-15]的方法。将井上蛀果斑螟初孵幼虫或老熟幼虫用毛笔挑至装有新鲜酸石榴皮的塑料养虫盒(直径9 cm、高7.5 cm)内,每盒20头,5盒为1组处理。然后分别置于32、35、38、41和44 ℃的人工气候箱中,处理1、2和4 h后,移至25 ℃恒温人工气候箱中饲养24 h后,观察并记录幼虫的存活情况,用毛笔轻触虫体没有反应即为死亡,计算各处理下初孵幼虫和老熟幼虫的存活率。每处理重复4次。
1.2.2 对幼虫发育的影响
据“1.2.1”的试验结果,将井上蛀果斑螟初孵幼虫和老熟幼虫用毛笔挑至装有新鲜酸石榴皮的养虫盒内,分别置于35、38和41 ℃的人工气候箱中,处理1、2和4 h,然后将存活幼虫移至另1个装有新鲜酸石榴皮的养虫盒内,20头1盒,5盒1组为1个处理,移至25 ℃恒温人工气候箱中继续饲养,以未进行高温处理的25 ℃恒温饲养的初孵幼虫为对照。每处理重复5次。老熟幼虫观察其化蛹情况;初孵幼虫每天清理幼虫的排泄物并更换酸石榴皮,保证养虫盒内石榴皮新鲜、充足,直至幼虫结茧化蛹。每天观察并记录幼虫的存活和发育情况,统计初孵幼虫的发育历期、幼虫期的存活率和化蛹数。
1.2.3 对化蛹和羽化的影响
置于电子天平称量后,每头蛹单独置于直径1.5 cm、高10 cm试管内,湿棉塞封口,继续观察蛹的发育情况,直至成虫羽化结束。统计幼虫的蛹历期和蛹的羽化率。
1.2.4 对成虫寿命及生殖的影响
待“1.2.3”处理的成虫羽化后,取同一处理当天羽化的成虫,区分雌雄,按1∶1随机配对,共3对,放入透明塑料产卵杯(直径10 cm,高12 cm,杯盖中央有边长约4 cm通气口,覆以100目尼龙网纱),将蘸有100 g/L的蔗糖溶液的脱脂棉球置于杯底供成虫补充营养,2 d后在产卵杯中放入1片硫酸纸,供成虫产卵。每天9:00—12:00观察并统计成虫的产卵量和存活情况,更换产卵杯、硫酸纸,及时移除所产卵;并更换脱脂棉球,保证营养液新鲜,直至成虫全部死亡。记录产卵前期、产卵期和产卵量。每处理重复3次。
取上述各处理初产卵(12 h内)50粒,置于培养皿,皿内放脱脂棉球保湿,盖好皿盖,继续置于25 ℃人工气候箱中,待其孵化。前期每天观察1次,后期待卵变为粉红色后,每天上、下午各观察1次卵的孵化情况,直至卵不再有幼虫孵化为止,统计卵的孵化数,计算孵化率。每处理重复3次。
1.3 数据处理
存活率、化蛹率、羽化率及卵孵化率所得数据经反正弦转换后再进行分析。
应用SPSS19.0软件进行数据统计分析,不同温度和处理时间对幼虫存活及发育的影响采用双因素方差分析,其余各项试验数据均采用单因素方差分析,试验中各参数的均值均采用Duncan’ s新复极差法进行差异显著性分析。
2. 结果与分析
2.1 短时高温对井上蛀果斑螟幼虫存活的影响
由表1可知,随温度的升高和处理时间的延长,井上蛀果斑螟初孵幼虫的存活率逐渐减小。处理时间(F=16.419,P<0.01)、温度(F=132.305,P<0.01)以及温度与处理时间的交互效应(F=12.677,P<0.01)均对幼虫存活率有显著影响。单因素方差分析结果表明,初孵幼虫经短时高温处理1、2和4 h后,其存活率由32 ℃的100%降至44 ℃的0;35 ℃处理4 h的存活率显著低于处理1和2 h的,但处理1 和2 h间差异不显著;38 ℃处理4 h的存活率显著低于处理1和2 h的;41 ℃条件下的存活率为处理1 h>2 h>4 h,且各处理间差异显著。
表 1 幼虫期短时高温处理对井上蛀果斑螟幼虫存活率的影响1)Table 1. Effects of short-term exposure of Assara inouei larvae to high temperature on their survival rates虫期
Developmental staget(处理)/h
Treatment time存活率/% Survival rate 32 ℃ 35 ℃ 38 ℃ 41 ℃ 44 ℃ 初孵幼虫
Neonate larvae1 100.00aA 100.00aA 92.62aA 52.14aB 0.00aC 2 100.00aA 98.56aA 89.82aB 20.39bC 0.00aD 4 100.00aA 88.32bB 72.14bC 12.14cD 0.00aE 老熟幼虫
Mature larvae1 100.00aA 100.00aA 100.00aA 82.25aB 11.80aC 2 100.00aA 100.00aA 100.00aA 67.62bB 7.51aC 4 100.00aA 100.00aA 91.57bB 45.27cC 0.00bD 1) 相同虫期同列数据后不同小写字母表示不同处理时间存在显著差异,同行数据后不同大写字母表示不同温度间存在显著差异(P<0.05,Duncan’s法)
1) Different lowercase letters within the same column at the same larval stage indicate significant difference among different treatment time, and different uppercase letters within the same row indicate significant difference among different treatment temperature (P<0.05, Duncan’s test)老熟幼虫在32 ℃和35 ℃处理不同时间后,各处理间的存活率无显著差异;当温度升至38 ℃后,随温度的升高和处理时间的延长,存活率亦逐渐减小(表1)。处理时间(F=13.441,P<0.01)、温度(F=116.145,P<0.01)以及温度与处理时间的交互效应(F=9.792,P<0.01)均对老熟幼虫存活率有显著影响。老熟幼虫经短时高温处理后,存活率减少;高温处理4 h后,存活率由38 ℃的91.57%降至44 ℃的0;38 ℃处理4 h的存活率显著低于处理1和2 h,但处理1和2 h间差异不显著;41 ℃条件下的存活率为处理1 h>2 h>4 h,且各处理间差异显著。
2.2 幼虫期短时高温处理对井上蛀果斑螟初孵幼虫发育历期和存活率的影响
由表2可知,处理时间(F=12.450,P<0.01)、温度(F=8.165,P<0.01)以及温度与处理时间的交互效应(F=3.792,P<0.05)对幼虫发育历期的影响不尽相同。单因素方差分析结果表明,处理4 h后,初孵幼虫的发育历期由35 ℃的15.69 d延长至41 ℃的21.74 d;41、38 ℃处理4 h的幼虫发育历期显著长于35 ℃处理的;35~41 ℃处理1和2 h的发育历期也存在相似结果。初孵幼虫在41和38 ℃各处理的发育历期均长于对照;在35 ℃条件下,随处理时间的延长,幼虫发育历期呈缩短的趋势,但与对照差异不显著。
表 2 幼虫期短时高温处理对井上蛀果斑螟初孵幼虫发育历期及存活率的影响1)Table 2. Effects of short-term exposure of neonate larvae to high temperature on the larval duration and survival rate of Assara inoueit(处理)/h
Treatment time发育历期/d Larval duration 存活率/% Survival rate 35 ℃ 38 ℃ 41 ℃ 35 ℃ 38 ℃ 41 ℃ 0(CK) 17.56±1.97aA 17.56±1.97cA 17.56±1.97bA 68.24±2.68aA 68.24±2.68aA 68.24±2.68aA 1 16.32±1.52aB 19.16±2.43bA 20.19±1.09abA 64.38±4.51aA 40.06±2.47bB 33.35±1.02bC 2 16.08±1.34aB 21.25±2.30aA 19.83±2.12bA 53.74±2.34bA 37.83±2.39bcB 26.77±2.11cC 4 15.69±1.21aB 20.84±1.23abA 21.74±1.34aA 48.86±1.78cA 34.51±0.76cB 22.24±0.64cC 1) 表中数据为平均值 ± 标准差,对同一参数,同列数据后不同小写字母表示不同处理时间存在显著差异,同行数据后不同大写字母表示不同温度间存在显著差异(P<0.05,Duncan’s法)
1) Datum in the table is mean ± SE, for the same parameter, different lowercase letters within the same column indicate significant difference among different treatment time, and different uppercase letters within the same row indicate significant difference among different treatment temperature(P<0.05, Duncan’s test)随温度的升高和处理时间的延长,井上蛀果斑螟幼虫期的存活率逐渐减小(表2)。处理时间(F=102.673,P<0.01),温度(F=26.756,P<0.01),温度与处理时间的交互效应(F=6.090,P<0.01)对幼虫存活率有显著影响。处理4 h后,初孵幼虫的存活率由35 ℃的48.86%降至41 ℃的22.24%;处理4 h,41 ℃的存活率显著低于35和38 ℃的;35~41 ℃处理1和2 h的存活率也存在相似结果。35 ℃处理1 h的存活率显著高于处理2和4 h,但与对照差异不显著;38和41 ℃处理1 h的存活率高于处理2和4 h,但显著低于对照。
2.3 幼虫期短时高温处理对井上蛀果斑螟化蛹率的影响
由表3可知,井上蛀果斑螟初孵幼虫经不同温度、不同时间处理后,各处理化蛹率与对照均无显著差异(F=0.753,P>0.05)。老熟幼虫经不同温度、时间处理后,各处理化蛹率与对照差异显著(F=42.206,P<0.01)。处理时间相同时,随温度的升高,老熟幼虫的化蛹率均显著降低,35和41 ℃处理 1 h的化蛹率分别为86.49%和70.44%,而35和41 ℃处理 4 h的化蛹率分别为78.89%和50.53%。温度相同时,随处理时间的增加,老熟幼虫的化蛹率亦显著降低,35 ℃处理1和4 h的化蛹率分别为86.49%和78.89%,而41 ℃处理 1和4 h的化蛹率分别为70.44%和50.53%。
表 3 井上蛀果斑螟幼虫期短时高温处理对化蛹率的影响1)Table 3. Effect of short-term exposure of larvae to high temperature on the pupation rate of Assara inouei处理 Treatment 化蛹率/% Pupation rate θ/℃
t/h
初孵幼虫
Neonate larvae老熟幼虫
Mature larvae25 (CK) 87.72±4.95a 87.72±4.95a 35 1 89.35±4.56a 86.49±5.43a 2 85.94±5.31a 83.15±3.64ab 4 87.13±6.37a 78.89±5.20bc 38 1 88.32±5.44a 74.72±6.31c 2 86.09±6.32a 75.40±5.96c 4 85.41±2.56a 67.67±3.67d 41 1 86.38±4.27a 70.44±4.19d 2 88.84±5.19a 58.98±6.04e 4 85.63±3.38a 50.53±4.77f 1) 表中数据为平均值 ± 标准差,同列数据后不同小字母表示差异显著(P<0.05,Duncan’s法)
1) Datum in the table is mean ± SE, different lowercase letters within the same column indicate significant difference (P<0.05, Duncan’s test)2.4 幼虫期短时高温处理对井上蛀果斑螟蛹质量、蛹历期及羽化率的影响
由表4可知,井上蛀果斑螟初孵幼虫经不同温度、不同时间处理后,各处理的蛹质量、蛹历期与对照差异不显著(蛹质量:F=0.659,P>0.05;蛹历期:F=0.867,P>0.05)。老熟幼虫经不同温度、不同时间处理后,各处理的蛹质量及蛹历期与对照差异显著(蛹质量:F=14.223,P<0.01;蛹历期:F=3.756,P<0.05)。老熟幼虫38 ℃ 4 h、41 ℃ 2和 4 h处理组的蛹质量与对照组差异显著,其余处理组与对照无显著差异;38和41 ℃各时间处理组的蛹历期均长于对照;38 ℃ 4 h和41 ℃各处理组的蛹历期与对照差异显著,但各处理组间则无显著差异。
表 4 井上蛀果斑幼虫期短时高温处理对蛹质量、蛹历期及羽化率的影响1)Table 4. Effects of short-term exposure of larvae to high temperature on the pupal weight, pupa duration and emergence rate of Assara inouei处理 Treatment 蛹质量/mg Pupal weight 蛹历期/d Pupa duration 羽化率/% Emergence rate θ/℃
t/h
初孵幼虫
Neonate larvae老熟幼虫
Mature larvae初孵幼虫
Neonate larvae老熟幼虫
Mature larvae初孵幼虫
Neonate larvae老熟幼虫
Mature larvae25 (CK) 15.65±0.67a 15.65±0.67a 7.76±0.55a 7.76±0.55b 94.48±2.35a 94.48±2.35a 35 1 14.67±0.72a 14.43±1.21ab 6.82±0.48a 7.20±1.58b 93.32±4.57a 91.74±5.31ab 2 15.91±0.81a 15.07±0.94a 7.74±0.61a 7.69±1.57b 94.74±4.32a 90.53±3.67ab 4 13.89±0.76a 13.91±0.78ab 7.63±0.39a 7.65±1.49b 91.90±5.38a 88.57±4.45b 38 1 14.26±1.13a 14.60±080ab 7.72±0.60a 8.47±2.54ab 93.37±3.48a 83.79±5.70c 2 14.75±0.94a 13.87±0.75ab 8.25±0.42a 8.78±2.83ab 93.59±5.31a 84.31±2.61c 4 13.79±0.98a 12.67±0.54bc 8.41±0.79a 9.31±2.70a 92.86±3.35a 77.62±3.70d 41 1 14.61±0.76a 13.14±0.62bc 7.95±0.95a 9.04±2.63a 92.24±4.06a 79.85±3.66cd 2 13.94±0.88a 12.85±0.83bc 8.04±0.72a 9.23±2.71a 92.73±4.58a 66.76±4.22e 4 13.85±1.01a 11.28±0.87c 7.79±0.86a 9.18±1.48a 91.31±2.34a 68.39±3.38e 1) 表中数据为平均值 ± 标准差,同列数据后不同小字母表示差异显著(P<0.05,Duncan’s法)
1) Datum in the table is mean ± SE, different lowercase letters within the same column indicate significant difference (P<0.05, Duncan’s test)由表4可知,井上蛀果斑螟初孵幼虫经不同温度、不同时间处理后,各处理组蛹的羽化率与对照均无显著差异(F=0.428,P>0.05)。老熟幼虫经不同温度、不同时间处理后,各处理组蛹的羽化率与对照差异显著(F=12.654,P<0.01)。处理时间相同时,随温度的升高,老熟幼虫蛹的羽化率显著降低,35和41 ℃处理1 h的羽化率分别为91.74%和79.85%,差异显著;35和41 ℃处理4 h的羽化率分别为88.57%和68.39%,差异显著。温度相同时,随处理时间的增加,老熟幼虫蛹的羽化率降低,35 ℃处理1和4 h的羽化率分别为91.74%和88.57%,差异不显著;41 ℃处理1和4 h的羽化率分别为79.85%和68.39%,差异不显著。
2.5 井上蛀果斑螟幼虫期短时高温处理对成虫产卵期及寿命的影响
由表5可知,初孵幼虫经不同温度、不同时间处理后,各处理的产卵前期、产卵期及雌雄虫寿命与对照差异均不显著(产卵前期:F=0.458,P>0.05;产卵期:F=0.653,P>0.05;雌虫寿命:F=1.206,P>0.05;雄虫寿命:F=1.057,P>0.05)。老熟幼虫经不同温度、不同时间处理后,各处理的产卵前期及雄虫寿命与对照差异均不显著(产卵前期:F=0.680,P>0.05;雄虫寿命:F=0.552,P>0.05);但产卵期及雌雄虫寿命与对照差异显著(产卵期:F=3.936,P<0.05;雌虫寿命:F=5.447,P<0.05)。老熟幼虫41 ℃各处理的产卵期显著短于对照,各处理间无显著差异;38 ℃ 4 h和41 ℃各处理的雌虫寿命均显著短于对照。
表 5 井上蛀果斑幼虫期短时高温处理对成虫产卵期及寿命的影响1)Table 5. Effects of short-term exposure of larvae to high temperature on the oviposition period and longevity of Assara inouei adult处理
Treatment产卵前期/d
Pre-oviposition period产卵期/d
Oviposition period雌虫寿命/d
Female longevity雄虫寿命/d
Male longevityθ/℃
t/h
初孵幼虫
Neonate
larvae老熟幼虫
Mature
larvae初孵幼虫
Neonate
larvae老熟幼虫
Mature
larvae初孵幼虫
Neonate
larvae老熟幼虫
Mature
larvae初孵幼虫
Neonate
larvae老熟幼虫
Mature
larvae25 (CK) 1.71±0.02a 1.71±0.02a 8.69±0.74a 8.69±0.74 a 14.47±1.73a 14.47±1.73a 12.59±1.46a 12.59±1.46a 35 1 1.68±0.03a 1.62±0.04a 7.31±0.85a 8.31±0.85a 13.38±1.18a 15.14±2.14a 11.87±1.33a 12.37±1.36a 2 1.84±0.05a 2.10±0.02a 7.55±1.09a 8.14±1.09a 15.11±1.36a 13.81±1.59ab 12.69±1.78a 11.76±1.80a 4 1.56±0.03a 1.74±0.04a 6.57±0.67a 7.63±0.67abc 14.28±1.55a 13.44±1.37ab 11.77±0.89a 13.04±1.93a 38 1 2.05±0.03a 1.60±0.00a 6.86±0.98a 6.48±0.98abc 13.71±1.42a 15.06±2.00a 12.28±1.74a 12.68±1.38a 2 1.79±0.02a 1.77±0.05a 7.25±0.54a 5.59±0.54c 13.69±1.97a 14.87±1.42a 11.12±1.62a 12.31±1.55a 4 2.04±0.05a 2.08±0.04a 7.84±0.71a 6.25±0.71bc 14.23±2.18a 11.90±1.63bc 10.94±0.90a 11.84±1.63a 41 1 1.73±0.06a 1.69±0.03a 6.63±0.66a 6.17±0.66bc 13.56±1.92a 12.78±1.81b 12.50±1.34a 12.00±1.49a 2 1.80±0.04a 1.84±0.02a 7.39±0.82a 5.80±0.82c 13.89±1.49a 11.06±1.76bc 11.53±1.12a 11.64±1.07a 4 1.89±0.07a 1.95±0.06a 6.76±0.47a 5.21±0.47c 14.04±1.85a 9.57±2.05c 11.67±1.37a 12.17±1.22a 1) 表中数据为平均值 ± 标准差,同列数据后不同小字母表示差异显著(P<0.05,Duncan’s法)
1) Datum in the table is mean ± SE, different lowercase letters within the same column indicate significant difference (P<0.05, Duncan’s test)2.6 井上蛀果斑螟幼虫期短时高温处理对成虫产卵量及卵孵化的影响
由表6可知,井上蛀果斑螟初孵幼虫经不同温度、不同时间处理后,各处理成虫的产卵量及所产卵的孵化率与对照差异均不显著(产卵量:F=1.403,P>0.05;孵化率:F=0.359,P>0.05)。老熟幼虫不同温度、不同时间处理后,各处理成虫的产卵量与对照差异显著(产卵量:F=3.152,P<0.05),卵孵化率与对照差异不显著(孵化率:F=0.945,P>0.05)。老熟幼虫41 ℃各处理的平均单雌产卵量与对照差异显著,41 ℃ 4 h处理的平均单雌产卵量显著少于其余处理组。
表 6 井上蛀果斑幼虫期短时高温处理对成虫平均单雌产卵量及卵孵化率的影响1)Table 6. Effects of short-term exposure of larvae to high temperature on the number of eggs laid per female and egg hatching rate of Assara inouei adult处理
Treatment平均单雌产卵量/粒
Number of eggs laid per female卵孵化率/%
Egg hatching rateθ/℃
t/h
初孵幼虫
Neonate larvae老熟幼虫
Mature larvae初孵幼虫
Neonate larvae老熟幼虫
Mature larvae25 (CK) 89.47±5.26a 89.47±5.26a 57.89±2.65a 57.89±3.65a 35 1 91.87±4.56a 84.45±4.57ab 60.14±1.54a 58.20±1.58a 2 88.69±4.34a 86.60±3.65ab 54.27±2.17a 64.69±2.57a 4 83.79±3.90a 85.09±3.32ab 56.63±2.23a 54.25±1.49a 38 1 90.28±4.96a 90.15±5.94a 59.72±3.75a 60.61±3.54a 2 91.12±4.62a 87.42±4.06a 62.25±2.69a 57.31±2.83a 4 86.34±3.98a 80.62±3.41ab 55.18±2.58a 63.74±2.70a 41 1 84.57±5.34a 76.88±2.94b 55.33±1.63a 54.24±2.63a 2 86.53±3.12a 75.09±4.51b 62.87±2.54a 59.23±2.71a 4 88.67±4.37a 64.30±5.37c 53.62±1.06a 58.48±1.48a 1) 表中数据为平均值 ± 标准差,同列数据后不同小字母表示差异显著(P<0.05,Duncan’s法)
1) Datum in the table is mean ± SE, different lowercase letters within the same column indicate significant difference (P<0.05, Duncan’s test)3. 讨论与结论
昆虫的生存和发育存在温度上限,一般为40~50 ℃,超出此范围,昆虫可能死亡[19-21]。本研究中,随温度的升高和处理时间的延长,井上蛀果斑螟幼虫的存活率逐渐减少。初孵幼虫经短时高温处理1、2和4 h后,其存活率由32 ℃的100%降至44 ℃的0。老熟幼虫在32和35 ℃处理不同时间,各处理组间的存活率差异不明显;但老熟幼虫经短时高温处理4 h后,其存活率由38 ℃的91.57%降至44 ℃的0。以上结果说明,35 ℃以下的温度对井上蛀果斑螟幼虫的存活不存在胁迫,44 ℃的极端高温对幼虫的生存不利。
本试验结果显示,井上蛀果斑螟老熟幼虫在35~41 ℃各处理的存活率均高于相同条件下的初孵幼虫,表明短时高温对井上蛀果斑螟低龄幼虫致死作用明显,老熟幼虫对高温有较强的耐受能力;幼虫的存活率不仅受温度及处理时间的影响,且与其受高温胁迫时的龄期有关。这也与亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis[22]、赤拟谷盗Tribolium castaneum[23]、桃小食心虫[16]等的研究结果一致。原因可能是初孵幼虫的体表较柔软,角质层较薄;而老熟幼虫的体表相对较坚硬,角质层较厚,降低了体内水分损失,保持体内生命活动的正常进行[17]。
昆虫在高温胁迫后能够存活,但其温度适应性会受到明显影响[24-25]。本试验中,井上蛀果斑螟初孵幼虫经短时高温处理后,除幼虫期的存活率及发育历期受到明显影响外,其后续虫态的发育及繁殖并未受到明显影响;但老熟幼虫经短时高温处理后,其蛹的发育和成虫的生殖均受到一定的影响,特别是41 ℃条件下受到的影响最为明显。造成两者后续虫态发育和生殖差异的原因,可能是短时高温处理后,初孵幼虫可通过取食补充体内丢失的水分来抵抗高温的伤害,同时通过较长时间的幼虫期及蛹的变态发育,对短时高温带来的伤害进行了自我完全修复,故高温伤害不会传给后续虫态,表明短时高温对井上蛀果斑螟初孵幼虫的影响是即时的,这与梁菲菲等[13]对二点委夜、李定旭等[14]对桃小食心虫的研究结果类似;但对老熟幼虫的影响则存在时滞效应,老熟幼虫即将进入不食不动的预蛹期,短时高温处理后,不能通过取食来补充体内丢失的水分,亦缺失幼虫期的自我修复时期,所以把伤害传递给了下一虫态,这与Zhang等[26]对小菜蛾Plutella xylostella、Piyaphongkul等[27]对褐飞虱Nilaparvata lugens、杨帅等[21]对土耳其斯坦叶螨Tetranychus turkestani和截形叶螨Tetranychus truncatus的研究结果类似。不论老熟幼虫还是初孵幼虫,经短时高温处理后,井上蛀果斑螟成虫所产卵的孵化率均与对照无显著差异,表明幼虫期的短时高温胁迫不会影响其孵化率。
本试验结果表明,井上蛀果斑螟老熟幼虫和初孵幼虫在高温逆境下的生存和繁殖存在差异,初孵幼虫对高温的适应性高于老熟幼虫。本试验仅分析了短时高温下井上蛀果斑螟幼虫的存活、生长发育和繁殖特性,但短时高温对井上蛀果斑螟卵、蛹和成虫等虫态的影响作用还不明确。此外,夏季田间气温变化较为复杂,持续及变化高温对井上蛀果斑螟的影响以及该虫对高温的生理适应性均有待深入研究。
-
图 1 整机结构三维图
1:主机架;2:风机;3:平行四杆仿形机构;4:管路;5:调节阀;6:地轮;7:链传动;8:单体机架;9:变速器;10:气吸式辣椒精量排种器;11:双圆盘开沟装置;12:镇压装置
Figure 1. Three-dimensional diagram of the whole machine structure
1: Main frame; 2: Fan; 3: Parallel four-bar copying mechanism; 4: Pipeline; 5: Regulating valve; 6: Ground wheel; 7: Chain drive; 8: Single frame; 9: Transmission system; 10: Air-suction type precision seeding device for pepper; 11: Double-disk ditching device; 12: Pressing device
图 3 排种器结构示意图
1:排种盘;2:进种盒;3:导种管;4:安装座; 5:排种器壳体;6:种箱;7:负压进气口;8:气室壳体;9:排种轴
Figure 3. Structural diagram of seed metering device
1: Seed metering plate; 2: Feed hopper; 3: Seed guiding tube; 4: Mounting base; 5: Shell of seed metering device; 6: Seed box; 7: Negative pressure air inlet; 8: Gas chamber shell; 9: Seed metering shaft
图 4 种子在充种区和携种区的受力分析
r为排种盘吸孔处的转动半径;G为种子的重力;F离为离心力;F摩为种间摩擦力;F吸为吸孔处的吸力;Fh1为种子的重力、离心力及种间摩擦力三者的合力;Fh2为种子的重力和离心力的合力;C为种子重心与排种盘的距离;F1、F2为排种盘对种子的支持力;d为排种盘吸孔直径。
Figure 4. Force analysis of seeds in seed filling zone and seed carrying areas
r: Rotational radius; G: Gravity of seed ; F离: Centrifugal force of seed; F摩 : Interspecific friction force of seeds; F吸: Suction force of hole; Fh1: Force of seed gravity, centrifugal force and interspecific friction; Fh2: Force of seed gravity and centrifugal force; C: Distance between seed and seed plate; F1、F2: Seed plate support force; d: diameter of suction hole of seed metering plate
图 6 穴距调整系统结构示意图
1:地轮轴;2:链轮Ⅰ;3:链条Ⅰ;4:链轮Ⅱ;5:变速器输入轴;6:齿轮Ⅰ;7:齿轮Ⅱ;8:变速器输出轴;9:链轮Ⅲ;10:链条Ⅱ;11:链轮Ⅳ;12:排种器轴
Figure 6. Structural diagram of hole distance adjusting system
1: Ground wheel shaft; 2: Sprocket Ⅰ; 3: Chain Ⅰ; 4: Sprocket Ⅱ; 5: Transmission input shaft; 6: Gear Ⅰ; 7: Gear Ⅱ; 8: Transmission output shaft; 9: Sprocket Ⅲ; 10: Chain Ⅱ; 11: Sprocket Ⅳ; 12:Seed metering shaft
表 1 变速箱各档位与穴距对应表
Table 1 Different gear position in the gear box and the corresponding hole distance
档位
Gear position齿轮 II 齿数
Gear II teeth总传动比
Total drive ratio穴距/mm
Hole spacing1 15 1.03 140 2 18 1.24 168 3 21 1.44 196 4 24 1.65 224 5 27 1.85 252 6 30 2.06 280 表 2 穴距及其变异系数试验结果
Table 2 Test results of hole distance and its coefficient of variation
试验号
Test no.穴距/mm
Hole distance合格率/%
Qualified rate重播率/%
Repeat seeding rate漏播率/%
Leakage seeding rate变异系数/%
Coefficient of variation测试值
Test value标准值
Standard value测试值
Test value标准值
Standard value测试值
Test value标准值
Standard value测试值
Test value标准值
Standard value1 168 89.10 ≥75 0 ≤20 10.90 ≤10 22.01 ≤35 2 196 89.10 ≥75 4.85 ≤20 6.05 ≤10 23.76 ≤35 3 224 90.78 ≥80 4.78 ≤15 4.44 ≤8 21.53 ≤30 表 3 穴粒数试验结果
Table 3 Test result of seed number in hole
试验号
Test no.理论穴距/mm
Theoretical hole distance漏播率/%
Leakage seeding rate合格率/%
Qualified rate重播率/%
Repeat seeding rate1 168 0 90.13 9.87 2 196 0 89.87 10.13 3 224 0.53 93.47 6.00 表 4 播种深度试验结果
Table 4 Test result of seeding depth
试验号
Test no.合格点数
Qualified point样本数
Sample size播种深度合格率/%
Qualified rate of seeding depth平均播种深度/mm
Average seeding depth1 8 10 80 22.6 2 8 10 80 24.4 3 9 10 90 23.5 4 9 10 90 20.8 5 9 10 90 20.6 合计 Total 43 50 86 22.4 -
[1] 蒲亨明. 遵义市辣椒产业化战略管理研究[D]. 贵阳: 贵州大学, 2009. [2] 王琦. 帕斯卡齿轮辣椒钵苗移栽机构的优化设计与仿真分析[D]. 哈尔滨: 东北农业大学, 2016. [3] 申爱民, 赵香梅. 我国辣椒生产概况及发展方向[J]. 农业科技通讯, 2010(6): 5-7. doi: 10.3969/j.issn.1000-6400.2010.06.002 [4] 王田利. 我国辣椒产业存在问题与对策建议[J]. 西北园艺(蔬菜), 2014(4): 4-5. [5] 李晴, 韩玉珠, 张广臣. 国内外辣椒产业现状与发展趋势[J]. 湖北农业科学, 2009, 48(9): 2278-2281. doi: 10.3969/j.issn.0439-8114.2009.09.074 [6] 张真和. 中国蔬菜产业转型升级对策探讨(上)[J]. 中国农机化学报, 2017, 38(9): 88-94. [7] 胡爽吉. 梳齿式辣椒采摘装置的设计研究[D]. 石河子: 石河子大学, 2012. [8] 段斌. 小型辣椒移栽机栽植器的设计与仿真试验[D]. 郑州: 河南农业大学, 2014. [9] 王建江, 余建军, 李小刚, 等. 膜下滴灌直播辣椒高产栽培技术[J]. 新疆农垦科技, 2013, 36(5): 20-22. doi: 10.3969/j.issn.1001-361X.2013.05.021 [10] 卢秉福, 张祖立. 甜菜生产机械化的研究进展及发展趋势[J]. 农机化研究, 2007(1): 59-62. doi: 10.3969/j.issn.1003-188X.2007.01.020 [11] 陈永生, 李莉. 蔬菜生产机械化范例和机具选型[M]. 北京: 中国农业出版社, 2017. [12] 高庆生, 胡桧, 周学剑, 等. 牵引式蔬菜种子精量播种机结构研究[J]. 中国农机化学报, 2017, 38(3): 5-8. [13] 刘甲振, 耿爱军, 侯加林, 等. 国内外大葱播种技术与装备研究进展[J]. 中国农机化学报, 2018, 39(4): 104-108. [14] 杜佳伟, 杨学军, 刘立晶, 等. 小粒种子精量播种机研究现状及发展趋势[J]. 农业工程, 2017, 7(6): 9-13. doi: 10.3969/j.issn.2095-1795.2017.06.003 [15] 张明慧. 小粒蔬菜种子播种机的研制[D]. 吉林: 吉林大学, 2014. [16] 王晋, 蒋恩臣, 杨华, 等. 手推式蔬菜种子播种机的设计[J]. 农机化研究, 2012, 34(8): 61-64. doi: 10.3969/j.issn.1003-188X.2012.08.015 [17] 高世群. 辣椒播种机[J]. 农机质量与监督, 2001(2): 39. [18] 耿宝辉. 辣椒铺膜播种机[J]. 农业机械, 2001(4): 53. [19] 王晋. 胡萝卜播种机的研制[D]. 哈尔滨: 东北农业大学, 2012. [20] 管春松, 崔志超, 高庆生, 等. 蔬菜精量直播技术及装备的研究现状[J]. 中国蔬菜, 2018(12): 9-15. [21] 中国农业机械化科学研究院. 农业机械设计手册(上册)[M]. 北京: 机械工业出版社, 1988: 307-324. [22] 张德文. 精密播种机械 [M]. 北京: 中国农业出版社. 1982. [23] 袁月明. 气吸式水稻芽种直播排种器的理论及试验研究[D]. 吉林: 吉林大学, 2005. [24] 濮良贵, 纪名刚. 机械设计[M]. 北京: 高等教育出版社, 2006: 165-233. [25] 卡那沃依斯基. 收获机械[M]. 曹崇文, 等, 译. 北京: 中国农业机械化出版社, 1983. [26] 沈乐年. 机械设计基础[M]. 北京: 清华大学出版社, 1997. [27] 张世芳. 泵与风机[M]. 北京: 机械工业出版社, 1996: 135-136. [28] 中国农业机械化科学研究所. 农业机械设计参考手册[M]. 北京: 机械工业出版社, 1988. [29] R. A. 凯普纳. 农业机械原理[M]. 崔引安, 等, 译. 北京: 机械工业出版社, 1978. [30] 中华人民共和国工业和信息化部. 单粒(精密)播种机技术条件: JB/T 10293—2013[S]. 北京: 机械工业出版社, 2013. -
期刊类型引用(0)
其他类型引用(2)