JP7055959B2 - 振動を用いた樹木害虫の防除法 - Google Patents

Description

本発明は、振動によって樹木害虫を防除する方法に関する。

昆虫において、振動は忌避、誘引、交尾、摂食、産卵等の行動を引き起こす、重要かつ普遍的な信号であることがわかっている。したがって、振動信号を人工的に制御することで、様々な害虫の行動を制御することが可能となり得る。
かかる制御としては、有益な昆虫に対する正の行動制御及び害虫に対する負の行動制御がある。正の行動制御として、害虫防除の資材として用いられる天敵・捕食者の対象害虫への誘引等が挙げられ、また、負の行動制御としては、忌避ならびに交尾、摂食及び産卵の阻害等による、該害虫の防除を行うことが挙げられる。

たとえば、木材等を伝播する振動を用いた害虫の防除方法は、かかる行動制御を利用した害虫防除の例である。かかる方法は、物理的防除に包含されるものであるところ、化学合成殺虫剤における普遍的な問題である薬剤抵抗性の問題や人体、環境及び非標的生物に対する悪影響の問題を伴わないといった利点を有する。したがって、かかる方法は、薬剤に抵抗性を持つ害虫の出現や、環境・食品の安全・安心志向の高まりから、長年にわたり社会的に求められている、薬剤の代替となる環境調和型の害虫防除技術の開発に資するものである。

振動による害虫の防除について例示するに、非特許文献１及び２には、イチジク枝の振動によって摂食行動や産卵行動を阻害することによるクワカミキリの防除の試みについて開示されている。
また、特許文献１及び、２及び３には、超音波を用いた家屋害虫の防除装置について開示されている。

特開２００１－２５２００２号公報 特開２０００－２０４６８４号公報 特許第５８６７８１３号公報

イチジク枝の人為的な振動刺激によるクワカミキリ被害の防除 第３９回日本応用動物昆虫学会講演要旨（１９９５）１１６ 細見彰洋 A. Hosomi,"Effect of Vibration to the Infestation of Apriona japonica (Thomson)(Coleoptera: Cerambycidae) Adults on the Fig.", Japan Informal Group Meeting on Human Response to Vibration held at the Hokkaido Safety and Health Service, 13th to 14 July 1996. 25-34 1996 T. Friedel,"The Vibration Startle Response of the Desert Locust Schistocerca gregaria", Journal of Experimental Biology 202: 2152-2159 (1999)

本発明は、振動によって樹木害虫を防除する方法を確立し、提供することを課題とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねる中で、樹木害虫の特定の生育ステージにおける行動の制御・抑制を精査したところ、振動のパラメータをコントロールすることによって上記課題を解決できる可能性があることを見出し、さらに鋭意研究を進めて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、以下の発明に少なくとも関する：
［１］
以下の工程を含む、振動によって樹木害虫を防除する方法：
（ａ）樹木害虫の幼虫が生息する樹木又は幼虫の発生が予測される樹木に、該幼虫の行動を制御する周波数及び振幅を有する振動を１回又は２回以上与えて該樹木を振動させる工程；及び
（ｂ）樹木における振動により前記幼虫の行動を制御する工程。
［２］
周波数の範囲が２５Ｈｚ～１ｋＨｚである、請求項１に記載の方法。
［３］
振幅の範囲が０．０４ｍ／ｓ^２～２５ｍ／ｓ^２である、［１］又は［２］に記載の方法。
［４］
持続時間が１ｓ以上であり、間隔が３０ｓ以下である振動を少なくとも２回含む、［１］～［３］のいずれかに記載の方法。
［５］
成虫の行動を制御することをさらに含む、［１］～［４］のいずれかに記載の方法。
［６］
磁歪材料を含む加振機を備える治具を用いて樹木に前記振動を発生せしめる、［１］～［５］のいずれかに記載の方法。
［７］
治具がラチェットベルトをさらに備える［６］に記載の方法。
［８］
制御される幼虫の行動が、摂食、運動、停止及び驚愕の１種又は２種以上である、［１］～［７］のいずれかに記載の方法。
［９］
制御される成虫の行動が、産卵、摂食、交尾、歩行、飛翔、停止、清掃、発音、擬死及び驚愕の１種又は２種以上である、［５］～［８］のいずれかに記載の方法。
［１０］
害虫がカミキリムシ類又はゾウムシ類の害虫である、［１］～［９］のいずれかに記載の方法。
［１１］
害虫がクビアカツヤカミキリ、キボシカミキリ又はオリーブアナアキゾウムシである、［１０］に記載の方法。

本発明の方法によれば、振動により樹木害虫を防除することができる。
また本発明の方法のうち、上記［２］～［８］に記載の１つ又は２つ以上の構成を含む方法によれば、樹木害虫を一層効率的に防除することができる。
本発明の方法はカミキリムシ類及びゾウムシ類の害虫にとくに有効であり、なかでもカミキリムシ類としてのクビアカツヤカミキリ及びキボシカミキリ、ならびにゾウムシ類としてのオリーブアナアキゾウムシに、優れた効果を奏する。

前記のとおり、昆虫が振動、とくに特定の周波数及びに振幅の振動を感知することによって、その行動が制御されることは知られている（非特許文献３）。また、前記のとおり、振動を用いて害虫防除が試みられた例も知られている（非特許文献１及び２）。しかしながら、樹木害虫の幼虫の行動を制御又は抑制して防除を行えることはこれまで知られていなかったし、ましてかかる防除を試み、十分な防除効果が立証されたことはない。したがって、本発明が奏する効果である振動によって幼虫の行動を制御又は抑制し樹木害虫を防除できることは、従来技術からは到底予測することが不可能な格別な効果である。

クビアカツヤカミキリ成虫において、振動により行動反応がおこることを示す図である（室内試験）。 クビアカツヤカミキリ成虫において、振動により産卵が阻害されることを示す図である（室内試験）。 成虫の野外試験において、クビアカツヤカミキリ成虫の行動が振動により制御されることを示す図である。 幼虫に対して、振動によりクビアカツヤカミキリの絶食後体重増加率が低下することを示す図である（室内試験）。 幼虫の野外試験において、クビアカツヤカミキリ幼虫の行動（摂食行動）が振動により阻害されることを示す図である。 幼虫の野外試験において、無処理区におけるクビアカツヤカミキリ幼虫の行動（摂食行動）が時期により差がなかったことを示す図である。 幼虫の野外試験における薬剤によるクビアカツヤカミキリの防除効果を示す図である。 キボシカミキリ成虫及び幼虫において、振動により行動反応がおこることを示す図である（室内試験）。 オリーブアナアキゾウムシ成虫及び幼虫において、振動により行動反応がおこることを示す図である（室内試験）。 本発明の加振機と樹木装着用治具の例を示す図である。 本発明の加振機と樹木装着用治具の例を示す別の図である。 本発明の加振機と樹木装着用治具の例を示すさらに別の図である。

（定義）
本発明において、「振動」とは、空気以外の基質を媒体として伝搬されるものを意味する。したがって、本発明における「振動」には、空気を媒体とする、聴覚への刺激である音自体は包含されないが、音を生ぜしめる原因となる媒体における振動は包含される。
本明細書において、「害虫を防除する」とは、生息媒体における、害虫の生息密度を低減せしめることのほか、害虫による生息媒体に対する被害（食害、他の有害生物の伝播等）を低減せしめることも包含する。

本発明の方法は、
以下の工程を含む、振動によって樹木害虫を防除する方法：
（ａ）樹木害虫の幼虫が生息する樹木又は幼虫の発生が予測される樹木に、該幼虫の行動を制御する周波数及び振幅を有する振動を１回又は２回以上与えて該樹木を振動させる工程；及び
（ｂ）樹木における振動により前記幼虫の行動を制御する工程。
上記方法につき、以下に詳述する。

●工程（ａ）
工程（ａ）は、上記のとおり樹木害虫の幼虫が生息する樹木又は幼虫の発生が予測される樹木に、該幼虫の行動を制御する周波数及び振幅を有する振動を１回又は２回以上与えて該樹木を振動させる工程である。
上記周波数の範囲及び振幅の範囲は、対象害虫種及び制御の対象である行動等を特定し、信号発生器及び加振機を用いて種々の周波数及び振幅の組み合わせからなる振動を当該害虫に与え、該行動を観察・記録し、又は振動のシミュレーションにより、同行動を制御する周波数及び振幅の閾値の組み合わせを特定することによって決定してよい。

振動の周波数の範囲はとくに限定されず、該周波数として、２５Ｈｚ～１ｋＨｚが例示され、２０Ｈｚ～１ｋＨｚが好ましい。また、スイープやノイズと定義される、これらの周波数帯を全て又は一部含むものも有効であり好ましい。

振動の振幅の範囲も対象害虫種及び制御の対象である行動等に応じて設定され、とくに限定されない。振幅の範囲を例示するに、０．０４ｍ／ｓ^２以上が好ましく、０．０４ｍ／ｓ^２～２５ｍ／ｓ^２の範囲がより好ましく、０．０４ｍ／ｓ^２～２０ｍ／ｓ^２の範囲がさらにより好ましく、０．０４ｍ／ｓ^２～１０ｍ／ｓ^２の範囲は一層より好ましい。
したがって、上記各周波数の範囲と上記各振幅の範囲とを組み合わせた周波数の範囲と振幅の範囲との組み合わせは好ましい。例えば、周波数の範囲が２５Ｈｚ～１ｋＨｚであり、かつ振幅の範囲が０．０４ｍ／ｓ^２以上、０．０４ｍ／ｓ^２～２５ｍ／ｓ^２、０．０４ｍ／ｓ^２～２０ｍ／ｓ^２又は０．０４ｍ／ｓ^２～１０ｍ／ｓ^２であるものは好ましい。

また、振動を与える回数も、とくに限定されず適宜設定してよい。振動を与える回数は、２回以上が好ましい。
振動を２回以上与える場合、個々の振動の持続時間及び与える間隔はとくに限定されず適宜設定してよい。また、前記持続時間及び与える間隔は、各振動ごとに同一でも異なってもよい。
持続時間が１ｓ以上である振動を少なくとも１回含む本発明の方法は好ましく、持続時間が、１ｓ以上２０ｓ以下である振動を少なくとも１回含む本発明の方法は好ましく、１ｓ～１０ｓである振動を少なくとも１回含む本発明の方法は好ましい。
振動を与える間隔が３０ｓ以下である方法は好ましく、１０ｓ～３０ｓであるものはより好ましく、１０ｓ～２０ｓであるものはさらにより好ましい。

また、与える振動の波形は限定されず、サイン波ならびに矩形波、三角波、ノコギリ波等の非正弦波のいずれでもよい。

●工程（ｂ）
工程（ｂ）は上記のとおり樹木における振動により前記幼虫の行動を制御する工程である。生息媒体は、典型的には野外又は室内の一般樹木、果樹、銘木、庭木、盆栽、苗木、街路樹、天然林、及び人工林である。生息媒体に接している媒体としては、樹木が植えられている土面、樹木に据え付けられた治具又は樹木同士を結合する部材が挙げられる。
該振動を幼虫が生息している樹木に直接与え、該樹木を振動させてよい。

＜制御される害虫の行動＞
制御される幼虫の行動はとくに限定されないが、本発明のうち、該行動が制御される幼虫の行動が、摂食、運動、停止及び驚愕の１種又は２種以上であるものは好ましい。
本発明の方法のうち、成虫の行動を制御することをさらに含む方法は好ましい。制御される成虫の行動が、産卵、摂食、交尾、歩行、飛翔、停止、清掃、発音、擬死及び驚愕の１種又は２種以上である本発明の方法はより好ましい。

周波数の範囲は対象害虫種及び制御の対象である行動等に応じて設定されることは好ましい。
また、防除対象害虫種による、振動に対する順応回避のために、同一周波数でなく２種以上の周波数を組み合わせた振動を与えることも有効であり好ましい。

振動の振幅の範囲も対象害虫種及び制御の対象である行動等に応じて設定されることは好ましい。
なお、測定機器の制限から加速度として振幅の測定が困難である場合には、振動中の樹木の振動の速度及び周波数から換算した振幅の値を求めることができる。すなわち、速度（ｖ）と加速度（ａ）及び周波数（ｆ）との間には、ａ＝（２πｆ）・ｖの関係がある。したがって、例えば５ｋＨｚの周波数における０．０００００００３２ｍ／ｓの速度を加速度に換算すると、０．００１ｍ／ｓ^２となる。

振動を発生せしめる方法は限定されず、害虫が生息している樹木に与える振動の所定の周波数の範囲及び振幅の範囲の振動を厳密にコントロールできる加振機やアクチュエータ等を用いてよい。

防除対象となる害虫が生息している樹木の数が単数である場合には、１個の加振機を用いればよいが、必要な振幅の大きさに応じて、複数個の加振機を用いてもよい。
また、防除対象となる害虫が生息している樹木が複数存在する場合には、複数の加振機を用いて個々の生息媒体に振動を与えてもよく、あるいは、より少ない個数又は単数の、十分な加振力を与えることができる加振機を用いてもよい。
さらに、防除対象となる害虫が生息している樹木の大きさ又は分布域の広さに応じて複数の加振機を用いてもよく、あるいは、より少ない個数又は単数の、十分な加振力を与えることができる加振機を用いてもよい。

振動を発生させる部位は、対象害虫が生息している樹木自体でよいが、該生息媒体に振動を伝える他の媒体でもよい。例えば、樹木を支持している土面や路面等の接地面に振動を与えることによって前記樹木又は間接的に適切な振動を与えることは好ましい。

振動の厳密なコントロールには、磁歪材料を含む加振機を用いることが好ましい。磁歪材料を含む加振機を用いることにより、樹木に対して十分な加振力を与えることができるばかりでなく、より広い周波数制御範囲により、周波数の制御をより厳密に行うことができる点において、現在多く用いられている電磁加振器に対する優位性を有するからである。また、小型加振器として、圧電素子を利用したものもあるが、圧電素子は駆動するためには高電圧が必要なのに対し、磁歪材料を含む加振機は電池で駆動可能である。
さらに、磁歪材料を含む加振機は圧電素子より耐久性に優れているため、磁歪材料を含む加振機を用いる方法は、コスト面においても、例えば化学合成農薬を用いる害虫の防除方法に優るものである。また、磁歪材料を含む加振機は、無線による遠隔操作や省電力な太陽電池でも駆動可能である。そして、磁歪材料を含む加振機を用いることによって、振動伝播性の金属・木材・樹木・土壌等を加振、又はこれらの振動伝播性の物体を介して生息媒体を加振することも可能となる。
また、磁歪材料を含む加振機を用いれば、長いフレキシブルなステンレスワイヤーや樹脂、セラミック等の硬い物体を装着させ、その先端に減衰をあまり生じない振動を発生させることも可能であるところ、かかる振動の発生は遠隔地や局所の加振に有利である。そのため、磁歪材料を含む加振機を用いる本発明の方法は、局所的な生息媒体から広面積な物体、例として果樹園、森林まで適用が可能であり、適用の対象となる生息媒体は限定されない。

なお、磁歪材料とは、コイル電流などによる磁界変化によって磁化方向に伸縮する磁歪現象を示す材料である。ランタノイド元素と鉄属元素からなるターフェノール-Ｄが、１５００～２０００ｐｐｍに達し、大きな磁歪を示す超磁歪材料としてよく知られ、素速く（ｎｓ～μｓ）変形するため、アクチュエータやセンサとして、機械・建築・医療・環境分野で実用化されている。
また最近では、ＦｅＣｏ系やＮｉ系などの安価な磁歪材料を組み合わせた、複合磁歪材料（特願２０１９－５２５１６６）が超磁歪材料と同等以上の特性を示し、超磁歪材料の代替として使用できるようになっている。
磁歪とは、磁気をあたえると伸縮し、外形を変形させると透磁率（磁気の通しやすさ）が変化する現象であるところ、超磁歪素子は、この磁歪特性が強い素子であり、その変形量は１５００～２０００ｐｐｍに達し、変形速度もｎｓ～μｓと速いという特質を有する。

本発明の方法において好適に用いられる磁歪材料を含む加振機は、治具に備えられ、該治具を用いて樹木に設置して用いられてよい。すなわち、磁歪材料を含む加振機を備える治具を用いて樹木に前記振動を発生せしめる本発明の方法は好ましい。

本発明の方法において好適に用いられる治具の形態・形状は限定されないところ、ラチェットベルトをさらに備えるものは好ましい。
振動を樹木に伝えるための部材の材質・形状は限定されないところ、金属製のヘッド等の部材が例示される。
本発明の方法において、所望の周波数の範囲及び振幅の範囲を有する振動を樹木に与えるために用いられる加振機が具備するべき出力は、樹木のモデルを用いたコンピュータによるシミュレーションにより決定してよい。かかるシミュレーションの方法は限定されないところ、有限要素法を用いる方法は好ましい。例えば、以下の方法はより好ましい。
すなわち、加振対象樹木の形状および木部の剛性等の特性を考慮した解析モデルを構築し、加振機を取り付ける部位に加振力を負荷した際のモデル各部の周波数及び振幅を求め、周波数及び振幅を得るために必要な加振力を決定する。なお樹木の共振周波数とその周辺の値を用いることは、効率的な加振が可能となる場合においては好ましい。前記必要な加振力の例は［００３７］の表に示した。

樹木に装着する治具の例を図１０～１２に示す。
加振機固定板８、アジャスタ固定板９、側面版１０からなるフレームに超磁歪加振機１を固定ボルト６を介して加振機固定板８に固定して、振動伝達システム１１をなしている。加振機１の中心軸に固定ボルト６用の穴が配される。加振機１は、フレームに設置された加振機ガイド２の上に配置される。当ガイド２はＶ溝加工されており、加振機１の径が変わっても設置できるように設計されている。径が変わっても加振機１がボルト６で締結できるように固定板８の通し穴は長孔加工されている。
加振機１の先端には振動伝達ヘッド５があり、ネジ式により位置の微調整ができる。当ヘッド５を樹木表面に接触る。振動減衰を抑えて効率的に振動を伝えるために同ヘッド５は金属製が望ましいが、樹木表皮への損傷が懸念される場合は、その限りではない。また、３本の加振機位置調整ネジ７を用いて加振機１全体の位置調整を行う。
振動伝達システム１１を樹木に固定する際、まず初めに振動伝達ヘッド５が樹木表面に接触するように位置を調整する。次に、４本の可動式アジャスタ３が樹木表面に密着するように位置を調整する。当アジャスタ３は固定した際の左右のガタツキを抑制するために上下に各２本ついており、表面形状に合わせた位置に各アジャスタ位置を調整する。さらに、当アジャスタ３はヘッド部が可動式となっているため、表の凹凸に対して接する方向を変えることができ、振動によるガタツキやブレが生じにくい構造となっている。

当アジャスタ３で樹木に密着させるため、ヘッド部分はゴムや樹脂材料からなる方が好ましい。構造部品３、５の位置調整の後、２カ所の固定ベルト通し穴４に固定ベルトを通して樹木に振動伝達システム１１を巻き付ける。上下で２カ所で前記固定ベルトを巻き付ることで、アジャスタ固定板９のガタツキが抑えられ、かつアジャスタ３が樹木表面に密着することにより、振動伝達システム１１全体が樹木に固定される。固定ベルトとしてラチェットベルトは好ましい。
超磁歪加振機１内部は、コアが超磁歪材料からなり、コアの先端には振動伝達ヘッド５が連結されている。超磁歪材料の周りにコイルが巻かれた電磁構造からなる。内部のコイルに交流の電気信号を与えることで、コイル内部の磁化方向が変化し、それに合わせてコア材料の超磁歪材料が伸縮動作を繰り返すことで、加振機１の同心円の軸方向に振動伝達ヘッド５が振動する。なお、交流信号の周波数を任意に変えることで、任意の周波数の振動が発生するため、害虫の行動阻害、防除に適した振動周波数に設定することが可能である。
なお、樹木に振動伝達システム１１を固定したままで、振動伝達ヘッド５乃至固定ボルト６の位置調整ができるため、強い振動を与えるための調整が可能な構造となっている。 また、複合磁歪材料（特願２０１９－５２５１６６）を用いた加振機も、図１０～１２に示された治具を具備する加振機と少なくとも同等の加振能力があるので、本発明の加振機に用いてもよい。

現在頻用されている化学合成農薬は、標的でない天敵等他種にも殺虫効果を及ぼす等の欠点があるばかりでなく、周囲の地域住民への影響や環境汚染の問題も招来している。
これに対し、本発明の方法は、対象害虫の特性に応じた生息媒体における伝播振動により、特定対象のみをピンポイントで効率的に防除し得るものである。すなわち、本発明の方法は上記のような化学合成農薬の問題を伴わない、環境にやさしい防除技術を提供するものである。また、本発明の方法は生息媒体を伝播する振動を用いる方法であるため、騒音を発生させないことも環境にやさしい点である。また、本発明の方法のうち、持続時間が短い（例えば１０ｍｓ以下）ものにおいては、人間が感知しにくいため環境に優しいといった利点もある。

本発明の方法によれば、害虫種の振動信号を制御し、１）忌避と誘引による害虫の誘導、侵入防止、２）かく乱による交尾の阻害、３）摂食・産卵の軽減、４）誘引トラップによるモニタリング、５）本発明の方法と既存の防除技術（例：光による防除技術）の組み合わせ等による害虫防除が可能となる。

上記樹木害虫はとくに限定されず、カミキリムシ類及びゾウムシ類の害虫が例示される。これらの害虫は穿孔性害虫であり、化学合成農薬による直接の防除が困難な害虫種である。このような難防除害虫に対しても、本発明の方法は優れた防除効果を奏することができる。本発明の方法は穿孔している幼虫の行動を制御することができるからである。及びからの１種又は２種以上である本発明の方法は好ましい。

森林・果樹害虫を防除するためには、たとえば、該害虫が生息しているか又は生息が予測される森林や果樹園の一定面積ごとに１個又は２個以上の加振機を設置することによって該害虫の忌避、産卵阻害、摂食阻害等により防除を行うことができる。
森林・果樹害虫を防除する場合、加害されているか又は加害されるおそれがある樹木又は果樹に加振機から直接振動を与えてよい。また、樹木又は果樹を支持している土等の他の媒体に、適切な振動を与えることによって前記樹木又は果樹に振動を与えてもよい。

本発明の方法本発明の方法のうち、防除対象害虫の生息域に天敵・捕食者を誘引したり産卵・交尾行動を刺激したりする振動を与えることによって、該天敵・捕食者による害虫の防除効率を増大せしめる方法は好ましい。
天敵・捕食者としては、アリ類、ホソカタムシ類、クサカゲロウ類、テントウムシ類、ハチ類、ハエ類、クモ類等が例示される。
また本発明の方法のうち、天敵への影響がないか又は小さい方法は好ましい。

＜本発明における防除対象害虫＞
本発明の方法における防除対象害虫は、樹木害虫であり本発明の方法による防除が可能であるものであれば限定されない。
本発明の方法は、とくにカミキリムシ類又はゾウムシ類といった害虫の防除に好適である。
また本発明の方法は、クビアカツヤカミキリ又はキボシカミキリといったカミキリムシ類の防除にとくに好適である。本発明の方法はまた、オリーブアナアキゾウムシといったゾウムシ類の防除にもとくに好適である。
これらの害虫の幼虫及び成虫における、周波数及び振幅の組み合わせと同組み合わせによりとくに好ましく制御又は誘発される行動として、以下のものが例示される：

＜本発明における対象樹種＞
本発明が適用できる樹木には以下のものが例示されるが、これらに限定されず、あらゆる樹種のあらゆる樹齢の個体に使用できる：
サクラ、ヤマザクラ、ハナモモ、クワ、ケヤキ、クスノキ、プラタナス、イチョウ、ナラ、スギ、ヒノキ、マツ；ならびにイチジク、ウメ、モモ、スモモ、オウトウ、オリーブ、ブルーベリー、柑橘類、ビワ、リンゴ、カキ、マンゴー、ナシ及びクリのような果樹など。
本発明の方法は、それ自体を単独で用いることができる。また本発明の方法は、化学農薬や生物農薬といった農薬類、肥料、あるいは他の物理的防除手段と組み合わせて実施することもできる。

以下に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。ただし当該記載はあくまで例示を目的とするものであって、いかなる意味においても本発明を限定するものではない。

（実施例１）
●クビアカツヤカミキリ成虫及び幼虫に対する効果
＜野外の発生消長と防除適期＞
クビアカツヤカミキリは２０１１年に日本に侵入した害虫で、サクラやモモ、ウメなどバラ科樹木において枯死被害を急速に拡大させており、さらに環境省により「特定外来生物」に２０１８年に指定され、防除対策が社会課題となっている。住宅地や用水路に隣接する桜や、収穫期に近い果樹では化学農薬の使用が制限されるため、化学農薬以外の新たな防除技術が求められる。クビアカツヤカミキリは２～３年１化とされている。埼玉県では成虫は６月から７月に羽化し、８月にかけてサクラ、モモ、ウメなどの樹皮の亀裂などに産卵する。孵化幼虫は樹皮の表面から樹幹内部に穿入し、内樹皮を食べて成長し、糞と食べかすを含むフラスを排出する。幼虫は成長の過程で１回あるいは２回越冬する。成熟した幼虫は樹幹内を深く穿孔して蛹室を作り、休眠越冬する。そして春以降に蛹化し、６月から成虫が羽化する。これらの生活史から、成虫の防除適期は６月から８月、幼虫はフラスが明瞭な５月から１０月が、薬剤散布や振動による防除適期となる。成虫は昼行性であることから、行動制御を行うには日中が好ましい。
上記背景の下、クビアカツヤカミキリ成虫・幼虫に対する行動制御についての室内試験及び野外試験を行った。

＜成虫の室内試験＞ 振動に対するクビアカツヤカミキリ成虫の驚愕反応（体の一部を瞬時に動かすこと）や歩行の停止などのサクラ小丸太上での行動反応を観察した。
（１）振動パラメータの決定
加振機を用いて、１００Hｚ又は３００Hｚの振動（持続時間１ｓ、間隔９ｓ）の振幅を変化させて、行動反応をおこす最小の振幅となる閾値を特定した。その結果、雌雄ともに振幅０．０４～０．３ｍ/ｓ^２以上ある振動によって、行動反応がおこることが明らかとなった（図１）。クビアカツヤカミキリ成虫の行動制御は、１００Hｚ及び３００Hｚでおこり、閾値が低いことから１００Hｚがより効果が高いことが示された。

（２）産卵に対する効果
次に、振動による産卵への効果を検証した。上記の結果から、周波数１００Hｚの振動（持続時間１ｓ、間隔９ｓ、振幅ｍ/ｓ^２）を一晩与えた加振区、そして翌日同一個体に振動を与えない無処理区を比較して、行動阻害効果を解析した。メス一頭ごとに産卵の人工基質となる段ボール片と餌（蜂蜜）をプラスチック容器内におき、一日の産卵数を計測した。その結果、加振区の平均産卵数（供試個体８）は、無処理区の産卵数の３３％まで減少し、振動による産卵阻害効果が明らかになった（図２）。

＜成虫の野外試験＞
超磁歪素子による加振機（超磁歪加振機）と樹木装着用治具（東北特殊鋼株式会社製）を用いて、野外のサクラ樹上においてクビアカツヤカミキリの行動反応を観察し、行動制御効果を評価した。
［材料と方法］
大阪府立環境農林水産総合研究所内のサクラ樹２本（直径約２０ｃｍの未加害のソメイヨシノ）に各１台の装置を治具により固定した。そして、樹幹胸高部分を６０～７０ｃｍ網掛けし、その網の中でクビアカツヤカミキリ成虫１頭を放し、1～５分かけて静止状態になるのを待った。その後、振動を周波数１００Hｚ、持続時間１ｓ、間隔１４ｓを３サイクル続けて与えて、振動刺激直後の成虫（オス５０頭、メス５０頭、羽化脱出後３日以内）の振動による行動反応を観察した。さらに５分後に同様の試験を再試行した。
［結果］
２本のサクラ樹において振幅が異なっていたため、加振区（強）（網掛け部位において６～１５ｍ/ｓ^２）と加振区（弱）（４～６ｍ/ｓ^２）とした。どちらの加振区において、雌雄ともに６０～７０％の個体が驚愕反応を示したことから、本装置による行動制御効果が明らかとなった（図３）。行動反応は、驚愕反応に加えて、歩行や飛翔の開始、清掃行動の停止、触角の運動などが観察され、これらの行動制御による成虫の防除が野外において可能となることが示された。
また、温度（２９度から３０度）と反応の回数（０～２回）について正の相関があったことから、気温が行動制御に影響することも示された。

＜幼虫の室内試験＞
［材料と方法］
人工飼料（一定量のシルクメイト）の入った三角フラスコに個別飼育されているクビアカツヤカミキリの中齢幼虫を用いた。
三角フラスコから幼虫を取り出し、蒸留水で湿らせたケイドライを入れたプラスチック容器内で7日間維持して、絶食後の体重を計測して、元の三角フラスコに戻した。三角フラスコ底面を両面テープでガラスシャーレに固定し、さらにガラスシャーレを両面テープで加振機の加振部分に固定した。加振区には４頭、無加振区には5頭を供試した。周波数１００Hｚあるいは２５Hｚの振動を（持続時間1ｓ、間隔１０ｓ）に出力させて、６日間連続で与えた。三角フラスコの側面での加速度は、２５Hｚ、１００Hｚのいずれにおいても７ｍ/ｓ^２として調整した。加振後に、三角フラスコから幼虫を取り出し、前述と同条件の容器内で５日間維持して絶食させ、絶食後の体重を計測した。

［結果及び追加試験］
幼虫の絶食後体重増加率（処理前の体重/処理後の体重）は、１００Hｚ及び２５Hｚの加振区において、無処理区よりも低かった（図４）。
また、２５Hｚでは、試験開始直後は振動刺激に対して体をくねらせる屈曲運動などによる驚愕反応がみられたが次第に鈍くなり、驚愕反応がみられなくなった。試験終了直後は生存しているものの明らかに行動活性が低くなっており、ピンセットで刺激しても反応がほぼない状態であった。
１００Hｚでは、試験中は大きな反応が見られず、加振中は坑道の端で静止している傾向にあった。試験終了直後にピンセットで刺激すると驚愕反応がみられた。無加振区では、活発な屈曲運動をおこなう個体がいる一方、静止している個体もいたりするなど、様々であった。これにより、周波数２５Hｚ及び１００Hｚがクビアカツヤカミキリ幼虫の摂食阻害をおこすことが明らかとなった。
次に、短期間の振動に対する幼虫（中齢・老齢）の行動反応を、上述と同じ人工飼料を含んだ三角フラスコ内にて観察した。１００Hｚ、２５Hｚ又は1ｋHｚの振動を、持続時間１ｓ、間隔９ｓにて３サイクル続け、加振機からガラスシャーレ経由で、シャーレ中央での振幅が１０ｍ/ｓ^２と調整して与えた。
その結果、１００Hｚに対して５頭中３頭が驚愕反応又は前進や後退による蠕動運動をおこし、このうち１頭がその蠕動運動をおこした。２５Hｚでは５頭全てが驚愕反応又は前進や後退による運動をおこし、このうち４頭がその蠕動運動をおこした。また、1ｋHｚに対して、３頭中２頭で驚愕反応が見られた。１００Hｚ、２５Hｚ及び1ｋHｚの振動が幼虫の行動制御をおこすと特定された。

＜幼虫の野外試験＞
続いて、クビアカツヤカミキリ幼虫に対する摂食阻害の効果を野外において実証した。

［材料と方法］
大阪府立環境農林水産総合研究所内のクビアカツヤカミキリのフラスの排出が見られる直径３０～４０ｃｍのサクラ被害樹（ソメイヨシノ）１本に、成虫の野外試験に用いた加振機と樹木装着用治具２組を樹幹胸高部位に設置した（加振区）。そして、振動を与えない無処理区のサクラ被害樹（ソメイヨシノ）１本とあわせて、フラスの排出孔にポリ袋を設置し、薬剤の効果試験と同様にフラスの排出を指標として阻害効果を評価した。
加振区は、無加振期（２日間）、加振前期（日中１２時間４日間）、無加振期（７日間）、加振後期（全日３日間）、無加振期（７日間）として、無処理区は全期間を通じて無加振とした。各期間で排出されたフラスを回収し、その乾重を測定し１日当たりに換算し、孔ごとのフラス排出量の変化を比較した。
振動は周波数１００Hｚ、持続時間２ｓ、間隔１３ｓを繰り返し、振幅は１７～２５ｍ/ｓ^２（加振機の設置した樹幹胸高部位）となって前述の成虫の試験と近い数値であった。

［結果及び追加試験］
加振区の排出孔２カ所のうち、１カ所は排出量が加振前期及び後期を通じて減少し、他の１カ所は加振前期で増加後に、加振後期で減少した（図５）。また、加振前期及び後期でのフラスの形状は、無加振期と比べて細かくなっており、異なっていた。一方、無処理区においては大きな変動が見られなかった（図６）。
以上より、野外において振動による幼虫の摂食阻害効果が示された。
振動による効果との比較のために、クビアカツヤカミキリ幼虫の登録薬剤であるアトラック液剤（チアメトキサム４％）を用いて、前述の試験と同時期かつ成虫発生時期の６月下旬から７月下旬における防除効果を大阪府立環境農林水産総合研究所内のサクラ（ソメイヨシノ）被害樹で試験した。アトラック液剤は試験樹の樹幹の地際付近に電動ドリルで３０ｃｍの間隔に穴を開け、試験樹の直径に応じた薬液量を注入することにより処理した。処理1週間前に試験樹から排出されていたフラスを除去した上で、処理樹及び無処理樹において処理直前、処理１、２、３、４週間後に、単木単位でフラスの排出が有った排出孔数を調査した（試験樹数１）。なお、試験樹からの排出フラスは調査のつどに除去した。その結果、薬剤処理区では排出孔数が３からゼロへと減少したのに対し、無処理区では２～５とほぼ一定であり、薬剤による防除効果が認められた（図７）。

●クビアカツヤカミキリの天敵に対する効果
＜野外試験＞
アリ類はクビアカツヤカミキリの天敵であり、幼虫や卵を捕食する。超磁歪素子による振動発生装置と樹木装着用治具を用いて、森林総合研究所内のサクラ未被害樹上に振動を発生させ、樹幹胸高部位にあるハチミツ水溶液のベイトに誘引されるハリブトシリアゲアリを観察する試験を行った。
周波数１００Hｚ、持続時間１ｓ、間隔９ｓを３サイクルの３０ｓ、振幅４．５ ｍ/ｓ^２（樹幹胸高部位）の振動を、３０ｓごとに５反復与えた加振区では、誘引されたハリブトシリアゲアリの合計は３５頭であった。一方、振動を与えない無処理区では、誘引されたハリブトシリアゲアリの合計は２３頭であった。両者について統計的な差異（カイ二乗検定、P＞０．０５）がなかったことから、振動による天敵への影響は低いことが示された。

●キボシカミキリ成虫及び幼虫に対する効果
＜成虫の室内試験＞
［材料と方法］
キボシカミキリはイチジクやクワなどのクワ科樹木の害虫である。振動に対するキボシカミキリ成虫の驚愕反応や歩行の停止などの行動反応を、寄主植物であるイチジクの葉を含めたプラスチック容器内にて観察した。
１００Hｚ又は２５Hｚの振動（振幅１ｍ/ｓ^２）を、持続時間１ｓ、間隔９ｓにて３サイクル続けて、加振機からガラスシャーレ経由で与えた。

［結果］
その結果、１００Hｚでは１６頭中（メス１１頭、オス５頭）、１３頭が行動反応を示し、２５Hｚ でも１６頭中、１３頭が行動反応を示し、８１．３％の高い反応率となった（図８）。このうち、１００Hｚでは1頭が驚愕反応とともに警戒音を発音し、２５Hｚでは３頭が驚愕反応に伴う発音を行った。さらに２５Hｚでは１頭が摂食の停止をおこした。
以上の結果から、１００Hｚ及び２５Hｚの振動は、成虫の行動制御のための振動の周波数であると特定された。

＜幼虫の室内試験＞
［材料と方法］
振動に対するキボシカミキリ幼虫（中齢・老齢）の驚愕反応などの行動反応を、人工飼料（一定量のインセクタ）を含めたプラスチック容器内にて観察した。
１００Hｚ又は２５Hｚの振動（振幅１０ｍ/ｓ^２）を、持続時間１ｓ、間隔１４ｓにて３サイクル続けて、加振機からガラスシャーレ経由で与えた。

［結果］
その結果、１００Hｚ及び２５Hｚに対して１１頭全てが屈曲運動による驚愕反応又は前進や後退による蠕動運動をおこした（図８）。このうち、その蠕動運動は１００Hｚで１頭、２５Hｚで５頭観察された。また1ｋHｚ（振幅１０ｍ/ｓ^２）に対して、２頭中２頭で驚愕反応が見られた。
以上の結果から、１００Hｚ、２５Hｚ及び1ｋHｚの振動が幼虫の行動制御をおこすと特定された。

＜成虫の野外試験＞
［材料と方法］ 続いて、超磁歪素子による振動発生装置と樹木装着用治具を用いて、森林総合研究所内のサクラ未被害樹上に振動を発生させ、樹幹胸高部分を６０～７０ｃｍ網掛けし、キボシカミキリの驚愕反応を観察した。
周波数１００Hｚ、持続時間１ｓ、間隔１４ｓを３サイクル与えた（網掛け部位において振幅４．４～５．３ ｍ/ｓ^２）。１２頭（メス８頭、オス４頭）を２日にわけて２回、合計２４回観察した。

［結果］
上記の観察を行ったところ、１４回行動反応が観察され、５８．３％の反応率であった。このうち１個体で、摂食の停止がおこったが、行動反応がおこらなかった４個体では、摂食の停止がおこらなかった。
以上の結果から、野外においても振動による行動制御の効果が示された。

●オリーブアナアキゾウムシ成虫及び幼虫に対する効果
＜野外の発生消長と生態＞
オリーブアナアキゾウムシはオリーブ等モクセイ科樹木の害虫であり、近年オリーブ栽培地域の拡大に伴い被害が急増しており、問題となっている。香川県における調査によると、成虫は４月から１０月にかけて夜間に活発に活動し、新芽や葉柄、新梢の樹皮を食害する。日中は枝先や樹幹地際部に潜伏している。産卵は1日に数個のペースで行われるが、成虫が長命で加害中のオリーブ樹木に対する定着性が高く、生涯産卵数はおよそ200個にもなるため、特定のオリーブ樹木に被害が集中する傾向がある。孵化した幼虫は樹皮の表面から樹幹内部に穿入し穿孔食害するため、水養分を摂取できなくなったオリーブ樹木はやがて枯死する。幼虫による食害は、地際から地上４０ｃｍまでの高さに集中し、地下部も被害を受けることがある。

＜成虫の室内試験＞
［材料と方法］
振動に対するオリーブアナアキゾウムシの驚愕反応や歩行の停止、擬死などの行動反応を、ガラスシャーレ上にて観察した。
１００Hｚ又は２５Hｚの振動（振幅１ｍ/ｓ^２）を、持続時間１ｓ、間隔１４ｓにて３サイクル続けて、加振機から与えた。

［結果］
その結果、１００Hｚでは１５頭中、１４頭が行動反応を示し、２５Hｚ でも１５頭中、１４頭が行動反応を示した（図９）。１００Hｚ及び２５Hｚの振動は９３．３％の高い反応率をおこしたことから、１００Hｚ及び２５Hｚが行動制御のための振動の周波数であると特定された。
次に、交尾行動（マウント）中の雌雄の３ペアを用いて、１００Hｚ又は２５Hｚの振動（振幅１０ｍ/ｓ^２）を、上記と同条件の時間で与えた。
その結果、メス３頭全てにおいて、１００Hｚ及び２５Hｚによる驚愕反応や擬死の誘発と解除などの行動反応が観察された。オスでは、１００Hｚにより３頭全てが行動反応を示し、２５Hｚにより２頭が行動反応を示した。
以上の結果により、高振幅の振動によって、オリーブアナアキゾウムシにおける交尾の阻害がおこることが示された。

＜幼虫の室内試験＞
［材料と方法］
振動に対するオリーブアナアキゾウムシ幼虫（若齢）の驚愕反応などの行動反応を、人工飼料（一定量のインセクタ）を含めたプラスチック容器内にて観察した。
１００Hｚ又は２５Hｚの振動（振幅１０ｍ/ｓ^２）を、持続時間１ｓ、間隔１４ｓにて３サイクル続けて、加振機からガラスシャーレ経由で与えた。

［結果］
その結果、１００Hｚ及び２５Hｚに対して１１頭中１０頭が驚愕反応又は蠕動運動中の停止をおこした（図９）。
以上の結果により、１００Hｚ及び２５Hｚの振動がオリーブアナアキゾウムシ幼虫の行動制御をおこすと特定された。

本発明によれば、本発明の方法によれば、振動により樹木害虫を防除することができる。本発明は薬剤代替となる環境調和型の防除技術の発展に大きく貢献できると考えられる。したがって、本発明は、害虫防除産業、環境保全及び関連産業の発展に寄与するところ大である。

１ 超磁歪加振機
２ 加振機ガイド
３ 可動式アジャスタ
４ 固定ベルト通し穴
５ 振動伝達ヘッド
６ 固定ボルト
７ 加振機位置調整ネジ
８ 加振機固定板
９ アジャスタ固定板
１０ 側面板
１１ 振動伝達システム

Claims (10)

1. 以下の工程を含む、振動によって樹木害虫を防除する方法：
   （ａ）樹木害虫の幼虫が生息する樹木又は幼虫の発生が予測される樹木に、該幼虫の行動を制御する、下記（１）に示される周波数及び振幅を有する振動を１回又は２回以上与えて該樹木を振動させる工程；及び
   （ｂ）樹木に与えた上記振動により前記樹木害虫の幼虫の行動を制御する工程、
   （１）前記樹木害虫であるクビアカツヤカミキリに対する、
   周波数が１００Hｚ～１ｋHｚであり、振幅が１７ｍ／ｓ^２～２５ｍ／ｓ^２である振動。
2. 樹木に下記の群からなる振動の１つ又は２つ以上を与えることにより樹木害虫の幼虫の行動を制御する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法：
   （２）前記樹木害虫であるキボシカミキリに対する、
   周波数が１００Hｚ～１ｋHｚであり、振幅が１０ｍ／ｓ^２～２５ｍ／ｓ^２である振動；及び
   （３）前記樹木害虫であるオリーブアナアキゾウムシに対する、
   周波数が２５Hｚ～１００Hｚであり、振幅が１０ｍ／ｓ^２～２５ｍ／ｓ^２である振動。
3. 持続時間が１ｓ以上であり、間隔が３０ｓ以下である振動を少なくとも２回含む、請求項１又は２に記載の方法。
4. 下記の群からなる振動の１つ又は２つ以上を与えることにより成虫の行動を制御することをさらに含む、請求項１～３のいずれかに記載の方法：
   （i）クビアカツヤカミキリに対する、
   周波数が１００Hｚ～３００Hzであり、振幅が０．０４ｍ／ｓ^２～１５ｍ／ｓ^２である振動；
   （ii）キボシカミキリに対する、
   周波数が２５Hｚ～１００Hｚであり、振幅が１ｍ／ｓ^２～５．３ｍ／ｓ^２である振動；及び
   （iii）オリーブアナアキゾウムシに対する、
   周波数が２５Hz～１００Hｚであり、振幅が１ｍ／ｓ^２～１０ｍ／ｓ^２である振動。
5. 磁歪材料を含む加振機を備える治具を用いて樹木に前記振動を発生せしめる、請求項１～４のいずれかに記載の方法。
6. 治具がラチェットベルトをさらに備える請求項５に記載の方法。
7. 制御される幼虫の行動が、驚愕及び摂食の１種又は２種以上である、請求項１～６のいずれかに記載の方法。
8. 制御される成虫の行動が、産卵、摂食、交尾、歩行、飛翔、停止、清掃、発音、擬死及び驚愕の１種又は２種以上である、請求項３～６のいずれかに記載の方法。
9. （ｂ）幼虫の行動を制御する工程における振動が下記の振動である請求項１～８のいずれかに記載の方法：
   （１－２）クビアカツヤカミキリに対する、
   周波数が１００Hｚであり、振幅が１７ｍ／ｓ^２～２５ｍ／ｓ^２である振動。
10. 成虫の行動を制御するための振動が下記の振動である請求項４～９のいずれかに記載の方法：
    （i－２）クビアカツヤカミキリに対する、
    周波数が１００Hｚであり、振幅が４ｍ／ｓ^２～１５ｍ／ｓ^２である振動；及び／又は
    （ii－２）キボシカミキリに対する、
    周波数が１００Hｚであり、振幅が４．４ｍ／ｓ^２～５．３ｍ／ｓ^２である振動。
    
    

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