仓虫起源于人类开始蕴藏食品,田间害虫随之进入货仓,经恒久演变,大部分逐渐适应货仓的新情况而放弃其原有的田间生活。它的流传途径分为两种,第一种是自然流传,由田间或仓外飞入仓里,如麦蛾、绿豆象、露尾甲、皮蠹等,这类害虫能在田间危害或成虫以花蜜为食;成虫在仓外越冬,翌年春天又返回仓里,如米象及锯谷盗;粘附在鸟类、 鼠类、 昆虫身上蔓延流传, 如螨类(Mits),第二种是人为流传,货仓或加工厂内潜藏着的仓虫,未注意防治而滋生流传;含有仓虫的粮食筛下物、粮脚、尘芥杂物,未实时清除;熏染仓虫的农产品或粮食加工品,在调运及蕴藏时造成蔓延流传;熏染仓虫的储、运用具,如运输工具和包装器材以及围席、垫木、筛子、扫帚、簸箕,在运输及使用时也能造成蔓延流传。全世界蕴藏的粮食每年约10%损失于虫害,即每年被仓虫损害的谷物可供2亿人食用一年。有的国家和地区有时高达30%~40%。如食品营养身分的损失;被害虫的排泄物、蜕皮、尸体及活虫污染;发热霉变。所以如何高效地检测粮仓中的害虫并准确地定位害虫已经成为宁静储粮事情中的一项重要任务。

早在1972年,联合国粮农组织就提出建立在生态学基础上的综合防治(Integrated Pests Man-agement,简称IPM)战略。害虫的实时检测是进行综合防治的一种手段,也是IPM体系的重要组成部分。只有准确的检测,才华做到有目的的防治,把害虫种群控制在经济损害水平以下,既不会因害虫造成损失,也不会因盲目防治造成浪费,加重对粮食和情况的污染[1]。为此,专家们提出了多种粮虫检测的要领,划分基于感官检测、取样检测、仪器检测三个方面。本文重点介绍了声检测、取样检测、图像识别、生物光子等检测技术。比照剖析其优劣势,并对粮食害虫检测的未来生长做出展望。

1 储粮害虫检测技术

1.1 声检测技术

储粮害虫声检测技术是指通过检测和剖析粮堆生态系统中害虫运动的声信息来掌握害虫数量、种类、生长阶段,进而评价其对粮食危害水平等的一门综合技术。该要领的原理是把声音酿成电讯号,通过电子过滤器把昆虫发声的频率与情况声音的频率离开,然后进行信号放大处理,凭据音程的百分比和音程的数量来区分昆虫的种类和数量。声检测技术也经历了初期到成熟期的生长,表1是声检测技术的生长历程。

表1 声检测技术的主要生长历程  

声检测技术主要依赖信号的接收与剖析处理,然后得出害虫运动轨迹,并凭据特征值剖析结果。由于在检测历程中,声音讯号经常受到外界噪声、传感器噪声等方面的滋扰,将有用的信号淹没,导致无法准确地区分出大都量害虫的声音信息,只适合在小规模的试验规模内使用,不然将增加检测本钱,与此同时,也无法检测粮仓中死虫的情况,所以声检测技术有待于进一步研究。

1.2 取样检测技术

取样检测法是一种偏重于人工检测的要领,首先按区分层定点扦取一定命量的蕴藏物样品,经过人工过筛之后鉴别样品中害虫的种类和密度,从而推断整个蕴藏物中害虫爆发情况的要领。该要领是较准确和客观的一种检测要领,受情况因素影响较小。在取样历程中,害虫完全处于被动状态,无论哪一种害虫、哪一个虫期或其是否处于运动状态,都会连同粮样被取出[10]。取样检查包括外部害虫的检查和隐蔽性害虫的检查。关于扦取的粮食样品,一般接纳筛选法检查粮粒外部的害虫;隐蔽性害虫的检查要领有刨粒法、染色法、比重法、透视法、茚三酮法等[11]。常见的取样装置选筛有粮食取样管、倾斜筛、真空探管等。取样检测法是一种古板的检测要领,是我国粮储部分划定的标准,可是该要领所要求的人员事情量大,须考虑的因素较多,包括检测人员识别害虫能力,取样数量、取样部位以及取样频率等,为取样检测结果带来了更多的不确定因子,因此该要领检测结果的误差也相对较大,效率较低,难以适应现代化粮储的需求。

1.3 图像识别检测技术

图像识别检测技术是利用盘算机技术、机械视觉、图像处理与模式识别技术相结合实现储粮害虫检测。它的原理是用光学照相机、数码照相机、X射线摄像、红外摄像和CCDD(Charge Coupled De-vices,电荷耦合器件)摄像机等收罗图像,并用图像识别的要领进行在线处理,快速判断是否保存害虫[12]。图像识别检测一般包括图像预处理、图像特征支解、特征提取和自动分类器设计4个历程。

图像预处理是图像识别检测技术的难点之一,一方面图像预处理可以提高识别多种类、形态小、结构庞大的粮虫的准确率;另一方面图像预处理可以通过简化表征或压缩粮虫图像特征等要领来抵达快速识别的目的。图像处理的焦点是特征提取,特征的表征性能直接决定了识别分类的效率和精度。表2是各研究学者对特征提取的研究结果。

经过开端地研究与探索,目前检测系统已经能够在线检测出害虫与杂质,并可以离线识别出4种主要储粮害虫(玉米象、谷蠹、大谷盗和绿豆象),凭据成虫背面特征的识别率可达90%,而残破粮粒、草籽、害虫的姿态等因素对检测结果有较大的影响[11]。因此,图像识别害虫检测技术仍有待进一步完善。

表2 特征提取研究结果表  

表3 其他检测技术比照剖析 

1.4 生物光子检测技术

生物光子(Biophoton Analytical Technology,BPAT)是一种新型的小麦隐蔽性害虫检测模型,生物光子学的研究标明,超微弱发光是活体生物的一种普遍生物物理现象,是生命运动状况的一种反应,并且对生命体内部的细微变革很是敏感。生命体处于逆境时,如病变、虫害或者受伤等,其生物光子辐射都会爆发显著的变革。该实验以小麦籽粒和玉米象为研究工具,划分丈量正常和含虫小麦的自然发光子数,并提取小麦自发光特性位置特征、散布特征和形态特征等9个参数组成小麦分类的特征向量,利用BP神经网络设计分类模型,对特征向量进行训练和测试,实验结标明模型可以正确区分含虫小麦和正常小麦[21,22,23]。该要领操作简单,有助于重新的视角检测仓储历程中害虫的运动状态。可是关于玉米象的虫卵期、幼虫期无法进行区别,需要进一步探索。

1.5 其他检测技术

储粮害虫检测是粮食存储的要害,仓储害虫直接威胁着粮食的宁静蕴藏,造成粮食损失。除了以上几种害虫检测技术之外,另有近红外光谱、X射线、微波雷达、电导法等多种要领同样可用于对储粮害虫的检测,表3是对这些要领的比照剖析。

近红外线光谱检测技术在上世纪90年代初曾是研究热点,该法对完好粮粒和虫蚀粮粒的鉴别效果较好,而对差别成虫或差别幼虫,这种反差较小的种类鉴别达不到满意的效果,且都是在实验室进行[27]。X射线检测技术具有非破坏性,准确快速,可以检测到内部的活虫和死虫;可是该要领只能检测运动的害虫,而不可检测到粮食中的死虫。关于微波雷达检测技术而言,当微波信号遇到转移物体反射后会爆发多普勒效应,当害虫向接受器偏向运动时,雷达反射的频率略高于发射频率,反之反射频率低于发射频率,因此,可以凭据发射和反射雷达的频率来区分粮虫的运动。与X射线检测技术和近红外光谱检测技术相比,电导检测技术的最大优点就是具有零误识率,是一种自动、快速又经济的检测技术。通过单谷粒物特性测定仪检测虫染麦粒的电压和电导率,通过对电导信号的处理,凭据信号特征区分虫蚀粮粒和完好粮粒[25]。

2 总结与展望

粮虫的可视化、同粮库现有的盘算机治理系统相连接等问题一直是近几年粮虫检测领域的研究热点,声检测技术可以确定害虫生长水平,检测轻便快速,灵敏度高,可是受传感器及情况噪声的影响较大;而取样检测技术受情况因素影响较小,可是其事情量大、效率低,难以适应现代生长的需要;相比之下图像识别检测技术接纳图像处理等技术能自动识别仓储活虫,可是不可检测钻蛀害虫,在检测害虫的假死性和幼虫方面保存缺陷;生物光子检测技术可以正确区分含虫小麦和正常小麦,是粮虫检测技术生长的新趋势。

以上综述了储粮害虫检测技术的研究结果,在某些场合关于仓储害虫的检测具有一定的效果,可是在在线检测储粮害虫种类、密度等特征值的精确度上保存一些问题亟待解决,可是这些研究结果为我们越发高效地检测粮仓害虫涤讪了良好的基础,通过各个要领之间的取长补短,多种检测技术的结合是粮虫检测的一定趋势,因此害虫检测技术另有很大的提升空间,需要我们不绝研究和立异,为害虫的综合防治提供可靠的、科学的决策依据。