儲糧害蟲在線監測及其結果的評價利用

王殿軒 萬家鵬 張 浩 白春啟 李 慧 唐培安

(河南工業大學；河南糧食作物協同創新中心；糧食儲藏安全河南省協同創新中心1，鄭州 450001) (江西省糧食局2，南昌 33008) (江蘇省現代糧食流通與安全協同創新中心3，南京 210023)

儲糧害蟲在線監測及其結果的評價利用

王殿軒1萬家鵬2張 浩1白春啟1李 慧1唐培安3

(河南工業大學；河南糧食作物協同創新中心；糧食儲藏安全河南省協同創新中心1，鄭州 450001) (江西省糧食局2，南昌 33008) (江蘇省現代糧食流通與安全協同創新中心3，南京 210023)

介紹討論了近期發展中的儲糧害蟲在線監測技術及研發狀況，包括利用探管誘捕器在線誘捕監測、利用表面誘捕器在線誘捕、通過二氧碳濃度變化在線監測、利用攝像頭在線監測等。提出了利用誘捕器在線監測儲糧害蟲時，監測結果以一定時間內誘捕到的害蟲數量(頭/7 d，或頭/3 d)評價；利用攝像頭遠程監測時以間隔時間內設定面積內的害蟲數量(頭/格.7 d，或頭/格.3 d)評價；在糧堆內二氧化碳濃度異常且高于鄰近測點3倍以上，或某點二氧化碳濃度在1 000 mL/m3以上時進行糧堆害蟲檢查。對于誘捕器和攝像頭的監測結果，以發生害蟲數值最高點代表糧堆中的害蟲發生情況。

儲糧害蟲 在線監測 效果評價 結果利用

儲糧害蟲發生監測是其綜合防治和避免危害的重要基礎，隨時在線檢測儲糧害蟲可以更早、更及時了解其發生情況以便防治決策。一些檢查和監測儲糧害蟲的方法得到了不同程度的研究和應用[1-4]，但目前生產或規范中仍然是基于人工取樣檢測儲糧中的害蟲。人工入倉取樣檢查儲糧害蟲問題較多，除需要人力工時外，入倉檢查工作還會在某些程度上影響倉內環境的穩定，如對于控低溫儲藏糧倉在夏季入倉過多會影響倉內低溫環境，這對于糧堆無蟲或基本無蟲糧時更是如此。對于處于熏蒸過程和氣調過程等的倉房，難以檢查處理過程中害蟲的存活情況或殺蟲效果。再者，對于無蟲糧或基本無蟲等級[5]的儲糧，通常的例行入倉取樣檢查蟲情也存在資源和時間上的浪費等。利用害蟲的行為習性，在糧堆設置誘捕器檢查害蟲的發生情況在國外應用較多，也有不同形式的誘捕器得到了研究和應用，如探管誘捕器、表面誘捕器等[1-2,6]。這些誘捕器預置于糧堆中以適時檢查其中害蟲有無或多少，可以實時或在線誘捕害蟲，但檢查誘捕器內的害蟲仍然需要人工操作。現代信息技術發展迅速，在害蟲誘捕器上配置以電子感應和信息傳輸技術，即成為監測儲糧害蟲的傳感器。這樣，即產生了在線監測儲糧害蟲的系統裝置。這里所謂“在線”可以理解為有兩層含義，一是誘捕器即時設置于糧堆時刻等待害蟲進入而“在線”，二是誘捕器內的害蟲監測結果可通過信息采集、傳輸以實現遠程即時察看而“在線”。另外，糧堆表面害蟲的存在與活動的信息可以被高清視頻裝置拍攝或采集，這些視頻信息可以進行即時在線監測或遠程察看，使得儲糧害蟲的視頻在線監測成為可能或可行。在相對封閉的糧倉內，一定條件下害蟲的活動可在一定程度使二氧化碳濃度升高，對二氧化碳濃度可以進行在線遠程監測，從而使得通過二氧化碳濃度變化在線監測害蟲發生情況成為可能。

雖然誘捕到的害蟲可以被直接監測到、二氧化碳濃度的變化可以被檢測到、糧面的活動的害蟲可以被視頻監測到等，但這些結果如何合理表達以說明害蟲發生狀況、表達的數據如何與現實糧情結合以說明問題或指導生產、這些結果數據與規范中通用的取樣篩檢害蟲結果關系如何等尚且缺乏相關研究，從而也是阻礙這些在線監測技術推廣應用的技術關鍵。結合以上這些技術的研發和實際應用效果，提出了其“在線”監測害蟲之結果的評價方法、所得結果的應用建議等，以期為儲糧害蟲檢測技術的自動化、信息化(智能化)等提供參考。

1 儲糧害蟲在線檢測技術研究與發展

1.1 害蟲誘捕在線監測技術

采用誘捕器檢測儲糧害蟲在國內外都有研究與應用，其中技術原理、適用的場所與目的等也不同。用于害蟲防控的誘捕器還可以輔助以昆蟲信息素、引誘劑等以增加誘捕效果。用于儲糧害蟲檢查監測時，誘捕器中一般不使用昆蟲信息素或引誘劑。害蟲誘捕器的主要使用方式為將其預置于糧堆中，間隔一定時間取出檢查其中害蟲情況。目前可以配套遠程檢測和圖像信息技術的誘捕裝置已得到開發和應用，主要是以探管式害蟲誘捕器上配套電子感應或倉外裝置，再結合信息采集、通訊、網絡技術實現遠程害蟲在線監測。具有代表性的有糧倉害蟲倉外采集檢測系統、電子感應探管誘捕、糧面波紋誘捕裝置等。

1.1.1 探管誘捕在線監測技術

1.1.1.1 糧倉害蟲倉外采集檢測系統

糧倉害蟲倉外采集檢測系統已在國家“互聯網+糧食”、糧庫智能化建設項目中得到一定應用[7]。該系統主要由設于糧堆內部的探管誘捕器、害蟲倉外自動取樣裝置、主控機、分機、中心計算機、無線收發系統和輔助軟件等組成，可以通過網絡進行遠程監測與控制。在其工作運行中，糧堆內探管誘捕器誘捕到的害蟲，可由倉外自動取樣裝置的主控機連動分機進行通道選擇，分別將所選誘捕器中的害蟲提取至倉外主控機，主控機中安裝的光電計數系統對害蟲統計檢測，再將檢測的信息無線傳遞給遠端中心計算機，可利用輔助軟件時跟蹤監測。其中，探管誘捕器+配套害蟲檢測與信息傳輸裝置構成了新型害蟲傳感器。

1.1.1.2 電子探管誘捕器監測裝置

電子探管誘捕器(Electronic Grain Probe Insect Counter，EGPIC)由探管誘捕器、紅外光感應頭、感應計數裝置、計算控制軟件等組成，目前在國外內均有研究和試應用。其誘捕器設于糧堆內部后，害蟲在落入誘捕器的過程中被紅外感應器檢測到，其信息通過檢測計數裝置和相應的軟件系統統計，以實現遠程害蟲檢測計量與控制。經試驗，其有效誘捕的害蟲包括鋸谷盜Oryzaephilussurinamensis(L.)、米象Sitophilusoryzae(L.)、長角扁谷盜Cryptolestespusillus(Schonherr),赤擬谷盜Triboliumcastaneum(Herbst)等[1-2]。

1.1.2 表面誘捕在線監測

1.1.2.1 波紋板害蟲誘捕器

波紋板害蟲誘捕器主要由內含誘蟲通道的波紋板和集蟲杯構成，波紋板夾層內部設放射形狀誘蟲孔道。波紋板上設有攝像頭，攝像頭通過數據線與計算機相連接，或通過無線網絡與手機中進行監測(圖1)。集蟲杯內側設有防止害蟲逃逸的涂層，集蟲杯底為平面以承載害蟲，便于圖像拍攝和采集。通過配套的攝像頭可以進行遠程在線監測，也可進行圖像采集監測等。

圖1 波紋板誘捕器剖面圖

1.1.2.2 表面粘蟲板誘捕器

在平面紙板上涂布誘捕物質及粘蟲膠，在平面板上設置攝像頭并進行遠程監測配置，成為表面粘蟲板在線監測裝置。儲糧害蟲被引誘至粘蟲面上后，即可被遠程攝像監測。

1.2 二氧化碳濃度在線監測害蟲

在相對封閉的糧倉或糧堆內，儲糧害蟲的活動可導致二氧化碳發生顯著變化時以輔助用于蟲情監測。例如，在20、25 ℃的溫度下，封閉容器中玉米象的密度分別為0、2頭/kg的小麥中堆，不同時間后二氧化碳濃度及變化如表1[8]。

表1 不同溫度下不同玉米象密度的小麥堆中不同時間的二氧化碳濃度/%

注:結果為平均值±標準差(P<0.05)。小寫字母表示相同密度不同檢測時間結果的差異性,大寫字母表示同一檢測時間不同密度下結果的差異性，下同。

表1說明，封閉環境中害蟲密度處于基本無蟲糧等級的安全水分小麥中，經過約2周時間，有蟲糧中二氧化碳濃度即顯著升高，且糧溫高時差異更顯著。在儲糧質量正常、水分含量安全等情況下，相對封閉的糧堆中二氧化碳濃度異常升高的原因主要是害蟲危害、取食、代謝所致。20 ℃的溫度下，2頭/kg玉米象的小麥中，其中二氧化碳濃度在約40 d后達1%以上，為無蟲糧堆中的4倍多，25 ℃的溫度下，二氧化碳濃度在30 d時即達1%以上，為無蟲糧堆中的5倍多，較高的溫度促使昆蟲呼吸產生更多的二氧化碳。

1.3 糧面害蟲的遠程視頻監測

在中國的“智能化”糧庫建設中，通常裝備了“智能”出入庫、糧情遠程監測、糧食數量在線監測等技術。其中的遠程操控360度旋轉、23倍變焦等的攝像頭，可以遠程看到倉內糧面上的每一個部位，鏡頭拉近放大后，甚至可看到微小害蟲書虱及其活動情況。

2 儲糧害蟲在線監測技術的研究應用與效果

2.1 誘捕器誘捕害蟲實倉應用效果

表2為在鄭州某糧庫的高大平房散儲小麥糧堆中探管和波紋板誘捕器誘捕儲糧害蟲的實倉監測結果。在倉房四角與中部分別選一監測區，每區分別設置探管誘捕器、波紋板害蟲誘捕器和取樣篩檢點，其間相距約3 m，取其中一點的監測結果說明探管誘捕器與波紋板害蟲誘捕器檢測害蟲的效果差異。

表2 2種誘捕器與取樣篩檢小麥糧堆表面害蟲數量

從表2中可以看出，同一檢測時間下探管誘捕器每周誘捕到書虱的數量顯著大于波紋板誘捕器誘捕數量和取樣篩檢的害蟲數量，波紋板誘捕器每周誘捕到書虱的數量與取樣篩檢數值相當。在取樣篩檢始終未能檢測到印度谷螟的情況下，自2016年6月20日至8月8日探管誘捕器中每周均有印度谷螟Plodiainterpunctella(Hubner)被檢測到。在取樣篩檢始終未能檢測到玉米象S.zeamais、銹赤扁谷盜C.ferrugineus的情況下，自2016年7月10日至8月8日探管誘捕器中每周均能檢測到玉米象、銹赤扁谷盜。2種誘捕器均可比取樣篩檢能夠且早期發現印度谷螟、玉米象、銹赤扁谷盜等害蟲。可以看出，在糧堆中設置誘捕器后，間隔一周的時間檢查可較早、較多地檢測到害蟲并可量化害蟲數量。這些誘捕器誘捕到害蟲的結果，均可通過倉外提取裝置或攝像頭進行監測，可以即時在線監測糧堆中誘捕到的害蟲情況。

2.2 利用二氧化碳濃度監測糧情

通過糧堆中二氧化碳濃度的變化監測儲糧害蟲發生情況的研究較少[8]。較多的是通過二氧化碳濃度監測糧堆中微生物的活動，如高水分糧中微生物活動導致二氧化碳濃度偏高[3]，偏高的二氧化碳濃度說明了微生物的活動導致糧情不穩。對于正常或安全水分的糧堆，微生物會處于不活動狀態，一般也不會因其致使二氧化碳濃度偏高。在儲糧水分安全無霉變的背景下，糧倉中的二氧化碳濃度如有異常升高，則主要是因害蟲而起。例如，在高大平房倉中，當糧堆中局部因蟲或霉導致二氧化碳濃度異常偏高，檢測二氧化碳較為敏感的范圍會出現在蟲或霉危害點的左右及下部約2 m范圍，以及其上部約1 m的范圍[3]。再如，通常正常儲藏的糧堆中二氧化碳的濃度多在400～500 mL/m3，當糧堆中因霉活動可導致二氧化碳濃度達500～1 200 mL/m3，因害蟲活動可導致二氧化碳濃度達1 500～4 000 mL/m3[4]。

2.3 視頻監測

目前，許多中央儲備糧庫和部分地方糧庫在糧倉中設置了高清攝像裝置。該裝置安裝于糧倉空間中部一側，可以遠程對倉內和糧面進行視頻監測，局部放大后可以看清楚糧面的細節情況。如圖2所示，其中深暗色小點即為某糧庫倉儲稻谷糧面上較多的書虱發生狀況，可以看出比稻谷籽粒小得多的書虱在攝像中清晰可見。這類裝置可以進行糧面害蟲的在線監測。

圖2 攝像頭下稻谷糧面上書虱發生狀況

3 在線監測害蟲結果的表達與應用

3.1 在線誘捕監測結果的表達與應用

對于在線害蟲探管誘捕器裝置中的害蟲監測，可以隨時在線檢查誘捕到害蟲的結果。采用倉外提取裝置進行監測時，可在對裝置提取害蟲的過程中計量害蟲數量，并對提取到集蟲瓶中的害蟲進行圖像采集和種類識別。對于光電感應計數的探管誘捕器，則可直接計量進入誘捕器集蟲部位的害蟲數量。對于表面誘捕器誘捕到害蟲的情況可以直接觀測所采集圖像中的害蟲出現情況。誘捕器誘捕到害蟲的數量會受多種因素的影響，如害蟲的種類、蟲態及習性影響其進入誘捕器的行為與結果，環境的溫度影響害蟲的活動程度及趨向，檢查監測的時間間隔影響每次檢查的結果等。因此，建議對探管誘捕器中出現的害蟲評價時，糧溫低于25 ℃時，按每個誘捕器中每周檢測1次發現的頭數表達，即單位為：頭/7 d；當糧溫高于25 ℃時，按照頭/3 d計。同一糧堆中不同誘捕器分別監測到不同的害蟲數量時，以最高點的數量代表全倉。至于如此計量的結果對生產應用的指導，如果在一定條件下掌握規范中取樣檢查結果與誘捕監測結果的相關關系，則可以按照規范的蟲糧等級標準加以利用。在具體情況下誘捕到的害蟲數量與取樣過篩檢查的結果不明確的情況，需要積累實際情況下的數據，以便加以分析總結后應用。需要注意的是，通常情況下誘捕器會比取樣過篩檢查早期發現害蟲，這可以提醒人們早加防范或采取應有的防治措施。在發現害蟲時，更應該根據發現的害蟲種類具體情況具體分析，如果糧情穩定且誘捕發現的是主要害蟲[5]，則應按照“治少、治早、治了”的原則加以防治。如果誘捕發現害蟲不屬于“主要害蟲”，則采取防控措施以控制其種群發展。

3.2 在線二氧化碳氣體監測信息采集與評價

在封閉或密閉的糧堆中，可即時在線監測檢測二氧化碳氣體濃度。在確認糧堆無霉變發生的情況下，當檢測到的二氧化碳濃度異常高于正常或周邊環境中的濃度時，可判斷為因害蟲導致二氧化碳濃度升高。對于糧堆內二氧化碳濃度異常情況可用該點該氣體濃度異常高于周邊點的倍數表示，或每周濃度增加值即“-%/周”表示。

3.3 遠程視頻監測糧面害蟲的結果評價與利用

目前關于采用視頻監測到糧堆表面有少量害蟲發生時，監測的害蟲與糧堆中實際發生害蟲情況，或與規范方法下取樣篩檢害蟲的結果關系鮮見報道。如現規范要求的基本蟲糧等級標準中將甲蟲和蛾害蟲密度定為5頭/kg以下，其中主要害蟲2頭/kg以下。該蟲糧等級標準中沒有關于書虱類害蟲的具體要求，而近些年來書虱在儲糧中發生普遍，對于其發生數量的容忍度和監測結果的評價值得探討。對于在線遠程視頻監測器裝置監測害蟲發生時，建議在糧堆視頻觀測較清楚的位置設置至少3個方格紙板，通過觀測方格中出現的害蟲數量評價。方格紙板可以如A4紙大小，其上畫出1 cm的方格若干，按紙板中害蟲較多者評價。在這一紙板中取害蟲較多的方格計量害蟲數量。考慮糧溫高時害蟲活動度較大，可在糧溫低于25 ℃時，以每個方格中每周檢測1次發現的害蟲頭數表達，即用單位為：頭/cm2.7 d；當糧溫高于25 ℃時，按頭/cm2.3 d表示。建議以3個觀測方格中害蟲數量最多的結果代表全倉。

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Application and Result Evaluation on Online Monitoring of Stored Grain Insect Pests

Wang Dianxuan1Wan Jiapeng2Zhang Hao1Bai Chunqi1Li Hui1Tang Peian3

(Henan University of Technology,Collaborative Innovation Center of Henan Grain Crops, Henan Collaborative Innovation Center of Grain Storage and Security1,Zhengzhou 450001) (Jiangxi Provincial Grain Bureau2,Nanchang 330008) (Jiangsu Collaborative Innovation Center of Modern Grain Circulation and Safety3,Nanjing 210023)

The online monitoring technology(OIMT)developed in recent years and the R&D status of stored grain insect was discussed in this paper,including online monitoring by probe trapping,online capturing by surface disc trapping,online monitoring on changing of carbon dioxide concentration and camera.In this paper,two different evaluation methods were proposed,when the trap was used for online-monitoring stored grain insects,the evaluation of the monitoring results was insect number trapped in traps per some days(e.g.adult/7 d，or adult/3 d),insect number per square centimeter in some days(e.g.adult/cm2.7 d，or adult/cm2.3 d)for video camera method.Sampling and sieving for insect monitoring should be carried out when concentration of carbon dioxide changed sharply,which included in the concentration in some point of grain mass was three times higher than the near location of grain bulk,or the concentration was more than 1 000 mL/m3in some part of grain mass.Both for insect trapping monitoring and video camera method the top number among of several points should be taken as the result of insect happened in the whole grain mass.

stored grain insect pests,online monitoring,techniques,effect evaluation,result utilization

S379.5

A

1003-0174(2017)11-0112-05

國家重點研發計劃(2016YFD0401004)

2017-04-04

王殿軒，男，1962年出生，教授，儲藏物害蟲綜合治理