【摘 要】
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作为一种典型的粮食隐蔽性害虫,玉米象整个生长发育周期都在粮粒内部完成,严重威胁着粮食的质量与安全。谷物隐藏性害虫,特别是低龄幼虫和虫卵的检出与研究对于储粮安全防治具有重要意义。本文选用小麦和玉米象为研究对象,以传统粮粒内部虫卵检测方法为基础,分析小麦内害虫玉米象虫卵的影响因素,将高分辨率X射线成像系统(CT)引入小麦内部玉米象虫卵检测领域。先通过扫描及三维图像重建参数优化得到了高清晰的小麦三维成像
【基金项目】
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2015年粮食行业公益专项(201513002-5)“我国储粮虫螨区系调查与虫情监测预报技术"任务5"储粮害虫监测与防治评估技术标准规程研究”;
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作为一种典型的粮食隐蔽性害虫,玉米象整个生长发育周期都在粮粒内部完成,严重威胁着粮食的质量与安全。谷物隐藏性害虫,特别是低龄幼虫和虫卵的检出与研究对于储粮安全防治具有重要意义。本文选用小麦和玉米象为研究对象,以传统粮粒内部虫卵检测方法为基础,分析小麦内害虫玉米象虫卵的影响因素,将高分辨率X射线成像系统(CT)引入小麦内部玉米象虫卵检测领域。先通过扫描及三维图像重建参数优化得到了高清晰的小麦三维成像,根据虫卵的位置和形状特征,提出了一种小麦内部玉米象虫卵的检测方法;然后利用三维处理技术将虫卵与小麦样本进行分割,计算虫卵尺寸、形状等生物学特征,并估算虫卵的真实密度,进一步完善虫卵的信息;最后根据266颗虫卵在小麦内部的位置坐标,总结了玉米象虫卵的分布规律。本研究预期为粮粒内部虫卵的检测和研究提供一种参考方法,并为早期虫害防治提供方法依据和理论支撑。本文得到的主要结论如下:1、通过分析季节和染虫密度两个因素,发现在同一染虫密度下第一季度出虫数最多;在相同季节,20 g小麦混入60头虫时产卵率最高。通过优化CT扫描重建参数,得到较好的小麦成像效果。采用图像处理技术,对306颗小麦图像进行三维可视化分析,结果表明,在小麦内部缺陷中,44%的比例是纯空洞和碎屑,含虫卵样本占比53%,仅有3%的不确定样本会对判定造成干扰。总结得到大多数虫卵及所在虫洞区域特征结构:含虫卵虫洞位置靠近粮粒表面;虫卵位于虫洞内,并不完全填满虫洞,有空隙存在。因此含虫卵区域是“高密度小麦-低密度空气-高密度虫卵”的图像特征,在密度图上呈现出具有“暗-亮-暗”或“亮-暗-亮”明显对比的区域特征。2、在建立玉米象虫卵CT检测方法的基础上,进一步对虫卵进行研究。分析得到玉米象虫卵的6个生物学特征:体长为0.51~0.68 mm,体宽为0.25~0.29mm,体高为0.22~0.26 mm,表面积为0.37~0.52 mm2,体积为0.02~0.03 mm3,球形度为0.78~0.93。根据密度与灰度值关系,计算玉米象虫卵密度值为1348.86±230.07 Kg/m3。3、在小麦内部结构三维可视化的基础上,对玉米象虫卵在小麦内部位置分布情况进行分析。根据266颗虫卵在小麦内的分布位置,统计发现81.58%的虫卵位于含胚芽的小麦上半部分。在此基础上,提取三维空间内位置坐标,分析虫卵在小麦内部分布概率密度,并计算虫卵质心及虫洞离小麦表面距离。研究结果表明,玉米象产卵主要分布在小麦胚芽附近种皮下的胚乳内,且虫卵在小麦胚芽四周分布比较均匀。结合小麦颗粒营养成分分布与玉米象产卵规律,尝试解释了玉米象的产卵行为偏好。
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