本發(fā)明涉及甘蔗品質(zhì)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種甘蔗病害紅外識(shí)別方法。
背景技術(shù):
甘蔗是一種一年生或多年生熱帶和亞熱帶草本植物,屬C4作物。甘蔗圓柱形、莖直立、分蘗、叢生、有節(jié),節(jié)上有芽;節(jié)間實(shí)心,外被有蠟粉,有紫、紅或黃綠色等;葉子叢生,葉片有肥厚白色的中脈;大型圓錐花序頂生,小穗基部有銀色長(zhǎng)毛,長(zhǎng)圓形或卵圓形穎果細(xì)小。
我國(guó)是甘蔗制糖大國(guó),蔗糖產(chǎn)量居世界第三位。甘蔗的附加值較高,除制糖外,還用于造紙及燃料乙醇的生產(chǎn)等。甘蔗多生長(zhǎng)在高溫高濕地區(qū),容易受到多種有害生物的威脅,其中蟲(chóng)害尤為嚴(yán)重。甘蔗最大的威脅來(lái)自于甘蔗病害。病害一經(jīng)發(fā)生,即使用藥劑防治,收效亦不理想,因病原入侵組織內(nèi)部,致使甘蔗首先在生理上、組織上和形態(tài)上發(fā)生病理變化,然后才表現(xiàn)各種病癥,而大多數(shù)殺菌劑無(wú)法進(jìn)入甘蔗組織內(nèi)部發(fā)揮作用。因此,甘蔗病害的防治應(yīng)堅(jiān)持“預(yù)防為主,綜合防治”的原則,旨在消除一切有利于病原生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖、傳播、致病等因素,用生物、物理、化學(xué)、機(jī)械的方法防治病害,使甘蔗病害受到最大限度的控制。其中,甘蔗病害影響較大的病患為赤腐病,赤腐病屬于真菌性病害。主要為害蔗莖及葉片中脈。被害莖早期外表無(wú)任何癥狀,莖縱剖時(shí),可見(jiàn)蔗肉紅色,中部夾雜與蔗莖垂直的白色圓形或長(zhǎng)形斑塊,發(fā)出淀粉發(fā)酵的酸味,受害蔗葉中脈初期呈鮮紅色小點(diǎn),迅速擴(kuò)展為紡錘形,葉中央枯死成灰白色或稈黃色,邊緣呈暗紅色。病菌適宜生長(zhǎng)溫度為27℃。通過(guò)螟害孔、生長(zhǎng)裂縫等入侵。
農(nóng)業(yè)上種植甘蔗通常做法是通過(guò)種植莖段方式來(lái)繁殖甘蔗,甘蔗種質(zhì)量對(duì)于甘蔗產(chǎn)量和品質(zhì)有重要影響。病害蔗種中的甘蔗糖份轉(zhuǎn)化為其它物質(zhì),不利于蔗種的生長(zhǎng),同時(shí)病害蔗種的病菌孢子可借助雨水、氣流、昆蟲(chóng)等方式進(jìn)行傳播,病菌通過(guò)螟害孔、生長(zhǎng)裂縫和機(jī)械損傷等入侵。影響甘蔗蔗種的發(fā)芽率。赤腐病是甘蔗最老的,分布最廣的病害之一。在甘蔗生長(zhǎng)初期,往往由于種苗的芽和幼株被害而腐爛死亡或者生長(zhǎng)不良,以致造成嚴(yán)重缺株,生長(zhǎng)不齊和補(bǔ)植困難,影響產(chǎn)量很大。由于甘蔗種前期雖然患病但是不一定馬上表現(xiàn)出來(lái),等種植到地上,生長(zhǎng)到一定階段后才慢慢發(fā)病最終死亡,帶到田地中的病菌得到擴(kuò)散后還會(huì)影響到其他植株,造成更大的損失。甘蔗赤腐病是廣泛分布于各甘蔗栽培地區(qū)的重要病害之一,是一種真菌性病害,病原菌為Colletotrichum falcatum Went,屬半知菌,黑孢盤(pán)目,炭疽菌屬。幾丁質(zhì)是真菌細(xì)胞壁的組成成分,廣泛存在于真菌菌絲體和真菌孢子之中,而不存在于高等植物中,是一種線型氨基多糖,化學(xué)名為β一(1,4)一2一乙酰氨基一2一脫氧一D一葡聚糖。而麥角甾醇是真菌細(xì)胞膜的組成成分,對(duì)真菌細(xì)胞膜和其他細(xì)胞成分的形成起著重要的作用,并且性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定,不受外界環(huán)境變化的影響。
甘蔗預(yù)切種病蟲(chóng)害識(shí)別暫時(shí)還沒(méi)有成熟的方案。現(xiàn)在使用的是通過(guò)人工識(shí)別的方式,既通過(guò)人工肉眼的方式進(jìn)行仔細(xì)觀察,然后分辨出是病害蔗種與非病害蔗種,進(jìn)而剔除病害蔗種。人工識(shí)別的方式花費(fèi)成本高,效率比較低不利于工業(yè)生產(chǎn)。
綜上所述,目前在甘蔗種植過(guò)程中,缺少一種不需要壓榨、破壞甘蔗蔗種且能夠快速識(shí)別甘蔗種是否患病的裝置。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的發(fā)明目的在于:針對(duì)在甘蔗種植過(guò)程中,缺少一種能夠快速識(shí)別甘蔗是否患病的裝置的問(wèn)題,提供一種甘蔗病害紅外識(shí)別方法,本方法具有檢測(cè)速度快,能夠快速檢測(cè)出甘蔗是否患有病害,且不需要破壞樣品,特別特別適用于甘蔗蔗種是否患病的檢測(cè)。采用的裝置具有易于攜帶的特點(diǎn),易于推廣。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種甘蔗病害紅外識(shí)別方法,包括以下步驟:
a.準(zhǔn)備一甘蔗病害識(shí)別裝置:所述甘蔗病害識(shí)別裝置包括紅外光源單元、光柵單元、檢測(cè)器單元和數(shù)據(jù)比對(duì)單元,所述紅外光源單元和所述光柵單元間隔設(shè)于待測(cè)樣品的同一側(cè),所述檢測(cè)器單元和數(shù)據(jù)比對(duì)單元相連;
b.待測(cè)樣品檢測(cè):取甘蔗待測(cè)樣品,再取步驟a中所述的甘蔗病害識(shí)別裝置,調(diào)整紅外光源單元對(duì)準(zhǔn)所述待測(cè)甘蔗表面,打開(kāi)裝置,所述紅外光源單元持續(xù)向待測(cè)樣品表面發(fā)出紅外光線,被待測(cè)樣品表面反射回的紅外光線通過(guò)所述光柵單元后進(jìn)入所述檢測(cè)器單元,所述檢測(cè)器單元對(duì)進(jìn)入的紅外光線進(jìn)行檢測(cè)以得出樣品紅外掃描譜圖,并將得出的樣品紅外掃描譜圖傳遞給所述數(shù)據(jù)比對(duì)單元;
c.結(jié)果顯示:數(shù)據(jù)比對(duì)單元將得出的樣品紅外掃描譜圖與預(yù)設(shè)的甘蔗病害譜圖數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析,以得出甘蔗是否患病。
優(yōu)化的,所述紅外光線波長(zhǎng)的范圍為250-2500nm。
進(jìn)一步優(yōu)化的,所述甘蔗病害指致使致病真菌細(xì)胞中含有幾丁質(zhì)和麥角甾醇的甘蔗病害。更進(jìn)一步優(yōu)化的,所述甘蔗病害為甘蔗赤腐病。
更進(jìn)一步優(yōu)化的,所述紅外光源單元發(fā)射紅外光線與所述光柵單元成20-60°夾角。設(shè)置成20-60°夾角,便于紅外光線到達(dá)待檢測(cè)樣品后,能夠更好的反射回來(lái)并通過(guò)光柵單元后再進(jìn)入檢測(cè)器單元。實(shí)驗(yàn)證明,如果小于20°能反射回來(lái)的光源較少,測(cè)量結(jié)果偏差大,準(zhǔn)確率低;如果大于60°,則紅外光源單元與所述光柵單元間隔的距離將會(huì)變得很大,增加裝置的體積、不便操作。
更進(jìn)一步優(yōu)化的,所述數(shù)據(jù)比對(duì)單元內(nèi)置于一電子裝置中,所述電子裝置為臺(tái)式電腦、平板電腦、手提電腦和手機(jī)中的任一種。將數(shù)據(jù)比對(duì)單元置于電腦中時(shí),可直接通過(guò)電腦來(lái)顯示結(jié)果。進(jìn)一步優(yōu)化的,可以將數(shù)據(jù)比對(duì)單元設(shè)置于平板電腦、手提電腦、手機(jī)等移動(dòng)端中,提高整個(gè)裝置的可攜帶性。
更進(jìn)一步優(yōu)化的,所述甘蔗病害譜圖數(shù)據(jù)的采集方法如下:將不同品種、不同成熟度致甘蔗病害真菌中含有幾丁質(zhì)和麥角甾醇的患病甘蔗進(jìn)行紅外圖譜掃描得到相應(yīng)紅外圖譜,通過(guò)對(duì)特征峰進(jìn)行標(biāo)定后輸入所述數(shù)據(jù)比對(duì)單元即得甘蔗病害譜圖數(shù)據(jù)。
更進(jìn)一步優(yōu)化的,所述光柵單元可通過(guò)以下波長(zhǎng)的紅外光線:428-432nm、565-569nm、1713-1717nm、1308-1312nm和1553-1557nm。根據(jù)幾丁質(zhì)和麥角甾醇在250-2500nm范圍內(nèi)的特征吸收峰對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù),有選擇的讓以上光譜通過(guò),減少雜峰過(guò)多的進(jìn)入到檢測(cè)器中,提高檢測(cè)的準(zhǔn)確度。
更進(jìn)一步優(yōu)化的,顯示甘蔗是否患病的方式可以為圖像顯示,也可以為聲音提示,如不患病則不報(bào)警,患病便會(huì)發(fā)出報(bào)警聲;也可為兩者的結(jié)合。
本發(fā)明原理及使用方法:
患有病害甘蔗內(nèi)存在有真菌,而真菌細(xì)胞中含有幾丁質(zhì)和麥角甾醇,利用幾丁質(zhì)和麥角甾醇在250nm-2500nm的紅外光線區(qū)的內(nèi)具有特征吸收峰,而無(wú)病害甘蔗中沒(méi)有幾丁質(zhì)和麥角甾醇,故在250nm-2500nm的紅外光譜區(qū)的內(nèi)沒(méi)有相應(yīng)的特征吸收峰的特點(diǎn)區(qū)分甘蔗是否患病。紅外光線照射有機(jī)物分子時(shí),分子中的化學(xué)鍵或官能團(tuán)可發(fā)生振動(dòng)吸收,不同的化學(xué)鍵或官能團(tuán)吸收頻率不同,在紅外光譜上將處于不同位置,從而可獲得分子中含有何種化學(xué)鍵或官能團(tuán)的信息?;疾「收嶂杏捎诖嬖趲锥≠|(zhì)和麥角甾醇,在250nm-2500nm的紅外光譜區(qū)照射甘蔗切面時(shí)會(huì)有吸收、反射回來(lái)的信號(hào)在250nm-2500nm譜圖區(qū)與正常甘蔗的不同,即患病甘蔗在250nm-2500nm具有紅外特征譜圖。采集不同品種、不同成熟度患病的甘蔗在250nm-2500nm區(qū)間的紅外特征譜圖,處理后輸入所述數(shù)據(jù)比對(duì)單元即得到甘蔗病害譜圖數(shù)據(jù);利用儀器快速在250nm-2500nm的紅外光譜區(qū)掃描甘蔗切面并獲得相應(yīng)的樣品紅外掃描譜圖,將樣品紅外掃描譜圖與內(nèi)置甘蔗病害譜圖數(shù)據(jù)的相似度進(jìn)行比對(duì),比對(duì)成功則甘蔗患病,比對(duì)不成功則甘蔗未患病為正常甘蔗。
使用時(shí),打開(kāi)紅外光源單元并持續(xù)發(fā)出紅外光線,取待甘蔗檢測(cè)樣品置于紅外光線覆蓋范圍內(nèi),紅外光源單元工作時(shí)持續(xù)發(fā)出紅外光線,紅外光線遇到檢測(cè)樣品切面后反射通過(guò)所述光柵單元并進(jìn)入所述檢測(cè)器單元,所述檢測(cè)器單元對(duì)進(jìn)入的紅外光線進(jìn)行檢測(cè)以得出樣品紅外掃描譜圖,并將得出的樣品紅外掃描譜圖傳遞給所述數(shù)據(jù)比對(duì)單元,所述數(shù)據(jù)比對(duì)單元將樣品紅外掃描譜圖與預(yù)設(shè)的甘蔗病害譜圖數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析,以得出甘蔗是否患病。顯示患病或不患病的方式可以為圖像顯示,也可以為聲音提示,如不患病則不報(bào)警,患病便會(huì)發(fā)出報(bào)警聲。
綜上所述,由于采用了上述技術(shù)方案,本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明裝置不需要壓榨、不需要破壞甘蔗蔗種、可以快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)出甘蔗是否患病,檢測(cè)速度快,且易于攜帶,方便甘蔗進(jìn)行品質(zhì)檢測(cè),特別適用于甘蔗蔗種是否患病的檢測(cè),具有速度快,準(zhǔn)備率高的特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
圖1本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖;
附圖中,1-紅外光源單元、2-光柵單元、3-檢測(cè)器單元、4-數(shù)據(jù)比對(duì)單元、5-待測(cè)樣品。
【具體實(shí)施方式】
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
請(qǐng)結(jié)合圖1所示。
實(shí)施例1
一種甘蔗病害紅外識(shí)別方法,包括以下步驟:
a.準(zhǔn)備一甘蔗病害識(shí)別裝置:所述甘蔗病害識(shí)別裝置包括紅外光源單元1、光柵單元2、檢測(cè)器單元3和數(shù)據(jù)比對(duì)單元4,所述紅外光源單元1和所述光柵單元2間隔設(shè)于待測(cè)樣品5的同一側(cè),所述檢測(cè)器單元3和數(shù)據(jù)比對(duì)單元4相連;
b.待測(cè)樣品檢測(cè):取甘蔗待測(cè)樣品5,再取步驟a中所述的甘蔗病害識(shí)別裝置,調(diào)整紅外光源單元1對(duì)準(zhǔn)所述待測(cè)甘蔗表面,打開(kāi)裝置,所述紅外光源單元1持續(xù)向待測(cè)樣品5表面發(fā)出紅外光線,被待測(cè)樣品表面5反射回的紅外光線通過(guò)所述光柵單元2后進(jìn)入所述檢測(cè)器單元3,所述檢測(cè)器單元3對(duì)進(jìn)入的紅外光線進(jìn)行檢測(cè)以得出樣品紅外掃描譜圖,并將得出的樣品紅外掃描譜圖傳遞給所述數(shù)據(jù)比對(duì)單元4;
c.結(jié)果顯示:數(shù)據(jù)比對(duì)單元4將得出的樣品紅外掃描譜圖與預(yù)設(shè)的甘蔗病害譜圖數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析,以得出甘蔗是否患病。
其中,所述紅外光線波長(zhǎng)的范圍為250-2500nm。所述甘蔗病害指致使致病真菌細(xì)胞中含有幾丁質(zhì)和麥角甾醇的甘蔗病害,本實(shí)施例中的甘蔗病害為甘蔗赤腐病。所述紅外光源單元1發(fā)射紅外光線與所述光柵單元2成20°夾角。所述數(shù)據(jù)比對(duì)單元4內(nèi)置于一電子裝置中,所述電子裝置為臺(tái)式電腦。數(shù)據(jù)比對(duì)單元4對(duì)甘蔗是否患病提示方法為圖像顯示提示。
其中,所述甘蔗病害譜圖數(shù)據(jù)的采集方法如下:將不同品種、不同成熟度致甘蔗病害真菌中含有幾丁質(zhì)和麥角甾醇的患病甘蔗進(jìn)行紅外圖譜掃描得到相應(yīng)紅外圖譜,通過(guò)對(duì)特征峰進(jìn)行標(biāo)定后輸入所述數(shù)據(jù)比對(duì)單元4即得甘蔗病害譜圖數(shù)據(jù)。
其中,所述光柵單元2可通過(guò)以下波長(zhǎng)的紅外光線:428nm、565nm、1713nm、1308nm和1553nm。
實(shí)施例2
一種甘蔗病害紅外識(shí)別方法,包括以下步驟:
a.準(zhǔn)備一甘蔗病害識(shí)別裝置:所述甘蔗病害識(shí)別裝置包括紅外光源單元1、光柵單元2、檢測(cè)器單元3和數(shù)據(jù)比對(duì)單元4,所述紅外光源單元1和所述光柵單元2間隔設(shè)于待測(cè)樣品5的同一側(cè),所述檢測(cè)器單元3和數(shù)據(jù)比對(duì)單元4相連;
b.待測(cè)樣品檢測(cè):取甘蔗待測(cè)樣品5,再取步驟a中所述的甘蔗病害識(shí)別裝置,調(diào)整紅外光源單元1對(duì)準(zhǔn)所述待測(cè)甘蔗表面,打開(kāi)裝置,所述紅外光源單元1持續(xù)向待測(cè)樣品5表面發(fā)出紅外光線,被待測(cè)樣品表面5反射回的紅外光線通過(guò)所述光柵單元2后進(jìn)入所述檢測(cè)器單元3,所述檢測(cè)器單元3對(duì)進(jìn)入的紅外光線進(jìn)行檢測(cè)以得出樣品紅外掃描譜圖,并將得出的樣品紅外掃描譜圖傳遞給所述數(shù)據(jù)比對(duì)單元4;
c.結(jié)果顯示:數(shù)據(jù)比對(duì)單元4將得出的樣品紅外掃描譜圖與預(yù)設(shè)的甘蔗病害譜圖數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析,以得出甘蔗是否患病。
其中,所述紅外光線波長(zhǎng)的范圍為260-2400nm。所述甘蔗病害指致使致病真菌細(xì)胞中含有幾丁質(zhì)和麥角甾醇的甘蔗病害,本實(shí)施例中的甘蔗病害為甘蔗赤腐病。所述紅外光源單元1發(fā)射紅外光線與所述光柵單元2成60°夾角。所述數(shù)據(jù)比對(duì)單元4內(nèi)置于一電子裝置中,所述電子裝置為平板電腦。數(shù)據(jù)比對(duì)單元4對(duì)甘蔗是否患病提示方法為聲音提示。
其中,所述甘蔗病害譜圖數(shù)據(jù)的采集方法如下:將不同品種、不同成熟度致甘蔗病害真菌中含有幾丁質(zhì)和麥角甾醇的患病甘蔗進(jìn)行紅外圖譜掃描得到相應(yīng)紅外圖譜,通過(guò)對(duì)特征峰進(jìn)行標(biāo)定后輸入所述數(shù)據(jù)比對(duì)單元4即得甘蔗病害譜圖數(shù)據(jù)。
其中,所述光柵單元2可通過(guò)以下波長(zhǎng)的紅外光線:432nm、569nm、1717nm、1312nm和1557nm。
實(shí)施例3
一種甘蔗病害紅外識(shí)別方法,包括以下步驟:
a.準(zhǔn)備一甘蔗病害識(shí)別裝置:所述甘蔗病害識(shí)別裝置包括紅外光源單元1、光柵單元2、檢測(cè)器單元3和數(shù)據(jù)比對(duì)單元4,所述紅外光源單元1和所述光柵單元2間隔設(shè)于待測(cè)樣品5的同一側(cè),所述檢測(cè)器單元3和數(shù)據(jù)比對(duì)單元4相連;
b.待測(cè)樣品檢測(cè):取甘蔗待測(cè)樣品5,再取步驟a中所述的甘蔗病害識(shí)別裝置,調(diào)整紅外光源單元1對(duì)準(zhǔn)所述待測(cè)甘蔗表面,打開(kāi)裝置,所述紅外光源單元1持續(xù)向待測(cè)樣品5表面發(fā)出紅外光線,被待測(cè)樣品表面5反射回的紅外光線通過(guò)所述光柵單元2后進(jìn)入所述檢測(cè)器單元3,所述檢測(cè)器單元3對(duì)進(jìn)入的紅外光線進(jìn)行檢測(cè)以得出樣品紅外掃描譜圖,并將得出的樣品紅外掃描譜圖傳遞給所述數(shù)據(jù)比對(duì)單元4;
c.結(jié)果顯示:數(shù)據(jù)比對(duì)單元4將得出的樣品紅外掃描譜圖與預(yù)設(shè)的甘蔗病害譜圖數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析,以得出甘蔗是否患病。
其中,所述紅外光線波長(zhǎng)的范圍為300-2350nm。所述甘蔗病害指致使致病真菌細(xì)胞中含有幾丁質(zhì)和麥角甾醇的甘蔗病害,本實(shí)施例中的甘蔗病害為甘蔗赤腐病。所述紅外光源單元1發(fā)射紅外光線與所述光柵單元2成45°夾角。所述數(shù)據(jù)比對(duì)單元4內(nèi)置于一電子裝置中,所述電子裝置為手機(jī)中。數(shù)據(jù)比對(duì)單元4對(duì)甘蔗是否患病提示方法為圖像顯示和聲音提示。
其中,所述甘蔗病害譜圖數(shù)據(jù)的采集方法如下:將不同品種、不同成熟度致甘蔗病害真菌中含有幾丁質(zhì)和麥角甾醇的患病甘蔗進(jìn)行紅外圖譜掃描得到相應(yīng)紅外圖譜,通過(guò)對(duì)特征峰進(jìn)行標(biāo)定后輸入所述數(shù)據(jù)比對(duì)單元4即得甘蔗病害譜圖數(shù)據(jù)。
其中,所述光柵單元2可通過(guò)以下波長(zhǎng)的紅外光線:430.12nm、567.19nm、1715.51nm、1310nm和1555nm。
可以理解,本發(fā)明中預(yù)設(shè)的甘蔗病害譜圖數(shù)據(jù)選擇真菌細(xì)胞中含有幾丁質(zhì)和麥角甾醇的甘蔗病害譜圖數(shù)據(jù),只有甘蔗病害的致病真菌細(xì)胞中含有幾丁質(zhì)和麥角甾醇,本發(fā)明都可以檢測(cè)出來(lái),實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的。
上述說(shuō)明是針對(duì)本發(fā)明較佳可行實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明,但實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明的專(zhuān)利申請(qǐng)范圍,凡本發(fā)明所提示的技術(shù)精神下所完成的同等變化或修飾變更,均應(yīng)屬于本發(fā)明所涵蓋專(zhuān)利范圍。