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遠程昆蟲性誘測報儀對草地貪夜蛾成蟲監測效果的研究

2021-07-24 05:37:38封傳紅謝晉偉張金鋒胡白雨
生物災害科學 2021年2期

曾 偉,張 梅,封傳紅*,徐 翔,姜 雷,謝晉偉,馬 川,張金鋒,胡白雨

遠程昆蟲性誘測報儀對草地貪夜蛾成蟲監測效果的研究

曾 偉1,張 梅2*,封傳紅2*,徐 翔2,姜 雷3,謝晉偉4,馬 川5,張金鋒3,胡白雨3

(1.四川省達州市達川區植保植檢站,四川 達州 635711;2. 四川省農業農村廳植物保護站,四川 成都 610041;3. 成都比昂科技有限公司,四川 成都 610036;4. 達州市植檢站,四川 達州 635000;5. 會理縣植保植檢站,四川 會理 615100)

【目的】為有效驗證成都比昂科技有限公司生產的遠程昆蟲性誘測報儀對遷飛性害蟲草地貪夜蛾成蟲的遠程實時可視化監測效果,確定適宜生產上推廣應用的新型智能監測工具,為該蟲的監測及防控指導提供參考依據。【方法】2019—2020年,在四川省達川區、會理縣先后應用遠程昆蟲性誘測報儀等工具對草地貪夜蛾成蟲開展誘捕監測試驗。【結果】測報儀對草地貪夜蛾誘測專一性表現較好,圖像清晰完整,蟲體不堆疊干擾,外部形態特征明顯,可識別性強,便于人工準確識圖計數,與依科曼桶型、色板性誘型、紐康飛蛾型、百樂寶船型等常用誘捕器之間差異不顯著。測報儀對成蟲種群遷入發生動態的遠程實時監測效果明顯,2019年監測到達川區在9月下旬至10月上旬、10月下旬至11月上旬出現了2個明顯秋季蛾峰,其最高蛾日分別出現在10月2日、10月22日,與監測效果較好的依科曼桶型+YKM誘芯監測的蟲情動態趨勢、蛾峰次數及終見時期基本一致,2020年3~12月遠程監測到四川西南部會理地區在5月中下旬、6月中旬、8月中旬、10月中旬出現了4個成蟲遷入及發生峰期,尤以第1、2蛾峰最明顯,以6月中旬第2蛾峰的日誘蛾量最高。【結論】生產上可推廣應用遠程昆蟲性誘測報儀,用于遷飛性害蟲草地貪夜蛾成蟲的遠程實時可視化監測,為蟲情監測預警及防控指導提供參考依據。

草地貪夜蛾;遠程實時可視化;性誘監測;監測效果

【研究意義】草地貪夜蛾[(J.E.Smith)],又名秋黏蟲,屬鱗翅目夜蛾科灰翅夜蛾屬,起源于美洲熱帶和亞熱帶地區,是一種跨境遷飛入侵我國新發生為害的世界性重要農業害蟲。其發生為害具有遷飛能力強、適生區域廣、繁殖能力強、多食危害重、防控難度大等特點,可危害包括玉米等在內的76科353種植物[1-5]。2020年9月15日,草地貪夜蛾被列入我國一類農作物病蟲害名錄[6],該幼蟲在夏玉米苗期至喇叭口期的自然危害損失隨生育期的早晚相應增減,受害單株自然危害損失率可達24.56%~58.33%[7],對秋玉米的鮮質量減產率可達24.3%[8]。草地貪夜蛾作為我國另一個北遷南回、周年循環發生的重大遷飛性害蟲[9],嚴重威脅玉米等作物生產安全。在大田生產上,亟需探索高效的草地貪夜蛾早期監測技術[10],以實現蟲情的早發現、早預警。因此,通過試驗篩選確定和推廣應用精準有效的智能化監測工具,對減輕監測勞動強度,提升智能化監測效率與預警能力,準確及時掌握害蟲的遷入及其種群發生發展動態,科學指導害蟲防控工作具有重要的現實意義。【前人研究進展】目前國內主要應用不同類型的性誘捕器、高空測報燈等工具對遷飛性害蟲草地貪夜蛾進行監測和開展一些相關試驗研究,對蟲情監測和防控發揮了重要作用,但現有的監測工具仍存在專業人員監測工作量大,勞動強度大,監測效率低等問題。近年來害蟲性誘實時遠程和物聯網監測系統在國內的研究與應用發展較為迅速,但該系統在害蟲實際監測應用中易出現系統誤判、非靶標害蟲混雜堆疊干擾、害蟲特征不明顯等問題,從而導致自動計數誤差和數據失真[11-16]。為進一步優化和提高監測數據的精準性與可靠性,具備遠程可視化實時監測功能的昆蟲性誘測報儀得到了開發和應用,目前國內在應用該儀器對遷飛性害蟲草地貪夜蛾的田間監測效果方面的試驗研究尚未見報道。

【本研究切入點】課題組在近年監測實踐和創新發明的色板+性信息素誘集害蟲監測裝置的基礎上,融合物聯網和AI智能平臺等技術,設計開發了具有自動化、可視化實時監測功能的遠程昆蟲性誘測報儀,并應用該儀器與市面上常用的部分性誘捕器等裝置進行同地對比試驗,開展了遠程異地可視化監測草地貪夜蛾遷入種群和發生發展動態的試驗研究,以提高監測效率的精準性和時效性,實現蟲情監測的早發現、早預警,并著力推進和提升該蟲監測的精準化、智能化、信息化和自動化監測預警水平。【擬解決的關鍵問題】為有效驗證遠程昆蟲性誘測報儀對遷飛性害蟲草地貪夜蛾成蟲的遠程實時可視化監測效果,明確適宜在生產上推廣應用的新型智能監測工具,同時為該蟲的監測及防控指導提供參考依據,課題組于2019—2020年先后在四川省達川區、會理縣應用遠程昆蟲性誘測報儀開展了草地貪夜蛾成蟲誘捕監測效果的試驗研究。

1 材料與方法

1.1 性誘捕試驗工具及誘芯材料

遠程昆蟲性誘測報儀由成都比昂科技有限公司生產提供,該儀器設備主要由色板+性信息素誘捕裝置、物聯網系統、太陽能供電系統、綠色防控AI智能平臺系統等部分組成,具有害蟲自動誘捕、圖片拍攝、數據遠程自動傳輸儲存、自動識別計數、數據分析及信息發布等監測功能。色板(特制嫩綠粘蟲板)+性信息素簡易害蟲監測裝置[17]由課題組創新設計制作,具有安裝簡便、監測計數方便、經濟實用等特點。其他常用性誘捕工具選用北京依科曼生物技術股份有限公司生產的桶型誘捕器、深圳百樂寶生物農業科技有限公司生產的船型誘捕器、浙江寧波紐康生物技術有限公司生產的新型飛蛾型和夜蛾型誘捕器。

草地貪夜蛾誘芯材料先后選用北京依科曼生物技術股份有限公司、浙江寧波紐康生物技術有限公司、深圳百樂寶生物農業科技有限公司和江蘇寧錄科技股份有限公司生產的誘芯,分別簡稱為YKM誘芯、NK誘芯、BLB誘芯和NL誘芯。YKM誘芯為聚氯乙烯(PVC)管狀,活性組分含量4.09 mg/枚;NK誘芯生產批號為SF201956,載體為聚氯乙烯(PVC)毛細管;BLB誘芯載體為聚乙烯(PE)膠管,有效成分為順-7-十二碳烯乙酸酯、順-9-十四碳烯乙酸酯、順-11-十六碳烯乙酸酯等,含量≥3.00 mg/枚;NL誘芯載體為聚氯乙烯(PVC)膠管,有效成分為順-7-十二碳烯乙酸酯、順-9-十四碳烯乙酸酯等,含量1.58 mg/枚。

1.2 試驗地點基本情況

2019年試驗地位于四川省東北部的達州市達川區河市鎮萬閣社區(31°10′18"N、107°25′46"E),海拔306.0 m,為淺丘區坡臺地,面積約6.67 hm2以上,常年成片種植玉米、小麥、油菜、水稻等作物。

2020年試驗地位于四川省西南部的涼山彝族自治州會理縣黎溪鎮鹽河村2組(26°17′27"N、102°1′54"E),海拔1 823 m,為低谷凹地,成片種植作物面積約5.33 hm2,因降雨少,常年主要種植一季夏玉米和煙草等,周邊零星種植花生和魚腥草等。夏玉米在6月進入雨季后開始播種,10月上中旬收獲。

1.3 試驗設計與方法

1.3.1 測報儀與其他性誘捕工具監測效果的比較 2019年9月29日,在達州市達川區試驗地選擇種植晚秋玉米的作物地1塊,面積約186.8 m2,玉米品種為金博士866,生育期為苗期5~7葉期,株高0.3~0.4 m,田間為草地貪夜蛾產卵至低齡幼蟲盛發期,分別安裝設置遠程昆蟲性誘測報儀+YKM誘芯、嫩綠色板+YKM誘芯,以及常用桶型誘捕器+YKM誘芯、飛蛾型誘捕器+NK誘芯、夜蛾型誘捕器+NK誘芯、船型誘捕器+YKM誘芯各1套。遠程昆蟲性誘測報儀安裝在該玉米地附近田埂中部位置,誘捕裝置底部距地面約1.0 m,其余各誘捕工具安裝設置在該玉米地中,各誘捕工具之間兩兩相距10 m以上,誘捕裝置底部保持距植株頂端約0.2~0.3 m,隨植株生長適度調節高度,對比監測草地貪夜蛾成蟲的誘集效果。試驗各處理隨機排列,試驗面積有限。

1.3.2 測報儀對成蟲種群發生動態的實時監測效果 為加強四川省早期蟲情監測預警,進一步驗證測報儀對異地草地貪夜蛾的遠程監測效果,在2019年對達川區草地貪夜蛾成蟲種群發生動態監測的基礎上,2020年3月16日,在會理縣黎溪鎮鹽河村2組再選擇夏玉米作物地1塊,于玉米地附近田埂邊緣位置按上述方法安裝遠程昆蟲性誘測報儀1臺,誘芯除8月4日至9月15日使用BLB誘芯外,其余時間使用NL誘芯,試驗至12月31日結束。

1.4 調查方法

2019年測報儀與其他性誘捕工具對比試驗時,每間隔約8 d左右,對各誘捕工具誘測蟲量同步調查1次,調查后及時清除蟲體,試驗至12月4日結束。測報儀在2019—2020年試驗期內,設置每日12:00拍照一次,上傳誘蟲圖片至測報儀AI智能平臺系統,逐日對傳回圖片上的草地貪夜蛾成蟲數量進行人工識圖計數,2019年對測報儀誘蟲情況開展現場實地核查。各誘捕器每隔45 d左右更換一次誘芯,粘蟲板裝置每隔約15 d更換一次。

1.5 數據統計與分析

采用Excel 2010對各誘捕工具誘蟲試驗數據進行統計作圖,應用DPS數據處理系統[18]及V18.10版軟件進行數據處理及差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 測報儀對草地貪夜蛾成蟲誘捕成像效果

試驗期間,測報儀誘測到的害蟲以草地貪夜蛾為主,誘測專一性表現較好,其他非靶標害蟲有瓜實蠅、蚊蠅類等,這些非靶標害蟲蟲體特征與靶標害蟲差異較大,易辨別區分,占據粘蟲板的空間有限,對靶標害蟲的繼續誘測未見明顯影響和干擾。

通過遠程電腦PC終端或移動手機APP端監測得知,測報儀系統逐日傳回的誘蟲圖片為彩色圖片,下載圖像尺寸為4 096×2 160像素,大小為264~340 kb,水平和垂直分辨率為96.0 dpi,圖像色澤自然,當日誘測的草地貪夜蛾成蟲圖像清晰完整,翅體較舒展,蟲體之間不堆疊干擾,靶標害蟲在形態結構、大小、體色及翅面鱗片斑紋等方面的特征明顯,符合草地貪夜蛾雄成蟲的外部形態特征,可識別性強,便于人工較準確地開展識圖辨識害蟲種類及統計誘蟲量。2019年現場核實,誘測靶標蟲種及數量與測報儀平臺系統終端監測結果一致。

2.2 2019年測報儀與其他幾種性誘捕工具對成蟲的監測效果比較

從誘蛾總量(表1)看,各誘捕工具均能誘到成蟲,以依科曼桶型裝置+YKM誘芯的誘量最高,為16頭,其次為嫩綠色板+YKM誘芯,誘蛾13頭,再次為比昂測報儀+YKM誘芯、百樂寶船型+YKM誘芯、紐康飛蛾型+NK誘芯,誘量分別為12頭、12頭和11頭,紐康夜蛾型+NK誘芯誘量最少,誘蛾2頭。從10月9日、10月17日、10月28日、11月4日的4次階段性調查誘蛾情況(圖1)看,比昂測報儀+YKM誘芯和依科曼桶型+YKM誘芯誘捕到成蟲的次數最多,均為3次,其次為嫩綠色板+YKM誘芯、紐康飛蛾型+NK誘芯和百樂寶船型+YKM誘芯,均為2次,紐康夜蛾型+NK誘芯誘到1次。從9月29日至10月上旬蛾峰期誘蛾量看,各誘捕工具在10月上旬的蛾峰期均誘到明顯的較大蛾量,以嫩綠色板+YKM誘芯誘量最高,誘量12頭;百樂寶船型+YKM誘芯、依科曼桶型+YKM誘芯誘蛾量為其次,分別為11頭、10頭;紐康飛蛾型+NK誘芯和比昂測報儀+YKM誘芯分別誘蛾9頭和7頭;紐康夜蛾型+NK誘芯誘蛾最少,誘蛾2頭。對監測數據進行非參數檢驗Kruskal-Wallis分析,近似卡方分布的顯著性檢驗=0.863 2>0.05,測報儀等誘捕工具與依科曼桶型處理之間差異不顯著,排序依次為依科曼桶型、比昂測報儀、嫩綠色板、紐康飛蛾型、百樂寶船型和紐康夜蛾型。

表1 測報儀與其他幾種性誘測工具對草地貪夜蛾的誘捕效果(2019年,四川達川)

表中不同大寫和小寫字母分別表示1%極顯著水平和5%顯著水平上的差異顯著性。

圖1 測報儀與其他性誘捕工具對草地貪夜蛾各階段誘捕對比情況(2019,四川達川)

2.3 2019—2020年測報儀對成蟲種群發生動態的實時監測效果

據2019年測報儀與依科曼桶型在達川區對害蟲種群動態監測的對比分析(圖2)可見,測報儀9月下旬末開始安裝后至12月初實時監測,該區在試驗期內出現了2個明顯的秋季成蟲峰期:第1蛾峰期在9月下旬至10月上旬,最高日在10月2日,日誘蛾量4頭,與依科曼桶型+YKM誘芯在10月上旬出現的誘蛾高峰期相一致;第2蛾峰期在10月下旬至11月上旬,最高日在10月22日,日誘蛾量3頭,誘蛾終見日在11月2日,與依科曼桶型+YKM誘芯監測的蟲情動態趨勢、蛾峰次數及終見時期基本一致,但測報儀實時監測發現遷入蟲情的時期早于人工定時到田間監測蟲情查見的時期,實現了蟲情監測早發現。測報儀誘測到的2個蛾峰發生情況,與2019年在該地區田間系統監測結果趨于一致[5]。2019年該蟲在我國大規模遷飛擴散[10],進入秋季北方蟲源南遷后,測報儀監測到的第1、2蛾峰期與福建省龍海區應用性誘捕器監測的成蟲發生高峰時期基本一致[19],其第1蛾峰期與全國農技中心通報[20]的湖北安陸、云南江城的同期秋季成蟲誘蛾高峰期相吻合,第2蛾峰期與廣西宜州的秋季成蟲誘蛾高峰期也相吻合。

據2020年測報儀在會理縣對害蟲種群動態的逐日實時監測(圖3)可知,測報儀于5月17日始見草地貪夜蛾成蟲,共誘蛾14頭,共誘到4個明顯的成蟲峰期,以第1、2蛾峰最為明顯。第1蛾峰期在5月中下旬,此蛾峰期共誘蛾5頭,最高日在5月22日,日誘量2頭;第2蛾峰期在6月中旬,此蛾峰期共誘蛾6頭,最高日在6月11日,日誘量3頭;第3蛾峰期在8月中旬,總誘蛾1頭,出現在8月11日;第4蛾峰期在10月中旬,總誘蛾2頭,出現在10月11日、12日。遠程可視化監測結果表明,2020年,地處四川西南部的會理地區于5月中下旬和6月中旬出現了兩個明顯的成蟲遷入蛾峰,尤以6月中旬第2蛾峰的日誘蛾量最高。

圖2 2019年達川區測報儀與依科曼桶型誘捕工具對草地貪夜蛾成蟲的對比監測情況

圖3 2020年會理縣測報儀對草地貪夜蛾成蟲的實時監測情況

3 結論與討論

通過2019—2020年應用遠程昆蟲性誘測報儀在四川達川區、會理縣的試驗研究表明,測報儀對靶標害蟲誘測的專一性表現較好,誘蟲圖像清晰完整,蟲體之間不堆疊干擾,可識別性強,有利人工或系統遠程精準辨識確定誘集的蟲種及數據統計,避免了現有性誘遠程或物聯網監測系統易出現的系統誤判、數據失真以及害蟲堆疊干擾、識別特征不明顯等問題,增強了監測結果與數據的可信度,有效提高了遷飛性害蟲草地貪夜蛾的遠程性誘監測的精準性、可靠性和時效性,此試驗結果與曾偉等[20]應用監測儀對常發性水稻二化螟的誘捕成像監測效果相類似。兩地的試驗有效監測并反映了田間成蟲遷入及發生發展動態與規律,實現了對草地貪夜蛾成蟲種群動態的遠程實時可視化監測,促進了蟲情監測的早發現、早預警。同時,測報儀的應用,有效減輕了監測勞動強度、提高了監測效率與時效性,對推進和提升該遷飛性害蟲的精準化、智能化、信息化、自動化監測預警水平具有重要意義。

2020年會理試驗地測報儀總體誘蛾量偏少,分析其原因,可能與田間實際發生蟲量以及性誘劑誘芯材料間的差異[22]等因素有關。2020年田間調查監測區種植的夏玉米發生為害程度輕于2019年,平均被害株率20%左右,7~8月幼蟲發生期普遍藥劑防治3次以上,有效降低了田間種群發生數量。2019年,達州試驗地秋季田間發生蟲量較大,但各誘捕工具的總體誘蛾量也存在偏小的情況,分析其原因,主要與試驗設置時間偏晚,錯過了成蟲大量遷入的最多時期,以及在有限單位面積上設置誘捕監測工具密度較大等有關。同田對比試驗中,桶型誘捕器總誘蛾量在各誘捕工具中相對較高,這與楊留鵬等[23]、盧輝等[24]試驗得出的桶型誘捕器誘捕效果最佳、誘量較大的結論一致,本試驗測報儀監測的蟲情動態趨勢、蛾峰次數及終見時期也與依科曼桶型趨于一致,對各蛾峰期的誘測也較明顯,且與桶型誘捕工具無顯著性差異,能較準確地實時掌握害蟲種群發生發展動態,為蟲情精準監測及科學防控指導提供了參考依據。據閆三強等[25]研究,不同波長對草地貪夜蛾的誘集效果存在極顯著差異,對夜出型草地貪夜蛾而言,及時加強其性信息素與不同色板等的協調集成引誘效果等方面的試驗研究,更有利于進一步改進和提升該蟲的精準誘捕監測和防控效果。因此,具備可視化智能實時監測功能的遠程昆蟲性誘測報儀將會在重大遷飛性草地貪夜蛾等害蟲的監測工作中發揮重要的作用與價值,在生產上具有更廣闊的應用前景。

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Study on Effects of the Remote Pheromone Trap Monitoring System on

ZENG Wei1, ZHANG Mei2*,FENG Chuanhong2*, XU Xiang2,JIANG Lei3, XIE Jinwei4, MA Chuan5, ZHANG Jinfeng3, HU Baiyu3

(1. Plant Protection Station of Dachuan District of Dazhou City, Dazhou, Sichuan 635711, China; 2. The Plant Protection Station of Agricultural and Rural Department of Sichuan Province, Chengdu 610041, China; 3. Chengdu Bi’ang Technology Co., Ltd., Chengdu 610036, China; 4. Dazhou Plant Protection and Inspection Station, Dazhou, Sichuan 635000, China; 5. Plant Protection Station of Huili City, Huili, Sichuan 615100, China)

In order to effectively verify the remote real-time visual monitoring effects on the adults of, a major migratory pest, the remote insect-induced detector produced by Chengdu Bi’ang Technology was used. The study was conducted also to search for a new intelligent monitoring tool suitable for the popularization and application, and to provide a guidance and reference for the monitoring, prevention and control of the insect.The trap monitoring ofby using different forecasting tools such as Bi’ang’s remote insect-induced detector at Dachuan and Huili in Sichuan Province from 2019 to 2020.The detector had a high specificity, clear and complete images, no stacking interference, obvious external morphological characteristics, strong identifiability, and is convenient for accurate artificial recognition and counting. Also, the application effects of the detector had no significantly difference from that of the bucket-type traps, sex pheromone colorful plates, moth-type traps and boat-type traps. The effects of the remote real-time monitoring of the detector on the migration of the adult population was obvious. In 2019, two obvious moth peaks were observed in Dachuan from late September to early October, and from late October to November. The highest moth peaks occurred on October 2 and October 22, respectively, which were basically consistent with the dynamic trend monitored by the moth-type traps. According to the remote monitoring in Huili County from March to December in 2020, there were four adult migration and peak periods in mid-to late May, mid-June, mid-August and mid-October, especially obvious peaks occurred in the first and the second peaks, and the number of moths attracted in the second peak was the most.The remote insect-induced detector could be widely applied in the real-time visual monitoring of the adult of, and provide a reference for the monitoring, prevention and control guidance of the insect.

; remote real-time visual monitoring; sex pheromone monitoring; monitoring efficacy

S433.4

A

2095-3704(2021)02-0199-07

2021-03-29

2021-05-05

四川省科技計劃項目(2019YFN0180)和國家重點研發計劃項目(2019YFD0300105)

曾偉(1973—),男,推廣研究員,主要從事農業有害生物監測預警及防控技術研究與推廣工作,zengwei0112 @163.com;*共同第一作者:張梅(1984—),女,博士,主要從事農業有害生物監測預警及防控研究,185078678@qq.com;*通信作者:封傳紅,推廣研究員,博士,fengchuanhong8@163.com。

曾偉, 張梅, 封傳紅, 等. 遠程昆蟲性誘測報儀對草地貪夜蛾成蟲監測效果的研究[J]. 生物災害科學, 2021, 44(2): 199-205.

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