一种室内监测稻田褐飞虱种群大小的方法

1.本发明属于农业害虫领域，具体涉及一种利用水稻叶片理化特征监测重要农业害虫褐飞虱种群大小的方法。


背景技术：

2.褐飞虱对水稻的危害大，能引起水稻的减产，甚至绝收。及时进行防治是降低褐飞虱危害的重要措施。种群数量大小的监测在褐飞虱防治中起着重要作用。褐飞虱的防治时间和防治对象田的确定，需要依靠田间种群发生数量的监测结果。因此，及时准确地监测田间褐飞虱种群数量大小是对该虫进行有效防控的关键。
3.目测计数法是现今普遍利用的褐飞虱田间种群数量监测方法。该方法需要人员下田进行取样与目测计数褐飞虱个体数。利用该方法进行褐飞虱种群数量监测时需1人下田调查，1人记录结果，单人很难完成。该方法具有可直接察看田间褐飞虱发生情况的优点，但是也具有下田调查工作量大、调查人员需有昆虫学专业知识、调查范围有限、调查时间易受天气等因素影响、调查难以单人完成等明显不足。现用的目测计数法已不太符合现代农业向自动化和智能化方向发展的要求，因此创建新的褐飞虱种群数量监测方法显得尤其重要。随着图像识别技术的发展，现已提出采用对水稻基部进行拍照采集褐飞虱图像，然后利用计算机图像识别和自动计数方法获取照片视野范围内褐飞虱种群数量的方法来进行褐飞虱的调查。虽然这种方法不需要人工目测计数褐飞虱，提高了计数的速度和准确性，但是需要人员下田进行图像采集，采集到的图像需上传到高性能计算分析系统进行图像处理、识别与计数。褐飞虱个体小，受惊后会快速躲避，因此在光线微弱的密集稻丛中拍摄到清晰的褐飞虱图片很不容易，因此该方法还没推广使用。另外，采用水稻冠层温度或光谱指标监测褐飞虱种群数量的方法已有研究报道，但是这些方法对监测天气和时间有特殊要求，如需在晴朗无风天气的午间进行。因此，目前褐飞虱种群数量的监测还缺少不受环境条件限制的室内监测方法。室内监测方法的建立将可实现对稻田飞虱的全天候监测。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种适合室内监测稻田褐飞虱种群数量的方法。本方法以水稻叶片的理化指标间接表征危害水稻的褐飞虱种群的数量大小，通过田间采集叶片，室内检测叶片理化指标，实现在室内监测出稻田褐飞虱种群大小的目的。
5.本发明的目的是通过以下方法达到的：
6.在室内测定不被褐飞虱危害水稻和被不同数量褐飞虱危害后水稻叶片的spad值、硅含量、相对含水量、可溶性糖含量4个指标，建立受褐飞虱危害后水稻叶片的4个指标值与不受危害水稻叶片相应指标值的比率指数，以各水稻叶片的4个比率指数为自变量构建其与褐飞虱种群数量的关系模型，然后依据待测区域水稻叶片的4个比率指数大小，利用关系模型反演出该区域内危害水稻的褐飞虱种群的数量，从而实现稻田褐飞虱种群数量的室内监测。
7.本发明的效果：
8.本发明与现今正在使用的目测计数法相比，产生以下有益效果：(1)下田采集水稻叶片比目测调查计数褐飞虱简单、快速、工作量小，可在短时间内完成大区域水稻叶片的采集工作。(2)适用人群广，采集叶片和检测可由1人或多人完成，并且对人员的昆虫学专业水平没有要求。(3)水稻叶片的理化指标可由机器自动检测完成，因此有望实现褐飞虱室内监测的自动化。
具体实施方式
9.本发明方法可按以下方式进行实现，但不局限于此方式。
10.对照水稻的设定方法：在稻田中选择长势与大田一致但没有褐飞虱危害的水稻，作为对照水稻。
11.水稻叶片理化指标测定：在褐飞虱迁入水稻7天后在大田不同区域采集水稻叶片，同时采集对照水稻叶片，带回室内采用常规方法进行各叶片spad值、硅含量、相对含水量、可溶性糖含量4个指标的测定。
12.水稻叶片比率指数的建立方法：以对照水稻叶片的4个理化指标值为标准，将各区域采集的水稻叶片的测量值除以对照水稻的相应值，得到各区域水稻叶片的4个比率指数，计算公式如下：
13.叶片spad值的比率指数(spad)＝大田水稻叶片的spad值/对照水稻叶片的spad值；
14.叶片硅含量的比率指数(si)＝大田水稻叶片中硅含量/对照水稻叶片中硅含量；
15.叶片相对含水量的比率指数(h2o)＝大田水稻叶片的相对含水量/对照水稻叶片的相对含水量；
16.叶片可溶性糖含量的比率指数(sugar)＝大田水稻叶片中可溶性糖含量/对照水稻叶片中可溶性糖含量。
17.褐飞虱种群数量监测模型组建方法：在水稻小区内接入不同数量的褐飞虱，危害不同天数后采集水稻叶片，同时在不接褐飞虱的对照水稻上采集叶片，测定叶片的理化指标并计算比率指数，以水稻叶片的4个比率指数为自变量，水稻上褐飞虱虫量为因变量，采用多元线性回归建模方法进行褐飞虱种群数量大小(记为n
bph
)监测模型的构建，如n
bph
＝c0 c1×
spad c2×
si c3×
h2o c4×
sugar，其中c0，c1，c2，c3，c4为待定常数，不同生育期水稻被褐飞虱危害不同天数时其取值会有所变化，可根据实际情况事先确定。
18.稻田褐飞虱种群数量的室内监测方法：在褐飞虱迁入后不同天数采集待监测田的水稻叶片及经目测调查没有褐飞虱存在的水稻叶片，带回室内进行spad值、硅含量、相对含水量、可溶性糖含量的测定，计算待监测田水稻叶片的4个比率指数，代入监测模型，即可得出待监测稻田褐飞虱种群数量的大小。
19.实施效果：
20.在品种为“武运粳7号”的分蘖期、拔节期、孕穗期和抽穗期水稻上分别接入不同数量羽化后1天的褐飞虱成虫，形成有不同数量褐飞虱发生的水稻小区，褐飞虱在水稻上自然取食危害。以不接褐飞虱的小区作为对照水稻。在褐飞虱危害7天和14天时分别在各小区内随机剪取水稻叶片，放在低温保存盒中带回室内，采用常规检测方法进行叶片spad值、硅含
量、相对含水量、可溶性糖含量共4个指标的测定，计算各小区水稻叶片的4个比率指数。研究发现，水稻叶片的4个比率指数与危害水稻的褐飞虱数量间存在稳定的负相关关系，比率指数值越小，褐飞虱种群数量越高(表1)。以各小区叶片与对照水稻叶片的4个指标的比率指数为因子，构建褐飞虱种群数量的多元线性回归监测模型，在水稻4个生育期分别被褐飞虱危害7天和14天共8种情形下建立的监测模型均能通过显著性检验，用所建模型监测出的褐飞虱种群数量与实际数量间具有极显著的相关性(表2)，可用于褐飞虱种群数量的监测。同时针对大区域稻田有可能存在多种生育期水稻共存的情形，建立了基于4个叶片比率指数的适用于各生育期水稻的褐飞虱危害7天和14天时两种情形下的数量监测模型，模型同样通过了显著性检验，并且分别对4个生育期水稻上褐飞虱的虫量进行监测，其监测数量与实际发生数量间也具有极显著的相关性(表3)。对稻田多种情形下褐飞虱种群数量的监测结果一致表明，利用水稻叶片的4个比率指数可实现稻田褐飞虱种群数量的室内监测。
21.该方法实施表明，水稻叶片的4个比率指数联合可表征水稻上褐飞虱种群数量的大小，可用于褐飞虱种群数量的室内监测。该方法只需采集稻叶进行室内理化指标检测，采集稻叶简单、工作强度不高，且可由1人或多人随时进行；叶片理化指标检测可由仪器设备完成，对专业要求不高，且具有自动化前景；建立的监测模型简单，易于开发监测软件。因此，本室内监测褐飞虱种群数量的方法简便、适用人群广，可实现在室内对大区域稻田的褐飞虱种群数量进行监测。
22.表1水稻在不同生育期受褐飞虱危害7天与14天时叶片比率指数与褐飞虱种群数量间的相关系数
[0023][0024]
注：*和**表示相关显著和极显著，ns表示相关不显著。
[0025]
表2水稻在不同生育期受褐飞虱危害7天和14天共8种情形下褐飞虱种群数量(n
bph-7
和n
bph-14
)监测模型及其效果
[0026]
注：**表示相关极显著。
[0027]
表3适用于不同生育期水稻危害7天和14天的褐飞虱种群数量(n
bph-7
和n
bph-14
)监测模型及其效果
[0028]
注：**表示相关极显著。