水稻褐飞虱虫害监测方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种水稻褐飞虱虫害监测方法和装置，所述监测方法是通过化学传感器实时监测水稻所释放的诱导褐飞虱的沉香醇、单萜类物质‑β‑罗勒烯和2‑庚醇中的一种或多种，当监测到沉香醇、单萜类物质‑β‑罗勒烯和2‑庚醇中的一种或多种超过预定阈值后报警。其中，所述化学传感器为沉香醇传感器、单萜类物质‑β‑罗勒烯传感器或2‑庚醇传感器。利用本发明专利技术的水稻褐飞虱虫害监测方法和装置，能够对不同生长阶段的水稻释放的诱导褐飞虱虫害的挥发性有机化合物进行实时、自动、连续的监测，及时预警，相比于目前稻田中虫害预警所采用的图像处理技术、预警模型和文献计量等方法，本发明专利技术所述的方法和装置具有更好的时效性。

Rice brown planthopper insect pest monitoring method and device

The invention provides a Nilaparvatalugens pest monitoring method and device, the monitoring method is one or more through the real-time monitoring of rice chemical sensor release induced by brown planthopper linalool, monoterpenes beta ocimene and 1-heptanol in 2, when monitoring a heavy alcohol, one or more monoterpenes beta ocimene and 1-heptanol in 2 exceeds a predetermined threshold value after the alarm. Among them, the chemical sensor for linalool sensor, monoterpenes beta ocimene sensor or 2 enanthol sensor. The invention of the brown planthopper in rice pest monitoring method and device using volatile organic compounds of different growth stages of rice release induced by brown planthopper pests in real-time, automatic and continuous monitoring, timely warning, compared with image processing technology, the early warning model and methods such as bibliometrics in paddy field using pest early warning timeliness, method and the device of the invention has better.

【技术实现步骤摘要】
水稻褐飞虱虫害监测方法和装置
本专利技术涉及现代种植业技术，特别是涉及到现代种植业中的病虫害监测技术。
技术介绍
水稻是我国的主要粮食作物，褐飞虱等是水稻生产中的重要害虫，褐稻虱是稻飞虱的一种。褐飞虱有远距离迁飞习性，是我国和许多亚洲国家当前水稻上的首要害虫。褐飞虱为单食性害虫，只能在水稻和普通野生稻上取食和繁殖后代。植物在生长发育过程中，自身会释放挥发性有机化合物(VolatileOrganicCompounds,VOCs)，包括醇类、醛类、酮类、酯类、菇烯类和芳香类等，这些挥发物传递植物身份和其生理状况等信息，在植物、植食性节肢动物及其天敌的相互关系中起到化学通讯物质的作用。水稻在生长过程中所释放的VOCs对其害虫同样具有强烈的诱导作用。文献研究报道，褐飞虱极显著的趋向于健康水稻释放的挥发物，而受害较重的水稻释放的挥发物能驱避褐飞虱；以褐飞虱为害诱导的水稻VOCs中，法尼烯(farnesene)、水杨酸甲酯(methylsalicylate，MeSA)和2-庚酮(2-heptanone)对褐飞虱有驱避作用，而沉香醇(linalool)、单萜类物质-β-罗勒烯(E-β-ocimene)和2-庚醇(2-heptanol)对褐飞虱表现为引诱作用。目前，农作物虫害监测预警缺乏时效性，例如在作物虫害预警方面主要采用图像处理技术、预警模型、文献计量等方法，无法准确有效的提供作物虫害的相关信息，存在漏报错报的可能性，同时也无法为作物虫害防治创造充足时机。作物虫害治理方面主要通过作物基因改良、生物防治(如生物类农药)、化学防治(化学农药)和物理防治(光波、光谱诱杀病虫)等方法，防治工作需要准确、及时的预警预报，从而尽可能减少虫害对作物造成的破坏及带来的经济损失。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种水稻褐飞虱虫害监测方法和装置。本专利技术所述的水稻褐飞虱虫害监测装置用于对水稻褐飞虱虫害的实时、有效、准确预警，能够克服现有技术中农作物虫害监测预警缺乏时效性的问题，为水稻褐飞虱虫害防治和预警工作提供可靠依据。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种用于水稻褐飞虱虫害实时预警方法，是通过化学传感器实时监测水稻所释放的诱导褐飞虱的沉香醇、单萜类物质-β-罗勒烯和2-庚醇中的一种或多种，当监测到沉香醇、单萜类物质-β-罗勒烯和2-庚醇中的一种或多种超过预定阈值后报警。其中，所述化学传感器为沉香醇传感器、单萜类物质-β-罗勒烯传感器、2-庚醇传感器。所述化学传感器为电阻型化学传感器，通过检测其电阻变化情况即可确定待检测物质的浓度。所述化学传感器的基本工作原理是：具有氧化性或还原性的挥发性有机化合物与传感单元的敏感层接触后，通过捐献或捕获电子的方式改变敏感层中敏感材料的电子或空穴浓度，利用电导率公式δ＝epμ，其中，δ是敏感材料的电导率，e是电子电荷量，p是电子浓度，μ是电子迁移率，敏感材料的电导率与空穴浓度成正比，对于电阻型传感器，敏感材料的电导率体现在传感器电阻的变化。因此，当挥发性有机化合物与传感器单元的敏感层接触后，改变了敏感材料的电导率，最终体现为传感单元的电阻变化。此外，由于待检测三种物质具有碱性，选用具有酸性的聚合物材料作为核心敏感材料，并通过与纳米材料复合后所形成的异质结提高敏感材料对检测物质的响应性能。进一步的，所述方法还包括对化学传感器进行预处理，所述预处理是对化学传感器进行自校准，或进一步的，包括将化学传感器得到的数据进行模数转换。所述报警采用报警器进行，所述报警器可选用本领域常用的各种报警器。基于上述方法，本专利技术的另一目的是提供一种用于水稻褐飞虱虫害实时预警装置。所述水稻褐飞虱虫害监测装置，所述监测装置包括传感器模块，所述传感器模块包括传感器单元和报警单元；所述传感器单元采用的传感器为沉香醇传感器、单萜类物质-β-罗勒烯传感器、2-庚醇传感器中的一种或多种。另外，所述水稻褐飞虱虫害监测装置包括供电模块，用于为传感器模块提供电力。进一步的，所述传感器模块还包括预处理单元，所述预处理单元具有数据自校准功能，或进一步的，包括模数转换功能。进一步的，所述水稻褐飞虱虫害监测装置包括三个传感器模块，所述传感器模块包括传感器单元和与传感器单元一一对应的报警单元，其中传感器单元分别采用沉香醇传感器、单萜类物质-β-罗勒烯传感器和2-庚醇传感器。传感器单元采用电阻型化学传感器，通过检测其电阻变化情况即可确定待检测物质的浓度；预处理单元具有检测数据的自校准以及进一步地包括模数转换功能；报警装置在检测到电阻型化学传感器的电阻变化时立即启动，用于提醒该稻田有发生褐飞虱虫害的危险。特别的，所述传感器单元采用电阻式化学传感器结构，包括衬底、电极层和敏感薄膜层。所述传感器单元中，衬底采用硅/二氧化硅衬底制成；电极为叉指电极结构的金属电极，金属材料为金、银或铝中任意一种；敏感薄膜层采用旋涂或滴涂任一种方法制成。其中，所述沉香醇传感器模块中传感器单元的敏感薄膜层采用聚苯胺基敏感材料。进一步的，所述聚苯胺基敏感材料包括聚苯胺、聚苯胺与石墨烯复合物、聚苯胺与金纳米颗粒复合物、聚苯胺与石墨烯/金纳米颗粒复合物四种中的一种。其中聚苯胺是高分子化合物的一种，具有特殊的电学、光学性质，经掺杂后可具有导电性及电化学性能。经一定处理后，可制得各种具有特殊功能的设备和材料，如可作为生物或化学传感器的尿素酶传感器、电子场发射源、较传统锂电极材料在充放电过程中具有更优异的可逆性的电极材料、选择性膜材料、防静电和电磁屏蔽材料、导电纤维、防腐材料，等等。聚苯胺因其具有的原料易得、合成工艺简单、化学及环境稳定性好等特点而得到了广泛的研究和应用。其中，所述单萜类物质-β-罗勒烯传感器模块中传感器单元的敏感薄膜层采用聚硅氧烷基敏感材料。进一步的，所述聚硅氧烷基敏感材料包括聚硅氧烷、聚硅氧烷与单壁碳纳米管复合物、聚硅氧烷与石墨烯量子点复合物、聚硅氧烷与单壁碳纳米管/石墨烯量子点复合物四种中的一种。其中，聚硅氧烷是一类以重复的Si-O键为主链，硅原子上直接连接有机基团的聚合物，其中，R代表有机基团，如甲基，苯基等；n为硅原子上连接的有机基团数目(1～3之间)；m为聚合度(m不小于2)。其中，所述2-庚醇传感器模块中传感器单元的敏感薄膜层采用聚乙二醇基敏感材料。进一步的，所述聚乙二醇基敏感材料所述包括聚乙二醇、聚乙二醇与氧化锌纳米线复合物、聚乙二醇与银纳米颗粒复合物、聚乙二醇与氧化锌纳米线/银纳米颗粒复合物四种中的一种。其中，聚乙二醇系列产品无毒、无刺激性，味微苦，具有良好的水溶性，并与许多有机物组份有良好的相溶性。它们具有优良的润滑性、保湿性、分散性、粘接剂、抗静电剂及柔软剂等。上述装置可采用本领域常用的各种方法将上述模块组装得到，特别的，本专利技术进一步提供一种水稻褐飞虱虫害监测装置。所述水稻褐飞虱虫害监测装置包括传感器模块、供电模块、外壳和透气网，外壳内设置传感器模块和供电模块；所述外壳分为上外壳和下外壳，所述透气网设置在上下外壳之间，以便于传感器模块充分接触水稻散发出的信息素；其中传感器模块包括传感器单元和报警单元；所述传感器单元采用的的传感器为沉香醇传感器、单萜类物质-β-罗勒烯传感器、2-庚醇传感器中的一种或多种。进一步的，所述装置包括三个传感器模块，各本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水稻褐飞虱虫害监测方法，其特征在于，所述监测方法是通过化学传感器实时监测水稻所释放的诱导褐飞虱的沉香醇、单萜类物质‑β‑罗勒烯和2‑庚醇中的一种或多种，当监测到沉香醇、单萜类物质‑β‑罗勒烯和2‑庚醇中的一种或多种超过预定阈值后报警。

【技术特征摘要】
1.一种水稻褐飞虱虫害监测方法，其特征在于，所述监测方法是通过化学传感器实时监测水稻所释放的诱导褐飞虱的沉香醇、单萜类物质-β-罗勒烯和2-庚醇中的一种或多种，当监测到沉香醇、单萜类物质-β-罗勒烯和2-庚醇中的一种或多种超过预定阈值后报警。2.根据权利要求1中所述的水稻褐飞虱虫害监测方法，其特征在于，所述化学传感器为沉香醇传感器、单萜类物质-β-罗勒烯传感器或2-庚醇传感器。3.根据权利要求1中所述的水稻褐飞虱虫害监测方法，其特征在于，所述方法还包括对化学传感器进行预处理，所述预处理是对化学传感器进行自校准，或进一步的，包括将化学传感器得到的数据进行模数转换。4.一种根据权利要求1-3任意一项所述的水稻褐飞虱虫害监测方法的水稻褐飞虱虫害监测装置，其特征在于，所述监测装置包括传感器模块，所述传感器模块包括传感器单元和报警单元；所述传感器单元采用的传感器为沉香醇传感器、单萜类物质-β-罗勒烯传感器、2-庚醇传感器中的一种或多种。5.根据权利要求4中所述的水稻褐飞虱虫害监测装置，其特征在于，所述监测装置还包括供电模块，用于为传感器模块提供电力。6.根据权利要求4中所述的水稻褐飞虱虫害监测装置，其特征在于，所述传感器模块还包括预处理单元，所述预处理单元具有数据自校准功能，或进一步的，包括模数转换功能。7.根据权利要求4中所述的水稻褐飞虱虫害监测装置，其特征在于，所述装置包括三个传感器模块，所述传感器模块包括传感器单元和与传感器单元一一...

【专利技术属性】
技术研发人员：李娴，许世卫，李哲敏，于海鹏，张超，王禹，
申请(专利权)人：中国农业科学院农业信息研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11