本發(fā)明涉及甘蔗品質檢測技術領域，具體涉及一種甘蔗病害紅外識別方法。
背景技術：
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，小穗基部有銀色長毛，長圓形或卵圓形穎果細小。
我國是甘蔗制糖大國，蔗糖產量居世界第三位。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等。甘蔗多生長在高溫高濕地區(qū)，容易受到多種有害生物的威脅，其中蟲害尤為嚴重。甘蔗最大的威脅來自于甘蔗病害。病害一經發(fā)生，即使用藥劑防治，收效亦不理想，因病原入侵組織內部，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)殺菌劑無法進入甘蔗組織內部發(fā)揮作用。因此，甘蔗病害的防治應堅持“預防為主，綜合防治”的原則，旨在消除一切有利于病原生長、發(fā)育、繁殖、傳播、致病等因素，用生物、物理、化學、機械的方法防治病害，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。被害莖早期外表無任何癥狀，莖縱剖時，可見蔗肉紅色，中部夾雜與蔗莖垂直的白色圓形或長形斑塊，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，迅速擴展為紡錘形，葉中央枯死成灰白色或稈黃色，邊緣呈暗紅色。病菌適宜生長溫度為27℃。通過螟害孔、生長裂縫等入侵。
農業(yè)上種植甘蔗通常做法是通過種植莖段方式來繁殖甘蔗，甘蔗種質量對于甘蔗產量和品質有重要影響。病害蔗種中的甘蔗糖份轉化為其它物質，不利于蔗種的生長，同時病害蔗種的病菌孢子可借助雨水、氣流、昆蟲等方式進行傳播，病菌通過螟害孔、生長裂縫和機械損傷等入侵。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。在甘蔗生長初期，往往由于種苗的芽和幼株被害而腐爛死亡或者生長不良，以致造成嚴重缺株，生長不齊和補植困難，影響產量很大。由于甘蔗種前期雖然患病但是不一定馬上表現(xiàn)出來，等種植到地上，生長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散后還會影響到其他植株，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，黑孢盤目，炭疽菌屬。幾丁質是真菌細胞壁的組成成分，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胞膜的組成成分，對真菌細胞膜和其他細胞成分的形成起著重要的作用，并且性質相對穩(wěn)定，不受外界環(huán)境變化的影響。
甘蔗預切種病蟲害識別暫時還沒有成熟的方案?，F(xiàn)在使用的是通過人工識別的方式，既通過人工肉眼的方式進行仔細觀察，然后分辨出是病害蔗種與非病害蔗種，進而剔除病害蔗種。人工識別的方式花費成本高，效率比較低不利于工業(yè)生產。
綜上所述，目前在甘蔗種植過程中，缺少一種不需要壓榨、破壞甘蔗蔗種且能夠快速識別甘蔗種是否患病的裝置。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對在甘蔗種植過程中，缺少一種能夠快速識別甘蔗是否患病的裝置的問題，提供一種甘蔗病害紅外識別方法，本方法具有檢測速度快，能夠快速檢測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。采用的裝置具有易于攜帶的特點，易于推廣。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：
一種甘蔗病害紅外識別方法，包括以下步驟：
a.準備一甘蔗病害識別裝置：所述甘蔗病害識別裝置包括紅外光源單元、光柵單元、檢測器單元和數(shù)據(jù)比對單元，所述紅外光源單元和所述光柵單元間隔設于待測樣品的同一側，所述檢測器單元和數(shù)據(jù)比對單元相連；
b.待測樣品檢測：取甘蔗待測樣品，再取步驟a中所述的甘蔗病害識別裝置，調整紅外光源單元對準所述待測甘蔗表面，打開裝置，所述紅外光源單元持續(xù)向待測樣品表面發(fā)出紅外光線，被待測樣品表面反射回的紅外光線通過所述光柵單元后進入所述檢測器單元，所述檢測器單元對進入的紅外光線進行檢測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)比對單元；
c.結果顯示：數(shù)據(jù)比對單元將得出的樣品紅外掃描譜圖與預設的甘蔗病害譜圖數(shù)據(jù)進行比對分析，以得出甘蔗是否患病。
優(yōu)化的，所述紅外光線波長的范圍為250-2500nm。
進一步優(yōu)化的，所述甘蔗病害指致使致病真菌細胞中含有幾丁質和麥角甾醇的甘蔗病害。更進一步優(yōu)化的，所述甘蔗病害為甘蔗赤腐病。
更進一步優(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。設置成20-60°夾角，便于紅外光線到達待檢測樣品后，能夠更好的反射回來并通過光柵單元后再進入檢測器單元。實驗證明，如果小于20°能反射回來的光源較少，測量結果偏差大，準確率低；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變得很大，增加裝置的體積、不便操作。
更進一步優(yōu)化的，所述數(shù)據(jù)比對單元內置于一電子裝置中，所述電子裝置為臺式電腦、平板電腦、手提電腦和手機中的任一種。將數(shù)據(jù)比對單元置于電腦中時，可直接通過電腦來顯示結果。進一步優(yōu)化的，可以將數(shù)據(jù)比對單元設置于平板電腦、手提電腦、手機等移動端中，提高整個裝置的可攜帶性。
更進一步優(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和麥角甾醇的患病甘蔗進行紅外圖譜掃描得到相應紅外圖譜，通過對特征峰進行標定后輸入所述數(shù)據(jù)比對單元即得甘蔗病害譜圖數(shù)據(jù)。
更進一步優(yōu)化的，所述光柵單元可通過以下波長的紅外光線：428-432nm、565-569nm、1713-1717nm、1308-1312nm和1553-1557nm。根據(jù)幾丁質和麥角甾醇在250-2500nm范圍內的特征吸收峰對應數(shù)據(jù)，有選擇的讓以上光譜通過，減少雜峰過多的進入到檢測器中，提高檢測的準確度。
更進一步優(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，如不患病則不報警，患病便會發(fā)出報警聲；也可為兩者的結合。
本發(fā)明原理及使用方法：
患有病害甘蔗內存在有真菌，而真菌細胞中含有幾丁質和麥角甾醇，利用幾丁質和麥角甾醇在250nm-2500nm的紅外光線區(qū)的內具有特征吸收峰，而無病害甘蔗中沒有幾丁質和麥角甾醇，故在250nm-2500nm的紅外光譜區(qū)的內沒有相應的特征吸收峰的特點區(qū)分甘蔗是否患病。紅外光線照射有機物分子時，分子中的化學鍵或官能團可發(fā)生振動吸收，不同的化學鍵或官能團吸收頻率不同，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鍵或官能團的信息?；疾「收嶂杏捎诖嬖趲锥≠|和麥角甾醇，在250nm-2500nm的紅外光譜區(qū)照射甘蔗切面時會有吸收、反射回來的信號在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的樣品紅外掃描譜圖，將樣品紅外掃描譜圖與內置甘蔗病害譜圖數(shù)據(jù)的相似度進行比對，比對成功則甘蔗患病，比對不成功則甘蔗未患病為正常甘蔗。
使用時，打開紅外光源單元并持續(xù)發(fā)出紅外光線，取待甘蔗檢測樣品置于紅外光線覆蓋范圍內，紅外光源單元工作時持續(xù)發(fā)出紅外光線，紅外光線遇到檢測樣品切面后反射通過所述光柵單元并進入所述檢測器單元，所述檢測器單元對進入的紅外光線進行檢測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)比對單元，所述數(shù)據(jù)比對單元將樣品紅外掃描譜圖與預設的甘蔗病害譜圖數(shù)據(jù)進行比對分析，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，如不患病則不報警，患病便會發(fā)出報警聲。
綜上所述，由于采用了上述技術方案，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、準確的檢測出甘蔗是否患病，檢測速度快，且易于攜帶，方便甘蔗進行品質檢測，特別適用于甘蔗蔗種是否患病的檢測，具有速度快，準備率高的特點。
【附圖說明】
圖1本發(fā)明裝置結構示意圖；
附圖中，1-紅外光源單元、2-光柵單元、3-檢測器單元、4-數(shù)據(jù)比對單元、5-待測樣品。
【具體實施方式】
下面結合實施例對本發(fā)明作進一步說明。
請結合圖1所示。
實施例1
一種甘蔗病害紅外識別方法，包括以下步驟：
a.準備一甘蔗病害識別裝置：所述甘蔗病害識別裝置包括紅外光源單元1、光柵單元2、檢測器單元3和數(shù)據(jù)比對單元4，所述紅外光源單元1和所述光柵單元2間隔設于待測樣品5的同一側，所述檢測器單元3和數(shù)據(jù)比對單元4相連；
b.待測樣品檢測：取甘蔗待測樣品5，再取步驟a中所述的甘蔗病害識別裝置，調整紅外光源單元1對準所述待測甘蔗表面，打開裝置，所述紅外光源單元1持續(xù)向待測樣品5表面發(fā)出紅外光線，被待測樣品表面5反射回的紅外光線通過所述光柵單元2后進入所述檢測器單元3，所述檢測器單元3對進入的紅外光線進行檢測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)比對單元4；
c.結果顯示：數(shù)據(jù)比對單元4將得出的樣品紅外掃描譜圖與預設的甘蔗病害譜圖數(shù)據(jù)進行比對分析，以得出甘蔗是否患病。
其中，所述紅外光線波長的范圍為250-2500nm。所述甘蔗病害指致使致病真菌細胞中含有幾丁質和麥角甾醇的甘蔗病害，本實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)比對單元4內置于一電子裝置中，所述電子裝置為臺式電腦。數(shù)據(jù)比對單元4對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和麥角甾醇的患病甘蔗進行紅外圖譜掃描得到相應紅外圖譜，通過對特征峰進行標定后輸入所述數(shù)據(jù)比對單元4即得甘蔗病害譜圖數(shù)據(jù)。
其中，所述光柵單元2可通過以下波長的紅外光線：428nm、565nm、1713nm、1308nm和1553nm。
實施例2
一種甘蔗病害紅外識別方法，包括以下步驟：
a.準備一甘蔗病害識別裝置：所述甘蔗病害識別裝置包括紅外光源單元1、光柵單元2、檢測器單元3和數(shù)據(jù)比對單元4，所述紅外光源單元1和所述光柵單元2間隔設于待測樣品5的同一側，所述檢測器單元3和數(shù)據(jù)比對單元4相連；
b.待測樣品檢測：取甘蔗待測樣品5，再取步驟a中所述的甘蔗病害識別裝置，調整紅外光源單元1對準所述待測甘蔗表面，打開裝置，所述紅外光源單元1持續(xù)向待測樣品5表面發(fā)出紅外光線，被待測樣品表面5反射回的紅外光線通過所述光柵單元2后進入所述檢測器單元3，所述檢測器單元3對進入的紅外光線進行檢測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)比對單元4；
c.結果顯示：數(shù)據(jù)比對單元4將得出的樣品紅外掃描譜圖與預設的甘蔗病害譜圖數(shù)據(jù)進行比對分析，以得出甘蔗是否患病。
其中，所述紅外光線波長的范圍為260-2400nm。所述甘蔗病害指致使致病真菌細胞中含有幾丁質和麥角甾醇的甘蔗病害，本實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)比對單元4內置于一電子裝置中，所述電子裝置為平板電腦。數(shù)據(jù)比對單元4對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和麥角甾醇的患病甘蔗進行紅外圖譜掃描得到相應紅外圖譜，通過對特征峰進行標定后輸入所述數(shù)據(jù)比對單元4即得甘蔗病害譜圖數(shù)據(jù)。
其中，所述光柵單元2可通過以下波長的紅外光線：432nm、569nm、1717nm、1312nm和1557nm。
實施例3
一種甘蔗病害紅外識別方法，包括以下步驟：
a.準備一甘蔗病害識別裝置：所述甘蔗病害識別裝置包括紅外光源單元1、光柵單元2、檢測器單元3和數(shù)據(jù)比對單元4，所述紅外光源單元1和所述光柵單元2間隔設于待測樣品5的同一側，所述檢測器單元3和數(shù)據(jù)比對單元4相連；
b.待測樣品檢測：取甘蔗待測樣品5，再取步驟a中所述的甘蔗病害識別裝置，調整紅外光源單元1對準所述待測甘蔗表面，打開裝置，所述紅外光源單元1持續(xù)向待測樣品5表面發(fā)出紅外光線，被待測樣品表面5反射回的紅外光線通過所述光柵單元2后進入所述檢測器單元3，所述檢測器單元3對進入的紅外光線進行檢測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)比對單元4；
c.結果顯示：數(shù)據(jù)比對單元4將得出的樣品紅外掃描譜圖與預設的甘蔗病害譜圖數(shù)據(jù)進行比對分析，以得出甘蔗是否患病。
其中，所述紅外光線波長的范圍為300-2350nm。所述甘蔗病害指致使致病真菌細胞中含有幾丁質和麥角甾醇的甘蔗病害，本實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)比對單元4內置于一電子裝置中，所述電子裝置為手機中。數(shù)據(jù)比對單元4對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和麥角甾醇的患病甘蔗進行紅外圖譜掃描得到相應紅外圖譜，通過對特征峰進行標定后輸入所述數(shù)據(jù)比對單元4即得甘蔗病害譜圖數(shù)據(jù)。
其中，所述光柵單元2可通過以下波長的紅外光線：430.12nm、567.19nm、1715.51nm、1310nm和1555nm。
可以理解，本發(fā)明中預設的甘蔗病害譜圖數(shù)據(jù)選擇真菌細胞中含有幾丁質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胞中含有幾丁質和麥角甾醇，本發(fā)明都可以檢測出來，實現(xiàn)本發(fā)明目的。
上述說明是針對本發(fā)明較佳可行實施例的詳細說明，但實施例并非用以限定本發(fā)明的專利申請范圍，凡本發(fā)明所提示的技術精神下所完成的同等變化或修飾變更，均應屬于本發(fā)明所涵蓋專利范圍。