多场耦合条件下粮食中几种害虫分布、发生动态及粮食品质变化的研究

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多场耦合效应是近年来粮食储藏领域的研究理论热点,研究多场耦合条件下粮堆中的害虫分布、发生发展及粮食品质的变化,建立害虫部分和粮食品质与多重因素间的相互作用的模型对未来智能化粮食储藏管理和智能化粮情监测具有非常重要的理论参考意义和事件价值。粮食在储藏过程中,会受到储藏环境中物理场(如温度场、湿度场、气体场以及磁场等)和生物场(如虫、霉、粮食本身等)的影响,储粮害虫属于生物场,其在粮堆中的生长发育严重影响粮食品质。因此,研究多场耦合条件下害虫在粮堆中的分布和动态,可以阐明多参数粮情对害虫的分布规律和发展动态的影响,建立害虫发生的动态模型为智能化控制害虫的发生具有重要意义。本研究利用智能控温系统,分别对小麦和稻谷模拟仓的热壁和冷壁进行变温的控制以便与实际中粮仓温度变化相吻合,冷壁通入15℃冷风,热壁通入35℃热风,加速粮堆内部的热量传递和水分迁移,在模拟仓内建立一种温湿度的耦合环境,研究在多场耦合条件下三种储粮害虫米象Sitophilus oryzae(Linnaeus)、谷蠹Rhyzopertha dominica(Fabricius)和锯谷盗Oryzaephilus surinamensis(Linnaeus)在小麦和稻谷模拟仓中的分布、发生动态及多场耦合条件下小麦和稻谷储藏品质的变化;然后采用诱捕器诱捕结合温度云图的方法研究实仓中的多场耦合效应对害虫发生动态的影响,通过回归分析储粮害虫在多场耦合效应下在仓房内不同位置的发生动态。主要研究结果如下:(1)多场耦合条件下储粮害虫迁移分布的研究在温湿气等耦合条件下,模拟仓内温度场和湿度场形成了耦合效应,在模拟仓内形成三个不同的耦合区域:强耦合区、中耦合区和弱耦合区,试验第35 d,米象在小麦粮堆中强耦合区和中耦合区的分布比例分别为60.8%和39.2%,弱耦合区没有分布,米象在稻谷粮堆中强耦合区、中耦合区和弱耦合区的分布比例分别为53.64%、25.90%和20.47%。谷蠹在小麦粮堆中的分布不受温度场和湿度场耦合的影响,一直在中耦合区活动,没有发生迁移;谷蠹在稻谷粮堆中表现出显著趋温性,表现为由中耦合区向强耦合区迁移,试验第35 d,谷蠹在强耦合区和中耦合区的分布比例分别为46.61%和53.39%,在弱耦合区没有分布。试验第35 d,锯谷盗在小麦粮堆中强耦合区和中耦合区的分布比例分别为76.04%和23.96%,弱耦合区没有分布,锯谷盗在稻谷粮堆中强耦合区和中耦合区的分布比例分别为76.15%和23.85%,弱耦合区没有分布。说明多场耦合效应对储粮害虫的分布具有显著的影响。(2)多场耦合条件下储粮害虫发生动态的研究在多场耦合效应下,小麦和稻谷粮堆中的米象、谷蠹和锯谷盗从粮堆中心位置向强耦合区进行迁移,三种害虫随储藏时间发生动态的回归分析结果表明:试验的60 d内,小麦粮堆中三种害虫随储藏时间的发生动态均不符合线性增长规律而米象和锯谷盗在稻谷粮堆上层随储藏时间的发生动态满足线性增长规律,谷蠹在稻谷粮堆中层随储藏时间的发生动态符合线性增长规律。然后采用多元回归,对米象、谷蠹和锯谷盗在稻谷粮堆中随粮堆温度、粮堆湿度和储藏时间的发生动态进行拟合,建立数学模型,得到米象、谷蠹和锯谷盗发生动态随粮堆温度、粮堆湿度和储藏时间变化的数学模型分别为:Y1=1035.794-12.522X1-10.027X2+6.336X3,R~2=0.903,Y2=76.367-2.011X1-0.530X2+2.701X3,R~2=0.840,Y3=872.051-8.978X1-8.671X2+3.864X3,R~2=0.858,其中,X1表示粮堆温度,X2表示粮堆湿度,X3表示储藏时间。(3)多场耦合条件下粮食储藏品质变化的研究模拟仓内小麦和稻谷粮堆中的温度场、湿度场和昆虫场发生耦合作用,在三种场的耦合作用下,模拟仓内粮食的品质发生变化,对小麦的水分含量、脂肪酸值、降落数值和稻谷的水分含量、过氧化氢酶活性、脂肪酸值等指标随储藏时间的变化进行测定,然后采用多元回归的方法建立小麦和稻谷品质变化的预测模型,得到小麦的脂肪酸值与粮堆温度、粮堆湿度、粮堆深度、储藏时间和水分含量之间的预测模型:Y1=46.174+0.104X1-0.004X2-0.007X3+0.053X4-1.978X5,R~2=0.981,小麦降落数值与粮堆温度、粮堆湿度、粮堆深度、储藏时间和水分含量之间的预测模型:Y2=687.148+0.853X1+0.343X2+0.009X3+0.887X4-27.171X5,R~2=0.966,稻谷脂肪酸值与粮堆温度、粮堆湿度、粮堆深度、储藏时间和水分含量之间的预测模型:Y3=-6.758+0.320X1-0.081X2-0.026X3+0.020X4+1.501X5,R~2=0.953,稻谷过氧化氢酶活性与粮堆温度、粮堆湿度、粮堆深度、储藏时间和水分含量之间的预测模型:Y4=119.952-0.901X1+0.313X2+0.061X3-0.044X4-4.088X5,R~2=0.966,其中,X1表示粮堆温度,X2表示粮堆湿度,X3表示粮堆深度,X4表示储藏时间,X5表示水分含量。说明多场耦合对粮食品质的影响有显著的正相关。(4)实仓中的多场耦合效应对害虫发生动态影响的研究实仓中的多场耦合效应在仓房的不同位置强弱不同,具体表现为该位置害虫的活跃程度,本章通过诱捕器诱捕的方法,对高大平房仓中的书虱的发生动态进行研究,研究结果显示,仓房东部、西部、南部、北部和中部五个位置中,仓房西部的多场耦合效应最强,其害虫捕获量最大,仓内五个位置害虫发生动态的回归方程分别为:y1=259.24x1-880.6,R~2=0.9722,y2=341.99x2+922.53,R~2=0.9918,y3=222.49x3-658.8,R~2=0.9767,y4=324.08x4-2326.6,R~2=0.9679,y5=157.05x5-1711.1,R~2=0.9273,其中,y表示害虫的诱捕的数量,x表示储藏时间。
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