一體化智能孢子捕捉裝置的基本功能特點(diǎn)

/一體化智能孢子捕捉裝置的基本功能特點(diǎn)對(duì)于氣傳性的植物真菌病害來說，空氣中的病原菌數(shù)量與病害的發(fā)生程度有十分密切的關(guān)系。明確環(huán)境因子與空氣中病原菌數(shù)量之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系,了解病害發(fā)生的初侵染菌量或再侵染菌量，對(duì)于認(rèn)識(shí)病害的流行規(guī)律和提高病害的預(yù)測預(yù)報(bào)水平有十分重要的作用。同時(shí)，也能夠有助于制定最佳的防治時(shí)機(jī)，有效地進(jìn)行病害的控制和管理,減少化學(xué)農(nóng)藥的不合理使用及其帶來的環(huán)境污染問題和延緩病原菌抗性的產(chǎn)生。當(dāng)前，研究空氣中的病原菌濃度及變化動(dòng)態(tài)的方法主要有水平玻片法、垂直或傾斜玻片法或垂直圓柱體法降、托普云農(nóng)一體化智能孢子捕捉裝置１41以及移動(dòng)式一體化智能孢子捕捉裝置法。但是前兩種方法的孢子捕捉效率和效果容易受到氣候變化特別是降雨和風(fēng)速的影響；而移動(dòng)式一體化智能孢子捕捉裝置則主要用于病原菌的取樣，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)病原菌數(shù)量的連續(xù)監(jiān)測。因此在對(duì)空氣中病原菌的動(dòng)態(tài)監(jiān)測上,目前應(yīng)用最多的是托普云農(nóng)一體化智能孢子捕捉裝置。一、一體化智能孢子捕捉裝置的組成及特點(diǎn)大多數(shù)此類捕捉器是采用真空泵或其他空氣驅(qū)動(dòng)裝置把孢子吸入捕捉器內(nèi)，通過碰撞著落到一個(gè)運(yùn)動(dòng)的收集表面.通常由遮雨板、風(fēng)向標(biāo)、捕捉盤、定時(shí)鐘、進(jìn)氣嘴、空氣驅(qū)動(dòng)裝置如真空泵、捕捉倉、支架等組成。一體化智能孢子捕捉裝置工作時(shí)，空氣驅(qū)動(dòng)裝置使捕捉倉內(nèi)形成負(fù)壓,外面夾帶著孢子的空氣就由進(jìn)氣嘴吸入捕捉倉內(nèi)，孢子就被吸附到捕捉盤上的勃性捕捉帶上,這樣就完成了對(duì)孢子的捕捉。研究表明，與以往的捕捉方法相比，利用托普云農(nóng)一體化智能孢子捕捉裝置的捕捉效率更高。和其他孢子捕捉設(shè)備相比,托普云農(nóng)一體化智能孢子捕捉裝置主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：①由于安裝了遮雨板、風(fēng)向標(biāo)以及在捕捉倉內(nèi)進(jìn)行孢子捕捉,能夠減少氣候變化對(duì)捕捉效果的影響；①采用自帶的空氣驅(qū)動(dòng)裝置提供動(dòng)力,因此可以保證任何時(shí)刻吸入的空氣體積是一定的，而不隨外界條件的變化而變化；③進(jìn)氣嘴一般較小，可以避免一些個(gè)體較小的昆蟲如蚜蟲的進(jìn)入；④通過安裝定時(shí)鐘,能夠確保一定的時(shí)間后替換捕捉盤,同時(shí)捕捉盤能夠隨時(shí)間的推移而移動(dòng)，這樣每一時(shí)段空中孢子的數(shù)據(jù)就記錄在捕捉帶不同的區(qū)域上，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)病原菌數(shù)量的連續(xù)監(jiān)測。孢子是生物所產(chǎn)生的一種有繁殖或休眠作用的細(xì)胞，能直接發(fā)育成新個(gè)體。利用一體化智能孢子捕捉裝置監(jiān)測病害孢子存量及其擴(kuò)散動(dòng)態(tài)，可為預(yù)測和預(yù)防病害流行提供可靠數(shù)據(jù)。按照托普云農(nóng)一體化智能孢子捕捉裝置的工作方式來看,可將其分為三類,但不管是哪一類,它都擁有以下特點(diǎn)：１。晚上自動(dòng)開燈，白天自動(dòng)關(guān)燈；2．利用遠(yuǎn)紅外快速處理蟲體；３。接蟲器自動(dòng)轉(zhuǎn)換，八位自動(dòng)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，保證8個(gè)時(shí)間段誘集到的昆蟲不混淆；4.雨控裝置開關(guān)，將雨水自動(dòng)排出，有效將雨蟲分離；５．燈體結(jié)構(gòu),可拆分，方便運(yùn)輸；6。燈管5s內(nèi)啟動(dòng)；7．遠(yuǎn)紅外蟲體處理致死率不小于98％，蟲體完整率不小于95％?？偠灾?托普云農(nóng)一體化智能孢子捕捉裝置的主要用處有三大塊，其一是測試區(qū)域空氣中的飄浮物；其二是在孢子防、治領(lǐng)域,為進(jìn)行病理研究提供可靠的數(shù)據(jù)；其三是收集各種花粉，以滿足應(yīng)用單位的研究需要。而近年來通過它的應(yīng)用,也確實(shí)對(duì)植物病害的防治等方面有顯著的效果.二、一體化智能孢子捕捉鑒別系統(tǒng)工作原理及優(yōu)勢1、一體化智能孢子捕捉鑒別系統(tǒng)工作原理在農(nóng)業(yè)的發(fā)展過程中,植物病害原孢子引起的植物病害問題時(shí)有發(fā)生，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了不小的損失，而為了更好的預(yù)測和防治病害流行,各地的農(nóng)業(yè)植保部門開始配備了用于農(nóng)作物病害監(jiān)測的儀器設(shè)備托普云農(nóng)一體化智能孢子捕捉鑒別系統(tǒng)。它的主要作用就是通過檢測隨空氣流動(dòng)、傳染的病害病原菌孢子及花粉塵粒,來監(jiān)測病害孢子存量及其擴(kuò)散動(dòng)態(tài)，為預(yù)測和預(yù)防病害流行、傳染提供可靠數(shù)據(jù).利用托普云農(nóng)一體化智能孢子捕捉鑒別系統(tǒng)對(duì)病原孢子展開監(jiān)測是目前農(nóng)業(yè)領(lǐng)域有效進(jìn)行病害預(yù)測預(yù)報(bào)的新手段。一體化智能孢子捕捉鑒別系統(tǒng)從構(gòu)造上來看，通常是由遮雨板、風(fēng)向標(biāo)、捕捉盤、定時(shí)鐘、進(jìn)氣嘴、空氣驅(qū)動(dòng)裝置如真空泵、捕捉倉、支架等組成。各部分通過相互配合來共同完成孢子的捕捉工作。而為了讓大家能夠更加了解一體化智能孢子捕捉鑒別系統(tǒng)是如何進(jìn)行孢子的收集的，下面就來說說托普云農(nóng)一體化智能孢子捕捉鑒別系統(tǒng)的工作原理。由于孢子一般是飄散在空氣中的,極其微小，質(zhì)量較輕，因此一體化智能孢子捕捉鑒別系統(tǒng)就是利用孢子的這種特性來設(shè)計(jì)的。孢子捕捉在工作的時(shí)候,空氣驅(qū)動(dòng)裝置使捕捉倉內(nèi)形成負(fù)壓，外面夾帶著孢子的空氣就由進(jìn)氣嘴吸入捕捉倉內(nèi)，孢子就被吸附到捕捉盤上的勃性捕捉帶上，這樣就完成了對(duì)孢子的捕捉.托普云農(nóng)一體化智能孢子捕捉鑒別系統(tǒng)就是利用孢子的一些明顯的特性,通過風(fēng)吸的方式來完成孢子的捕捉的。但是不論方法如何，在多年的實(shí)踐應(yīng)用中，人們發(fā)現(xiàn),采用托普云農(nóng)一體化智能孢子捕捉鑒別系統(tǒng)與以往其他的捕捉方式相比，一體化智能孢子捕捉鑒別系統(tǒng)能夠極大的提高孢子捕捉的效率，因此在現(xiàn)代各地的農(nóng)業(yè)植保部門,一體化智能孢子捕捉鑒別系統(tǒng)已經(jīng)成為了監(jiān)測農(nóng)作物病害的必備設(shè)備，為農(nóng)業(yè)病害的防治做出了突出的貢獻(xiàn).一體化智能孢子捕捉裝置,固定式一體化智能孢子捕捉裝置，孢子捕捉，便攜式一體化智能孢子捕捉裝置，太陽能一體化智能孢子捕捉裝置一體化智能孢子捕捉裝置在植病流行學(xué)研究中的應(yīng)用

2、空氣中病原菌的空間動(dòng)態(tài)及其影響因素

病害流行的空間動(dòng)態(tài)是病害流行過程中的一個(gè)側(cè)面,反映了病害數(shù)量在空間中的發(fā)展規(guī)律，主要研究病害在距離菌源中心一定距離上的發(fā)生情況及傳播規(guī)律問題。當(dāng)傳播條件（氣流、風(fēng)速、寄主植株密度等）相同時(shí)，流行速度愈高，傳播距離也愈遠(yuǎn),傳播速度也愈快。另外,傳播速度愈快，空間傳播范圍也愈大，流行速度潛能的發(fā)揮也愈大。利用一體化智能孢子捕捉裝置來了解空氣中病原菌的空間動(dòng)態(tài)，將有助于對(duì)病害流行過程的研究.利用一體化智能孢子捕捉裝置研究表明大風(fēng)能夠減少大麥白粉病菌分生孢子的捕捉量,當(dāng)一天中最高溫度超過１9℃時(shí)捕捉量迅速增加，并且在24℃左右捕捉量達(dá)到最大值。用托普云農(nóng)一體化智能孢子捕捉裝置對(duì)葡萄白粉病菌分生孢子的飛散動(dòng)態(tài)進(jìn)行了研究,結(jié)果表明空氣中分生孢子濃度與風(fēng)速的變化一致，而與相對(duì)濕度的變化情況相反,但是輕微的降雨能夠增大空氣中分生孢子的濃度。研究了降雨對(duì)空氣中柑橘黃斑病子囊孢子數(shù)量的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)降雨2h后,就能夠用托普云農(nóng)定容式一體化智能孢子捕捉裝置捕捉到空氣中柑橘黃斑病菌的子囊孢子，16h之內(nèi)子囊孢子的釋放量達(dá)到最大值，沒有降雨時(shí)，只能捕捉到少量的子囊孢子；同時(shí)還發(fā)現(xiàn)隨著高度的增加和離侵染源距離的增大，捕捉量均減少。同樣利用托普云農(nóng)一體化智能孢子捕捉裝置研究發(fā)現(xiàn)在降雨超過２~幾小時(shí)后油菜黑脛病菌的子囊孢子就達(dá)到釋放高峰,同時(shí)釋放時(shí)間能夠持續(xù)3天，在同樣地降雨條件下，分生孢子釋放高峰的出現(xiàn)也只需要

幾個(gè)小時(shí),并且與風(fēng)向一致方向捕捉到的孢子數(shù)要多于其他方向.此外用托普云農(nóng)一體化智能孢子捕捉裝置研究了空氣中蘋果黑星病菌、馬鈴薯晚疫病菌、大豆北方莖潰瘍病菌以及甜菜褐斑病菌孢子數(shù)與氣候、病害發(fā)生之間的關(guān)系.國內(nèi)不少科研工作者在這方面也開展了工作,使用“河農(nóng)型”電動(dòng)式一體化智能孢子捕捉裝置對(duì)蘋果斑點(diǎn)落葉病分生孢子的飛散動(dòng)態(tài)進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)影響其分生孢子飛散的主要?dú)庀笠貫榻涤旰惋L(fēng)，一天中各小時(shí)孢子飛散是不均勻的,總的情況是白天多晚上少，絕大多數(shù)孢子飛散是在9:00~22：00這段時(shí)間，最高峰出現(xiàn)在15：00—１6:00。采用“河農(nóng)型”一體化智能孢子捕捉裝置對(duì)保護(hù)地番茄灰霉病分生孢子進(jìn)行逐日、逐小時(shí)捕捉，發(fā)現(xiàn)出空氣相對(duì)濕度和孢子飛散呈顯著負(fù)相關(guān),空氣溫度和孢子飛散呈顯著正相關(guān)；一天中孢子飛散主要集中在白天，以1４時(shí)的飛散量最多.3.２病原菌生活史中不同階段及其他寄主在病害流行中的作用

植物病原真菌的生活史一般分為有性階段和無性階段.其中無性階段產(chǎn)生的無性孢子對(duì)病害的傳播和再侵染起重要的作用；而有性階段多出現(xiàn)在發(fā)病后期或經(jīng)過休眠后,有性孢子一般一年產(chǎn)生一代，主要是為了度過不良環(huán)境，是許多病害的主要初侵染源。如根據(jù)捕捉器的結(jié)果研究了西班牙南部地區(qū)空氣中鷹嘴豆蔓枯病菌子囊孢子的變化動(dòng)態(tài)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)子囊孢子是該地區(qū)鷹嘴豆蔓枯病的主要初侵染源,其中絕大多數(shù)的子囊孢子在1月初至2月末被捕捉到,這個(gè)時(shí)期與鷹嘴豆殘枝上假囊殼的成熟時(shí)期是一致的;有雨的情況下大部分的子囊孢子在白天被捕捉到，其中７0％是在１２：oｏ—18：00.通過孢子捕捉法,利用托普云農(nóng)定容式一體化智能孢子捕捉裝置研究表明小麥殼針抱葉枯病菌的有性階段在英國全年都能產(chǎn)生，并且產(chǎn)生子囊孢子的高峰期不一定出現(xiàn)在秋季和早冬，因此有性階段不僅是秋季病害發(fā)生的初侵染來源，同時(shí)還能夠加重由分生孢子引起的再侵染。使用托普云農(nóng)捕捉器研究了油菜白斑病子囊孢子在病害流行中的作用,認(rèn)為子囊孢子能夠在更遠(yuǎn)的距離內(nèi)傳播，而分生孢子只能通過雨水飛濺進(jìn)行短距離的傳播，并且在秋季一旦子囊孢子引起油菜發(fā)病，以后病害的流行和發(fā)生就僅僅依賴于分生孢子的傳播,據(jù)此認(rèn)為子囊孢子是油菜白斑病的初侵染來源,并對(duì)該病害在英國的侵染循環(huán)進(jìn)行了修訂,同時(shí)研究還表明白天捕捉到的子囊孢子數(shù)占絕大部分，濕度和降雨是影響子囊孢子釋放的關(guān)鍵因子.采用天定容式一體化智能孢子捕捉裝置對(duì)溫室中的矮牽?；ê头淹硪卟【M(jìn)行了動(dòng)態(tài)監(jiān)測,結(jié)果表明,溫室中的矮牽?；ㄉ系耐硪卟【梢猿蔀槠渌麪颗；ê头淹硪卟〉那秩驹?只是番茄上的病情指數(shù)要高于矮牽?；?，與番茄相比,矮牽?；ㄡ尫诺耐硪卟【鷶?shù)量少，但是持續(xù)釋放的時(shí)間長。3、病害發(fā)生情況與孢子濃度及環(huán)境條件之間的關(guān)系

對(duì)于病害預(yù)測預(yù)報(bào)來說,與僅根據(jù)調(diào)查結(jié)果和環(huán)境條件建立的預(yù)測模型相比，結(jié)合了病原物數(shù)量的預(yù)測模型的結(jié)果更準(zhǔn)確，在以后將成為病害預(yù)測中不可缺少的因子之一.采用定容式托普云農(nóng)一體化智能孢子捕捉裝置研究了大蒜葉枯病嚴(yán)重度與空氣中孢子濃度及氣候之間的關(guān)系,結(jié)果表明降雨是與空氣中孢子濃度關(guān)系最直接的因子，其次是相對(duì)濕度，溫度僅與分生孢子的釋放有關(guān),而與子囊孢子的釋放無關(guān);一天之中O一6h子囊孢子的濃度最高，而分生孢子的濃度則在12-1８h時(shí)達(dá)到最大值;病害嚴(yán)重度與1０天前空氣中的累計(jì)孢子數(shù)及氣候條件尤其是降雨量、溫度和蒸汽壓有關(guān)。根據(jù)托普云農(nóng)公司生產(chǎn)的7天定容式一體化智能孢子捕捉裝置研究發(fā)現(xiàn)空氣中草葛白粉病分生孢子濃度與溫度有顯著的正相關(guān)關(guān)系，而與相對(duì)濕度及降雨量之間存在顯著的負(fù)相關(guān)性;白天捕捉到的孢子數(shù)比晚上多，并且捕捉高峰大約在１3點(diǎn)到１5點(diǎn)之間；另外病情指數(shù)與孢子濃度之間也存在極顯著的正相關(guān)性.xｕ等（20０0）根據(jù)氣候因子和托普云農(nóng)捕捉器所捕捉到的空氣中的孢子數(shù),結(jié)合病害調(diào)查，分別建立了草墓花上灰霉病病情指數(shù)與氣候因子、病情指數(shù)與孢子數(shù)以及病情指數(shù)與氣候因子、孢子數(shù)的回歸模型,經(jīng)檢驗(yàn)3個(gè)模型均達(dá)顯著水平,其中結(jié)合了氣候因子和孢子數(shù)的模型的預(yù)測效果最好，并且基于氣候因子建立的模型的預(yù)測效果優(yōu)于基于孢子數(shù)的模型?；跉夂蛞蜃雍涂諝庵墟咦訚舛冉⒘瞬荼」麑?shí)上的灰霉病病情指數(shù)的預(yù)測模型。濕度，溫度僅與分生孢子的釋放有關(guān)，而與子囊孢子的釋放無關(guān);一天之中O一6h子囊孢子的濃度最高，而分生孢子的濃度則在1２-18h時(shí)達(dá)到最大值;病害嚴(yán)重度與10天前空氣中的累計(jì)孢子數(shù)及氣候條件尤其是降雨量、溫度和蒸汽壓有關(guān)。根據(jù)英國托普云農(nóng)公司生產(chǎn)的7天定容式一體化智能孢子捕捉裝置研究發(fā)現(xiàn)空氣中草葛白粉病分生孢子濃度與溫度有顯著的正相關(guān)關(guān)系，而與相對(duì)濕度及降雨量之間存在顯著的負(fù)相關(guān)性；白天捕捉到的孢子數(shù)比晚上多,并且捕捉高峰大約在13點(diǎn)到15點(diǎn)之間;另外病情指數(shù)與孢子濃度之間也存在極顯著的正相關(guān)性。xu等(2000)根據(jù)氣候因子和托普云農(nóng)捕捉器所捕捉到的空氣中的孢子數(shù)，結(jié)合病害調(diào)查,分別建立了草墓花上灰霉病病情指數(shù)與氣候因子、病情指數(shù)與孢子數(shù)以及病情指數(shù)與氣候因子、孢子數(shù)的回歸模型,經(jīng)檢驗(yàn)3個(gè)模型均達(dá)顯著水平,其中結(jié)合了氣候因子和孢子數(shù)的模型的預(yù)測效果最好，并且基于氣候因子建立的模型的預(yù)測效果優(yōu)于基于孢子數(shù)的模型?；跉夂蛞蜃雍涂諝庵墟咦訚舛冉⒘瞬荼」麑?shí)上的灰霉病病情指數(shù)的預(yù)測模型。

4、存在的問題

為了確定孢子的濃度,需要對(duì)一體化智能孢子捕捉裝置捕捉帶上的孢子在顯微鏡下進(jìn)行計(jì)數(shù)，首先要做的就是對(duì)所捕獲的孢子進(jìn)行鑒定，目前主要是根據(jù)在顯微鏡下觀察到的形態(tài)特征來判斷孢子的類型，這樣就比較容易出現(xiàn)誤計(jì)。

在對(duì)孢子進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí),最準(zhǔn)確的方法是在顯微鏡下對(duì)整個(gè)捕捉帶觀察計(jì)數(shù)，但是工作量太大，而且需要的時(shí)間也太長，一些不會(huì)降低準(zhǔn)確性但能夠減少工作量和檢查時(shí)間的方法也己建立圈。其中常用的方法有兩種:一種是檢查單一的縱向移動(dòng)；另外一種則需要檢查12個(gè)橫向移動(dòng)，這兩種方法都能夠反應(yīng)出空氣中孢子濃度的變化動(dòng)態(tài).但是，無論是哪種方法,仍需要不少時(shí)間。

雖然定容式托普云農(nóng)一體化智能孢子捕捉裝置的捕捉效率較高且不易受到外界環(huán)境因素的影響,但是成本較大,費(fèi)用較高。三、展望

隨著現(xiàn)代技術(shù)特別是分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展,對(duì)空氣中植物病原菌的鑒定和定量已取得了一定的進(jìn)展.通過研究，從托普云農(nóng)一體化智能孢子捕捉裝置的收集膠帶上的少量飽子中成功地提取了油菜上的２種主要病原菌的DNA，并可以用PＣＲ技術(shù)對(duì)它們進(jìn)行檢測，其中檢測的最低孢子數(shù)分別可達(dá)到1和10個(gè)左右.研究開發(fā)出了核果褐腐菌的檢測技術(shù),首先建立了Ｒeal—tｉmeＰCR的Ｃt值與不同數(shù)量孢子DNA提取液濃度關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)曲線,通過測定來自托普云農(nóng)一體化智能孢子捕捉裝置的樣品孢子的DＮＡ濃度,定量估計(jì)空氣中此病原菌的孢子濃度，它與傳統(tǒng)顯微鏡孢子計(jì)數(shù)方法的結(jié)果一致.因此利用分子生物學(xué)技術(shù),在病原菌的鑒定和定量上,不但節(jié)省了大量的時(shí)間和工作量，而且準(zhǔn)確性也能夠得到保證。將孢子捕捉技術(shù)和現(xiàn)代分子生物學(xué)手段結(jié)合起來，并根據(jù)其他環(huán)境條件,在了解植物病害的發(fā)生動(dòng)態(tài)和流行規(guī)律、提高病害的預(yù)測預(yù)報(bào)水平等方面將具有廣泛的應(yīng)用前景。四、托普云農(nóng)孢子捕捉在線監(jiān)控案例分析：托普云農(nóng)一體化智能孢子捕捉裝置對(duì)梨黑斑病孢子的捕捉托普云農(nóng)