Способ определения скрытой зараженности насекомыми партий семян и зерновых культур
METHOD OF DETERMINING HIDDEN INSECT INFESTATION OF SEED AND CROP BATCHES

Изобретение относится к определению в зерновых культурах и семенах скрытой зараженности, обусловленной повреждением насекомыми вредителями, с помощью рентгенографии. Изобретение может быть использовано при исследовании качества партий продовольственного зерна или семян, предназначенных для товарных операций: купля - продажа качественного зерна, в зерноперерабатывающей промышленности и семеноводстве. Под зерновыми культурами в данном случае понимаются пшеница, рожь, ячмень, рис, овес.
Наличие в зерновой массе зерен или семян со скрытой зараженностью насекомыми может снижать стойкость зерна при хранении, особенно при длительном хранении и повышении температуры хранения. Зерно, зараженное насекомыми, является носителями микробиологических очагов, увеличивает количество зерновых и сорных примесей, производственных потерь и снижает выход качественной продукции. Наличие живых насекомых в партиях зерна в скрытой форме при возникновении благоприятных условий (повышение температуры выше 10-12°С) может привести к порче всей партии, вплоть до необходимости полной утилизации такого зерна, так как зерно, в большой степени поврежденное насекомыми, является токсичным и теряет свой технологический потенциал.
Следует отметить, что выявление скрытого заражения зерна при принятии соответствующих мер (дезинсекция, радисекация и другие меры по борьбе с вредителями хлебных запасов) может спасти партию зерна от дальнейшей ее порчи и вернуть ей товарный класс.
Известен способ рентгенодиагностических исследований зерна и семян, заключающийся, в том, что исследуемые образцы помещаются в потоке рентгеновского излучения с последующей регистрацией визуализации рентгеновского изображения просвечиваемого образца (RU 2352922, G01N 23/083, А01С 1/02, 2007).
К общим недостаткам этого способа следует отнести - длительность исследования, невысокую точность и достоверность исследований.
Наиболее близким техническим решением является способ, реализованный в устройстве для рентгенодиагностических исследований зерна и семян, в котором исследуемые образцы помещают в потоке рентгеновского излучения, проводят экспозицию рентгеновским излучением, регистрируют визуализацию рентгеновского изображения просвечиваемого образца на носителе с последующим считыванием информации и ее компьютерной обработкой (RU 85292, А01С 1/02, 2009).
Однако недостатком описанного способа является низкая точность и надежность результатов исследований даже для незначительных партий. Способ не обеспечивает точностных характеристик при исследованиях партий зерна и семян при их контроле.
Технический результат изобретения заключается в повышении точности и надежности определения показателя скрытой зараженности зерна или семян, обусловленного повреждением насекомыми - вредителями хлебных запасов.
Для достижения указанного технического результата способ определения скрытой зараженности насекомыми партий семян и зерновых культур, характеризующийся тем, что исследуемые образцы зерен или семян помещают в потоке рентгеновского излучения, проводят экспозицию рентгеновским излучением, регистрируют визуализацию рентгенообраза на носителе с последующим считыванием информации и ее компьютерной обработкой, отличается тем, что из партии предварительно отбирают пробы образцов зерен или семян, фиксируют в один слой на 10 прободержателях не менее чем по 100 штук на каждом прободержателе с расстоянием не менее 1 мм между зернами или семенами, поочередно помещают прободержатели между источником рентгеновского излучения и приемником рентгеновского излучения, выполняют обработку каждого рентгенообраза на сканере с одновременным переносом на компьютер, получают десять электронных изображений, которые одновременно обрабатывают с использованием программного продукта, при идентификации программой хотя бы одного зараженного зерна просматривают все изображения на наличие в полостях зерен личинок и куколок насекомых, при визуальном выявлении внутри зерна личинок и куколок насекомых из 10 прободержателей отбирают те, которые содержат такие зерна, и для активизации движения живых насекомых прободержатели с зерном выдерживают в термошкафу при температуре 37-40°С в течение 4- 6 минут, затем прободержатели повторно помещают в поток рентгеновского излучения, при этом наличие живых вредителей внутри зерна при двукратном излучении определяют визуально по изменению позы насекомого внутри зерна.
Способ поясняется изображениями:
Рис. 1. - изображение нормального зерна.
Рис. 2 - изображение пораженного насекомыми зерна.
Сущность способа заключается в следующем и поясняется примером.
Пример.
Для получения наиболее точного результата необходимо из партии зерна или семян отобрать пробу на определение зараженности из области, где вероятность нахождения насекомых наиболее велика (верхние слои зерна, пристенные слои зерна, слои зерна, залегающие на глубине 50-90 см от верха насыпи). При этом проводят отбор пробы не менее 1000 зерен (количество менее 1000 приводит к снижению точности и соответствует точности ±2% при программной обработке данных). Далее отобранные зерна устанавливают в один слой бороздкой вниз с ориентацией зародыша в одну сторону на 10 рамок прободержателей не менее чем по 100 штук или более на каждую рамку. Пробу зерна устанавливают на плоской поверхности внутри рамки прободержателя, создающей необходимую жесткость, так, чтобы расстояния между зернами составляло не менее 1 мм. Расстояние менее 1 мм снижает точность за счет накладки проекций изображений.
Затем поочередно помещают прободержатель в рентгенодиагностическую установку на предметную полку, закрепленную на четырех опорах, соответствующих трехкратному увеличению, между источником и приемником рентгеновского излучения (светочувствительной пластиной). При рентгенографии зерна (один снимок около 100 зерен) используют тройное прямое рентгеновское увеличение, для чего прободержатель с зерном располагают на 1/3 расстояния от фокуса трубки до пластины, проводят экспозицию рентгеновским излучением. Дефекты зерновки (зерна) определяют по общему анализу десяти фотографий (не менее 1000 зерновок), что повышает надежность метода.
По окончании экспонирования пластину переносят в сканер, предварительно выбрав на сканере формат пластины. Процесс сканирования начинается автоматически и переносится в компьютер в течение 2-3 минут. Оцифровка изображения происходит в сканере типа Digora РСТ с получением электронной фотографии с разрешением 2400×3000 точек. Полученное изображение передают пакетом электронных изображений в количестве 10 штук на компьютер и обрабатывают с помощью программного продукта.
Для рентгенографического анализа зерна используют рентгенодиагностическую установку типа ПРДУ-02 или другой модификации, имеющую максимальную плотность контролируемых предметов не менее 3 мм (по А1), разрешающую способность не более 0,05 мм, мощность эквивалентной дозы на поверхности измерительной камеры над фоном не более 1 мкЗв/ч.
Для получения изображений прободержателей с зерном используют многоразовую фоточувствительную пластину типа Digora РСТ Imaging Plat с размером сторон 24×30 см, а также цифровое устройство для обработки панорамных и цефолометрических рентгеновских снимков с помощью датчиков типа Digora РСТ, позволяющие получать электронные фотографии с разрешением 2400×3000 точек, и компьютер для совместной работы с цифровым устройством.
При этом рентгенодиагностический комплекс должен обеспечивать увеличение размера объекта в 3 раза при одновременной съемке около 100 зерен, непосредственное дистанционное наблюдение высококачественного рентгенообраза на мониторе компьютера, получение цифровых фотографий изображения, обработку изображений на компьютере, автоматического обнаружения дефектов, получения объемного изображения, создания базы данных рентгенообразов.
При анализе дефекта на первом этапе производится обнаружение зерна на электронном изображении. Полученное изображение сохраняют в формате bmp с глубиной цвета в 8 бит. После чего передают пакет электронных изображений в количестве не менее 10 шт. в программу «Агротест - Зерно» (Свидетельство №2016612920, правообладатель ФГБУ НИИПХ Росрезерва) и запускают анализ.
По окончании анализа программа выдает сводную информацию по скрытым дефектам зерна, в том числе по скрытой зараженности, в виде файлов с расширениями txt или xls.
Вид дефекта на негативе при выявлении дефектов поврежденности и заселенности насекомыми - вредителями: на светлом фоне неповрежденного эндосперма полость в виде темных полос, в какой-либо части которой более светлое изображение насекомого. Если насекомое уже покинуло зерно, канал имеет равномерную темную окраску с округлым или линзовидным более темным окончанием (летное отверстие). При однократной регистрации живое насекомое определяется по размытости его изображения из-за его движения во время экспозиции, при двукратной - по изменению позы насекомого.
При идентификации программой хотя бы одного зараженного зерна насекомыми просматривают все фотографии на предмет наличия в полостях зерен личинок и куколок насекомых.
При визуальном выявлении внутри зерна личинок и куколок насекомых из 10 прободержателей отбирают те, которые содержат такие зерна.
Затем на втором этапе для активизации движения живых насекомых прободержатели с зерном выдерживаются в термошкафу при оптимальных условиях: температуре 37-40°С в течение 4-6 минут. Затем проводится повторное помещение прободержателей в поток рентгеновского излучения. Наличие живых вредителей внутри зерна при двукратном испытании можно определить визуально по изменению позы насекомого внутри зерна.
Зерно с личинкой или куколкой, не изменившей свое положение после воздействия повышенной температуры, относят к зерну, поврежденному насекомыми.
Зерно, в которой личинка поменяла свое положение после темперирования, считается зараженным, а исследуемая партия такого зерна несет в себе скрытую зараженность и не может быть принята на длительное хранение без соответствующей обработки.
Таким образом, технический результат наглядно достигнут заявленным изобретением.