客观日本

预测害虫的飞行路线进行灭杀,提高激光照射命中率

2021年12月27日 生物医药

由日本农业食品产业技术综合研究机构(以下简称农研机构)等组成的研究团队开发出了预测昆虫飞行路线的方法。将用来开发检测害虫位置并照射激光进行灭杀的系统。计划与企业合作2025年实现实用化。通过不使用农药进行灭杀,有望解决害虫的耐药性和环境保护问题,为可持续发展农业做贡献。

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预测害虫的位置后照射激光进行灭杀示意图(图片由农研机构提供)

农林水产省预测,随着世界人口的增长,2050年的粮食需求量将达到2010年的1.7倍。但由于全球变暖和病害虫的爆发,粮食产量的增长率正在放缓。海外也有报告显示,害虫造成全球粮食总产量损失了15.6%。

目前主要利用化学农药驱除害虫,但昆虫可能会对农药产生抗药性。耗费大量资金和时间开发的农药可能效果并不会持久。过度使用农药还担心影响生态系统。

农研机构基础防除技术研究领域的主任松村正哉等人研究了物理驱除害虫的方法。即检测到害虫后利用激光灭杀的方式。

在目前的技术条件下,从利用摄像头拍到害虫到检测位置并灭杀大约需要0.03秒的时间。这意味着即使照射激光也无法击中移动的害虫。

为此,研究团队开发了预测昆虫移动路线的方法,选择的对象是“斜纹夜盗蛾”。这是一种以亚洲为中心广泛存在的昆虫,幼虫会啃食大豆和卷心菜等蔬菜及果树等,造成损害。

研究团队开发了拍摄斜纹夜盗蛾无序飞行的样子并预测飞行路线的系统。该系统采用通过2个类似于人眼的摄像头三维捕捉物体的立体摄像头。

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正在啃食草莓叶子的斜纹夜盗蛾幼虫(图片由农研机构提供)

斜纹夜盗蛾能在约0.03秒的时间里移动6~9厘米。新开发的系统检测到移动的昆虫后,能以约1.4厘米的精度预测其之后移动的位置。这个误差的话,激光能以较高的概率命中体长为2~3厘米的斜纹夜盗蛾的身体某处。

该系统还可应用于体长为数厘米的其他昆虫,比如设想应用于玉米的害虫草地贪夜蛾以及在非洲、中东及印度等地爆发虫害,造成严重农业损失的沙漠蝗虫等。如果提高拍摄昆虫的摄像头的精度,预计还能应对更小的害虫。

研究团队目前正利用该系统实施模拟实验。据说一台装置每分钟可以灭杀约300只害虫,效率非常高

研究团队计划2022年度启动实际利用激光灭杀害虫的实验。将新技术配备于小型无人机等还有望节省劳动力,降低灭虫成本。

文:下野谷涼子、《日经产业新闻》 ,2021/12/15
编辑修改 JST客观日本编辑部