(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111566868.4 (22)申请日 2021.12.21 (71)申请人 浙江大学 地址 310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘 路866号 (72)发明人 王俊　郑成宇　王永维　韦真博　 (74)专利代理 机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 代理人 林松海 (51)Int.Cl. G01N 27/622(2021.01) G01N 30/02(2006.01) G01N 30/72(2006.01) G06K 9/62(2022.01) G06Q 10/04(2012.01)G16C 20/70(2019.01) (54)发明名称 基于GC-IMS 的侧柏受柏肤小蠹入侵数量的 早期预测方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于GC ‑IMS的侧柏受柏 肤小蠹入侵数量的早期预测方法。 挑选健康、 无 损伤的侧柏植株， 并对不同侧柏样 本接种不同数 量的柏肤小蠹成虫， 经过一段时间后进行挥发物 的采集和GC ‑IMS检测。 采用多线性主成分分析方 法对GC‑IMS数据进行特征参数提取， 并通过交叉 验证优选 特征的数量， 最后建立侧柏GC ‑IMS特征 参数与柏肤小蠹入侵数量的偏最小二乘模型。 所 述偏最小二乘回归模型应用于早期预测。 本发明 能够实现了对侧柏受柏肤小蠹入侵数量的早期 预测， 无需复杂的前处理操作、 重复性好， 并且检 测过程对侧柏植株 没有损伤， 为林间蛀干害虫预 警提供了一种新方法。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 114252500 A 2022.03.29 CN 114252500 A 1.一种基于GC ‑IMS的侧柏受柏肤小蠹入侵数量的早期预测模型的建立方法， 其特征在 于， 包括以下步骤： （1） 挑选健康、 无损伤的侧柏植株为检测对象， 将其按数量等分为4组待测侧柏 样品， 对 其中3组待测侧柏样品分别 人工接种10只、 20只和30只柏肤小蠹成虫， 剩 余1组不做处理作 为对照组； （2） 挥发物采集： 采用大小相同的特氟龙袋子罩住侧柏土壤以上的部分， 使用空气泵鼓 入洁净的空气并在袋口相同位置扎紧， 以保证密闭空间总体积相同， 待柏肤小蠹接种24小 时后， 使用气密性进样针抽取密闭空间内部1ml气体； （3） GC‑IMS检测： 将采集的挥发物匀速注入GC ‑IMS分析仪器， 使用高纯氮为载流气体， 其流速控制为前2分钟稳定在2ml/min， 然后在23分钟内匀速增加到100ml/min并保持5分 钟， 整个仪器分析 过程持续3 0min； （4） 采用多线性主成分分析方法对得到的GC ‑IMS数据进行特征提取， 通过交叉验证方 法优选前n个主成分作为特征向量， 建立侧柏样本GC ‑IMS特征与柏肤小蠹入侵数量之间的 偏最小二乘回归 模型。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述步骤 （4） 中的交叉验证方法， 采用k折 交叉验证， 即将样本数据分成k份， 轮流将其中k ‑1份做训练数据， 将剩下的1份 当测试数据， k次结果的均方根 误差均值作为对算法精度的评价指标。 3.一种基于GC ‑IMS的侧柏受柏肤小蠹入侵数量的早期预测方法， 其特征在于， 步骤包 括挥发物采集、 GC ‑IMS检测和应用根据权利要求1中所述的侧柏样本GC ‑IMS特征与柏肤小 蠹入侵数量之间的偏最小二乘回归 模型来早期预测。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114252500 A 2基于GC‑IMS的侧柏受柏肤小蠹入侵数量的早期预测方 法 技术领域 [0001]本发明涉及植物病虫害无损检测领域， 尤其是涉及了一种基于气相离子迁移谱 (Gas Chromato graphy‑Ion Mobility  Spectroscopy,  GC‑IMS)的侧柏受柏肤小蠹入侵数 量的预测方法。 背景技术 [0002]侧柏为柏科侧柏属 常绿乔木， 作为一种常见的城市绿化植物， 在国内各个省份均 有广泛的分布。 然而， 侧柏极易受到柏肤小蠹、 双条杉天牛等蛀干害虫的侵扰， 柏肤小蠹的 取食行为隐蔽不易从外观被发现， 其对侧柏韧皮部的蛀食往往会造成树木大面积枯萎甚至 死亡。 对侧柏受柏肤小蠹入侵数量的早期预测可以为林间害虫防治工作提供指导， 进而减 少虫害引起的森林生态、 经济损失。 [0003]据研究发现， 植物在遭受昆虫的取食后， 其挥发物释放的种类和含量会发生明显 变化。 GC‑IMS作为一种新兴的挥发性有机化合物综合分析技术， 具有检测限低 （ppbv级） 、 重 复性好和效率高等特点， 无需进 行复杂的样品前 处理便可以对细微的挥发物变化进行准确 的识别。 目前利用GC ‑IMS在侧柏受柏肤小蠹入侵数量检测方面尚未有报道。 发明内容 [0004]为了克服现有技术的不足， 本发明 目的在于提出了一种基于GC ‑IMS的侧柏受柏肤 小蠹入侵数量的早期预测方法， 该方法能够无损伤的对受虫害侧柏进行早期识别， 并且可 以准确预测其受害数量。 [0005]本发明为了解决以上技术问题， 提出了一种基于GC ‑IMS的侧柏受柏肤小蠹入侵数 量的早期预测模型的建立方法， 包括以下步骤： （1） 挑选健康、 无损伤的侧柏植株为检测对象， 将其按数量等分为4组待测侧柏样 品， 对其中3组待测侧柏样品分别人工接种10只、 20只和30只柏肤小蠹成虫， 剩余1组不做处 理作为对照组； （2） 挥发物采集： 采用大小相同的特氟龙袋子罩住侧柏土壤以上的部分， 使用空气 泵鼓入洁净 的空气并在袋口相同位置扎紧， 以保证密闭空间总体积相同。 待柏肤小蠹接种 24小时后， 使用气密性进样针抽取密闭空间内部1ml气体； （3） GC‑IMS检测： 将采集的挥发物匀速注入GC ‑IMS分析仪器， 使用高纯氮为气相色 谱部分的载流气体， 其流速控制在前2分钟稳定为2ml/min， 然后在23分钟内匀速增加到 100ml/min并保持5分钟， 整个仪器分析 过程持续3 0min。 [0006]（4） 采用多线性主成分分析方法对得到的GC ‑IMS数据进行特征提取， 并通过交叉 验证方法优选前n个主成分作为特征向量， 建立侧柏样本GC ‑IMS特征与柏肤小蠹入侵数量 之间的偏最小二乘回归 模型。 [0007]进一步地， 所述步骤 （4） 中的交叉验证方法， 采用k折 交叉验证， 即将样本数据分成 k份， 轮流将其中k ‑1份做训练数据， 将剩下的1份 当测试数据， k次结果的均方根误差均值作说　明　书 1/3 页 3 CN 114252500 A 3