溫室生態(tài)健康在設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用方法

鄧永卓，李 潔，王姝逸，楊靖峰

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1 溫室生態(tài)系統(tǒng)健康

生態(tài)系統(tǒng)健康是20世紀(jì)90年代國(guó)際上出現(xiàn)的一個(gè)新的研究領(lǐng)域，與人類健康密切相關(guān)。1994年成立了國(guó)際生態(tài)系統(tǒng)健康學(xué)會(huì)。繼而國(guó)內(nèi)也開(kāi)展了這方面的研究工作。生態(tài)系統(tǒng)健康一般包含了如下幾個(gè)方面的含義：①一個(gè)健康的系統(tǒng)必須是穩(wěn)定、有彈性和可持續(xù)的；②生態(tài)系統(tǒng)健康具有尺度限制；③應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)健康概念的目標(biāo)是管理資源；④一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)健康的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)必須包括人類作為生態(tài)系統(tǒng)的一部分，并認(rèn)識(shí)到人口統(tǒng)計(jì)學(xué)的影響；⑤生態(tài)系統(tǒng)功能的保持，生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性等必須考慮到區(qū)域或空間分配等。對(duì)于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的健康評(píng)估方法很多，常用的有如下幾類：①生態(tài)系統(tǒng)失調(diào)綜合癥的診斷：生態(tài)系統(tǒng)失調(diào)綜合癥（Ecosystem DistressSyndrome）是指系統(tǒng)被破壞后導(dǎo)致其在正常生命期限前終結(jié)的不可逆過(guò)程；②生態(tài)系統(tǒng)的緩沖力和持續(xù)性評(píng)估：這是根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)抵抗壓力能力的大小來(lái)評(píng)價(jià)其健康程度的，即生態(tài)系統(tǒng)抵抗自然災(zāi)害或受自然災(zāi)害的干擾后恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)的能力；③生態(tài)系統(tǒng)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估：生態(tài)系統(tǒng)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估就是評(píng)價(jià)危害生態(tài)系統(tǒng)健康的不良事件發(fā)生的概率以及在不同概率下不良事件所造成后果的嚴(yán)重性，并決定應(yīng)該制訂和采取的可行對(duì)策。

溫室生態(tài)系統(tǒng)健康研究在國(guó)內(nèi)研究比較少，開(kāi)始于2000年左右。喬曉軍和沈佐銳通過(guò)開(kāi)發(fā)溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫室內(nèi)外溫濕度、光照及二氧化碳濃度等參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量和自動(dòng)存儲(chǔ)，同時(shí)與冬夏季溫室黃瓜上棉蚜種群隨時(shí)序的數(shù)量變化系統(tǒng)調(diào)查結(jié)合，并對(duì)蚜蟲種群動(dòng)態(tài)進(jìn)行分析，開(kāi)發(fā)出溫室害蟲種群動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)。王小藝和沈佐銳，通過(guò)研究某些關(guān)鍵因子（如殺蟲劑、天敵生物及環(huán)境溫度等）在溫室生態(tài)系統(tǒng)中對(duì)害蟲種群的調(diào)控作用，以及這些因子的聯(lián)系效應(yīng)，提高了保護(hù)地害蟲綜合治理的水平。盧健和沈佐銳通過(guò)對(duì)溫室環(huán)境因子的實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，結(jié)合蔬菜專家知識(shí)，開(kāi)發(fā)了溫室作物生態(tài)健康智能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)（GH-Healthex）。

2 在設(shè)施農(nóng)業(yè)管理中的應(yīng)用

從生態(tài)系統(tǒng)健康角度分析，設(shè)施生產(chǎn)環(huán)境特殊、作物種類繁多、連作現(xiàn)象嚴(yán)重及新品種引進(jìn)的條件，病原菌和小型昆蟲大量繁殖，出現(xiàn)了與露地生產(chǎn)不同的溫室“生態(tài)系統(tǒng)綜合癥”問(wèn)題。主要表現(xiàn)為生物多樣性的減少（包括生境、物種和基因水平上），生物組成的變化，r-類對(duì)策物種（小型昆蟲）在生態(tài)系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)度增加，生態(tài)系統(tǒng)中某些種群振蕩幅度加大等。

針對(duì)上述這些表現(xiàn)，通過(guò)對(duì)溫室生態(tài)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，應(yīng)用溫室生態(tài)模型技術(shù)對(duì)主要病蟲害進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，并進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)綜合癥診斷，實(shí)現(xiàn)早期預(yù)警，明確溫室生態(tài)系統(tǒng)不同作物及品種的種植時(shí)空規(guī)劃，確定健康溫室生態(tài)系統(tǒng)綜合管理的配套措施，科學(xué)指導(dǎo)溫室生產(chǎn)作物種類（品種）、茬口安排及病蟲害防治等。

2.1 溫室生態(tài)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集

利用設(shè)施環(huán)境因子自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備采集與溫室生產(chǎn)中作物生長(zhǎng)及病蟲害相關(guān)的環(huán)境因子，主要是空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤水分、光照和二氧化碳。利用智能監(jiān)測(cè)技術(shù)（如微小昆蟲自動(dòng)計(jì)數(shù)和作物葉面分析系統(tǒng)技術(shù)）結(jié)合傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段監(jiān)測(cè)溫室病蟲害發(fā)生動(dòng)態(tài)。同時(shí)，根據(jù)需要對(duì)作物生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并收集相關(guān)市場(chǎng)信息。以上數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。

2.2 溫室生態(tài)系統(tǒng)模擬

綜合考慮反映溫室生態(tài)系統(tǒng)的資源狀況與生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的各類型設(shè)施的生物環(huán)境指標(biāo)（溫室環(huán)境、作物種類、品種及茬口安排）及社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（上市周期和生產(chǎn)效益）等，結(jié)合防御災(zāi)害（風(fēng)、雹、低溫冷害及陰雨等氣象災(zāi)害），利用層次分析方法分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，明確評(píng)價(jià)體系相關(guān)的要素，采用模糊綜合評(píng)價(jià)法和綜合指數(shù)法確定各要素間的相關(guān)性和權(quán)重，據(jù)此建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。采用系統(tǒng)模擬模型技術(shù)進(jìn)行不同作物及品種和茬口的種植時(shí)空模擬，即可提出不同類型設(shè)施種植優(yōu)化方案。

2.3 生態(tài)系統(tǒng)綜合癥診斷

利用歷年設(shè)施病蟲害發(fā)生動(dòng)態(tài)和分布、氣象和土壤等資料，結(jié)合實(shí)地監(jiān)測(cè)及農(nóng)藝措施，明確設(shè)施中主要及新出現(xiàn)病蟲害的發(fā)生規(guī)律和流行動(dòng)態(tài)，其診斷就是選擇一組關(guān)鍵指標(biāo)，如環(huán)境指標(biāo)（溫室小氣候環(huán)境和溫室土壤環(huán)境等）、生物指標(biāo)（生物多樣性、天敵、害蟲、病害及土壤微生物征，建立生態(tài)系統(tǒng)綜合癥診斷指標(biāo)體系。

2.4 溫室病蟲害動(dòng)態(tài)模型建立

在監(jiān)測(cè)溫室典型病蟲害 (如黃瓜霜霉病、番茄灰霉病、白粉虱和蚜蟲)及一些新發(fā)生對(duì)生產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅的病蟲害的基礎(chǔ)上，結(jié)合溫室實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)獲取的環(huán)境數(shù)據(jù)，通過(guò)小區(qū)試驗(yàn)構(gòu)建其發(fā)生危害動(dòng)態(tài)模型，包括主要蟲害動(dòng)態(tài)規(guī)律研究，主要蟲害與病害流行之間的相關(guān)性等。

2.5 提出溫室生態(tài)系統(tǒng)健康綜合管理配套措施

根據(jù)上述所提到的溫室生態(tài)系統(tǒng)模擬、溫室生態(tài)系統(tǒng)綜合癥診斷、溫室病害流行模型及蟲害種群動(dòng)態(tài)模型技術(shù)，即可組建完成溫室生態(tài)系統(tǒng)健康綜合管理配套措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室中種植作物種類及品種選擇、茬口安排、水肥管理、病蟲害管理和溫室操作調(diào)控等各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的預(yù)警、決策和技術(shù)實(shí)施，科學(xué)指導(dǎo)溫室作物安全高效生產(chǎn)。整個(gè)實(shí)現(xiàn)過(guò)程如圖1所示。

圖1 溫室生態(tài)健康綜合管理措施實(shí)現(xiàn)過(guò)程

[1]王小藝,沈佐銳.農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估方法研究概況[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2001,6(1):84-90.

[2]句榮輝,沈佐銳.基于短信息的溫室生態(tài)健康呼叫系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2004,20(3):226-228.