劍麻病蟲害預(yù)測預(yù)報研究進展及展望

鄭金龍，賀春萍，易克賢，﹡，習(xí)金根，高建明，張世清，陳河龍，吳偉懷，鄭肖蘭，粱艷瓊

(1.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護研究所農(nóng)業(yè)部熱帶作物有害生物綜合治理重點實驗室，?？?71101;2.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶生物技術(shù)研究所農(nóng)業(yè)部熱帶作物生物技術(shù)重點開放實驗室，?？?71101)

農(nóng)作物病蟲害對全球主要糧食和經(jīng)濟作物的潛在豐收造成的危害在42%左右［1］。我國是病蟲害發(fā)生頻繁且防御能力薄弱的農(nóng)業(yè)大國，生物災(zāi)害問題相當(dāng)突出［2］。我國劍麻病蟲害約有十幾種，主要病害包括:劍麻斑馬紋病、劍麻莖腐病、劍麻炭疽病、劍麻黑斑病、劍麻平行條紋病、劍麻葉斑病、劍麻帶枯病、劍麻紫色卷葉病;主要蟲害包括劍麻粉蚧、褐圓盾蚧、象鼻蟲、紅蜘蛛等［3］。2002年新發(fā)生的紫色卷葉病使海南60% 劍麻園受重創(chuàng);2007年的劍麻粉蚧僅數(shù)月即蔓延4000 hm2以上［4］?？梢姴∠x災(zāi)害是制約劍麻產(chǎn)業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的主要問題之一。

病蟲害預(yù)測預(yù)報是根據(jù)植物病蟲害流行規(guī)律分析、推測未來一段時間內(nèi)病蟲分布擴散和為害趨勢的綜合性科學(xué)技術(shù)［5］，涉及到農(nóng)業(yè)、氣象、生物、土壤學(xué)和數(shù)學(xué)等［6］。病蟲害預(yù)測預(yù)報是病蟲害綜合治理的重要組成部分，是一項監(jiān)測病蟲害未來發(fā)生與為害趨勢的重要工作，也是有效防治和控制病蟲害發(fā)生發(fā)展的依據(jù)。劍麻病蟲害的預(yù)測預(yù)報就是要在明確劍麻病蟲害發(fā)生規(guī)律(流行規(guī)律)，發(fā)生期和發(fā)生數(shù)量及對劍麻危害程度的輕重及分布、擴散范圍等基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂驐l件、天敵等多種因素，參考理事資料，進一步推測出一定時間內(nèi)劍麻病蟲害發(fā)生和為害情況。只有對劍麻病蟲發(fā)生為害的預(yù)測做得及時、準確，才能正確地擬定綜合防治計劃，及時采取必要的措施，經(jīng)濟有效地減少病蟲的數(shù)量、為害程度，確保劍麻的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。

1 劍麻病蟲害預(yù)測的依據(jù)

1.1 劍麻病害預(yù)測的依據(jù)

劍麻病害預(yù)測的依據(jù)是病害流行規(guī)律，可根據(jù)田間菌源和病情、栽培條件、寄主感病性和包括氣象條件在內(nèi)的環(huán)境條件等因素進行預(yù)測，其預(yù)測模型包括以下幾種。

1.1.1 根據(jù)氣象條件為主進行預(yù)測

再侵染頻繁的病害其流行受氣象條件的影響很大，初始菌量的多少在決定流行程度上往往是次要的，這類病害在其分布地區(qū)中一直存在，如果種植品種為感病品種時，就可以根據(jù)氣象條件進行預(yù)測。如劍麻斑馬紋病。我國目前種植的劍麻當(dāng)家品種H.11648為感病品種，而且斑馬紋病再侵染頻繁，病害流行受氣象條件影響很大，可根據(jù)氣象條件為主進行預(yù)測。

1.1.2 根據(jù)菌量、氣象條件、栽培條件和植物生育狀況等多因素預(yù)測

有些病害流行受到多個主導(dǎo)因素影響，除了考慮菌量和氣象因素外，還有栽培條件和寄主植物的感病性。如劍麻炭疽病，該病借風(fēng)雨傳播，經(jīng)傷口侵入劍麻葉片組織;一般在臺風(fēng)雨和寒害后發(fā)生，高溫多雨季節(jié)發(fā)病較為嚴重;麻田管理好，植株生長勢好的發(fā)病較輕;麻田蔭蔽、株行距密及排水不良的發(fā)病嚴重;而劍麻莖腐病除了考慮以上因素，還因為其是一種土壤習(xí)居菌，土中到處可見，不存在冬天死亡的問題，因此要綜合考慮更多因素進行預(yù)測。

1.1.3 其它預(yù)測依據(jù)

進行劍麻紫色卷葉病預(yù)測時要考慮其它因素。該病與氣溫呈顯著負相關(guān)，與降雨量關(guān)系不顯著，一般在冬季和早春發(fā)病嚴重，7－8月份高溫多雨季節(jié)也偶爾發(fā)生。同時該病與劍麻粉蚧的為害密切相關(guān)，劍麻粉蚧為害嚴重則該病發(fā)病嚴重，反之則較輕。

1.2 劍麻蟲害預(yù)測的依據(jù)

劍麻蟲害的預(yù)測主要依據(jù)害蟲的生物學(xué)特性和發(fā)生規(guī)律，如害蟲的有效積溫、發(fā)育歷期、生活史及繁殖等;同時害蟲發(fā)生發(fā)展與氣候、天敵(如益蟲、益鳥、寄生性病原生物等)、寄主植物、地勢、耕作等各種條件的關(guān)系。

2 劍麻病蟲害流行預(yù)測的方法

2.1 綜合分析法

綜合分析法是植物病蟲害專家及有經(jīng)驗的實際工作者根據(jù)已有的知識、信息和經(jīng)驗，權(quán)衡多種因素的作用效果，憑經(jīng)驗和邏輯推理做出的判斷。如我國劍麻病害專家根據(jù)經(jīng)驗預(yù)測:我國華南地區(qū)劍麻斑馬紋病一般4月份就開始發(fā)病，6－7月進入流行期，8－9月份病情急劇上升，直到10月份。而劍麻炭疽病在高溫多雨季節(jié)發(fā)病嚴重。

2.2 數(shù)理統(tǒng)計預(yù)測法

數(shù)理統(tǒng)計預(yù)測法即采用各種統(tǒng)計學(xué)方法對病蟲害發(fā)生的歷史資料進行統(tǒng)計分析，提取預(yù)測值與預(yù)測因子之間的相關(guān)或關(guān)聯(lián)關(guān)系并建立數(shù)學(xué)公式，然后依據(jù)公式進行定量預(yù)測。常用的預(yù)測模式有回歸分析、逐步回歸分析、周期分析、判別分析、馬爾科夫鏈、模糊聚類方法等。目前還未見有數(shù)理統(tǒng)計預(yù)測法在劍麻病蟲害中進行應(yīng)用，但在其它作物上早有應(yīng)用，如在茶葉病蟲害預(yù)測預(yù)報中應(yīng)用較多的有回歸分析［7－8］、時間序列分析［9－10］、模糊數(shù)學(xué)［10－12］、灰色系統(tǒng)分析［13］等統(tǒng)計方法。

2.3 系統(tǒng)模擬模型法

利用系統(tǒng)分析方法，把病蟲害的發(fā)生流行過程分解成若干子過程，然后再按生物學(xué)邏輯把各個子模型組裝成完整的計算機系統(tǒng)模擬模型。如病菌的侵染、潛育、病斑擴展、傳播等，把每個子過程中各有關(guān)因素和病蟲害的發(fā)育進展組建成子模型。這類模型既有分析又有綜合，能夠說明病蟲害發(fā)生的動態(tài)及其內(nèi)在機理，所以又稱機理模型。此類模型適用范圍廣，但組建比較困難。目前也未見有系統(tǒng)模擬模型法在劍麻病蟲害中進行應(yīng)用。但在其它作物中已見報道，如王慧等人進行了基于溫濕度模擬數(shù)據(jù)的日光溫室黃瓜病害預(yù)警系統(tǒng)的研究［14］。

2.4 類推法

該方法是對長期觀察到的一些現(xiàn)象進行簡單的歸納。比較適用于環(huán)境相對穩(wěn)定的特定地域;病蟲害系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較簡單或有明顯的主導(dǎo)因素或閾值;利用與病蟲害發(fā)生有相關(guān)性或同步的某種前兆現(xiàn)象或明顯的生物、物理現(xiàn)象作為指標，推測病蟲害發(fā)生始期或發(fā)生程度。一般以定性的短期預(yù)測為主。該法包括物候預(yù)測法、預(yù)測圃法和利用某些環(huán)境指標的預(yù)測法，如發(fā)育進度預(yù)測法、有效積溫法、期距預(yù)測法等。

該法在劍麻病蟲害預(yù)測中應(yīng)用的較多，如廣西農(nóng)墾劍麻病蟲害疫情監(jiān)測與防控項目組就應(yīng)用該法于2014年11月26日在中國熱帶農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)上發(fā)布“廣西農(nóng)墾劍麻褐圓盾蚧監(jiān)測預(yù)警信息”［15］。劍麻病蟲害監(jiān)測與防控專家組也應(yīng)用該法于2014年在中國熱帶農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)上發(fā)布了2014年第9期的熱作病蟲害監(jiān)測與防控簡報［16］。

3 劍麻病蟲害預(yù)測預(yù)報的展望

目前國際上在農(nóng)作物病蟲害的監(jiān)測預(yù)警方面的發(fā)展趨勢是:利用昆蟲雷達、衛(wèi)星遙感等開展農(nóng)作物病蟲害的遙感監(jiān)測，結(jié)合燈誘、性誘和田間調(diào)查，獲得田間農(nóng)作物病蟲害發(fā)生危害的動態(tài)數(shù)據(jù)。在準確監(jiān)測的基礎(chǔ)上，通過地理信息系統(tǒng)分析，結(jié)合人工智能、模型和專家系統(tǒng)，開展病蟲害發(fā)生危害的預(yù)警和防治決策;通過計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和電視預(yù)報系統(tǒng)等進行信息發(fā)布，以指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)防治。

我國在農(nóng)業(yè)部南亞辦的統(tǒng)一部署下，在廣東、廣西兩省共建立了9個劍麻病蟲害監(jiān)測站，分別為廣東省的的金星農(nóng)場、東方紅農(nóng)場、東升農(nóng)場、葵潭農(nóng)場和廣西省的山圩農(nóng)場、新光農(nóng)場、東風(fēng)農(nóng)場、東方農(nóng)場、五星農(nóng)場，完善一個監(jiān)測站一名負責(zé)人、一個固定觀察點一名觀察員制度，按監(jiān)測要求如期報送監(jiān)測數(shù)據(jù)。目前我國的劍麻病蟲害發(fā)生預(yù)測已取得一定的進展，但是在測報工作上還存在著不少問題，例如組織結(jié)構(gòu)的不健全，在測報技術(shù)上還遠不能滿足高效率、高精度的要求，測報管理缺乏法制化等各方面都還有待進一步解決。

3.1 建立健全劍麻病蟲害發(fā)生預(yù)測預(yù)報的機構(gòu)

為了高效、精確地監(jiān)測劍麻病蟲害的發(fā)生動態(tài)，必須建立起完整的病蟲害發(fā)生預(yù)測預(yù)報網(wǎng)絡(luò)和相應(yīng)的組織機構(gòu)。目前雖已建立起較為完善的全國劍麻病蟲害預(yù)測預(yù)報及綜合防治網(wǎng)絡(luò)，但距網(wǎng)絡(luò)的總體設(shè)計差距還較大。網(wǎng)絡(luò)中存在著基層測報點測報人員較難穩(wěn)定，測報人員的技術(shù)水平參差不齊，網(wǎng)絡(luò)中病蟲情報的傳遞渠道不通暢等問題，還應(yīng)進一步加強和完善網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。

3.2 進一步搞好測報技術(shù)研究

雖然該項工作已取得了一定的成效和可用的測報技術(shù)，但因受年度間積累的病蟲數(shù)據(jù)較少、全球氣候變化及農(nóng)村種植結(jié)構(gòu)調(diào)整等因素的制約，所建立的預(yù)測預(yù)報模型準確度仍還不夠高。且目前所發(fā)布的劍麻病蟲害預(yù)報多是根據(jù)經(jīng)驗，結(jié)合氣象預(yù)報所進行的，其準確度受多種因素特別是氣象因素的影響，越是長期的預(yù)報準確度越差。病蟲害預(yù)測預(yù)報是項長期的工作，預(yù)報的準確率隨資料和經(jīng)驗積累的增加而提高，因此還需把這項工作長期堅持下去，并隨資料和經(jīng)驗的積累加以完善。

同時測報工作的科學(xué)嚴謹性要求必須有一套完整的技術(shù)規(guī)范，因此還必須加強測報技術(shù)規(guī)范化，主要包括調(diào)查技術(shù)規(guī)范、資料整理規(guī)范、信息發(fā)布規(guī)范和匯報制度規(guī)范等。

3.3 加強電子信息技術(shù)在劍麻病蟲害預(yù)測預(yù)報中的應(yīng)用和研究

加強現(xiàn)代電子通信技術(shù)包括3S技術(shù)(遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng))在劍麻病蟲測報與治理中的應(yīng)用研究，提高速測、速報、快速反應(yīng)、及時有效控制的能力，尤其是病蟲監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存貯、處理、利用等電子信息技術(shù)，要盡快實現(xiàn)全國劍麻病蟲害預(yù)測預(yù)報及綜合防治網(wǎng)絡(luò)的計算機聯(lián)網(wǎng)，在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的同時，建立網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，有關(guān)的測報數(shù)據(jù)按統(tǒng)一格式編輯整理，進行網(wǎng)絡(luò)傳輸，實現(xiàn)信息共享。加強規(guī)范化劍麻病蟲預(yù)測與控制數(shù)據(jù)庫研究和技術(shù)建設(shè)，有效、合理地開發(fā)信息資源;加快病蟲預(yù)測與控制的專用計算機軟件研制和應(yīng)用技術(shù)開發(fā);探索和引進以計算機為基礎(chǔ)的系統(tǒng)分析、圖形處理、信息綜合處理、專家系統(tǒng)等在劍麻病蟲預(yù)測與控制中的應(yīng)用技術(shù)和方法。

3.4 努力開發(fā)劍麻病蟲害測報模型

要提高預(yù)測預(yù)報的精確度和準確率，除對劍麻病蟲害發(fā)生的動態(tài)進行有效地監(jiān)測外，高質(zhì)量的病蟲害模擬模型的開發(fā)特別重要。目前國內(nèi)外在其它作物上已開發(fā)出許多模擬模型，如趙圣菊等［17－18］研究了小麥赤霉病與厄爾尼諾現(xiàn)象間的影響關(guān)系，并用海溫數(shù)據(jù)建立小麥赤霉病流行程度的預(yù)測預(yù)報模型。華來慶等［19］研究了黃瓜霜霉病病情指數(shù)時間序列的 ARIMA(2，2，0)一維時間序列模型，適合于黃瓜霜霉病的中期、后期的病情預(yù)測。但是還未在劍麻上開發(fā)出相應(yīng)的病蟲害模擬模型，因此需要劍麻病蟲害科技工作者在這方面加倍努力。

3.5 加強管理法制化

劍麻病蟲害預(yù)測預(yù)報是涉及區(qū)域廣、接受信息人群數(shù)量大的一項重要的自然災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)報工作，它具有很強的社會公益性、科學(xué)嚴謹性和嚴格時效性等特點，這些特點決定了必須實行依法管理，利用法律、法規(guī)來保證測報系統(tǒng)機構(gòu)和隊伍的穩(wěn)定性;保障必要的事業(yè)經(jīng)費;規(guī)范預(yù)測預(yù)報、信息發(fā)布與傳播行為。目前農(nóng)業(yè)部南亞辦在劍麻病蟲害監(jiān)測上給予了一定的經(jīng)費支持，但力度還不夠，而且目前還未見有相關(guān)的劍麻病蟲害測報管理的法律法規(guī)。全國第一部關(guān)于測報管理的政府規(guī)章是由湖北省人民政府2000年10月17日發(fā)布實施的《湖北省農(nóng)作物病蟲測報管理辦法》［20］。

3.6 加強信息發(fā)布可視化

劍麻病蟲害測報信息發(fā)布可視化即通過電視發(fā)布病蟲害預(yù)報。它是采用現(xiàn)代信息技術(shù)，將劍麻病蟲害信息(發(fā)生趨勢)制作成電視節(jié)目，以電視節(jié)目播放的形式向社會發(fā)布。電視預(yù)報不僅具有圖文并茂，聲像俱備，形象生動，覆蓋面廣，普及率高的優(yōu)點，而且充分體現(xiàn)了病蟲害預(yù)報的社會公益性和嚴格時效性，能更好地適應(yīng)新形勢下劍麻產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。

病蟲害是劍麻產(chǎn)量和質(zhì)量的重要限制因素，病蟲害的防治是農(nóng)作物災(zāi)害控制不容忽視的內(nèi)容，病蟲害預(yù)測預(yù)報則是控制其成災(zāi)的開始。在今后相當(dāng)長的時期內(nèi)，重大病蟲害對劍麻產(chǎn)量和品質(zhì)的威脅將長期存在，需要各級政府和專業(yè)部門、企業(yè)及農(nóng)民共同努力、常抓不懈。就病蟲害監(jiān)測預(yù)警工作而言，需要我們加深認識、提高警惕，繼續(xù)堅持做好病蟲基數(shù)調(diào)查、發(fā)育進度調(diào)查、病蟲情普查等基礎(chǔ)工作，掌握病蟲發(fā)生動態(tài)，同時要密切跟蹤發(fā)生關(guān)鍵期天氣條件，及時準確發(fā)布預(yù)報，科學(xué)指導(dǎo)防控。

作為一種復(fù)雜的自然現(xiàn)象，病蟲害發(fā)生在空間上既有全域性，又具有區(qū)域性，在時間上既表現(xiàn)無序的非穩(wěn)定性，又存在有序的規(guī)律性和周期性。大量研究表明，病蟲害發(fā)生具有不均勻性、差異性、多樣性、突發(fā)性、隨機性、可預(yù)測性和規(guī)律性等復(fù)雜性的特點［1］。必須應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)理論，采用綜合分析的方法，將各學(xué)科有機地結(jié)合起來，以研究病蟲害發(fā)生行為的時空分布規(guī)律、成災(zāi)機制，從而建立快速準確的預(yù)測預(yù)報體系，達到防災(zāi)減災(zāi)的目的。

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