基于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的馬鈴薯疫病診斷與防控

梁召坤　梁希森　張志凱

摘 要：馬鈴薯種植簡單、管理簡單、經(jīng)濟(jì)效益高、種植范圍廣，是中國的主要農(nóng)作物之一，其種植面積在世界上位居首位。為給廣大馬鈴薯種植戶提供有效參考，主要分析了危害馬鈴薯疫病發(fā)生特點(diǎn)，并提出了基于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的馬鈴薯疫病防治系統(tǒng)，闡述了該系統(tǒng)的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：馬鈴薯疫病;疫病診斷;物聯(lián)網(wǎng)

馬鈴薯疫病會(huì)導(dǎo)致馬鈴薯莖葉死亡、塊莖腐爛、霉變等，是影響馬鈴薯生產(chǎn)的毀滅性病害，馬鈴薯疫病在全世界各地均有發(fā)生，在梅雨季節(jié)長、氣候濕潤的地區(qū)較為嚴(yán)重，常導(dǎo)致馬鈴薯提前枯死，無法正常收獲，根據(jù)近幾年的大規(guī)模調(diào)查顯示，馬鈴薯疫病導(dǎo)致的作物損失可達(dá)50%左右。馬鈴薯作為我國的主要農(nóng)作物之一，近幾年，我國馬鈴薯的種植面積、產(chǎn)量逐步增長，2012年國內(nèi)馬鈴薯種植面積503.08萬公頃，馬鈴薯產(chǎn)量約1687.17萬噸，到2018年國內(nèi)馬鈴薯種植面積約490.22萬公頃，產(chǎn)量約1804.88萬噸。同時(shí)，馬鈴薯主糧化也在逐步推進(jìn)，馬鈴薯加工成饅頭、面條、米粉等主食成為必然發(fā)展趨勢，而馬鈴薯疫病作為影響馬鈴薯產(chǎn)量的主要因素，必須系統(tǒng)對該問題的診斷、防控進(jìn)行梳理，以為馬鈴薯種植提供可靠借鑒。

1? ?馬鈴薯疫病的發(fā)生特征

馬鈴薯疫病具有典型的流行性病害特征，它的發(fā)生和地區(qū)氣候有直接關(guān)系，在濕潤、陰雨、缺少光照的情況下，有利于馬鈴薯疫病的發(fā)生，既往研究證明，馬鈴薯疫病病菌孢子的形成，要求相對馬鈴薯種植環(huán)境的相對濕度在90%左右，飽和濕度是最適宜病菌孢子形成的條件。病菌在侵入馬鈴薯后，在馬鈴薯塊莖、莖葉處快速蔓延，同時(shí)具有較強(qiáng)的“傳染性”。我國亞熱帶季風(fēng)性氣候地區(qū)馬鈴薯種植深受馬鈴薯疫病所害，尤其是在5月馬鈴薯現(xiàn)蕾開花后，馬鈴薯生長進(jìn)入到“塊莖膨脹”階段，而5月左右的氣候溫差較大，降雨量較大，極其容易形成馬鈴薯疫病[1]。多數(shù)地區(qū)的馬鈴薯疫病都是在平川地膜發(fā)生，然后逐步向周圍蔓延，若控制不當(dāng)，會(huì)出現(xiàn)“多次侵染”的情況。

2? ?馬鈴薯疫病的診斷

這里以馬鈴薯早疫病為例，發(fā)病初期，植株下部出現(xiàn)褐色、凹陷半點(diǎn)，邊緣變?yōu)楹稚那闆r尤為明顯，病斑逐步擴(kuò)大為不規(guī)則形狀，同時(shí)有較為明顯的同心輪紋，紋樣大小在3.5 mm左右，若環(huán)境濕度較大，則會(huì)形成黑褐色霉層，后期霉層逐步發(fā)展，最終出現(xiàn)穿孔、壞死、變黃、脫水等情況。馬鈴薯晚疫病的特征和馬鈴薯早疫病基本相同，但是植株到晚期會(huì)變?yōu)榻购跔?，呈現(xiàn)濕腐性狀，在天氣干燥的情況下，病斑會(huì)干枯為褐色。

馬鈴薯早疫病由茄鏈格孢（Alternaria solani ）、大孢鏈格孢（alternaria macrospora）等引發(fā)，馬鈴薯晚疫病主要由鞭毛菌亞門中的稱為致病疫霉（Phytophthora infestansde Bary）的真菌引發(fā)[2]。

3? ?基于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的馬鈴薯疫病防治

馬鈴薯疫病具有典型的氣候性特征，病害發(fā)生和溫度、濕度、降雨等因素有直接關(guān)系，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用就可以此為切入點(diǎn)，基于成熟、可靠、大量的調(diào)查數(shù)據(jù)，構(gòu)建病害發(fā)生和環(huán)境氣候因素的關(guān)系模型，組建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對氣候因子的有效采集，然后進(jìn)行馬鈴薯疫病侵染分析，得出疫病預(yù)警信息、決策預(yù)警信息，由此可見，基于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的馬鈴薯疫病防治需要利用由傳感器、網(wǎng)絡(luò)、GIS系統(tǒng)、專家決策系統(tǒng)構(gòu)成的物聯(lián)網(wǎng)疫病防治系統(tǒng)。

3.1? ?馬鈴薯疫病防治農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成

根據(jù)上述思路，參考國內(nèi)外已經(jīng)成熟的監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展情況、農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展情況，構(gòu)建以“windows XP”為基礎(chǔ)的馬鈴薯疫病防控系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要功能為：（1）傳感器、無線通訊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成多點(diǎn)同步氣象數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)收集、自動(dòng)解析、自動(dòng)入庫，實(shí)現(xiàn)無人自動(dòng)化運(yùn)作;（2）針對傳感器提供的監(jiān)測數(shù)據(jù)，根據(jù)當(dāng)?shù)伛R鈴薯疫病發(fā)生規(guī)律，構(gòu)建馬鈴薯疫病侵染分析模型，模型中涵蓋晝夜溫差變化、侵染過程變化等;（3）和當(dāng)?shù)貧庀蟛块T以Web通信的方式共享傳感器網(wǎng)絡(luò)收集數(shù)據(jù)以及侵染分析數(shù)據(jù)，工作人員利用PC端軟件，手機(jī)客戶端軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)隨時(shí)隨地的疫病分析、氣象數(shù)據(jù)瀏覽，以實(shí)時(shí)掌握馬鈴薯疫病發(fā)生情況;（4）農(nóng)戶利用手機(jī)客戶端、PC客戶端能夠隨時(shí)隨地觀察疫病發(fā)展情況，選擇相應(yīng)的防治藥物[3]。

3.2? ?馬鈴薯疫病防治農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

上述系統(tǒng)當(dāng)前在重慶、寧夏、內(nèi)蒙古、貴州、四川、河南等地已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用并取得階段性成果，截止2018年年底，共有三百余個(gè)馬鈴薯疫病監(jiān)測站實(shí)裝“馬鈴薯疫病防治農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)”，覆蓋面積約20萬公頃。馬鈴薯疫病防治農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在實(shí)際應(yīng)用過程中達(dá)到97%，表現(xiàn)出較高準(zhǔn)確率。

4? ?結(jié)論

綜上所述，馬鈴薯疫病對馬鈴薯生產(chǎn)有著極大的影響，馬鈴薯疫病的發(fā)生和田間環(huán)境息息相關(guān)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可為馬鈴薯疫病防治提供可靠支撐，廣大從業(yè)者在推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用過程中，務(wù)必要同步實(shí)現(xiàn)田間傳感器大范圍建設(shè)、氣象數(shù)據(jù)同步共享更新，如此才能充分發(fā)揮馬鈴薯疫病防控系統(tǒng)的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐雪亮，劉子榮，姚英娟， 等.化學(xué)藥劑種薯消毒防治馬鈴薯主要病害防效試驗(yàn)[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，58（16）：66-70.

[2]徐進(jìn)，朱杰華，楊艷麗， 等.中國馬鈴薯病蟲害發(fā)生情況與農(nóng)藥使用現(xiàn)狀[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，52（16）：2800-2808.

[3]吳路芳，蔣繼志，郝志偉， 等.幾種活性物質(zhì)引起馬鈴薯致病疫霉孢子囊畸變的比較研究[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2019，42（4）：69-73，81.