論青稞主要病蟲害綜合防治方法研究進展與發(fā)展方向

邵美云

（西藏民族大學，陜西 咸陽 712000）

1 青稞主要病蟲害

青稞是麥類作物，是重要的糧食作物。青稞的病蟲害比較多樣，特別是在海拔高、降水量少以及氣溫低的地方，病蟲害發(fā)生的幾率就更高。據有關研究表明，青稞病蟲害多由病菌引起，開始時可能并不嚴重，但是因為病菌本身具有很強傳染性以及隱匿性等，使得青稞在生長過程中，遭受影響的范圍也會越來越大。尤其是青稞黑穗病，更以散黑穗病為主。

結合該病菌的傳染途徑來看，主要有種子帶菌和土壤帶菌兩種。作為系統(tǒng)性侵害疾病，黑穗病雖然不會直接傳染給相鄰的植株，但是其所產生的大量黑粉（冬孢子）能夠污染其他種子，造成種子帶菌，來年種植即可發(fā)病。一旦種子帶菌后，病菌會附著于種子表面，播種后冬孢子也會隨著種子萌發(fā)產生出大量的菌絲，然后侵入到芽鞘中，伴隨青稞苗生長而逐漸向上拓展，抽穗前達到穗部，造成相應癥狀的發(fā)生。

在國內青稞種植區(qū)域中，都不可避免地有黑穗病情況發(fā)生。病穗會伴隨生長而逐步形成一包黑粉，外層裹有一層易破裂的灰白色薄膜，很容易被人為或風吹等導致破散，通常情況下只剩下一個裸露的空穗軸，有時候也可能保留少數結實小穗。黑穗病是青稞普遍病害之一，一旦遭受其害，會對實際生產造成嚴重損害。

當然，青稞病蟲害一直有發(fā)生，特別是在病蟲害首次發(fā)生的時候，由于相關人員缺乏足夠的經驗及技術，并不能夠實施有效監(jiān)測及預防手段，加上有些種植戶守舊思想嚴重，恪守傳統(tǒng)手段，新技術手段應用缺失，直接導致防治工作難以有效落實，直接影響青稞的產量與品質。比如，出現黑穗病病穗后，如果及時拔出或集中掩埋，來年發(fā)病率可能會有所下降。然而，很多時候人們只是把病穗拔出后扔到田間地頭。由于黑穗病所產生的黑粉冬孢子具有較強的生命力，難以阻礙其侵染，故而并不會起到防治的效果。

2 基于GIS的病蟲害程度可視化識別

2.1 信息采集與管理

對農作物病蟲害受害程度的監(jiān)測與識別，可為病蟲害的防治提供指導服務。而在此過程中，信息采集與管理尤為重要。總得來講，所謂信息采集，就是對田間數據采集以得到該區(qū)域當中作物的病蟲害信息。所謂信息管理，就是對所識別的各種信息進行管理，發(fā)揮統(tǒng)計功能及GIS表現模式，實現查詢結果的可視化。

具體來講，就信息采集而言，可以結合農作物病蟲害受災信息采集數據庫來看，一共可分為三層。第一層，實施對農作物信息數據、病蟲害信息數據以及行政區(qū)域信息數據的統(tǒng)計與分析；第二層，包括管理者錄入信息數據，農作物病蟲害區(qū)定位信息的確定，以此來完成農作物病蟲害信息數據采集；第三層，農作物病蟲害受災信息采集數據庫的最終形成，包括采集工作日志表、農作物病蟲害信息表（包含了病蟲害的名稱、類型、受災程度等）以及防治信息表三個主要部分。

另外，就信息管理來講，主要是支持各級用戶進行數據管理、查詢及可視化等功能的模塊。農作物病蟲害信息數據管理當中，對病蟲害相關數據的統(tǒng)計管理及結果輸出則是關鍵。同樣，結合系統(tǒng)框架來看，主要包括五大部分。一是數據的輸入接口，此環(huán)節(jié)中主要是進行病蟲害信息數據的錄入，導入到數據庫當中；二是數據的瀏覽與編輯，包括進行地圖和數據關聯，數據的匯總、計算及瀏覽編輯等；三是數據的統(tǒng)計與分析，包括對數據進行時序、統(tǒng)計分析，當然也涵蓋基本的GIS功能；四是數據報表與傳輸，包括數據報表及遠程傳輸；五是輔助單元部分，比如進行數據庫的維護以及開展用戶管理等。

2.2 信息可視化

基于上述信息的采集與管理，結合GIS來對相關數據進行讀取。其中，GIS與GPS所采集數據多為空間數據，這樣則可以利用圖層形式來加載出相應農作物的病蟲害信息。結合農作物病蟲害分布的一般聚集特性，對區(qū)域內及相近區(qū)域內的病蟲害狀況進行評估監(jiān)測，從中提取出科學有效的治理方式。尤其是利用地圖相關數據信息，來對農作物病蟲害數據進行有效關聯，以此得出及時準確有價值的信息，為后期的病蟲害防治工作提供科學指導。同樣，基于GIS的可視化識別，來監(jiān)測和預警農作物病蟲害的發(fā)生，我們也可以置于特定架構之中來認知。簡單來講，就是搭建多個GIS、GPS信息定位采集的監(jiān)測點，然后經過無線網絡，把相關數據信息匯總，從中分析有價值信息，為病蟲害監(jiān)測預警提供數據支撐。

3 基于“3S”技術的青稞病蟲害監(jiān)測

伴隨科學技術的發(fā)展，高光譜傳感器的類型越發(fā)多樣，性能越發(fā)強大。由此，也為包括青稞黑穗病在內的農作物病蟲害監(jiān)測提供多選擇、有價值的數據源，為病蟲害監(jiān)測提供更多可能。當然，需要特別強調的是，由于作物光譜可能會受到作物本身以及環(huán)境大氣等諸多因素的影響與干擾，所以說各種植被指數構建也不盡相同。只有結合作物特點，合理選擇植被指數，才能提升病蟲害監(jiān)測的成效。結合已有研究來看，光譜特征與作物病情存在相關性。一方面，受病蟲害侵害的作物與健康作物光譜曲線存在較大差異；另一方面，結合同一作物受不同病蟲害侵害所得波譜曲線、特征參量等，有利于對敏感波段建模監(jiān)測，進而有效實現對病蟲害的監(jiān)測預警。

3.1 “3S”技術概述

自上世紀九十年代以來，在信息高科技集約化發(fā)展的推動之下，“精細農業(yè)”應運而生，成為農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的核心要求以及熱門領域。所謂“精細農業(yè)”，指的是將遙感（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）以及計算機技術、網絡通訊技術、植物生理學等有機結合在一起，實現對區(qū)域內農作物、土地從宏觀到微觀的實時性、動態(tài)化監(jiān)測，以實現對農作物生長及發(fā)育，病蟲害等狀況信息獲取及動態(tài)分析，進而以此為依據來指導診斷與決策。其中，“3S”技術的創(chuàng)新及應用，是田間作業(yè)信息化現代農業(yè)的有力推動和重要標志?！?S”技術，分別是遙感技術（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）以及全球定位系統(tǒng)（GPS）。其中，遙感技術（RS）很早便開始應用于病蟲害監(jiān)測領域當中，我國學者也于上世紀七十年代開始利用衛(wèi)星遙感來進行病蟲害監(jiān)測，伴隨衛(wèi)星科技及種類的不斷發(fā)展，越來越多的遙感圖像被應用于病蟲害監(jiān)測當中。其中，航空遙感作為一種主要的遙感平臺，在病蟲害監(jiān)測中的應用較多，精確度表現良好。地理信息系統(tǒng)（GIS），最為突出的特點就是可以進行空間尺度分析。近年來，地理信息系統(tǒng)（GIS）被廣泛應用于病蟲害的空間表達與綜合治理當中。在農作物病蟲害監(jiān)測領域中，利用GIS建立的病蟲害監(jiān)測系統(tǒng)，能夠及時、準確地監(jiān)測病蟲害的時空分布，效果尤為顯著，值得深度推廣及應用。

3.2 基礎應用概述

具體來講，首先遙感技術（RS）主要是通過高光譜分辨率，以每2～3天為一周期，來對青稞農作物長勢及黑穗病等病蟲害情況進行監(jiān)測，所得相關數據信息經整理得出“征兆圖”，以供青稞黑穗病診斷等方面使用。在此過程中，為了能夠實時地獲取相關數據信息，就必須要對航空/航天遙感實時反復利用，同時在各小型人造衛(wèi)星支持下，來實現數據采集。其次地理信息系統(tǒng)（GIS）主要利用地理信息系統(tǒng)的優(yōu)勢特點，如數據采集、管理、存儲、分析等，以此來實現對不同地域資料信息的分析與處理，為包括青稞黑穗病在內的農作物病蟲害提供預測服務。與此同時，GIS在制圖及空間信息等方面的功能也較為突出，結合同年同期病蟲害發(fā)生情況數據信息的統(tǒng)計學分析，把抽象的數據轉化成清晰的電子地圖，進而實現對病蟲害發(fā)生情況及程度的直觀顯示。最后，就“GPS+GIS”而言，基于集成系統(tǒng)的應用，具有實時、快速、客觀等空間信息獲取及分析能力，RS監(jiān)測黑穗病等青稞病蟲害信息及環(huán)境信息，為GIS提供準確可靠的數據源，GIS則可以根據光譜特征變化等集成監(jiān)測系統(tǒng)，在大面積范圍內，更有效率、更加精準地實現對青稞黑穗病等病蟲害的監(jiān)測，進而有助于實現青稞黑穗病等農作物病蟲害防治。當然，為了能夠確保監(jiān)測的精準性，要建立相應的廣域及局域GPS差分服務器。

3.3 青稞黑穗病監(jiān)測

在綜合各學者及相關研究實例來看，在青稞黑穗病監(jiān)測預報中，可以選擇如下幾種辦法來進行。比如，可以根據葉綠素含量分析，結合對青稞拔節(jié)期、孕穗期以及灌漿期葉片葉綠素的分析，觀測區(qū)與發(fā)病區(qū)的表現不同，具有顯著差異。那么，可以將拔節(jié)期作為病害發(fā)生判別點，把孕穗期作為病害發(fā)病程度的關鍵點。再比如，紅邊位置的變化，光譜的位置會伴隨著病情指數而發(fā)生變化，二者有著明顯的正相關關系。還有，結合青稞病情指數與冠層光譜反射率所進行的相關性分析來看，至少可以確定兩個敏感波段，分別是630～687 nm、740～890 nm。

為了驗證基于“3S”技術的青稞病蟲害監(jiān)測，黑穗病受災程度的可視化識別方法的可行性，也可以進行相關性試驗。其中，在青稞試驗田進行，以青稞一個生長周期為實驗時間。經過實驗研究，得出該方法對青稞黑穗病等病蟲害受災程度可視化識別的精準性。基于“3S”技術的青稞病蟲害監(jiān)測，對區(qū)域中病蟲害信息進行了有效的定位與采集。特別是借助高光譜遙感技術所獲得的精準數據，在地理信息系統(tǒng)下進行的疊加分析，極大地提升了識別率，可實現對青稞病蟲害的有效監(jiān)測?？梢哉f，基于“3S”技術所構建的科學、有效的青稞病蟲害遠程診斷體系，能夠為病蟲害防治提供科學決策指導，最大限度地降低如黑穗病等病蟲害對于青稞植株所造成的損害。

4 結論與討論

作為農業(yè)大國，農業(yè)是經濟命脈所系，是立國之本、強國之基，對整個社會的進步及經濟發(fā)展等都能夠產生重大影響。青稞既是涉藏地區(qū)居民的重要糧食，同時也是重要的生產原料?？梢哉f，青稞病蟲害防治工作極具現實意義。特別是青稞黑穗病，作為常見病害，具有很強的破壞性，嚴重影響青稞產量和質量。所以說，在青稞種植生產過程中，尤其要關注黑穗病，對其進行有效地監(jiān)測識別，有力保障農業(yè)生產的安全性。

結合本文研究，對于青稞黑穗病防治提出以下幾點建議：第一，要著重加強對青稞黑穗病的監(jiān)測力度，提升預警水準，為此就必須要引入和應用一些新技術方法，本文提出的基于“3S”技術的青稞病蟲害監(jiān)測，可以對青稞黑穗病受災程度等可視化識別，而且實效性以及準確度都比較高，該技術方法在包括青稞黑穗病在內的病蟲害領域監(jiān)測中，勢必會在今后有著更為廣泛的應用，會不斷加強青稞病蟲害整體防范控制能力。第二，要不斷加強青稞病蟲害綜合性治理以及防治服務能力，借助科學手段實現區(qū)域青稞黑穗病等常見病蟲害監(jiān)測的同時，開通技術服務熱點等一系列服務途徑，基于農業(yè)指導來強化其對病蟲害綜合治理能力，加強對病蟲害的預警和防治。第三，要加強對農業(yè)科技人員及農民科技素養(yǎng)的培養(yǎng)與提升，增強其對病蟲害的監(jiān)測防治意識及能力，同時不斷扭轉傳統(tǒng)的不科學的施藥理念，能夠在科學監(jiān)測與精準分析的基礎之上，提升施藥的質量。第四，要加強對農藥市場的監(jiān)督與管理，通過資格審查以及崗前培訓等，不斷規(guī)范農藥經營行為。

總而言之，雖然說當前遙感技術與地理信息系統(tǒng)技術在森林及農作物病蟲害監(jiān)測領域已有廣泛應用，同時也取得了一定的成效。但是，如想要全面細致地提升監(jiān)測管理水平，還需要在今后深入研究與探索。特別是在青稞黑穗病監(jiān)測方面，現階段相關研究及實踐探索還比較不足。圍繞管理信息化、預警科學化以及信息服務社會化，對青稞黑穗病監(jiān)測乃至于整個農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，都具有非常重要的作用，經濟及社會意義顯著。而就此所展開的技術創(chuàng)新應用及系統(tǒng)平臺的搭建等工作，可謂任重而道遠。