農(nóng)作物重大病蟲害數(shù)字化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)研究

黎 賓

（賓陽縣賓州鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，廣西賓陽 535400）

0 引言

在綠色農(nóng)業(yè)和智慧農(nóng)業(yè)統(tǒng)籌推進(jìn)背景下，病蟲害防控措施逐漸由以往高度依賴農(nóng)藥防控防治逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色防控，尤其是農(nóng)作物重大病蟲害，多地已經(jīng)開始投入遠(yuǎn)程拍照式孢子捕捉儀、無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)程拍照式蟲情測報燈、無線遠(yuǎn)程自動氣象站等現(xiàn)代化設(shè)備，有效縮短病蟲測報周期，改變傳統(tǒng)害蟲人力監(jiān)測效率低、準(zhǔn)確度差的弊端，能有效提升病蟲害監(jiān)測預(yù)警水平和效果?；诖耍恼抡归_以下分析，研究數(shù)字化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)在農(nóng)作物重大病蟲害監(jiān)測中的應(yīng)用，旨在為從業(yè)人員提供可參考性建議。

1 傳統(tǒng)農(nóng)作物重大病蟲害監(jiān)測弊端

賓陽縣農(nóng)業(yè)在傳統(tǒng)有害生物監(jiān)測預(yù)警與防治控制所用設(shè)施設(shè)備簡陋、方法技術(shù)落后，監(jiān)測預(yù)警時效遲緩、準(zhǔn)確率低，防治控制能力弱、效果差，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

1.1 監(jiān)測設(shè)施設(shè)備簡陋

沒有建立病蟲觀測場，只在農(nóng)業(yè)系統(tǒng)生活區(qū)內(nèi)靠近田垌的方位安裝了1盞手動蟲情測報燈，每天都需要人工開啟、關(guān)停、打掃并清點害蟲，觀測范圍僅為 1.33 hm2以內(nèi)，沒有在全縣面上設(shè)立病蟲監(jiān)測點，也沒有安裝和應(yīng)用監(jiān)測設(shè)備，田間監(jiān)測僅依靠人工調(diào)查和肉眼目測。

1.2 檢疫檢驗設(shè)施設(shè)備簡陋

沒有檢疫檢驗室，僅能依靠手持放大鏡觀察，無法鑒別1 mm以下的細(xì)微病蟲害。

1.3 防治設(shè)施設(shè)備簡陋

全縣沒有建立應(yīng)急防治藥械倉庫，也沒有儲備應(yīng)急防治農(nóng)藥和施藥器械，主要使用施藥器械為手持式噴筒及背負(fù)式手動噴霧器，霧化效果差，霧滴直徑在200 μm以上；作業(yè)效率低，每臺每天作業(yè)面積僅為 2 000～3 333.33 m2，藥劑跑冒漏滴的情況嚴(yán)重，農(nóng)藥利用率在25%以下[1]。

1.4 監(jiān)測預(yù)警準(zhǔn)確率較低

由于缺乏交通工具，監(jiān)測人員無法在本縣全面、快速開展動態(tài)調(diào)查監(jiān)測，監(jiān)測代表面積僅占總面積5%，監(jiān)測數(shù)據(jù)誤差率往往達(dá)到20%，監(jiān)測預(yù)警總體準(zhǔn)確率在85.1%以下。

1.5 監(jiān)測預(yù)警時效性差

病蟲監(jiān)測主要依靠人工定期開展調(diào)查，在5天的間隔期內(nèi)無法實時掌握發(fā)生動態(tài)，而且預(yù)警信息也主要依靠紙質(zhì)郵件人工傳遞發(fā)布，通常需要3天以上，監(jiān)測與預(yù)警的時效性都很差，往往因此導(dǎo)致農(nóng)戶貽誤防治最佳時機。

1.6 防治方法單一、副作用大

幾乎都是使用化學(xué)農(nóng)藥噴施，而且使用的農(nóng)藥以中高毒性的有機磷農(nóng)藥為主，毒性大、用量大（每年使用商品量約1.5 kg/667m2）、污染大、殘留久。

1.7 防治主體與防治技術(shù)落后

防治主體幾乎都是農(nóng)戶，防治方式幾乎都是單打獨斗，且由于主體規(guī)模小、組織化程度低，人員素質(zhì)參差不齊，導(dǎo)致防治技術(shù)落后，沒有具備專業(yè)化防治能力和防治技術(shù)，專業(yè)化防治覆蓋率僅為2.2%。

1.8 總體防治效果不佳，產(chǎn)量損失重

全縣每年總體防治效果都在83%以下，稻飛虱、稻縱卷葉螟、三化螟、稻癭蚊、稻紋枯病、玉米螟、甘蔗螟蟲、東亞飛蝗等重大病蟲害時而暴發(fā)成災(zāi)，每年造成作物產(chǎn)量實際損失通常在0.8萬t以上。

2 農(nóng)作物重大病蟲害數(shù)字化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的引入與應(yīng)用

2.1 數(shù)字化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)引入

我縣引入的有害生物智能化監(jiān)測預(yù)警技術(shù)，從屬于2010年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部批準(zhǔn)并投資的農(nóng)業(yè)基本建設(shè)項目，主管部門為自治區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳，建設(shè)與實施單位為賓陽縣植物保護(hù)站，項目完成投資290萬元，完成農(nóng)業(yè)有害生物預(yù)警與控制區(qū)域站建設(shè)，包括新建檢驗檢測用房和應(yīng)急防治施藥器械庫（植保樓）976 m2、應(yīng)急防治藥品倉庫97 m2、病蟲觀測場6 666.67 m2，采購配備病蟲監(jiān)測預(yù)警、檢驗檢疫、專業(yè)化防治所需現(xiàn)代先進(jìn)儀器設(shè)備、機械工具、系統(tǒng)平臺等設(shè)備505臺套，為后續(xù)農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)和糧食生產(chǎn)安全打下堅實基礎(chǔ)。

2.2 數(shù)字化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)核心技術(shù)

本項目數(shù)字化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)核心技術(shù)主要分為兩個方面：其一，農(nóng)業(yè)有害生物智能化監(jiān)測預(yù)警技術(shù)[2]。即通過集成創(chuàng)新和熟化應(yīng)用智能蟲情觀測燈、害蟲智能性誘監(jiān)測儀、重大病害智能監(jiān)測儀、田間遠(yuǎn)程實時監(jiān)測儀、田間小氣候自動觀測儀、光學(xué)顯微鏡及成像設(shè)備、立體顯微鏡及成像設(shè)備、病蟲電視預(yù)報編輯制作設(shè)備等先進(jìn)設(shè)備，實現(xiàn)有害生物監(jiān)測預(yù)警的自動化、智能化、數(shù)字化、可視化和網(wǎng)絡(luò)化，從而顯著增強監(jiān)測能力，提高預(yù)警效率和準(zhǔn)確率。其二，農(nóng)業(yè)有害生物專業(yè)化防治控制技術(shù)[3]。即通過集成創(chuàng)新和熟化應(yīng)用全自動植保無人機、自走式噴桿噴霧機、自走式風(fēng)送噴霧機、擔(dān)架式機動噴霧機、背負(fù)式電動噴霧機、背負(fù)式機動噴霧噴粉機先進(jìn)設(shè)備，實現(xiàn)有害生物防治控制的專業(yè)化、規(guī)?；⒓s化，從而顯著增強防控能力，提高防控效率和效果。

2.3 數(shù)字化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的主要技術(shù)措施與應(yīng)用

2.3.1確定觀測地點。嚴(yán)格按照全國病蟲監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)合本地區(qū)的作物種植結(jié)構(gòu)、主要病蟲種類及發(fā)生特點、氣候與環(huán)境條件等實際情況，在全縣范圍內(nèi)遴選18個具有代表性的片區(qū)作為標(biāo)準(zhǔn)病蟲觀測場、觀測點、監(jiān)測區(qū)的建設(shè)地點，集成創(chuàng)新配置智能監(jiān)測預(yù)警與檢疫檢驗設(shè)備及其系統(tǒng)平臺共85臺套，做到全面、科學(xué)、合理布設(shè)，基本實現(xiàn)農(nóng)業(yè)有害生物智能化監(jiān)測預(yù)警的全面覆蓋。同時，調(diào)查分析全縣農(nóng)業(yè)有害生物監(jiān)測預(yù)警與防治控制中存在的短板和問題，制訂《項目可行性研究報告》《項目設(shè)計與概算方案》

《項目實施方案》，明確項目技術(shù)要求，確定采用設(shè)施設(shè)備的種類、型號、性能、配置、技術(shù)參數(shù)，確保設(shè)施設(shè)備符合智能化、專業(yè)化要求。

2.3.2蟲情測報技術(shù)。利用智能蟲情測報燈，對蟲害的發(fā)生與發(fā)展進(jìn)行分析和預(yù)測，結(jié)合現(xiàn)代光，電，數(shù)控等技術(shù)，該系統(tǒng)可自動完成誘蟲，殺蟲，蟲體分散，拍照，運輸，收集，排水等系統(tǒng)作業(yè)，并實時將環(huán)境氣象和蟲害情況上傳到指定農(nóng)業(yè)云平臺。蟲情測報燈具體技術(shù)參數(shù)為：①工作環(huán)境：0～70℃，0%～95%（相對濕度）；②燈管啟動時間≤5 S，主波長365 nm；③攝像頭像素500 W，因此可清晰分辨每一個蟲體。在蟲情監(jiān)測過程中，飛蟲受誘蟲光源吸引，撞向撞擊板，掉入殺蟲倉，經(jīng)高溫觸殺，蟲體死亡，烘干倉對蟲體高溫烘干后，將蟲體運到傳送帶上，最終完成尸體拍照。

2.3.3重大病害智能監(jiān)測技術(shù)。本技術(shù)系統(tǒng)由蟲情信息自動采集分析系統(tǒng)、病蟲害遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備、孢子信息自動捕捉培養(yǎng)系統(tǒng)等多個系統(tǒng)組成，在田間設(shè)置以上智能蟲情監(jiān)測設(shè)備，利用GPRS/3G移動無線網(wǎng)絡(luò)能定時采集現(xiàn)場圖像，農(nóng)業(yè)技術(shù)人員可隨時遠(yuǎn)程了解田間蟲情情況與變化，為病害預(yù)警預(yù)測和提前防控提供科學(xué)指導(dǎo)。本文以智能孢子捕捉儀的應(yīng)用為例，智能孢子捕捉儀是新一代圖像式病菌檢測工具，主要用于檢測病害孢子存量[4]。并專門收集隨空氣流動而傳播的病原菌孢子，進(jìn)而為病菌孢子傳染提供可靠數(shù)據(jù)，該設(shè)備利用現(xiàn)代光電數(shù)控技術(shù)，結(jié)合孢子承載裝置，孢子捕捉裝置，網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊，圖像采集裝置等，實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動捕捉各種花粉和孢子信息，同時自動拍照將圖片數(shù)據(jù)自動上傳到指定網(wǎng)絡(luò)平臺，形成孢子測報數(shù)據(jù)庫，供專家遠(yuǎn)程對病害的發(fā)生與發(fā)展進(jìn)行分析和預(yù)測。主要技術(shù)參數(shù)為：①載玻片：可以添加365片/次，最長可以使用365天，每天一張；②電源電壓：交流220 V±5%；③集氣口風(fēng)速：0.3～5 m/s；④工作環(huán)境溫度：-20～70℃；⑤圖片采集方式：遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)平臺手動控制采集；⑥載玻片規(guī)格：76.2 mm×25.4 mm×1.2 mm。農(nóng)業(yè)技術(shù)人員可根據(jù)標(biāo)靶病原菌孢子的活動習(xí)性規(guī)律，通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程設(shè)置，設(shè)定工作時段，對所捕獲的病菌孢子自動拍攝，同時該系統(tǒng)具備雨控功能，可根據(jù)天氣狀況調(diào)整設(shè)備工作狀態(tài)，以此全天候滿足病情預(yù)測預(yù)報及標(biāo)本采集需要。

2.3.4田間小氣候自動觀測與預(yù)警。本項目田間小氣候自動觀測與預(yù)警主要由農(nóng)業(yè)氣象環(huán)境監(jiān)測站實現(xiàn)，該系統(tǒng)可對空氣溫度、空氣濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、土壤濕度、蒸發(fā)量、土壤墑情進(jìn)行全天候現(xiàn)場監(jiān)測，主要技術(shù)參數(shù)為：①可測量空氣溫度為-30～70℃；②光照強度測量范圍0～200 Klux；③可測量空氣濕度范圍0%～100%；④可測量風(fēng)向0～359°，風(fēng)速0～30 m/s，雨量0～40 mm/min，蒸發(fā)量0～20 mm/天；⑤可測量土壤濕度為0%～100%。且所有采集參數(shù)同一屏幕顯示，支持觸摸輸入，探頭具有一致性，不同氣象參數(shù)的傳感器接口可以互換，可實時將數(shù)據(jù)上傳至遠(yuǎn)端服務(wù)平臺，且不影響精度。

2.3.5有害生物綠色防控技術(shù)。本項目有害生物綠色防控技術(shù)主要包含4個方面，分別是“農(nóng)業(yè)防治+生物防治+理化誘控+植保藥劑防治”[5]。其中農(nóng)業(yè)防治主要利用以上智能化監(jiān)測設(shè)備，對病蟲情進(jìn)行實時監(jiān)測，以此維持適合農(nóng)作物生長但是不利于病蟲害滋生的環(huán)境；生物防治主要指利用赤眼蜂（投放密度10萬頭～15萬頭/hm2），利用生物鏈循環(huán)，降低農(nóng)作物主要蟲害的蟲口密度；理化誘控主要指利用害蟲性信息素和誘捕器、頻振式誘蟲燈、害蟲色板等綠色防控技術(shù)產(chǎn)品8種，降低蟲口數(shù)量；植保藥劑防治主要指利用蘇云金桿菌，吡蚜酮、甲維鹽、苯甲·丙環(huán)唑等高效低毒低殘留農(nóng)藥13種，將病蟲害暴發(fā)面積降到最低。本縣集成創(chuàng)新和熟化應(yīng)用“保留產(chǎn)權(quán)+授權(quán)使用+合同約束+示范帶動”推廣模式，成功推廣應(yīng)用植保無人機等現(xiàn)代高效防治器械420臺套，帶動全縣增加高效防治器械達(dá)1 250臺套，組建專業(yè)化防治組織105個，防治作業(yè)能力達(dá)每日3 333.33 hm2·次，全縣專業(yè)化防治覆蓋率達(dá)38.3%，全縣防治總體效果達(dá)90.9%，綠色防控覆蓋率達(dá)35.16%，藥劑利用率達(dá)40.55%。

2.4 其他保障措施

為保障以上農(nóng)作物重大病蟲害數(shù)字化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的成功應(yīng)用，我縣成立項目實施工作領(lǐng)導(dǎo)小組和專項小組，明確工作任務(wù)，壓實工作責(zé)任，為項目順利實施提供強有力的組織保障，同時，嚴(yán)格執(zhí)行項目法人負(fù)責(zé)制度、合同協(xié)議制度、招標(biāo)投標(biāo)制度、工程監(jiān)理制度、驗收交付制度、財務(wù)管理制度和檔案管理制度，規(guī)范項目建設(shè)行為。各部門認(rèn)真履行全國病蟲監(jiān)測預(yù)警區(qū)域站職責(zé)，堅持執(zhí)行和不斷完善監(jiān)測預(yù)警的觀測記載、發(fā)報驗證、信息交流匯報、崗位職責(zé)考核獎懲等各項制度，促進(jìn)業(yè)務(wù)水平穩(wěn)步提高，根據(jù)專業(yè)化防治有關(guān)法律法規(guī)，加強對專業(yè)化防治服務(wù)組織的管理，促進(jìn)專業(yè)化防治組織健康發(fā)展，以此保障監(jiān)測預(yù)警效果高效準(zhǔn)確。最后，集成創(chuàng)新和熟化應(yīng)用“市場導(dǎo)向+政策支持+物資補助+技術(shù)支撐+信息服務(wù)”的推廣模式，扶持組建賓陽縣信捷農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)有限公司等專業(yè)化防治服務(wù)組織，促進(jìn)本縣專業(yè)化防治組織不斷發(fā)展壯大、防治能力不斷提高、防治規(guī)模不斷擴大。

3 農(nóng)作物重大病蟲害數(shù)字化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用成效

在本項目中，共設(shè)立專項觀測點、系統(tǒng)調(diào)查區(qū)和面上普查區(qū)共計18個，并配備專業(yè)監(jiān)測預(yù)警人員8名，實現(xiàn)智能化監(jiān)測預(yù)警覆蓋率95.1%，監(jiān)測預(yù)警效率和準(zhǔn)確率分別比實施前提高了2.5倍和6.0個百分點；同時還利用現(xiàn)設(shè)施設(shè)備帶動全縣組建專業(yè)化防治組織105個，配備高效植保機械約1 250臺，日作業(yè)能力達(dá) 3 333.33 hm2·次，專業(yè)化防治覆蓋率達(dá)38.3%，防治效果達(dá)90.9%，平均每年因此增加挽回作物產(chǎn)量損失 4 050 t，農(nóng)藥使用量（比“十三五”期間）減少3.9%，智能化監(jiān)測預(yù)警與專業(yè)化防治控制的能力和效果均達(dá)到全區(qū)領(lǐng)先水平。

4 結(jié)語

綜上所述，本文主要以我縣重大病蟲害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)為例，結(jié)合數(shù)字化技術(shù)和先進(jìn)設(shè)施設(shè)備，給出各系統(tǒng)與平臺的應(yīng)用方法，同時根據(jù)應(yīng)用實效，可發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)能提高監(jiān)測預(yù)警準(zhǔn)確率和專業(yè)化防治控制覆蓋率。在今后工作中應(yīng)該持續(xù)發(fā)揮數(shù)字監(jiān)測作用，持續(xù)提高病蟲害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)覆蓋率，盡量實現(xiàn)100%全覆蓋，以此有力保障農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)和糧食安全。