大棚番茄病蟲害防治中信息化監(jiān)測防控技術(shù)的應(yīng)用分析

大棚番茄作為現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)重要組成部分，其產(chǎn)量和品質(zhì)對滿足市場需求、保障食品安全具有重要意義。但病蟲害頻發(fā)威脅大棚番茄生產(chǎn)效益，傳統(tǒng)病蟲害防治方法存在諸多局限，如抗藥性增強、防治效果不穩(wěn)定、環(huán)境污染等。需探索新病蟲害防治技術(shù)，提高防治效率，降低防治成本。本文通過分析應(yīng)用無線傳感器、熱紅外相機、多光譜相機等監(jiān)測設(shè)備，結(jié)合大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對大棚番茄病蟲害實時監(jiān)測，為精準防控提供科學依據(jù)。

一、大棚番茄病蟲害發(fā)生類型

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的產(chǎn)業(yè)布局中，大棚番茄憑借其較高的經(jīng)濟效益，成為一種廣泛應(yīng)用的蔬菜種植模式。然而，隨著種植技術(shù)的不斷發(fā)展，大棚番茄的種植密度逐步增加，加之其相對封閉的生長環(huán)境，使得病蟲害問題愈發(fā)突出，成為制約大棚番茄產(chǎn)量與品質(zhì)提升的關(guān)鍵因素。

從病害的角度來看，大棚番茄常見的病害類型豐富多樣，其中灰霉病、晚疫病、早疫病和葉霉病等對其品質(zhì)產(chǎn)生著不良影響。例如，晚疫病的病原體為疫霉菌，其主要危害番茄的葉片和果實，發(fā)病初期，病部會出現(xiàn)黑褐色的病斑，隨著病情的加劇，病斑逐漸擴大，嚴重情況下會致使植株整株枯死，給種植戶帶來巨大的經(jīng)濟損失。早疫病的病斑呈現(xiàn)出圓形或近圓形，顏色為灰褐色，邊緣環(huán)繞著淺綠色的暈圈，這種病害的蔓延速度較快，如果不及時防治，會迅速擴散至整個植株。

除了上述病害之外，大棚番茄還常常遭受多種蟲害的侵襲。常見的蟲害涵蓋了蚜蟲、白粉虱、茶黃螨和棉鈴蟲等。蚜蟲通過其刺吸式口器吸食植物的汁液，這種取食方式會導致番茄葉片出現(xiàn)變黃卷曲的現(xiàn)象，嚴重影響葉片的光合作用效率，進而阻礙植株的生長和果實的發(fā)育。白粉虱的若蟲和成蟲常常群集在葉背，大量吸食葉片的汁液，使得葉片逐漸褪綠、變黃，最終出現(xiàn)萎蔫的癥狀，在嚴重的情況下，甚至會導致全株枯死，極大地威脅著大棚番茄的生存。茶黃螨主要危害番茄的嫩莖和果實，受害的部位會逐漸變褐色，葉背呈現(xiàn)出灰褐色或黃褐色，并且?guī)в杏蜐n狀的光澤，這種蟲害不僅影響植株的生長態(tài)勢，還會降低果實的品質(zhì)和產(chǎn)量。棉鈴蟲的危害主要體現(xiàn)在其會導致番茄的花果脫落，使果實成為畸形僵果，嚴重影響果實的產(chǎn)量和外觀品質(zhì)，從而降低了大棚番茄的經(jīng)濟收益。

面對如此復雜多樣且危害嚴重的病蟲害問題，種植戶們亟需采取科學有效的防治措施，加強對大棚番茄生長環(huán)境的監(jiān)測與管理，合理運用物理、化學和生物等多種防治手段，以降低病蟲害的發(fā)生概率和危害程度，確保大棚番茄產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，滿足市場對于高品質(zhì)番茄的需求。

二、信息化監(jiān)測防控技術(shù)

傳感器是信息化監(jiān)測系統(tǒng)核心部件，負責將溫度、濕度、光照、氣體濃度等轉(zhuǎn)換為可測量電信號。在大棚番茄種植中溫度傳感器監(jiān)測大棚內(nèi)溫度變化，及時發(fā)現(xiàn)異常。濕度傳感器監(jiān)測大棚內(nèi)濕度水平，控制病害發(fā)生條件，如灰霉病在高濕環(huán)境下易發(fā)。光照傳感器可檢測光照強度和光照時長，為番茄提供適宜光照環(huán)境，作為病蟲害防治參考指標。氣體濃度傳感器監(jiān)測大棚內(nèi)氣體成分，確保番茄生長所需氣體環(huán)境，監(jiān)測有害氣體濃度。

傳感器采集到的數(shù)據(jù)需經(jīng)過數(shù)據(jù)采集模塊處理轉(zhuǎn)換，利用LoRa、NB-IoT等傳輸至數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時采集傳輸，為后續(xù)數(shù)據(jù)分析提供基礎(chǔ)。接收的原始數(shù)據(jù)經(jīng)過一系列處理，進行數(shù)據(jù)清洗、去噪、壓縮等。利用大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)手段對海量數(shù)據(jù)深度挖掘，提取有價值的信息規(guī)律。例如，分析大棚內(nèi)溫度、濕度趨勢，預(yù)測病蟲害發(fā)生風險。對比歷史數(shù)據(jù)與實時數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)異常并做出預(yù)警。基于數(shù)據(jù)分析結(jié)果，信息化監(jiān)測系統(tǒng)自動生成預(yù)警信息，結(jié)合短信、郵件等方式通知相關(guān)人員。系統(tǒng)提供決策支持功能，根據(jù)預(yù)警信息為種植者提供科學病蟲害防治建議。與智能通風機、智能灌溉系統(tǒng)等相連通，自動觸發(fā)相應(yīng)控制設(shè)備調(diào)節(jié)干預(yù)，提高病蟲害防治精準效率。

三、信息化監(jiān)測防控技術(shù)在大棚番茄病蟲害防治中的應(yīng)用

1、信息化監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計實施

①系統(tǒng)設(shè)計原則

監(jiān)測系統(tǒng)基于科學原理，確保數(shù)據(jù)準確可靠。易于操作維護，適應(yīng)大棚番茄種植實際需求。考慮系統(tǒng)性能，注重成本效益，避免過度投入。具備理想擴展性，以便在未來根據(jù)需要實現(xiàn)功能升級擴展。

②系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

感知層：包括各類傳感器，如溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器、氣體濃度傳感器等，負責實時采集大棚內(nèi)環(huán)境參數(shù)。

網(wǎng)絡(luò)層：將感知層采集到數(shù)據(jù)傳輸至平臺層，可借助有線網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)等多種傳輸方式。

平臺層：對數(shù)據(jù)實現(xiàn)存儲處理，提取有價值信息規(guī)律，為應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)支持。

應(yīng)用層：基于平臺層數(shù)據(jù)分析結(jié)果，為種植者提供預(yù)警信息、決策支持等功能。

③硬件選型布置

根據(jù)大棚番茄生長需求與病蟲害防治需求，選擇合適傳感器類型。數(shù)據(jù)采集模塊具備高速、高精度數(shù)據(jù)采集能力。布置傳感器位置與數(shù)量，確保數(shù)據(jù)全面準確。確保網(wǎng)絡(luò)設(shè)備覆蓋范圍與傳輸質(zhì)量，避免信號干擾。

2、番茄生長及病蟲害數(shù)據(jù)采集

安裝攝像頭等設(shè)備，實時觀察番茄植株生長以及病蟲害發(fā)生情況，具有直觀全面優(yōu)點，及時發(fā)現(xiàn)病蟲害問題。還可使用無人機搭載高清相機，在空中對指定區(qū)域進行拍攝掃描，快速獲取大面積范圍內(nèi)的作物生長狀況和病蟲害信息。采集到原始數(shù)據(jù)包含噪聲、異常值等問題，需進行預(yù)處理提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。預(yù)處理過程為去除噪聲和異常值、減少數(shù)據(jù)存儲量，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為適合后續(xù)處理格式。預(yù)處理后數(shù)據(jù)被存儲至數(shù)據(jù)庫，以便后續(xù)數(shù)據(jù)分析應(yīng)用。

3、預(yù)警模型構(gòu)建

預(yù)警模型設(shè)計目標根據(jù)大棚內(nèi)番茄植株生長狀況，預(yù)測病蟲害發(fā)生概率，達到閾值時發(fā)出預(yù)警信號。模型綜合考慮多因素，如溫度、濕度、光照強度、土壤水分等，明確其與病蟲害發(fā)生之間關(guān)系。為構(gòu)建預(yù)警模型，需準備大量歷史數(shù)據(jù)，如環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)、番茄生長狀況數(shù)據(jù)以及病蟲害發(fā)生記錄數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)預(yù)處理步驟為數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)歸一化、特征選擇。預(yù)警模型構(gòu)建選擇多種機器學習算法，以邏輯回歸為例，其模型公式可表示為：

[P（y=1│x）=1/（1+e^（-（β_0+β_1 x_1+β_2 x_2+…+β_n x_n ） ） ）]

其中（P（y=1│x））表示在給定特征 （ x ） 條件下病蟲害發(fā)生概率；（β_0，β_1，…，β_n ） 是模型參數(shù)，訓練數(shù)據(jù)學習得到；（x_1，x_2，…，x_n ）是輸入特征數(shù)據(jù)，如溫度、濕度等。

使用歷史數(shù)據(jù)對預(yù)警模型訓練，優(yōu)化算法調(diào)整模型參數(shù)，使模型在訓練數(shù)據(jù)預(yù)測準確率中保持最大化。訓練完成后，使用驗證數(shù)據(jù)集對模型驗證，評估其泛化能力。根據(jù)業(yè)務(wù)需求情況，設(shè)定預(yù)警閾值。當模型預(yù)測病蟲害發(fā)生概率超過閾值時，系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警信號，提醒種植者采取相應(yīng)防治措施。

4、大棚番茄病蟲害防控策略制定實施

①番茄病蟲害的農(nóng)業(yè)防治

選擇抗病品種前對市場番茄品種深入調(diào)研，了解其抗病性、適應(yīng)性、產(chǎn)量和品質(zhì)多方面特點。進行小范圍品種試驗，觀察不同品種在特定大棚環(huán)境下生長狀況。根據(jù)大棚地理位置、氣候條件等因素，選擇適合抗病品種種植，合理布局減少病蟲害傳播。制定科學輪作計劃，避免連作障礙。例如，將番茄與其他蔬菜輪作，打破病蟲害生長周期，減少病蟲害積累。例如在大棚內(nèi)搭配種植具有驅(qū)蟲作用的植物，如大蒜、洋蔥等，其可釋放出具有驅(qū)蟲或殺菌作用的化學物質(zhì)，對番茄病蟲害防治有輔助作用。在種植前對大棚土壤深耕細作，破壞病蟲害越冬場所，減少病蟲害初侵染源。增施有機肥、微生物菌肥等措施，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力，為番茄植株提供充足養(yǎng)分，增強其抗病能力。在大棚內(nèi)及時清除病株殘葉，保持大棚清潔衛(wèi)生，減少病蟲害傳播源。根據(jù)大棚番茄品種特性合理密植，避免植株過密導致通風透光不良，增加病蟲害發(fā)生風險。在施肥時注重氮、磷、鉀等元素平衡，避免偏施氮肥導致植株徒長。有機肥可提供豐富養(yǎng)分，改善土壤結(jié)構(gòu)，增強土壤生物活性。

例如，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)安裝溫濕度傳感器、光照傳感器、土壤傳感器等于農(nóng)田中，實時監(jiān)測作物生長參數(shù)。例如，濕度傳感器監(jiān)測土壤水分變化，當土壤濕度低于設(shè)定閾值時，系統(tǒng)自動觸發(fā)灌溉設(shè)備，避免干旱導致病蟲害發(fā)生。結(jié)合水肥一體化系統(tǒng)，實時監(jiān)測土壤濕度、養(yǎng)分含量等數(shù)據(jù)，精準調(diào)控灌溉施肥量。根據(jù)作物不同生長階段，自動調(diào)整灌溉時間，避免不足導致病蟲害問題。應(yīng)用害蟲性誘捕器，利用遠程設(shè)置數(shù)據(jù)，實現(xiàn)害蟲定向誘捕。利用性誘劑吸引特定害蟲，結(jié)合頻振式高壓電網(wǎng)觸殺害蟲，將數(shù)據(jù)上傳至云平臺分析處理。減少化學農(nóng)藥使用，精確掌握害蟲種群動態(tài)，為科學防治提供依據(jù)。分析物聯(lián)網(wǎng)傳感器采集海量數(shù)據(jù)，運用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)挖掘病蟲害發(fā)生趨勢。例如，對歷史氣象數(shù)據(jù)、作物生長數(shù)據(jù)、病蟲害發(fā)生數(shù)據(jù)綜合分析，預(yù)測未來病蟲害發(fā)生可能性，為提前制定防治策略提供科學依據(jù)。當系統(tǒng)檢測到某區(qū)域病蟲害風險較高時，自動推送預(yù)警信息至相關(guān)人員手機，推薦相應(yīng)防治措施。為每批農(nóng)產(chǎn)品建立唯一標識碼，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)記錄其生長關(guān)鍵信息，實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品全程可追溯。

某智慧農(nóng)業(yè)基地部署物聯(lián)網(wǎng)傳感器和云計算平臺，實現(xiàn)農(nóng)田環(huán)境實時監(jiān)測防治。例如，在番茄種植區(qū)安裝溫濕度傳感器和光照傳感器，實時監(jiān)測作物生長環(huán)境。利用害蟲性誘捕器和高清攝像頭監(jiān)測害蟲活動情況，分析對應(yīng)數(shù)據(jù)后自動生成防治建議，推送至農(nóng)民手機APP。農(nóng)民根據(jù)建議調(diào)整灌溉量、施肥比例、設(shè)置性誘捕器等，降低病蟲害發(fā)生率，提高番茄產(chǎn)量。

②番茄病蟲害的物理防治

在現(xiàn)代大棚番茄種植管理中，物理防治手段發(fā)揮著重要作用，且隨著科技的不斷進步，其技術(shù)也日益精細化和智能化。通過在大棚內(nèi)合理布局光照傳感器，能夠?qū)崟r且精準地監(jiān)測大棚內(nèi)的光照強度數(shù)據(jù)。依據(jù)番茄在不同生長階段對光照的特定需求，借助自動化的遮陽或補光設(shè)備，對光照強度進行精準調(diào)控，營造出一個既能滿足番茄健康生長所需，又不利于病蟲害滋生繁衍的光照環(huán)境。例如，在番茄的開花坐果期，適當增強光照強度和時長，有助于提高果實的坐果率和品質(zhì)，同時抑制某些喜陰病蟲害的發(fā)生。

考慮到不同種類的番茄病蟲害具有其特定的致死溫度范圍，大棚內(nèi)配備先進的加熱或降溫設(shè)備至關(guān)重要。通過對大棚溫度的精準調(diào)控，使其在關(guān)鍵時期達到能夠有效殺滅或抑制病蟲害的溫度條件。例如，針對部分在高溫下難以存活的病菌或蟲卵，在合適的時機適度提升大棚溫度，能夠顯著降低病蟲害的基數(shù)。

③番茄病蟲害的生物防治

生物防治在大棚番茄種植中具有廣闊的應(yīng)用前景。首先，根據(jù)對大棚內(nèi)害蟲種類的精準鑒定和監(jiān)測，選擇與之適配的天敵生物引入大棚生態(tài)系統(tǒng)中。例如，針對蚜蟲危害，引入赤眼蜂或瓢蟲等天敵，利用它們與害蟲之間的天然捕食關(guān)系，實現(xiàn)對害蟲數(shù)量的有效控制。通過安裝在大棚內(nèi)的智能監(jiān)測設(shè)備，實時追蹤天敵和害蟲的數(shù)量分布動態(tài)變化情況，深入分析兩者之間的相互作用關(guān)系，進而科學地調(diào)整天敵的引入數(shù)量和時間節(jié)點，確保天敵能夠在大棚內(nèi)建立穩(wěn)定的種群，持續(xù)發(fā)揮對害蟲的控制作用。

微生物制劑在生物防治中也扮演著重要角色。選用蘇云桿菌、木霉菌等高效且安全的微生物制劑，結(jié)合智能灌溉系統(tǒng)和無人機植保技術(shù)，能夠?qū)⑽⑸镏苿┚珳实厥┯玫讲『Πl(fā)生的特定區(qū)域，實現(xiàn)靶向治療。例如，利用無人機的精準定位和噴灑功能，將木霉菌制劑均勻地噴灑在受到葉霉病侵害的區(qū)域，通過微生物之間的競爭和拮抗作用，抑制病原菌的生長和繁殖。

④番茄病蟲害的化學防治

在大棚番茄病蟲害防治過程中，化學防治雖然是一種較為直接有效的手段，但需要高度的科學性和精準性，以確保其有效性和安全性。借助先進的病蟲害識別技術(shù)，對大棚內(nèi)的病蟲害種類、發(fā)生程度和分布范圍進行精確分析，并將這些數(shù)據(jù)實時傳輸至智能噴霧系統(tǒng)。通過智能算法，確定針對不同病蟲害的最佳藥劑種類、使用濃度和噴霧劑量，為當?shù)剞r(nóng)民提供科學詳細的施藥建議和操作方案。例如，針對大棚內(nèi)發(fā)生的早疫病，根據(jù)病菌的抗藥性監(jiān)測數(shù)據(jù)和病害嚴重程度，精準調(diào)配含有高效殺菌劑的藥劑組合，并通過智能噴霧系統(tǒng)均勻地施用到發(fā)病區(qū)域，確保藥劑能夠準確覆蓋病株，有效遏制病害的蔓延。

為了有效應(yīng)對大棚番茄病蟲害對化學藥劑產(chǎn)生抗藥性的問題，制定科學合理的藥劑輪換使用計劃至關(guān)重要。依據(jù)病蟲害數(shù)據(jù)庫中對歷年病蟲害抗藥性變化的記錄和分析，定期更換不同作用機制和成分的藥劑進行防治。例如，對于長期使用同一種殺菌劑防治的灰霉病，每隔一定的防治周期，選用新型的、具有不同作用靶點的殺菌劑進行替代，打破病蟲害的抗藥機制，維持化學防治的效果。

建立完善的病蟲害數(shù)據(jù)庫和化學防治數(shù)據(jù)庫是實現(xiàn)精準智能化化學防治的關(guān)鍵基礎(chǔ)。詳細記錄大棚內(nèi)每次病蟲害的發(fā)生時間、癥狀表現(xiàn)、危害程度、化學藥劑的使用種類、使用劑量、使用時間以及防治效果等信息。通過對這些數(shù)據(jù)的深入挖掘和分析，不斷優(yōu)化化學防治策略和方案，為后續(xù)的病蟲害防治工作提供有力的數(shù)據(jù)支持和決策依據(jù)。同時，密切關(guān)注國內(nèi)外新藥劑的研發(fā)動態(tài)和推廣應(yīng)用情況，及時引進和應(yīng)用新型高效、低毒、低殘留的化學藥劑，更新和完善化學防治手段，確保大棚番茄病蟲害化學防治工作始終處于科學、高效、安全的軌道上，為番茄的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)提供堅實保障。

綜上所述，信息化監(jiān)測防控技術(shù)應(yīng)用提升大棚番茄病蟲害防治效率，減少化學藥劑使用，降低環(huán)境污染，保障番茄健康生長。在后續(xù)推廣中，信息化監(jiān)測防控技術(shù)將在大棚番茄病蟲害防治中發(fā)揮作用，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展貢獻力量。

（作者單位：1.271611山東省肥城市王莊鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心；2.271611山東省肥城市綠生園家庭農(nóng)場）