果樹(shù)病蟲(chóng)害防治信息化技術(shù)研究

果樹(shù)病蟲(chóng)害的定義是指在果樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，由于受到有害生物如包括害蟲(chóng)、病原菌、病毒等，或非生物因子如干旱、水澇、缺乏營(yíng)養(yǎng)元素、溫度不適等的影響，導(dǎo)致果樹(shù)正常生長(zhǎng)和發(fā)育受到干擾或破壞，從而造成產(chǎn)量下降、品質(zhì)降低甚至果樹(shù)死亡的一系列不良現(xiàn)象。果樹(shù)病害可以分為侵染性和非侵染性。侵染性病害是由病原微生物引起的病害，具有傳染性，如蘋(píng)果輪紋病、褐斑病、蘋(píng)果花葉病、銹果病等。非侵染性病害是由非生物因子引起的病害，如氣候因素、土壤因素、營(yíng)養(yǎng)失調(diào)等，不具有傳染性。這類(lèi)病害通常表現(xiàn)為果樹(shù)生長(zhǎng)不良、葉片變色、果實(shí)畸形等癥狀，如缺素癥、日灼病、凍害等。果樹(shù)病蟲(chóng)害的危害與影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

一是對(duì)果樹(shù)生長(zhǎng)的影響。病蟲(chóng)害會(huì)直接導(dǎo)致果樹(shù)生長(zhǎng)緩慢，樹(shù)形矮小，枝條纖細(xì)，葉片黃化、卷曲或脫落。例如，葉片被害蟲(chóng)啃食后，光合作用效率降低，影響?zhàn)B分的合成和傳輸。長(zhǎng)期受到病蟲(chóng)害的侵襲，果樹(shù)樹(shù)體會(huì)衰弱，抗逆性降低，容易感染其他病蟲(chóng)害。根部病害會(huì)導(dǎo)致果樹(shù)水分和養(yǎng)分吸收能力下降，進(jìn)一步加劇樹(shù)勢(shì)的衰弱。部分病蟲(chóng)害甚至?xí)?dǎo)致果實(shí)內(nèi)有毒物質(zhì)積累，對(duì)人體健康造成危害。二是對(duì)經(jīng)濟(jì)效益的影響。病蟲(chóng)害會(huì)降低果樹(shù)的產(chǎn)值，減少果農(nóng)的經(jīng)濟(jì)收入。三是對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。大量使用化學(xué)農(nóng)藥進(jìn)行病蟲(chóng)害防治會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞。長(zhǎng)期依賴(lài)化學(xué)農(nóng)藥進(jìn)行病蟲(chóng)害防治會(huì)導(dǎo)致果園生物多樣性的下降，破壞生態(tài)平衡，不僅影響果樹(shù)的生長(zhǎng)環(huán)境，還可能對(duì)周邊生物造成危害]。

1傳統(tǒng)的果樹(shù)病蟲(chóng)害防治方法及其局限性

1.1化學(xué)防治

化學(xué)防治是通過(guò)使用化學(xué)農(nóng)藥來(lái)控制和消滅病蟲(chóng)害的方法，見(jiàn)效快、效果好，能夠迅速殺死大量的病蟲(chóng)害。但化學(xué)農(nóng)藥可能殘留在果實(shí)和土壤中，對(duì)環(huán)境和人體健康造成潛在威脅。此外，長(zhǎng)期使用化學(xué)農(nóng)藥可能導(dǎo)致病蟲(chóng)害產(chǎn)生抗藥性，使得農(nóng)藥效果逐漸降低。化學(xué)農(nóng)藥在殺死害蟲(chóng)的同時(shí)，也可能對(duì)益蟲(chóng)和其他生物造成傷害，破壞果園生態(tài)平衡[2]。

1.2 物理防治

物理防治是利用物理手段來(lái)控制和預(yù)防病蟲(chóng)害的方法，包括光、熱、電、聲等物理因素的應(yīng)用。物理防治根據(jù)不同病蟲(chóng)害的特點(diǎn)，采用不同的物理方法進(jìn)行防治。此外，物理防治的覆蓋范圍較小，且效果可能受到環(huán)境、天氣等因素的影響，存在一定的不穩(wěn)定性（圖1）。

1.3生物防治

生物防治是利用生物或其產(chǎn)物來(lái)控制病蟲(chóng)害的方法，包括天敵法、干擾法和生物農(nóng)藥法等。生物防治對(duì)病蟲(chóng)害的持續(xù)控制能力強(qiáng)，生物防治過(guò)程中不需要接觸大量的化學(xué)物質(zhì)，可降低農(nóng)藥殘留，對(duì)環(huán)境影響小。但生物防治的見(jiàn)效速度相對(duì)較慢。此外生物防治的使用往往有限制條件。如微生物農(nóng)藥需避免高溫、強(qiáng)光等條件，否則易失活；投放天敵的時(shí)間必須與害蟲(chóng)發(fā)生或產(chǎn)卵時(shí)間吻合，才能起到良好效果[3]。

2信息化技術(shù)防治果樹(shù)病蟲(chóng)害

隨著科技的進(jìn)步和人們對(duì)環(huán)保、健康要求的提高，人們不斷探索和推廣更加高效、環(huán)保、安全的果樹(shù)病蟲(chóng)害防治新技術(shù)。在人工智能和計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的背景下，信息化技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于果樹(shù)病蟲(chóng)害的監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)、識(shí)別、診斷和防治中。例如物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)蟲(chóng)情信息系統(tǒng)、遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)、智能物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等的應(yīng)用，使得果樹(shù)病蟲(chóng)害的監(jiān)測(cè)和防治更加智能化、自動(dòng)化和精準(zhǔn)化。

2.1信息化技術(shù)防治果樹(shù)病蟲(chóng)害的特點(diǎn)

信息化技術(shù)防治果樹(shù)病蟲(chóng)害是指將信息技術(shù)應(yīng)用于果樹(shù)病蟲(chóng)害的監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)、識(shí)別、診斷、信息管理和決策支持等方面。它利用傳感器、遙感器、圖像識(shí)別算法、大數(shù)據(jù)分析等工具，實(shí)時(shí)采集和分析果樹(shù)病蟲(chóng)害的相關(guān)數(shù)據(jù)，為果農(nóng)提供及時(shí)、準(zhǔn)確的病蟲(chóng)害信息和防治建議。信息化技術(shù)防治果樹(shù)病蟲(chóng)害的特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：第一，高效性與準(zhǔn)確性。信息化技術(shù)能夠快速準(zhǔn)確地獲取果樹(shù)病蟲(chóng)害的發(fā)生情況和分布范圍，提高防治工作效率。第二，智能化決策支持。通過(guò)數(shù)據(jù)分析和建模，結(jié)合專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)規(guī)律，為果農(nóng)提供科學(xué)的防治建議和決策支持。第三，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與預(yù)警。利用傳感器和遙感技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)果樹(shù)病蟲(chóng)害的發(fā)生動(dòng)態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取防治措施，減少病蟲(chóng)害的擴(kuò)散和損失。第四，資源優(yōu)化配置。信息化技術(shù)可以幫助果農(nóng)優(yōu)化資源配置，如精準(zhǔn)施藥、節(jié)水節(jié)肥等，提高資源利用效率。第五，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。通過(guò)減少化學(xué)農(nóng)藥的使用量，減少對(duì)環(huán)境的影響，推動(dòng)果樹(shù)產(chǎn)業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展（圖2）[4]。

2.2信息化技術(shù)防治果樹(shù)病蟲(chóng)害的關(guān)鍵創(chuàng)新

一是遙感技術(shù)。遙感技術(shù)是一種利用電磁波探測(cè)地表物體的科學(xué)與技術(shù)。它通過(guò)人造衛(wèi)星、飛機(jī)或其他飛行器上搭載的遙感器，向地面發(fā)射電磁波并接收其反射或輻射回來(lái)的信號(hào)，進(jìn)而將這些信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像或數(shù)據(jù)信息。這些圖像或數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理和分析，可以揭示地面物體的性質(zhì)、狀態(tài)、分布及變化等信息。在遙感技術(shù)中，不同物體因物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、表面狀態(tài)等差異，對(duì)電磁波的反射、吸收和發(fā)射特性也不同。因此，通過(guò)測(cè)量和分析這些電磁波特性，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地面物體的識(shí)別和監(jiān)測(cè)[5]。

二是傳感器技術(shù)。傳感器按功能分類(lèi)主要包括但不限于溫度傳感器、濕度傳感器、光傳感器、聲傳感器等，它們?cè)诠麡?shù)病蟲(chóng)害預(yù)警中發(fā)揮著各自的作用。溫度傳感器用于監(jiān)測(cè)果園內(nèi)的溫度變化，對(duì)于了解病蟲(chóng)害的發(fā)生規(guī)律及果樹(shù)生長(zhǎng)狀況至關(guān)重要。濕度傳感器用于測(cè)量土壤和空氣的濕度，濕度是影響病蟲(chóng)害發(fā)生和繁殖的重要因素之一。光傳感器用于檢測(cè)光照強(qiáng)度和光照時(shí)間，光照不足或過(guò)量都可能影響果樹(shù)的健康，進(jìn)而影響其對(duì)病蟲(chóng)害的抵抗力。聲傳感器能夠捕捉害蟲(chóng)活動(dòng)產(chǎn)生的聲音，如咀嚼聲、飛行聲等，為害蟲(chóng)的監(jiān)測(cè)和預(yù)警提供重要線索。此外，還有專(zhuān)門(mén)用于監(jiān)測(cè)特定氣體的氣體傳感器，以及能夠測(cè)量物體加速度、壓力、位移等的傳感器，這些在果樹(shù)病蟲(chóng)害預(yù)警系統(tǒng)中同樣具有潛在的應(yīng)用價(jià)值（圖3）。

三是數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理是將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為有價(jià)值信息的過(guò)程，它在果樹(shù)病蟲(chóng)害防治決策中起著至關(guān)重要的作用。數(shù)據(jù)處理流程主要包括以下幾個(gè)步驟：（一）是通過(guò)果園內(nèi)安裝的病蟲(chóng)害誘捕器、氣象站、土壤傳感器等設(shè)備，全面采集環(huán)境數(shù)據(jù)和病蟲(chóng)害數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)涵蓋了病蟲(chóng)害類(lèi)型、數(shù)量、分布，以及果園內(nèi)的溫度、濕度、光照、土壤養(yǎng)分等多種信息。（二）是對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行審查校驗(yàn)和整理，去除異常值和缺失值，確保數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可靠性。這一步驟是后續(xù)分析的基礎(chǔ)，能夠保障分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。三）是將審查校驗(yàn)后的數(shù)據(jù)整合在一起，形成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)集，便于后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和處理。

（四）是根據(jù)分析需求，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換，以便數(shù)據(jù)能夠更好地適應(yīng)分析模型或算法。

四是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。如物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)蟲(chóng)情測(cè)報(bào)燈。它是一種集害蟲(chóng)誘捕、圖像采集、自動(dòng)識(shí)別、數(shù)據(jù)傳輸和分析預(yù)警于一體的智能化設(shè)備。它利用害蟲(chóng)的趨光性，通過(guò)特定光源吸引害蟲(chóng)靠近并落入捕蟲(chóng)裝置中。設(shè)備內(nèi)置的高清攝像頭會(huì)自動(dòng)拍攝落入害蟲(chóng)的圖像，并通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將圖像數(shù)據(jù)傳輸至云端服務(wù)器。在云端，利用先進(jìn)的圖像識(shí)別算法，系統(tǒng)能夠自動(dòng)識(shí)別害蟲(chóng)種類(lèi)、數(shù)量和活動(dòng)規(guī)律。同時(shí)，結(jié)合氣象數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)等環(huán)境信息，系統(tǒng)可以進(jìn)一步分析害蟲(chóng)發(fā)生的趨勢(shì)和潛在風(fēng)險(xiǎn)，為果園管理者提供精準(zhǔn)的蟲(chóng)情測(cè)報(bào)和防治建議。物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)蟲(chóng)情測(cè)報(bào)燈的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)果樹(shù)病蟲(chóng)害的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與精準(zhǔn)預(yù)警。果園管理者可以通過(guò)手機(jī)或電腦隨時(shí)查看監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和分析結(jié)果，根據(jù)預(yù)警信息制定針對(duì)性的防治措施，有效控制害蟲(chóng)擴(kuò)散，減少農(nóng)藥使用量和頻率，降低對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)果品的殘留風(fēng)險(xiǎn)。此外，物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)蟲(chóng)情測(cè)報(bào)燈還可以與其他智慧農(nóng)業(yè)設(shè)備如氣象站、土壤水分傳感器等相結(jié)合，形成完整的果園環(huán)境監(jiān)測(cè)體系，為果園的精準(zhǔn)灌溉、施肥等管理提供數(shù)據(jù)支持，進(jìn)一步提高果園的生產(chǎn)效率和果品品質(zhì)。

3信息化技術(shù)防治果樹(shù)病蟲(chóng)害面臨的挑戰(zhàn)與未來(lái)發(fā)展方向

盡管果樹(shù)病蟲(chóng)害防治信息化技術(shù)發(fā)展迅速，但在發(fā)展過(guò)程中仍然面臨一定的挑戰(zhàn)。（一）是技術(shù)難度較大，果樹(shù)病蟲(chóng)害防治信息化技術(shù)涉及多個(gè)領(lǐng)域的融合，需要較高的技術(shù)水平和專(zhuān)業(yè)知識(shí)。為此，研發(fā)部門(mén)應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新，提高技術(shù)水平；同時(shí)，加強(qiáng)人才培養(yǎng)和知識(shí)普及，提升果農(nóng)的技術(shù)素養(yǎng)。（二）是技術(shù)成本高，信息化技術(shù)的應(yīng)用需要投入大量的資金用于設(shè)備購(gòu)置、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和維護(hù)等?？梢酝ㄟ^(guò)政策扶持、市場(chǎng)推廣等方式降低應(yīng)用成本；鼓勵(lì)企業(yè)和社會(huì)資本參與農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)，形成多元化投入格局。（三）是信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后，部分果樹(shù)種植區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)覆蓋不全面、信息化設(shè)備缺乏，影響了病蟲(chóng)害防治信息的傳遞和共享。因此可以加強(qiáng)農(nóng)業(yè)信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提高果園的信息化水平；同時(shí)，整合各類(lèi)病蟲(chóng)害防治信息資源，建立統(tǒng)一的信息平臺(tái)，提高信息共享和利用效率。

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