溫室生態健康在設施農業生產中的應用方法

鄧永卓，李 潔，王姝逸，楊靖峰

（1.天津市農業技術推廣站，天津 300061；2.天津市農業信息中心，天津 300201）

1 溫室生態系統健康

生態系統健康是20世紀90年代國際上出現的一個新的研究領域，與人類健康密切相關。1994年成立了國際生態系統健康學會。繼而國內也開展了這方面的研究工作。生態系統健康一般包含了如下幾個方面的含義：①一個健康的系統必須是穩定、有彈性和可持續的；②生態系統健康具有尺度限制；③應用生態系統健康概念的目標是管理資源；④一個生態系統健康的標準狀態必須包括人類作為生態系統的一部分，并認識到人口統計學的影響；⑤生態系統功能的保持，生態系統的可持續性等必須考慮到區域或空間分配等。對于農業生態系統的健康評估方法很多，常用的有如下幾類：①生態系統失調綜合癥的診斷：生態系統失調綜合癥（Ecosystem DistressSyndrome）是指系統被破壞后導致其在正常生命期限前終結的不可逆過程；②生態系統的緩沖力和持續性評估：這是根據生態系統抵抗壓力能力的大小來評價其健康程度的，即生態系統抵抗自然災害或受自然災害的干擾后恢復原來狀態的能力；③生態系統健康風險評估：生態系統健康風險評估就是評價危害生態系統健康的不良事件發生的概率以及在不同概率下不良事件所造成后果的嚴重性，并決定應該制訂和采取的可行對策。

溫室生態系統健康研究在國內研究比較少，開始于2000年左右。喬曉軍和沈佐銳通過開發溫室環境監控系統，實現了對溫室內外溫濕度、光照及二氧化碳濃度等參數進行自動測量和自動存儲，同時與冬夏季溫室黃瓜上棉蚜種群隨時序的數量變化系統調查結合，并對蚜蟲種群動態進行分析，開發出溫室害蟲種群動態模擬系統。王小藝和沈佐銳，通過研究某些關鍵因子（如殺蟲劑、天敵生物及環境溫度等）在溫室生態系統中對害蟲種群的調控作用，以及這些因子的聯系效應，提高了保護地害蟲綜合治理的水平。盧健和沈佐銳通過對溫室環境因子的實時監控數據，結合蔬菜專家知識，開發了溫室作物生態健康智能監護系統（GH-Healthex）。

2 在設施農業管理中的應用

從生態系統健康角度分析，設施生產環境特殊、作物種類繁多、連作現象嚴重及新品種引進的條件，病原菌和小型昆蟲大量繁殖，出現了與露地生產不同的溫室“生態系統綜合癥”問題。主要表現為生物多樣性的減少（包括生境、物種和基因水平上），生物組成的變化，r-類對策物種（小型昆蟲）在生態系統中的優勢度增加，生態系統中某些種群振蕩幅度加大等。

針對上述這些表現，通過對溫室生態系統數據進行采集，應用溫室生態模型技術對主要病蟲害進行動態模擬，并進行生態系統綜合癥診斷，實現早期預警，明確溫室生態系統不同作物及品種的種植時空規劃，確定健康溫室生態系統綜合管理的配套措施，科學指導溫室生產作物種類（品種）、茬口安排及病蟲害防治等。

2.1 溫室生態系統數據采集

利用設施環境因子自動監測設備采集與溫室生產中作物生長及病蟲害相關的環境因子，主要是空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤水分、光照和二氧化碳。利用智能監測技術（如微小昆蟲自動計數和作物葉面分析系統技術）結合傳統監測手段監測溫室病蟲害發生動態。同時，根據需要對作物生長動態進行監測，并收集相關市場信息。以上數據作為基礎性數據。

2.2 溫室生態系統模擬

綜合考慮反映溫室生態系統的資源狀況與生產結構的各類型設施的生物環境指標（溫室環境、作物種類、品種及茬口安排）及社會經濟指標（上市周期和生產效益）等，結合防御災害（風、雹、低溫冷害及陰雨等氣象災害），利用層次分析方法分析系統的結構，明確評價體系相關的要素，采用模糊綜合評價法和綜合指數法確定各要素間的相關性和權重，據此建立評價指標體系。采用系統模擬模型技術進行不同作物及品種和茬口的種植時空模擬，即可提出不同類型設施種植優化方案。

2.3 生態系統綜合癥診斷

利用歷年設施病蟲害發生動態和分布、氣象和土壤等資料，結合實地監測及農藝措施，明確設施中主要及新出現病蟲害的發生規律和流行動態，其診斷就是選擇一組關鍵指標，如環境指標（溫室小氣候環境和溫室土壤環境等）、生物指標（生物多樣性、天敵、害蟲、病害及土壤微生物征，建立生態系統綜合癥診斷指標體系。

2.4 溫室病蟲害動態模型建立

在監測溫室典型病蟲害 (如黃瓜霜霉病、番茄灰霉病、白粉虱和蚜蟲)及一些新發生對生產造成嚴重威脅的病蟲害的基礎上，結合溫室實時監測獲取的環境數據，通過小區試驗構建其發生危害動態模型，包括主要蟲害動態規律研究，主要蟲害與病害流行之間的相關性等。

2.5 提出溫室生態系統健康綜合管理配套措施

根據上述所提到的溫室生態系統模擬、溫室生態系統綜合癥診斷、溫室病害流行模型及蟲害種群動態模型技術，即可組建完成溫室生態系統健康綜合管理配套措施，實現對溫室中種植作物種類及品種選擇、茬口安排、水肥管理、病蟲害管理和溫室操作調控等各個生產環節的預警、決策和技術實施，科學指導溫室作物安全高效生產。整個實現過程如圖1所示。

圖1 溫室生態健康綜合管理措施實現過程

[1]王小藝,沈佐銳.農業生態系統健康評估方法研究概況[J].中國農業大學學報,2001,6(1):84-90.

[2]句榮輝,沈佐銳.基于短信息的溫室生態健康呼叫系統[J].農業工程學報,2004,20(3):226-228.