農(nóng)作物病蟲(chóng)害監(jiān)控方法研究

張璐 趙娜

摘要：農(nóng)業(yè)災(zāi)害頻繁爆發(fā)的主要原因之一就是蟲(chóng)害。蟲(chóng)害不但制約著農(nóng)作物的產(chǎn)量，而且也影響著農(nóng)作物的品質(zhì)。在早期發(fā)現(xiàn)并準(zhǔn)確定位和識(shí)別害蟲(chóng)，對(duì)其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)做出評(píng)估，這種方法可有效精確提高施藥方法和綜合防治病蟲(chóng)害的針對(duì)性和準(zhǔn)確性。本文針對(duì)農(nóng)業(yè)中蟲(chóng)害發(fā)生數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，以及對(duì)相關(guān)基礎(chǔ)理論的研究，總結(jié)相應(yīng)的監(jiān)控模型，并基于區(qū)域的蟲(chóng)害發(fā)生量進(jìn)行預(yù)測(cè)。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)災(zāi)害；監(jiān)控模型；蟲(chóng)害預(yù)測(cè)

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）07-0207-02

Abstract： One of the main causes of frequent agricultural disasters is pests. Insect pests not only restrict the yield of crops， but also affect the quality of crops. Early detection and identification of pests and accurate identification of their future development trends， this method can effectively improve the accuracy and accuracy of the application of pesticides and integrated pest control. In this paper， the characteristics of pest occurrence data in agriculture， as well as the research on relevant basic theories， summarize the corresponding monitoring models， and predict based on the amount of pests in the region.

Keywords： agricultural disaster；monitoring model； pest prediction

1概述

農(nóng)作物病蟲(chóng)害的爆發(fā)往往意味著大規(guī)模的減產(chǎn)減質(zhì)，將造成不可挽回的經(jīng)濟(jì)損失。傳統(tǒng)的病蟲(chóng)害識(shí)別方法速度慢、主觀性強(qiáng)、誤判率高，已經(jīng)不能滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。我國(guó)作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)一直都是國(guó)民經(jīng)濟(jì)命脈，是國(guó)民的衣食之源、生存之本。事實(shí)上我國(guó)農(nóng)業(yè)受到病蟲(chóng)害的影響非常嚴(yán)重，重要農(nóng)作物病蟲(chóng)害的種類繁多，并且對(duì)農(nóng)業(yè)的影響非常大，一旦暴發(fā)就會(huì)成災(zāi)。目前一般的殺蟲(chóng)措施噴灑農(nóng)藥會(huì)帶來(lái)土壤、水質(zhì)污染，還會(huì)導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降，影響著人們的健康和生態(tài)環(huán)境。目前蟲(chóng)害防治技術(shù)主要有四種，即生物防治、培育轉(zhuǎn)基因抗病蟲(chóng)品種、應(yīng)用物理防治和加強(qiáng)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，其中蟲(chóng)害防治技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)無(wú)疑是加強(qiáng)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。然而實(shí)現(xiàn)科學(xué)防治蟲(chóng)害的前提和基礎(chǔ)是實(shí)時(shí)可靠的環(huán)境監(jiān)測(cè)，因此監(jiān)控系統(tǒng)必須實(shí)時(shí)采集農(nóng)作物影響因子的數(shù)據(jù)信息，并將數(shù)據(jù)可靠地傳輸給用戶。傳統(tǒng)的昆蟲(chóng)檢測(cè)方法需要人親自前往現(xiàn)場(chǎng)去計(jì)算昆蟲(chóng)的數(shù)量并識(shí)別昆蟲(chóng)的種類，然而其存在很大的缺點(diǎn)，不僅費(fèi)時(shí)還費(fèi)力，而且因?yàn)槊總€(gè)人的計(jì)算方法不同，計(jì)算的準(zhǔn)確率很難得到保證，對(duì)于科學(xué)來(lái)說(shuō)不是有價(jià)值的研究數(shù)據(jù)。目前，我國(guó)農(nóng)業(yè)蟲(chóng)害預(yù)測(cè)防控系統(tǒng)的研究相較于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家還是比較落后的，國(guó)外的農(nóng)業(yè)蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)大范圍應(yīng)用于實(shí)際的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)階段，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益明顯。中國(guó)科學(xué)院植物保護(hù)研究所和南京農(nóng)業(yè)大學(xué)組建的昆蟲(chóng)雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)重要遷飛性種群的遷飛的監(jiān)測(cè)工作，為蟲(chóng)害的預(yù)測(cè)和防治提供了重要的依據(jù)。解決了我國(guó)傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)設(shè)施基本沒(méi)有環(huán)境監(jiān)測(cè)和控制能力，主要在于缺乏高效可靠的環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備和數(shù)據(jù)分析的問(wèn)題。[1]

2農(nóng)作物病蟲(chóng)害監(jiān)控方法研究

在農(nóng)業(yè)種植過(guò)程中，病蟲(chóng)害是農(nóng)業(yè)工作者以及相關(guān)研究部門(mén)最為頭疼的一個(gè)部分。由于我國(guó)進(jìn)來(lái)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整，蟲(chóng)害出現(xiàn)了多種類、高頻率等特性，所以農(nóng)作物蟲(chóng)害問(wèn)題對(duì)于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展而言是必須解決的問(wèn)題。同時(shí)，如果程度較小的病蟲(chóng)害未經(jīng)良好處理，極有可能會(huì)演變成重大病蟲(chóng)災(zāi)害。其中，農(nóng)作物病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)的出現(xiàn)，為重大病蟲(chóng)災(zāi)害的預(yù)防做好技術(shù)方面的支持。農(nóng)作物病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)，在病蟲(chóng)災(zāi)害處理領(lǐng)域，可有效進(jìn)行病蟲(chóng)防控組織化程度和科學(xué)化水平等方面的提升。其中農(nóng)作物病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)病蟲(chóng)綜合治理、農(nóng)藥減量控害的重要措施。病蟲(chóng)害的監(jiān)控設(shè)備和小型的氣候信息采集系統(tǒng)，不僅可以做到病害狀況的監(jiān)控，還可以采集蟲(chóng)情信息、農(nóng)林氣象信息，并可以將數(shù)據(jù)上傳至云服務(wù)器。

3監(jiān)控模型

一個(gè)完整的監(jiān)控模型，主要需要三個(gè)部分，即供電器、核心處理器以及監(jiān)控傳感組（溫濕度傳感器、光照強(qiáng)度、昆蟲(chóng)計(jì)數(shù)傳感器）。[3]考慮到現(xiàn)實(shí)中農(nóng)田的面積范圍比較大，可以將其劃分成為多個(gè)區(qū)域，所以需要在每個(gè)區(qū)域放置一個(gè)監(jiān)控模型。先建立一個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)即一個(gè)終端，主要負(fù)責(zé)農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲(chǔ)，采集生物數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。供電器是整個(gè)系統(tǒng)的重要部分，其好壞決定了整個(gè)系統(tǒng)的性能?？紤]到監(jiān)控站點(diǎn)的設(shè)備是放在露天環(huán)境下，必須具有可移動(dòng)性和低功耗性。并且使用電纜會(huì)使成本提高并且可移動(dòng)性能差。所以使用儲(chǔ)能電池給核心處理器供電，使用太陽(yáng)能電池板給室外設(shè)備供電。溫濕度傳感器是用于采集空氣的溫度和濕度的信息，是傳感器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的一種。相較于普通的城鎮(zhèn)，田地間環(huán)境惡劣且一年四季氣候變幻較大，因此在溫濕度傳感器的選擇上就需要著重考慮溫濕度可測(cè)量范圍、傳感器工作環(huán)境要求以及長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性能這三大重要指標(biāo)。在每次的試驗(yàn)中將標(biāo)準(zhǔn)值規(guī)定在一個(gè)范圍內(nèi)，以確保所得值的準(zhǔn)確性。傳感器每天將采集大量的數(shù)據(jù)，用存儲(chǔ)器將這些數(shù)據(jù)保存起來(lái)。監(jiān)測(cè)站點(diǎn)還需要有精準(zhǔn)的GPS功能以便于實(shí)時(shí)更新時(shí)間，將得到的完整的數(shù)據(jù)存入系統(tǒng)。

通過(guò)查看了全國(guó)農(nóng)技推廣服務(wù)中心獲取的水稻蟲(chóng)害受災(zāi)面積的情況和國(guó)家氣象局獲取的氣象數(shù)據(jù)。選取水稻中的一種蟲(chóng)害稻飛虱進(jìn)行觀察。由于雜交稻的大面積種植，為稻飛虱提供了適宜的生長(zhǎng)繁殖環(huán)境。由于雜交稻莖稈粗壯，葉片肥厚，更加有利于稻飛虱的繁殖。通過(guò)對(duì)比得出，稻飛虱的發(fā)生面積與溫度變化存在著一定的線性關(guān)系。即溫度每升高1℃，稻飛虱的發(fā)生面積在大部分省中呈現(xiàn)增長(zhǎng)發(fā)展趨勢(shì)。稻飛虱受大氣環(huán)流的大氣候條件影響，也受到本地區(qū)域性氣候條件、地理位置、地勢(shì)地貌及農(nóng)田小氣候的因素影響，還受到種植品種、田間管理及當(dāng)?shù)剞r(nóng)民種植習(xí)慣等因素影響。[4]由此我們可以得知，若對(duì)某一具體地區(qū)進(jìn)行研究和分析，必須要結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂蚝褪転?zāi)情況進(jìn)行具體的分析。具體問(wèn)題具體分析才是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。

4結(jié)論與展望

綜上所述，病蟲(chóng)害檢測(cè)是準(zhǔn)確、高效、實(shí)時(shí)的一種技術(shù)，且在不久將來(lái)必將會(huì)成為病蟲(chóng)害識(shí)別與檢測(cè)方面的一項(xiàng)新技術(shù)研究方向的一大熱點(diǎn)，它將是提高病蟲(chóng)監(jiān)測(cè)預(yù)警能力的必然選擇。蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不但可以準(zhǔn)確采集農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境信息、蟲(chóng)害數(shù)目，且還能研究病蟲(chóng)害暴發(fā)與季節(jié)氣候、光照、地理位置等條件因素的關(guān)系，從中我們可以制定科學(xué)有效的病蟲(chóng)害防控預(yù)案，有效指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，不斷提高農(nóng)作物質(zhì)量和農(nóng)作物產(chǎn)量。蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)，可以提前對(duì)蟲(chóng)害發(fā)生的可能性和趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，采取措施預(yù)防，提高防治效果，控制病害的發(fā)生、發(fā)展及流行，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)積累蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是通過(guò)建立在廣泛覆蓋的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的，它將可以在重組基礎(chǔ)上去適應(yīng)多樣化的農(nóng)田環(huán)境，必將為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)建設(shè)的穩(wěn)定傳輸、全面感知及智能管理奠基一定的基礎(chǔ)。大大提高了農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害等生物監(jiān)測(cè)預(yù)警能力，大大促進(jìn)了農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害預(yù)測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)化、可視化、現(xiàn)代化、自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò)化。及時(shí)防治、有效防治、科學(xué)防治，保護(hù)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，對(duì)于長(zhǎng)期的綜合防治具有戰(zhàn)略性意義。在以后的研究中可以加入遺傳算法，處理局部區(qū)域的多個(gè)個(gè)體，即對(duì)搜索空間中的多個(gè)解進(jìn)行評(píng)估，減少了陷入局部最優(yōu)解的風(fēng)險(xiǎn)。加入遺傳算法可以提高對(duì)信息的分析處理的準(zhǔn)確性，所收集的數(shù)據(jù)將具有省時(shí)、省力、操作簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確率高等綜合優(yōu)勢(shì)，減輕了測(cè)試人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，保障了農(nóng)業(yè)的豐收。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張佳銳. 基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)蟲(chóng)害智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].湖南大學(xué)，2015.

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【通聯(lián)編輯：唐一東】