農業病蟲氣象服務技術培訓探討

孟 瑩,孫虹雨,楊 勁,周海燕,呂廣輝,孫立德

(1.中國氣象局氣象干部培訓學院遼寧分院,遼寧 沈陽 110866;2.遼寧省氣象臺,遼寧 沈陽 110866;3.喀左縣氣象局,遼寧 喀左 122300;4.喀左縣植保站,遼寧 喀左 122300)

農作物病蟲害是農業生產的重要生物災害,它具有種類多、影響大、時常爆發的特點,除受其自身的生物學特性影響外,還受外界環境條件的影響。氣象條件與病蟲發生消長有著密切的關系。一方面氣象本身(溫度、濕度、光照、風雨等氣象要素及地面、近地面空氣、距地面1 000 m 左右大氣中氣流等大氣運動形勢、天氣形勢等)可直接作用于病蟲,如氣傳病害流行與風關系密切,昆蟲動態如草地螟蟲量多少、飛行方向如何依賴于氣流等。另一方面,與病蟲關系密切的非氣象類生態環境,農作物品種、耕作栽培制度、施肥與澆水等的制約因素,也受氣象條件的影響。外界天氣氣候條件直接影響病蟲的生長、發育、生存、繁殖,從而造成病蟲的發生期、發生量,危害期及發生面積影響不同。農業病蟲氣象是研究農作物病蟲發生與氣象條件關系的一門科學,作者提出了農業病蟲害氣象學[1],得到同行們的認可,所著的《農業病蟲害氣象學》被評為遼寧省2016 年度自然科學學術成果特等獎。喀左氣象科技人員在國家森林病蟲防治總站召開的“2015 年全國林業有害生物發生趨勢會商會”和“2016年國家級中心測報站專職測報員培訓班”上作專題學術報告,《喀左縣氣象因素對林業有害生物發生影響評估及預測預報》,在全國森防部門推廣;在中國氣象局氣象干部培訓學院舉辦的“全國農業氣象培訓班”上,《喀左農業病蟲氣象服務》課件授課41 學時,在全國氣象部門推廣應用。為使農業氣象人員、農業技術人員和農民更好地利用農業病蟲氣象技術,辦好培訓班是至關重要的。為此,作者根據以往實踐和認識,對辦好農業病蟲害氣象服務培訓提出以下看法。使農業技術人員及農民能夠充分利用智慧農業病蟲氣象技術,更好的指導農民趨利避害,逐步實現“看天管理”[2～16]。

1 農業病蟲氣象服務技術培訓需求

1.1 農業病蟲發生消長和天氣氣候條件的關系研究

關于病蟲發生消長氣象規律的研究,植物保護工作者對許多病蟲的生物學特性都進行了測定,為分析病蟲發生的氣象規律提供了科學的依據。一是當地農業生產中亟待解決的病蟲氣象問題;二是病蟲氣象規律研究開始從定性進入到定量的研發。喀左縣氣象、植物保護技術人員找出了笨蝗生長溫濕度指標,并建立了長期預測模式,及時發布防治預報警報;收到了較好的服務效果。

1.2 遷飛性害蟲遠距離遷飛的氣象規律研究

我國植物保護、氣象工作者從六十年代初開始對黏蟲、稻縱卷葉螟、褐飛虱、白背飛虱、棉鈴蟲、草地螟等遷飛性害蟲進行系統研究,草地貪葉蛾遷飛氣象規律正在積極研究中。喀左縣采用天氣學、數值預報產品及統計學方法預測遷飛性害蟲遷飛降落取得了卓有成效的研究成果,由于鋒面天氣過境預報準確率明顯提升,提前采取農業生物措施誘殺成蟲,取得了事半功倍的滅蛾效果。

1.3 病蟲發生程度評估及經濟效益評價

采用前蘇聯卡爾別耶夫兩分類、三分類方法,對黏蟲氣象預報經濟效益和發生程度進行了定量評價,找出防治最優決策;首次采用仿真技術的蒙特卡羅方法定量評價喀左縣主要害蟲發生程度的氣候保證率、方差值和峰度值,為研究農業害蟲發生規律提供了科學依據。

1.4 智慧農業病蟲氣象及綠色氣象防控技術

(1)采用天氣學方法預測遷飛性害蟲降落,采用物理方法,誘殺成蟲;(2)利用數值預報產品和統計學方法預測害蟲發生程度和最佳防治期;(3)發布病蟲防治期農用天氣預報(氣溫、濕度、日照時數、風向風速等);(4)農藥施用與天氣試驗研究推廣。喀左縣氣象局和縣植物保護站采用模糊綜合評判方法,篩選出20%滅多威、50%棉鈴寶等5 個農藥品種1∶1 添加FZX 農藥增效劑,不怕雨水沖刷,提高棉鈴蟲防治效果16.3%,1997 年被遼寧省植物保護站列為全省防治棉鈴蟲主要措施和方法。找出了菊酯類農藥夏季施用最佳時期為16:00～18:00,氣溫在24 ℃,相對濕度在70%,提高棉蚜蟲防治效果14.1%。日光溫室內采用棉壟鑫高溫悶棚技術,找出氣溫在56 ℃以上117 h 效果最佳,并對土壤中各種線蟲、枯黃萎病得到有效殺滅作用,提高產量24.6%;遼寧省植物保護站2017年3 月在喀左縣召開會議并在全省推廣應用。

喀左縣氣象和植物保護技術人員找出了為害農業主要病蟲發生氣象規律,采用多種數學方法預測病蟲發生量、發生期、發生面積及最佳防治期,病蟲預報準確率在80%左右;還提前3～5 d 做出鋒面天氣移到本地預報,采取農業生物措施誘蛾,開展了農藥施用與天氣試驗,確定防治最優決策和利用有利天氣指導農民科學施藥,從而提高了農業病蟲綜合預報預警能力,為綠色防控技術開辟了一條新的途徑。2012 年7 月2 日喀左縣氣象臺針對7 月3 日的轉折性天氣發布農藥噴灑預報:“預計喀左縣7 月3 日～5 日受高壓控制,天氣以晴為主,氣溫在20～34 ℃,相對濕度50%～60%,日照時數9～10 h,風速每秒在2 到3 級,非常適合農作物病蟲害防治等農事活動;用藥以正溫度系數劑型為主,噴施農藥最佳時間為16:00～18:00”。農民根據發布的信息合理安排打藥時間,節省了勞動成本,提高了防治效果。2012 年8 月1 日,喀左縣氣象臺和縣植物保護站聯合發布三代黏蟲發生防治預報:由于前期降水偏多和蟲源基數較大,三代黏蟲將大發生,各鄉鎮應加強防治。防治最佳時間為8 月6～15 日,選擇晴天噴施農藥。2012 年是東北地區近30 年三代黏蟲發生最嚴重的年份,喀左縣沒有造成一畝損失。

2 農業病蟲氣象服務技術培訓特點

2.1 培訓目標

通過培訓,可提高農業病蟲氣象服務人員對農業病蟲氣象服務重要性的認識,了解農業病蟲發生氣象指標,采用天氣學、數值預報產品、統計學預測病蟲發生期、發生程度及遷飛性害蟲遷入降落期預報,病蟲發生氣象預報經濟效益評估及農業病蟲綠色氣象防控技術等,提升農業病蟲氣象服務人員自主研發病蟲氣象服務指標體系和服務產品以及解決實際問題的能力,為參訓學員提供深入學習交流農業病蟲氣象為農村振興的機會。

2.2 培訓內容

(1) 農業病蟲氣象資料信息源(常規平行觀測獲取通用資料信息,專門設計的試驗觀察所獲取的資料信息,模式識別技術獲取的昆蟲氣象并行監測資料信息,雷達氣象與雷達昆蟲監測資料信息,衛星對昆蟲和天氣的并行監測等)。(2)農業病蟲發生與氣象要素的關系(蟲害與氣象要素的關系,病害與氣象要素的關系等)。(3)農業病蟲害天氣學(基本原理,信息匯集與圖上顯示,天氣圖初步分析,病蟲害依天氣形勢關系的研究等)。(4)農業病蟲害氣候學(病蟲與氣候關系,病蟲害氣候風險分析,病蟲氣候區劃,氣候變暖對病蟲的影響,害蟲發生程度的蒙特卡羅方法定量評估等)。(5)病蟲氣象等級預報(病蟲影響的生態動力學基礎,病蟲氣象預報方法的4 個階段,病蟲突變理論問題,害蟲遷飛降落與天氣動力形勢及預報應用,數理統計、模糊數學、灰色系統、人工神經網絡、“3S”技術等方法在病蟲氣象預報中的應用等)。(6)綠色氣象防控技術(依天氣學方法預報遷飛害蟲降落,利用數值預報產品和統計學預測病蟲發生量、發生時間和發生期,采用物理方法誘殺成蟲,發布病蟲防治期農用天氣預報,農藥噴灑與天氣試驗研究及推廣應用等)。(7)農業病蟲氣象預報經濟效益評估(卡爾別耶夫兩分類、三分類評價方法,概率矩陣評估方法,德爾菲專家評估方法等)。(8)智慧農業病蟲氣象服務(病蟲觀測監測數據資料,病蟲發生程度和綜合預報預警,病蟲最佳防治期農用天氣預報,綠色氣象防控技術等)。

2.3 培訓方式

開展農業病蟲氣象服務技術培訓應當根據學員特點,綜合運用講授式、研究式、案例式、體驗式等4 種教學方法,提高培訓質量。因此,作為培訓機構的組織者、策劃者,在選擇培訓方式、方法時,必須統籌考慮,綜合運用。當然,培訓方法只是培訓的載體,凡能有效實現培訓目標的方法,都應予以采納。在選擇培訓方法時,培訓者應采取線上線下等方法,學習并掌握多種培訓方法,在培訓中綜合運用,不斷總結各種方法的得失。在選擇培訓方式時,必須注重成年人學習的特點,注意激發和調動參訓者的學習積極性,以解決實際問題為導向,確定研究主體,采取個體學習和團體學習相結合的方式,通過團隊學習影響個體學習,深入思考和研究。

組織一次成功的培訓,究竟選擇哪種培訓方法,沒有固定模式,但就其過程而言,培訓就是多種方法、技巧的綜合運用。現列舉4 種主要培訓方法進行比較分析,供選用時參考,見表1。

表1 4 種主要培訓方法的比較

3 農業病蟲氣象服務在農業生產中的應用

以農業主要病蟲發生氣象規律作為出發點,喀左縣氣象局和喀左縣植物保護站完善了主要大宗農業病蟲(黏蟲、棉鈴蟲、玉米螟、高粱蚜蟲、笨蝗、亞洲小車蝗、桃小食心蟲、白菜霜霉病、蘋果小食心蟲等)發生氣象指標;采用統計學方法預測病蟲發生量、發生時間、發生面積及最佳防治期,準確率在80%左右,采用天氣學方法預測遷飛性害蟲(黏蟲、棉鈴蟲、草地螟等)降落高峰期;利用數值預報產品,提前3～5 d 做出鋒面天氣移到本地預報,采取插谷草把、楊樹枝把、高壓汞燈、頻振式殺蟲燈、光波共振式太陽能殺蟲燈等農業生物措施誘蛾,達到事半功倍的滅蛾效果。及時發布農業病蟲防治期農用天氣預報(包括氣溫、相對濕度、太陽能輻射量、風向風速、日照時數等),提高了綜合防治效果[17～18]。

喀左縣氣象局主持的《棉鈴蟲監測防治技術研究推廣》獲遼寧省政府1996 年度科技進步二等獎。采用華羅庚拋物線優選法確定以白菜種子拌農用稀土12.8 g/kg為最佳用量,使白菜霜霉病發病率平均降低了26.9%。找出北方日光溫室減輕病害發生程度最主要的措施就是選好建棚的方位角(喀左縣為正南偏西7.2 °)和透光率較高的棚膜,改善棚內微氣候條件,增加太陽能輻射量,提高氣溫和地溫,降低相對濕度,減少棚內防治用藥,促進蔬菜生長及免疫力增強,達到高產優質安全[19～22]。《喀左利用和調控氣候因素防控病蟲害試驗范例》編入遼寧省昆蟲學會理事長孫富余主編的《生態環境與害蟲防控》一書,并在全省推廣。

4 農業病蟲氣象服務技術培訓存在的問題及對策

4.1我國農業病蟲氣象服務技術還處于發展階段,缺乏經驗,其先進典型和優秀氣象為農服務產品還不能滿足農戶的需求。因此,對遷飛性害蟲遷飛降落、數值預報產品預測鋒面天氣、農藥施用與氣象條件及病蟲發生氣象指標等,在防治中迫切需要掌握;在農業病蟲氣象服務應用技術和培訓過程中還應增加實習、實訓內容,這也有利于學員在實際工作中研發新的農業病蟲氣象服務產品。

4.2農業病蟲氣象服務技術培訓,雖然可以提高學員為農服務水平,但推廣能力較弱,仍需植物保護部門和氣象部門通力合作,將病蟲發生氣象指標、預測預報以及綠色氣象防控技術等服務方法推廣應用。病蟲發生氣象指標可采用人工氣候箱與自然氣象條件下有機結合,完善昆蟲生長發育三基點溫度指標,互相訂正。而采用天氣學、數值預報產品及統計學方法預測病蟲發生程度,還要結合當地的地形地勢(下墊面等)進行綜合分析;需要做好深入研究與推廣。

4.3農戶有著強烈技術的需求。其需求的重點是氣象信息和病蟲防治等,但目前的技術還存在較大差距,尚無法滿足這些需求。今后更需要農業氣象、植物保護技術人員在遷飛性害蟲入侵機理、病蟲防治農用天氣預報、農藥施用與天氣等方面進行深入研究,逐步解決這些防治中實實在在的問題;培訓時積極創新教學方式,采取“遠程+面授”方式教學,不斷減輕基層負擔。

5 小結

5.1農業氣象災害和農業病蟲危害是農業生產面臨的兩大自然災害。氣象條件與病蟲發生消長有著密切的關系,研發病蟲發生氣象規律及災害性天氣對作物產量的綜合影響意義重大,采用先進的數學方法、人工智能等建立預報模型,發布比較準確的數值預報產品和農用天氣預報,實現氣象防控技術在綠色發展中的突出作用。農業病蟲氣象技術培訓可提高從事農業病蟲氣象人員解決農業病蟲服務綜合能力和為農服務水平,使氣象在為農服務方面更具有針對性和可行性,為農業病蟲綠色防控提供有力的氣象保障。

5.2我國地域遼闊,氣候錯綜復雜,適合各種病蟲災害發生,為適應鄉村振興的需求,農業病蟲氣象研究須深入廣泛開展。近年來的實踐證明,植物保護、農業氣象兩個學科在理論和實踐上的有機結合,使主要服務項目和科研課題有了新的突破,得以迅速發展。病蟲氣象并不是簡單機械的植物保護和氣象相加,而是利用植物保護與氣象各自先進技術、方法、理論,把這門邊緣學科在為“三農”服務方面有所提高和創新,找出新的指標和綠色氣象防控技術,特別是農藥噴施與天氣應進一步加強研究。病蟲氣象應到地里棚里去,應加強病蟲發生大中小尺度氣候背景和氣象要素之間關系的研究,并對病蟲發生開展微氣候研究,做到用最小的藥劑達到最大限度的防治效果,努力提高生態效益,加強病蟲氣象預報的生態動力學及病蟲預報天氣學方法研究,圍繞“有害生物綠色防控及農藥減量增效”的主題,把論文寫在廣袤的大地上,發表在權威的雜志上。這才是病蟲氣象真正的生命力。