大棚番茄病蟲害防治中信息化監測防控技術的應用分析

大棚番茄作為現代設施農業重要組成部分，其產量和品質對滿足市場需求、保障食品安全具有重要意義。但病蟲害頻發威脅大棚番茄生產效益，傳統病蟲害防治方法存在諸多局限，如抗藥性增強、防治效果不穩定、環境污染等。需探索新病蟲害防治技術，提高防治效率，降低防治成本。本文通過分析應用無線傳感器、熱紅外相機、多光譜相機等監測設備，結合大數據、物聯網技術對大棚番茄病蟲害實時監測，為精準防控提供科學依據。

一、大棚番茄病蟲害發生類型

在現代農業的產業布局中，大棚番茄憑借其較高的經濟效益，成為一種廣泛應用的蔬菜種植模式。然而，隨著種植技術的不斷發展，大棚番茄的種植密度逐步增加，加之其相對封閉的生長環境，使得病蟲害問題愈發突出，成為制約大棚番茄產量與品質提升的關鍵因素。

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產生著不良影響。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，發病初期，病部會出現黑褐色的病斑，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濟損失。早疫病的病斑呈現出圓形或近圓形，顏色為灰褐色，邊緣環繞著淺綠色的暈圈，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變黃卷曲的現象，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，葉背呈現出灰褐色或黃褐色，并且帶有油漬狀的光澤，這種蟲害不僅影響植株的生長態勢，還會降低果實的品質和產量。棉鈴蟲的危害主要體現在其會導致番茄的花果脫落，使果實成為畸形僵果，嚴重影響果實的產量和外觀品質，從而降低了大棚番茄的經濟收益。

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境的監測與管理，合理運用物理、化學和生物等多種防治手段，以降低病蟲害的發生概率和危害程度，確保大棚番茄產業的穩定發展，滿足市場對于高品質番茄的需求。

二、信息化監測防控技術

傳感器是信息化監測系統核心部件，負責將溫度、濕度、光照、氣體濃度等轉換為可測量電信號。在大棚番茄種植中溫度傳感器監測大棚內溫度變化，及時發現異常。濕度傳感器監測大棚內濕度水平，控制病害發生條件，如灰霉病在高濕環境下易發。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境，作為病蟲害防治參考指標。氣體濃度傳感器監測大棚內氣體成分，確保番茄生長所需氣體環境，監測有害氣體濃度。

傳感器采集到的數據需經過數據采集模塊處理轉換，利用LoRa、NB-IoT等傳輸至數據中心，實現數據實時采集傳輸，為后續數據分析提供基礎。接收的原始數據經過一系列處理，進行數據清洗、去噪、壓縮等。利用大數據、人工智能等技術手段對海量數據深度挖掘，提取有價值的信息規律。例如，分析大棚內溫度、濕度趨勢，預測病蟲害發生風險。對比歷史數據與實時數據，發現異常并做出預警?；跀祿治鼋Y果，信息化監測系統自動生成預警信息，結合短信、郵件等方式通知相關人員。系統提供決策支持功能，根據預警信息為種植者提供科學病蟲害防治建議。與智能通風機、智能灌溉系統等相連通，自動觸發相應控制設備調節干預，提高病蟲害防治精準效率。

三、信息化監測防控技術在大棚番茄病蟲害防治中的應用

1、信息化監測系統設計實施

①系統設計原則

監測系統基于科學原理，確保數據準確可靠。易于操作維護，適應大棚番茄種植實際需求。考慮系統性能，注重成本效益，避免過度投入。具備理想擴展性，以便在未來根據需要實現功能升級擴展。

②系統架構設計

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環境參數。

網絡層：將感知層采集到數據傳輸至平臺層，可借助有線網絡、無線網絡等多種傳輸方式。

平臺層：對數據實現存儲處理，提取有價值信息規律，為應用層提供數據支持。

應用層：基于平臺層數據分析結果，為種植者提供預警信息、決策支持等功能。

③硬件選型布置

根據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。數據采集模塊具備高速、高精度數據采集能力。布置傳感器位置與數量，確保數據全面準確。確保網絡設備覆蓋范圍與傳輸質量，避免信號干擾。

2、番茄生長及病蟲害數據采集

安裝攝像頭等設備，實時觀察番茄植株生長以及病蟲害發生情況，具有直觀全面優點，及時發現病蟲害問題。還可使用無人機搭載高清相機，在空中對指定區域進行拍攝掃描，快速獲取大面積范圍內的作物生長狀況和病蟲害信息。采集到原始數據包含噪聲、異常值等問題，需進行預處理提高數據質量。預處理過程為去除噪聲和異常值、減少數據存儲量，將數據轉換為適合后續處理格式。預處理后數據被存儲至數據庫，以便后續數據分析應用。

3、預警模型構建

預警模型設計目標根據大棚內番茄植株生長狀況，預測病蟲害發生概率，達到閾值時發出預警信號。模型綜合考慮多因素，如溫度、濕度、光照強度、土壤水分等，明確其與病蟲害發生之間關系。為構建預警模型，需準備大量歷史數據，如環境參數數據、番茄生長狀況數據以及病蟲害發生記錄數據。數據預處理步驟為數據清洗、數據歸一化、特征選擇。預警模型構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 ） 條件下病蟲害發生概率；（β_0，β_1，…，β_n ） 是模型參數，訓練數據學習得到；（x_1，x_2，…，x_n ）是輸入特征數據，如溫度、濕度等。

使用歷史數據對預警模型訓練，優化算法調整模型參數，使模型在訓練數據預測準確率中保持最大化。訓練完成后，使用驗證數據集對模型驗證，評估其泛化能力。根據業務需求情況，設定預警閾值。當模型預測病蟲害發生概率超過閾值時，系統發出預警信號，提醒種植者采取相應防治措施。

4、大棚番茄病蟲害防控策略制定實施

①番茄病蟲害的農業防治

選擇抗病品種前對市場番茄品種深入調研，了解其抗病性、適應性、產量和品質多方面特點。進行小范圍品種試驗，觀察不同品種在特定大棚環境下生長狀況。根據大棚地理位置、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。例如在大棚內搭配種植具有驅蟲作用的植物，如大蒜、洋蔥等，其可釋放出具有驅蟲或殺菌作用的化學物質，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，改善土壤結構，提高土壤肥力，為番茄植株提供充足養分，增強其抗病能力。在大棚內及時清除病株殘葉，保持大棚清潔衛生，減少病蟲害傳播源。根據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分，改善土壤結構，增強土壤生物活性。

例如，物聯網技術安裝溫濕度傳感器、光照傳感器、土壤傳感器等于農田中，實時監測作物生長參數。例如，濕度傳感器監測土壤水分變化，當土壤濕度低于設定閾值時，系統自動觸發灌溉設備，避免干旱導致病蟲害發生。結合水肥一體化系統，實時監測土壤濕度、養分含量等數據，精準調控灌溉施肥量。根據作物不同生長階段，自動調整灌溉時間，避免不足導致病蟲害問題。應用害蟲性誘捕器，利用遠程設置數據，實現害蟲定向誘捕。利用性誘劑吸引特定害蟲，結合頻振式高壓電網觸殺害蟲，將數據上傳至云平臺分析處理。減少化學農藥使用，精確掌握害蟲種群動態，為科學防治提供依據。分析物聯網傳感器采集海量數據，運用大數據分析技術挖掘病蟲害發生趨勢。例如，對歷史氣象數據、作物生長數據、病蟲害發生數據綜合分析，預測未來病蟲害發生可能性，為提前制定防治策略提供科學依據。當系統檢測到某區域病蟲害風險較高時，自動推送預警信息至相關人員手機，推薦相應防治措施。為每批農產品建立唯一標識碼，結合物聯網技術記錄其生長關鍵信息，實現農產品全程可追溯。

某智慧農業基地部署物聯網傳感器和云計算平臺，實現農田環境實時監測防治。例如，在番茄種植區安裝溫濕度傳感器和光照傳感器，實時監測作物生長環境。利用害蟲性誘捕器和高清攝像頭監測害蟲活動情況，分析對應數據后自動生成防治建議，推送至農民手機APP。農民根據建議調整灌溉量、施肥比例、設置性誘捕器等，降低病蟲害發生率，提高番茄產量。

②番茄病蟲害的物理防治

在現代大棚番茄種植管理中，物理防治手段發揮著重要作用，且隨著科技的不斷進步，其技術也日益精細化和智能化。通過在大棚內合理布局光照傳感器，能夠實時且精準地監測大棚內的光照強度數據。依據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備，對光照強度進行精準調控，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，同時抑制某些喜陰病蟲害的發生。

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，大棚內配備先進的加熱或降溫設備至關重要。通過對大棚溫度的精準調控，使其在關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。

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用前景。首先，根據對大棚內害蟲種類的精準鑒定和監測，選擇與之適配的天敵生物引入大棚生態系統中。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系，實現對害蟲數量的有效控制。通過安裝在大棚內的智能監測設備，實時追蹤天敵和害蟲的數量分布動態變化情況，深入分析兩者之間的相互作用關系，進而科學地調整天敵的引入數量和時間節點，確保天敵能夠在大棚內建立穩定的種群，持續發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，結合智能灌溉系統和無人機植保技術，能夠將微生物制劑精準地施用到病害發生的特定區域，實現靶向治療。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，對大棚內的病蟲害種類、發生程度和分布范圍進行精確分析，并將這些數據實時傳輸至智能噴霧系統。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，為當地農民提供科學詳細的施藥建議和操作方案。例如，針對大棚內發生的早疫病，根據病菌的抗藥性監測數據和病害嚴重程度，精準調配含有高效殺菌劑的藥劑組合，并通過智能噴霧系統均勻地施用到發病區域，確保藥劑能夠準確覆蓋病株，有效遏制病害的蔓延。

為了有效應對大棚番茄病蟲害對化學藥劑產生抗藥性的問題，制定科學合理的藥劑輪換使用計劃至關重要。依據病蟲害數據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據庫和化學防治數據庫是實現精準智能化化學防治的關鍵基礎。詳細記錄大棚內每次病蟲害的發生時間、癥狀表現、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。通過對這些數據的深入挖掘和分析，不斷優化化學防治策略和方案，為后續的病蟲害防治工作提供有力的數據支持和決策依據。同時，密切關注國內外新藥劑的研發動態和推廣應用情況，及時引進和應用新型高效、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，為番茄的優質高產提供堅實保障。

綜上所述，信息化監測防控技術應用提升大棚番茄病蟲害防治效率，減少化學藥劑使用，降低環境污染，保障番茄健康生長。在后續推廣中，信息化監測防控技術將在大棚番茄病蟲害防治中發揮作用，為農業生產可持續發展貢獻力量。

（作者單位：1.271611山東省肥城市王莊鎮農業綜合服務中心；2.271611山東省肥城市綠生園家庭農場）