淺談農業病蟲害監測預警信息技術鏈

吳 靜

（北京中園搏望科技發展有限公司，北京市 100085）

0 引言

結合我國近些年農業發展的信息化建設重點來看，落實農業病蟲害監測成為核心發展任務，并且在部分地區進行了基礎試驗，取得了較好的效果。以技術分析法以及理論研究法作為主要方式，結合信息技術在農業病蟲害防治中的實際應用方法以及優勢進行探討，確保全面提升我國農業病蟲害監測有效性，同時也可以打造智慧農業發展體系。

1 農業病蟲害的特點及危害

1.1 病蟲害特點分析

首先，病蟲害具有較強的多樣性特點。由于我國農作物種植的種類較多，不同種類的農作物的生產規律以及病害也有一定的差異性，而大部分的害蟲依托于我國自然資源物種多樣性，也存在較大的差異性特點，比如從破壞種類上來講，可以分為咀嚼式口器害蟲以及刺吸式口器害蟲，又可以細化成多種類型分支。不同種類的病害以及蟲害需要采取的防治方法也有一定的差異性，這導致我國整體的病蟲害防治體系較為復雜。

其次，擴散速度較快。在農作物種植的過程中，部分病害可以依托于土壤、水源、昆蟲進行大面積傳播。整體的傳播速度較快，在短時間內便可以影響大面積的農作物生長狀態，且具有一定的不可預見性，比如部分病害的產生與自然環境以及光照條件有一定的關聯，水分以及光照不足可能導致病蟲害菌的出現，水稻種植以及馬鈴薯種植會受到較大影響。

最后，防控難度大。傳統的農作物病蟲害防治是以農藥噴灑為主的，但是大量使用農藥不僅會導致環境污染，也會形成抗藥性，對于治理蟲害的效果不高。而現代化的病蟲害防治方案是以化學、生物、物理等相結合的防治方式，打造多元化防控體系，但是從實際應用情況來講，由于成本、技術、理念等相關要素的限制，還未進行大規模推廣。

1.2 病蟲害危害分析

首先，病蟲害最直接的危害便是會影響農作物的產量，直接導致農作物出現枯萎，嚴重的甚至會導致農作物絕產、絕收；其次，將直接影響農業經濟體系的穩步發展。農作物的產量與地方經濟發展水平有一定的關聯，尤其是在當前的農村地區，種植行業是農民獲取經濟收入的主要來源，而病蟲害的出現導致農作物低產，進而影響區域經濟增長，也會造成局部農作物需求緊張，對于農產品物價也有一定的影響；再次，影響農牧體系的持續性發展。部分病蟲害有一定的潛伏性，尤其是依托土壤傳播的病害，若未能進行集中防治，在第二年播種的過程中依舊會復發，甚至造成大面積的傳播。這會直接影響連續多年的農作物產量，而在不合理病蟲害管控的基礎上，使用大量的農藥，也會造成較為嚴重的土地污染，對于維持地方生態環境也有一定的影響。

2 病蟲害監測預警體系的主要技術需求

2.1 數據采集需求

在傳統的病蟲害防控體系中，需要投入大量的人力、物力進行病蟲害防控，而病蟲害的具體類型以及影響需要進行針對性研究，這樣才可以打造針對性的防控體系，在這個過程中，涉及大量數據以及文件信息的統計，尤其是部分個體較小的昆蟲或者部分癥狀不夠明顯的病害，單純依靠人工進行統計，很容易存在精準性不足的問題。因此，在以信息技術作為主要媒介落實病蟲害監測預警體系建設的過程中，最核心的需求便是落實智能化的數據采集以及分類整理。

2.2 預測精準性需求

由于病蟲害對農作物產生的影響較大，必須及時進行病蟲害發生情況的監測，其中進一步提升預測精準性是農業生產管理的主要需求，尤其是在病蟲害成因多樣化的環境下，及時定位病蟲害數據庫，快速聯動氣象數據、農作物生長狀態系統、模擬數據庫等相關系統，可以將實際的農作物生長狀態轉化成既有案例中的相關信息，又有通過電子地圖直觀呈現農作物的實際生長規律以及病蟲害的發生程度。這可以將人眼無法觀察的規律進行可視化轉型，對于提升預測精準性有極大的促進作用，尤其是針對當前部分農村地區人工的進行病蟲害防控管理，不僅會浪費較多的資源，也會導致防控效果下降，及時推廣精準的預測技術，可以有效提升病蟲害防控效率。

3 農業病蟲害監測預警技術體系分析

依托信息技術，我國當前能夠應用到病蟲害監測中的技術體系呈現多樣化特點，本著符合我國基層農業發展的實際需求，堅持打造人性化、平民化、高效率的監測體系，需要定位應用較為廣泛且推廣較為容易的技術。綜合來講，可以從以下幾項技術體系的角度進行創新。

3.1 3S技術在病蟲害預警監測中的應用

3S技術主要以遙感技術、全球定位系統、地理信息系統為基礎打造的綜合性基礎體系，而從細節分化角度來講，又涉及空間技術、計算機技術、信息通信技術、衛星定位技術等多種高新技術體系，本身具有一定的學科交叉性以及高效性特點，能夠有效實現數據采集、處理、共享等相關服務。而該項技術在農業病蟲害監測預警中的實際應用可以分化成以下幾個方面。

3.1.1 GIS技術應用。GIS技術又稱為地理信息系統，是建立在空間信息定位的基礎上，利用計算機系統以及硬件技術來實現地理信息的采集以及儲存，在當前的區域性病蟲害防控中，已經有了一定的應用成效，而該項技術本身成本較低以及效率較高，具備較強的推廣價值。如在當前的農作物飛虱種群變化規律監測中，便有一定的應用優勢。

從實際原理角度來講，該項技術可以直接定位環境因子變化情況，通過分析氣象數據以及害蟲種類和農作物的具體生長信息，利用多項動態因素對比的方式，來進行病蟲害嚴重程度以及蔓延趨勢的預測和分析。而從實際應用的角度來講，利用GIS打造的預警體系主要分為四個不同的模塊，即表示層、應用層、web服務層和數據層，而打造的信息化管理模塊又涵蓋地圖信息模塊、病蟲害信息模塊、專家診斷模塊、病蟲害預測模塊、系統管理模塊。這幾個模塊相互融合，能夠直接為用戶提供不同的服務體系。比如，當前有相關研究人員綜合PostgreSQL（對象-關系型）數據庫管理系統，綜合煙草種植過程中影響較大的赤星病構建了預測防控體系；也有研究學者立足于地中海氣候、天氣狀態以及農作物生長環境，總結了區域43種病蟲害的實際損害程度，并且落實了針對性的區域劃分，打造了科學的生物防治體系。

3.1.2 遙感技術應用。最初的遙感技術誕生于1960年左右，是以信息技術為依托，建立在電磁波理論的基礎上打造的成像體系，利用遙感器掃描物體目標，通過反射回來的波段進行成像。在當前農業病蟲害防控中，遙感成像技術主要的應用優勢是能夠獲取農作物的類型，了解農作物生長狀態，通過遠程觀測的方式定位部分病蟲害。比如，在當前的小麥白粉病的觀測中，依托氣象數據以及衛星遙感數據能夠準確地定位預測結果。

而從遙感技術的具體分類角度來講，涉及衛星、高光譜、航空這三種類型。從具體的病蟲害檢測和防控原理角度來講，利用遙感能夠及時地讀取植被的指數、地表溫度、各階段不同的波段反射率。結合小麥灌漿期間白粉病的發生規律，打造預測模型，若檢測結果中的部分動態因素與預測模型中的前期條件相吻合，那么便表明該地塊可能會發生小麥白粉病。這是系統會自動地生成預警信息，通知相關工作人員進行及時調整和應對。又比如，利用無人機遙感成像技術，可以通過人工操作以及遠程監控的方式，及時分析農田狀態，對于監控大面積病害以及蟲害有一定應用價值。

3.2 物聯網技術在農作物檢測中的應用

物聯網技術是建立在互聯網技術的基礎上，以信息技術以及計算機技術作為媒介，促使各個設備各部門、各人員、各系統之間具備聯動性。依托智能傳感器、移動終端、監控設備、數控系統等相關工具以及軟件來構建互聯關系。在當前的病蟲害預測方面，利用物聯網控制體系打造智能預警監測具備可行性。

從具體原理角度來講，在農田設置傳感器能夠有效監測農作物的生長環境，定位溫度、光照、濕度等相關動態性因素。采集到的信息會集中傳輸到中心服務器，通過遠程監控的方式了解農田的實際變化情況，若出現了病害以及蟲害，會通過成像技術及時分析病害以及蟲害的類型，聯動相關數據庫，快速地進行信息調取，確定病蟲害的發生規模以及種類。比如，某學者在建立物聯網遠程監控的基礎上，針對小麥病蟲害診斷體系進行了分析，構建了如圖1所示的框架。創建了感知、運輸和數據處理的三層結構農業物聯網，實現了病蟲害預警和快速診斷。

圖1 基于物聯網的小麥病蟲害監測框架

3.3 打造聯動性的技術鏈條

當前，信息技術已具有一定的應用效果，但是不能局限于當下發展環境，還需要綜合實際情況不斷地進行創新和優化，其中落實好技術鏈條，構建控制全過程管理，能夠有效提升農作物病蟲害監測的力度。從全過程管理體系的角度來講，為了進一步打造具有聯動性的技術鏈條，首先，需要加強對當前新興技術體系的應用力度，比如農村區域的大面積農田種植管理，可以針對成本較低、推廣程度較好的衛星遙感以及雷達遙感技術進行研究，將其作為病蟲害監測系統改造的主要技術體系，不僅可以實現災情的實時監控，也可以打造科學防治管理體系。

其次，建立在農業病蟲害管理的基礎上打造中心平臺系統。如圖2所示，便是當前應用較為廣泛的平臺系統架構。

圖2 病蟲害監測系統架構

該系統一方面能夠實現對病蟲害種群的全方位檢測，及時制定調整方案以及防治方案，又可以加強對氣象信息以及農作物生長環境的檢測力度，在沒有病蟲害發生的情況下，也可以作為田間管理的主要依據。

3.4 打造科學綠色的可持續性農田管理體系

以信息技術為依托構建的病蟲害監測防控體系，主要目的是提升病蟲害的監測防控力度，并且利用信息技術制定科學的病蟲害防治方案，進一步降低傳統病蟲害防控方法對環境以及人員造成的影響，因此在落實技術體系創新的過程中，還需要構建可持續性的農產品管理體系。

首先，開展農藥安全使用規范宣傳，可以通過網上平臺以及手機終端的方式進行相關信息的推廣和宣傳，進一步降低農戶對農藥產品的使用依賴性，這是避免化學污染的主要途徑。在這個過程中，引導農戶選擇正規廠家生產的新型綠色農藥進行病蟲害防治，引進新農藥，推廣施藥新技術。這些方法都可以降低傳統化學農藥的污染程度。

其次，提高農作物病蟲害監測工作質量。從傳統的田間管理角度來講，在發生大規模病蟲害時，農戶會選擇利用農藥噴灑的方式進行集中防控，這種方法效果較好，但是產生的副作用較大，為了全面提升病蟲害監測工作的質量，可以在發生病蟲害苗頭時，快速進行緊急應對，這樣可以有效降低農藥使用頻率。

最后，在生態調控技術以及植物保護信息技術的基礎上，打造綜合性綠色防治體系。比如，可以引用生態調控技術，通過生物防治、物理防治等方式，來進行病蟲害管控。改善病蟲害農作物植株的生態環境，可起到防治的理想效果；搭建IPM信息網絡平臺，在網絡上建立蟲害的動態數據庫，提高監測的實效性。

4 結語

綜上所述，在當前的農業病蟲害管理過程中，利用信息技術打造高質量、高效率的管理體系，通過多項技術體系的融合構建技術產業鏈，落實好終端設備、中心控制系統、信息平臺的互動創新，能夠打造可持續性的農田監測管理體系，及時應對病蟲害防控工作開展過程中的各種難題，落實好集中防控以及信息化預警，不僅可以提升病蟲害監管力度，也可以為我國農業發展奠定良好基礎。