設施農業中農作物種植管理技術創新與病蟲害綜合防治

摘要：設施農業是現代農業技術發展的重要方向，通過對環境因素的人工調控，為農作物生長提供最佳條件。然而，高密度種植環境容易導致病蟲害高發，因此，需要技術創新來實現精準種植管理和病蟲害綜合防治。本文探討了設施農業中種植管理技術創新的重要路徑，并提出了科學的病蟲害綜合防治措施，為設施農業可持續發展提供理論支持和實踐指導。

關鍵詞：設施農業；技術創新；病蟲害防治；智慧農業

設施農業是通過人工調控溫度、濕度、光照、氣體成分等環境因素，以創造適宜農作物生長條件的一種現代農業生產模式。近年來，隨著人口增長和土地資源緊張，設施農業逐漸成為各國發展高效農業的重要手段。設施農業在提升生產效率和作物品質的同時，也面臨著管理技術滯后、病蟲害高發等問題。因此，探討設施農業中種植管理技術的創新途徑以及病蟲害綜合防治策略，對于提高生產效率、保障作物品質和實現可持續發展具有重要意義。

1 設施農業中農作物種植管理技術的創新

1.1 智慧農業技術的應用

智慧農業技術通過信息技術、傳感器和自動化設備，實現對作物生長環境的動態監測和精準管理。設施農業環境下，智慧農業技術可以幫助農戶實時掌握作物的生長狀態和環境參數，實現精準調控，優化生產過程。

物聯網技術的應用是智慧農業技術的核心之一。傳感器可以實時監測溫室內的溫度、濕度、光照強度、土壤水分和二氧化碳濃度等參數，并將數據傳輸到管理系統中。通過數據分析，可以實現對環境條件的自動調控[1]。例如，溫室內的智能灌溉系統可以根據土壤水分的變化情況自動調整灌溉量，避免了傳統灌溉模式中的水資源浪費問題。同時，智能施肥系統可以根據作物的營養需求精確配制和施用肥料，從而提高肥料利用率，減少環境污染。

智慧農業技術的另一重要應用是無人機和機器人設備。在設施農業中，無人機可以用于環境數據采集和病蟲害監測，機器人可以完成播種、施肥、采摘等工作，從而大幅提高生產效率。此外，大數據和人工智能技術的應用，使得設施農業的管理更加智能化。例如，通過分析作物生長數據和環境數據，可以預測病蟲害的發生，并提前采取防治措施。

智慧農業技術的應用，為設施農業的種植管理提供了新的方向，實現了從粗放型管理到精細化管理的轉變，提高了農作物的產量和品質，降低了生產成本和環境風險。

1.2 無土栽培技術的創新

無土栽培是設施農業中廣泛應用的一種種植方式，其核心是通過營養液供給作物所需的養分，而不依賴于傳統土壤。無土栽培技術在設施農業中的創新主要體現在基質改良、營養液配方優化和立體種植模式推廣等方面。

基質改良是無土栽培技術創新的重要環節。傳統的無土栽培基質主要以珍珠巖、蛭石、椰糠等為原料，但這些材料的保水性和透氣性存在一定局限性，難以滿足不同作物的生長需求。因此，近年來，研究人員通過引入新型基質材料，如巖棉、聚氨酯泡沫等，提高了基質的物理性能，使其具備更好的保水性、透氣性和穩定性。此外，一些研究機構還開發了可降解基質，減少了基質使用過程中的環境污染問題[1]。

營養液配方的優化是無土栽培技術的另一重要創新方向。在傳統的營養液配方中，氮、磷、鉀等主要元素的比例是固定的，難以滿足不同作物和生長階段的需求。通過對作物營養需求的精確分析，研究人員開發出了針對不同作物和不同生長階段的專用營養液配方，大大提高了作物的養分吸收效率。同時，自動化營養液供給系統的應用，使得營養液的供給更加精準，避免了傳統供液方式中的浪費現象。

立體種植模式的推廣也是無土栽培技術的一大創新。通過將作物種植在多層架上，可以有效利用垂直空間，提高單位面積的產量。這種種植模式特別適用于城市農業和小面積設施農業。立體種植模式還可以實現不同作物的混合種植，優化資源利用，提高經濟效益。

無土栽培技術的創新，為設施農業的發展提供了新的可能性[2]。通過基質改良、營養液配方優化和立體種植模式的推廣，農戶可以在有限的空間內實現高效種植，提升作物品質，同時減少對土地資源的依賴和環境污染。

1.3 燈光補光技術的優化

光照是影響作物光合作用和生長的關鍵因素。在設施農業中，受季節和天氣的影響，光照時間和強度往往無法滿足作物的生長需求。因此，燈光補光技術的優化在設施農業中顯得尤為重要。

LED補光燈技術是近年來設施農業中廣泛應用的一種補光方式。與傳統的熒光燈和高壓鈉燈相比，LED燈具有能耗低、光效高、壽命長的優勢，同時可以根據作物的需求調節光譜。研究表明，不同波長的光對作物的生長具有不同的影響。例如，藍光有助于葉片生長，紅光可以促進開花和結果。因此，通過調整LED燈的光譜，可以實現對作物生長過程的精確調控，優化作物的生長狀態和品質。

此外，智能補光系統的引入，使得燈光補光技術的應用更加高效和精準。智能補光系統可以根據光照傳感器的監測數據，自動調節補光時間和強度，從而避免過度補光和光資源浪費。例如，在陰雨天或光照不足的情況下，系統會自動啟動補光燈，而在光照充足時，系統會自動關閉補光燈，節約能源。

燈光補光技術的優化，不僅可以提高設施農業的生產效率，還可以改善作物的品質。例如，通過控制補光燈的光譜，可以提高蔬菜的維生素C含量，改善水果的色澤和糖度。同時，燈光補光技術還可以延長作物的生長周期，實現全年種植和穩定供應。

燈光補光技術的應用，使設施農業擺脫了對自然光照條件的依賴，實現了對光環境的精準控制。通過燈光補光技術的優化，農戶可以在不同季節和氣候條件下種植農作物，提升生產效益，滿足市場需求。

2 病蟲害綜合防治的策略

設施農業環境的封閉性或半封閉性容易造成病蟲害的集中爆發，尤其是在高密度種植條件下。因此，針對設施農業的特殊環境，必須采取綜合防治策略，通過生態防治、物理防治、化學防治和生物防治的有機結合，實現病蟲害的科學有效控制。

2.1 生態防治

生態防治是一種以優化種植環境為核心，利用自然界生態平衡原理減少病蟲害發生的防治策略。設施農業中，生態防治的關鍵在于通過科學設計和管理，創造不利于病蟲害生存和繁殖的環境，從而實現對病蟲害的有效抑制。

在設施農業中，合理的種植布局是生態防治的第一步。輪作與間作是減少病蟲害發生的重要方法。輪作可以打破病蟲害的食物鏈，避免因單一作物連作導致病原菌和害蟲的積累。而間作則可以通過混種不同作物，分散病蟲害的寄主，降低單一作物的病蟲害發生率。例如，在溫室中，可以將蔬菜與芳香植物（如薄荷、羅勒）間作，這些芳香植物能有效驅避害蟲。

防蟲屏障的應用也是生態防治的重要措施。通過在溫室周圍設置防蟲網或隔離帶，可以阻止害蟲進入設施農業環境。近年來，新型高密度防蟲網和防蟲涂層的應用，提高了阻隔效果，有效減少了病蟲害的傳播風險。此外，溫室內的水肥管理也對病蟲害的發生有顯著影響。例如，通過合理控制灌溉量和降低濕度，可以減少真菌性病害的發生。

生態防治還包括利用有益生物抑制有害生物。例如，在溫室土壤或栽培基質中引入放線菌和木霉菌，可以有效抑制病原菌的繁殖。此外，一些植物源提取物（如印楝素）也具有良好的驅避害蟲作用。通過這些生態防治手段，可以顯著降低病蟲害發生風險，同時減少化學農藥的使用，提高農產品的生態安全性。

2.2 物理防治

物理防治是設施農業中一種安全、高效的病蟲害防治手段，主要通過物理手段直接殺滅或抑制病蟲害。由于物理防治方法不涉及化學藥劑，對環境友好且對作物無藥害，因此在設施農業中應用廣泛。

溫濕度調控是物理防治的重要方法之一。在溫室環境中，許多病原菌和害蟲對溫濕度條件有特定的適應范圍。例如，白粉病病原菌在高濕環境中繁殖迅速，而在低濕度條件下則會受到抑制。因此，通過降低溫室內的相對濕度，可以有效抑制白粉病的發生。此外，利用高溫處理技術（如溫室熏蒸或太陽能消毒）可以殺滅土壤中的病原菌和蟲卵。

誘殺技術是物理防治中另一常用的方法。例如，利用黃板或藍板誘殺害蟲。黃板對蚜蟲、粉虱等害蟲具有強烈的吸引作用，而藍板則適用于控制薊馬等害蟲。近年來，光誘技術和性誘劑技術也被廣泛應用。光誘技術通過設置特定波長的光源（如紫外燈）吸引害蟲，并將其誘殺；而性誘劑技術則利用害蟲分泌的性信息素吸引異性害蟲進入誘捕裝置，從而減少害蟲的種群數量。

此外，設施農業中還可以利用紫外線殺菌和臭氧消毒技術定期對溫室內的環境進行處理。紫外線可以直接破壞病原菌的DNA結構，抑制其繁殖；臭氧則通過強氧化作用殺滅病原菌，同時能分解農藥殘留，進一步保障作物的安全性。

物理防治的最大優勢在于其綠色環保和無污染，但其缺點是需要結合設施設備的運行條件，在大面積使用時成本較高。因此，在實際應用中，物理防治常與其他防治手段結合使用，以實現更好的效果。

2.3 化學防治

化學防治仍然是當前設施農業病蟲害防治的重要手段之一，但在設施農業中化學藥劑的使用需要更加精準和謹慎，以避免殘留超標和抗藥性問題。

在設施農業中，化學防治的關鍵在于綠色農藥的選擇和精準施藥技術的應用。綠色農藥包括植物源農藥、生物農藥和低毒、低殘留的化學農藥[3]。例如，印楝素、苦參堿等植物源農藥具有良好的殺蟲效果，同時對環境和作物無害。此外，生物農藥（如蘇云金芽孢桿菌、阿維菌素）通過特定的機制作用于害蟲或病原菌，不易引發抗藥性，是一種安全、高效的選擇。

精準施藥技術是設施農業化學防治的重要創新。通過引入自動化施藥設備，可以根據病蟲害的發生部位和密度精準噴灑藥劑，從而減少藥劑用量，提高施藥效率。例如，一些溫室中已經引入了軌道式噴霧系統或無人機噴藥設備，可以實現對作物全覆蓋的均勻施藥。此外，通過與物聯網技術結合，還可以監測溫室內病蟲害的動態分布，制定最優的施藥方案[4]。

化學防治盡管高效，但其過度使用可能會對環境和作物品質產生負面影響。因此，在設施農業中，化學防治應作為一種補充手段，與生態防治、物理防治和生物防治相結合，構建多層次的綜合防治體系。

2.4 生物防治

生物防治是設施農業中病蟲害防控的關鍵方向，主要是通過利用有益生物來抑制或殺滅病蟲害，減少化學農藥的使用。

微生物防治是生物防治的重要組成部分。在設施農業中，利用有益微生物如枯草芽孢桿菌、木霉菌等，可以有效抑制病原菌的生長。這些微生物通過競爭、抗生作用或誘導植物產生抗性來控制病害。例如，枯草芽孢桿菌可以分泌抗生物質，抑制植物病原菌的繁殖，同時還能促進植物根系的生長，提高作物的抗病能力。

天敵昆蟲的利用是生物防治的另一個重要方面。例如，在控制蚜蟲、白粉虱等害蟲時，可以引入瓢蟲、食蚜蠅等天敵昆蟲。這些天敵昆蟲可以通過捕食或寄生的方式有效減少害蟲的數量。此外，通過人工繁殖和定向釋放，可以增強天敵昆蟲的控制效果[5]。

近年來，基因工程技術的發展為生物防治提供了更多可能性。例如，利用轉基因技術開發抗病抗蟲作物，可以顯著降低病蟲害的發生率，同時減少對外源防治手段的依賴。盡管轉基因作物在推廣過程中存在爭議，但其在設施農業中的應用潛力仍然值得進一步探索。

生物防治的優勢在于其安全性和可持續性，但其不足之處在于見效較慢，且對環境條件要求較高。因此，在實際應用中，生物防治應與其他防治手段結合，構建綜合性病蟲害防治體系，以達到最佳效果。

3 結論

設施農業為現代農業的發展提供了重要方向，但其在高效生產的同時，也面臨著病蟲害高發的挑戰。本文系統分析了設施農業中農作物種植管理技術創新的路徑，并提出了病蟲害綜合防治的多層次策略。未來，應進一步加強智慧農業技術、生態防治手段和生物防治技術的結合，同時推動綠色農業技術的推廣與國際合作，為設施農業的可持續發展提供技術支撐和政策保障。

參考文獻

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[5] 辜歡，郭培海，蘇兆亮.生物防治在農業病蟲害防治上的應用研究[J].農家科技，2024（22）：187-189.