基于精準農業技術的農作物病蟲害監測與防控研究

精準農業技術是現代農業發展的核心驅動力，依托高精度監測、數據分析和信息技術，推動農業生產向智能化管理轉型。農作物病蟲害防控是保障農業穩產增收的關鍵環節，病蟲害不僅嚴重威脅作物產量與品質，還可能引發生態環境失衡等連鎖反應。伴隨精準農業技術的迭代升級，衛星遙感、無人機監測、物聯網等先進手段，已成為實現農作物病蟲害高效監測與精準防控的重要支撐，為提升農業生產效益、推進農業可持續發展開辟了新路徑。

一、精準農業技術在農作物生產中的重要性

（一）提高生產效率與資源利用率

精準農業技術應用先進的傳感器、數據分析和智能決策系統，能夠顯著提高農業生產效率和資源利用率。實時監測土壤濕度、氣候條件、作物生長情況等數據，精準農業能夠實現按需施肥、灌溉和病蟲害防控，從而避免了資源的浪費。例如，使用土壤傳感器可以精確測定土壤中的水分含量，農民可以根據實時數據決定灌溉量，避免過度澆水。精準農業技術還能夠提高生產過程的自動化和智能化水平，減少人力投入，提高勞動生產率。數據優化決策可以有效減少農藥和化肥的使用量，降低成本，減少環境污染，推動農業生產向高效、可持續的方向發展。

（二）提高病蟲害防控的精準性

精準農業技術結合遙感技術、無人機監控和物聯網設備，能夠實現對農作物病蟲害的精確監測與高效防控。利用無人機搭載高分辨率傳感器，農民可以實時獲取農田的病蟲害分布圖，從而準確識別病蟲害的發生區域與程度。這種精準監測能夠幫助農業生產者及時采取針對性的防治措施，避免了傳統防治方法中存在的“過度噴灑”問題。通過數據分析，精準農業能夠精準調整農藥的使用量和噴灑時機，大幅提高防治效率，同時減少對環境和農作物的副作用。物聯網技術的應用使得防控措施能夠遠程控制與自動化執行，進一步提升了防控的響應速度與效果，有效降低了病蟲害的發生風險，保障了農作物的健康生長與產量。

（三）促進農業可持續發展

精準農業技術通過優化資源配置和減少對環境的影響，推動了農業的可持續發展。通過實時數據監測和智能化決策支持，精準農業能夠有效降低對水、肥料和農藥的需求，從而減少對自然資源的過度消耗。

智能灌溉系統可以根據土壤濕度和氣候條件調整灌溉量，避免水資源的浪費。精準施肥技術根據農作物需求量精準投放肥料，減少了肥料的過量使用，降低了對土壤和水源的污染風險。這些技術的應用不僅提高了農業生產的經濟效益，而且有助于保護生態環境，減少農業活動對生物多樣性的負面影響。精準農業技術為實現綠色農業和低碳農業提供了有效路徑，符合可持續發展的要求，推動農業向更加環保、高效的方向發展。

（四）改善農作物質量與產量

精準農業技術精確調控各類農業生產要素，可以有效提升農作物的質量與產量。通過實時監控和數據分析，農民能夠精確掌握土壤肥力、氣候變化及作物生長狀況，從而在合適的時機實施最佳的農業管理措施。例如，精準施肥系統根據農作物的不同生長階段，合理分配肥料種類與用量，避免出現傳統方法中過量施肥的問題，提升了農作物的營養成分和口感質量。通過精準的病蟲害監控與防控，減少了病蟲害對農作物的損害，保證了農作物健康生長，進而提高了產量。應用精準農業技術，不僅提高了資源利用效率，而且實現了農作物高質量、高產量的可持續生產，助力農業生產方式的優化與升級。

二、精準農業技術在病蟲害監測中的應用

（一）遙感技術在病蟲害監測中的應用

遙感技術借助衛星、無人機、飛機等高空平臺搭載傳感器，采集農田地面信息，并通過遙感圖像分析，幫助農民實時掌握農作物的生長狀況和病蟲害的分布情況。遙感圖像處理與數據分析是遙感技術應用的核心，通過分析不同波段的遙感影像數據，可精準捕捉農作物健康狀態的細微變化。

在病蟲害監測場景中，遙感影像能夠敏銳識別農作物的植被指數（NDVI）變化，病蟲害侵襲通常會破壞農作物光合作用與葉片結構，進而導致植被指數偏離正常范圍。例如，白粉病、銹病等病害會導致農作物葉片出現顏色褪變、黃化或枯萎等癥狀，這些變化均可通過遙感圖像清晰呈現，為病蟲害預警提供關鍵數據支撐。

遙感技術在病蟲害的早期預警與診斷方面具有顯著優勢。周期性采集農田遙感影像并結合歷史數據進行動態分析，可快速鎖定潛在病蟲害區域，甚至預測病蟲害的暴發風險。相較于傳統人工巡查在時間與空間上的局限性，遙感技術能夠高效覆蓋大面積農田，精準定位病蟲害高發區域。借助圖像識別與數據分析技術，可實時診斷作物生長狀態與病蟲害發展趨勢，幫助農民在病蟲害初發階段及時采取防控措施，最大限度降低損失。例如，將遙感監測的作物健康數據與歷史氣候數據深度融合，可構建智能預警模型，提前預判病蟲害傳播路徑，有效遏制其蔓延擴散。

（二）物聯網技術與傳感器在病蟲害監測中的應用

物聯網（IoT）技術通過部署大量傳感器，實時監測農田的環境變化和農作物的生長狀況，數據自動采集和分析為精準農業提供重要支持。在病蟲害監測過程中，物聯網技術通過實時采集土壤、氣候及作物生長環境數據，助力農民精準識別病蟲害發生條件。其中，對土壤濕度、溫度、pH等參數的實時監控，可以為農業生產提供更加精細的環境數據支持。濕度與溫度作為影響病蟲害發生的關鍵因素，通過物聯網傳感器持續監測并結合農作物生長數據，能夠提前預測病蟲害的發生概率。例如，蚜蟲、白粉病等病蟲害在高溫高濕環境下極易暴發，基于傳感器實時采集的農田氣象和土壤數據，可為防治措施的制定提供科學依據。

實時監測系統與數據采集技術是物聯網技術在病蟲害監測中的基礎。無線傳感器網絡（WSN）農田內的各種傳感器能夠實時將數據傳輸到中央控制系統，并進行大數據分析和云計算平臺處理，實現對作物生長、氣象條件和土壤質量的全面監控。農民通過智能手機或電腦終端，即可隨時隨地查看農田環境和農作物健康狀況，實現精準化管理。此外，物聯網與遙感技術的深度融合，構建起更加全面的監測體系，推動農業生產向智能化升級。例如，將氣象預報數據與病蟲害監測結果相結合，可精準規劃噴藥時機，提升防治措施的針對性與有效性。

（三）無人機技術在病蟲害監測中的應用

無人機技術在精準農業領域的應用日益廣泛，尤其在病蟲害監測中表現突出。無人機搭載高分辨率相機、紅外傳感器和多光譜傳感器，可以快速、精準地獲取農作物生長狀態與病蟲害分布信息，其飛行平臺與成像設備的協同作業，讓農民能夠高效采集大范圍農田的圖像數據，實現對農作物健康狀況的實時監控。例如，利用多光譜影像可檢測農作物葉片色差，以此判斷病蟲害發生情況；高分辨率成像設備能精細呈現農田各區域細節，助力農民精確定位病蟲害問題，進而根據分布范圍實施局部或整體防治。

高效監測與數據回傳是無人機技術的核心優勢。無人機定期巡航農田，實時采集高清圖像數據，農民可第一時間掌握農作物詳細健康狀況，并通過歷史數據對比識別潛在病蟲害風險。無人機搭載的實時數據回傳系統，能快速將圖像與監測數據傳輸至中央控制系統，經數據處理后生成病蟲害分布圖及嚴重程度評估報告。這些信息實時反饋給農民，輔助其制訂精準施藥策略，避免過量用藥，減少農藥使用量與環境污染。例如，借助無人機圖像可精準區分感染區域與健康區域，實現“點對點”靶向施藥，顯著提高農藥防治效率與效果。

三、精準農業技術在病蟲害防控中的應用

（一）精準施藥技術

精準施藥技術是精準農業技術的核心環節之一，它借助數據分析與先進設備，顯著提高農藥施用效率，減少資源浪費并降低環境影響?；跀祿治龅氖┧帥Q策，可根據環境變化與病蟲害發生規律制訂個性化方案。集成天氣預報、農作物生長、土壤肥力及病蟲害監測等多維數據，農民能獲取精準的施藥時機與劑量推薦。例如，某些農作物在不同生長階段對病蟲害的敏感性存在差異，通過實時監測農作物健康狀況，可推算病蟲害發生概率，進而確定最合理的藥劑濃度與施藥時間。這種數據驅動模式能避免過量施藥，既提高藥效，又減少農藥對土壤、水資源的負面影響，從而降低對環境污染。

精準施藥設備大幅提升了作業效率。傳統人工噴灑方式不僅施藥不均勻，還易造成資源浪費；現代精準施藥設備（無人機噴藥系統、自動化拖拉機噴灑系統）通過精確控制噴灑角度、流量和范圍，實現了病蟲害防控的精準與高效。這些設備搭載傳感器、GPS系統和圖像識別技術，可根據實時數據調整施藥策略。例如，無人機在農田飛行時，能實時獲取農作物生長狀態和病蟲害分布信息，結合預設防控標準自動調整藥液噴灑強度與范圍，實現精準施藥作業，避免浪費和過量施藥。

（二）生物防控與生態防控技術

隨著環境問題日益突出，化學農藥的使用面臨多重挑戰，生物防控技術成為病蟲害防控的重要方向。生物防控利用天敵或生物制劑控制病蟲害，兼具高效性與環保性，在農作物種植中可顯著減少農藥使用量。目前，其應用范圍已覆蓋多種農作物病蟲害防控場景并取得顯著成效。例如，利用瓢蟲、捕食螨等捕食性昆蟲抑制害蟲，或通過細菌、真菌等有益微生物防治病原菌，已廣泛應用于蔬菜、水果等作物的病蟲害防治，這不僅能精準靶向消滅害蟲，還能提升作物的抗病性，助力農作物可持續生長。

精準農業技術與生態防控的結合，推動生物防控向科學的方向發展。精準農業通過精細監控作物生長環境、土壤條件、氣候變化及病蟲害分布，為生物防控措施提供科學指導。例如，借助傳感器和遙感技術實時監測農田土壤濕度、溫度及農作物健康狀況，農民可精準掌握病蟲害發生動態，并結合生物防治方案實施針對性防控。此外，精準農業還可將生物防控與生態防控措施有機融合，如在特定區域種植抗蟲植物，或通過營造多樣化生態環境吸引有益昆蟲與動物，實現病蟲害的自然控制。這種融合模式不僅能降低對環境的負面影響，還能提高農業生態系統的長期可持續性，為綠色農業發展提供新路徑。

（三）智能決策與病蟲害防控的優化策略

隨著大數據、人工智能（AI）和機器學習技術的迭代升級，精準農業的病蟲害防控策略日益智能化。傳統防控依賴經驗和固定模式的局限性被打破，取而代之的是基于海量實時數據的精準分析與預測體系。整合土壤參數、氣候指標、農作物健康狀態、歷史病蟲害記錄及遙感監測數據等多維度信息，AI算法能夠深度挖掘病蟲害發生的內在規律，預測其發展趨勢并優化防控路徑。例如，機器學習模型可通過分析溫濕度、光照周期、作物長勢等因素與病蟲害暴發的相關性，提前預判特定作物病蟲害的發生時間、影響區域及危害程度，為農民提供精準預警，并同步推出針對性防控措施，實現“預防為主、精準干預”的主動防控模式，大幅提高防治效率與準確性。

防控策略的智能化與精確化進一步推動了病蟲害管理的升級。借助AI與數據分析技術，農民可針對不同氣候條件、土壤環境和作物品種制訂個性化防控方案。在病蟲害高發風險期，系統自動匹配最優藥劑類型、用量及施藥時機；智能決策系統將實時數據轉化為動態調整的防控指令，實現從“經驗管理”到“數據驅動”的轉變。例如，針對同一片農田中不同地塊的土壤肥力差異或農作物生長階段差異，系統可分區制訂種植與防控方案。這種融合精準施藥、智能監控與實時數據分析的模式，使病蟲害防控更具科學性、環保性和經濟性，有力推動農業生產向高效、可持續的方向轉型。

四、精準農業技術應用中面臨的挑戰與解決方案

（一）精準農業技術應用中面臨的挑戰

1.數據采集的精度問題。精準農業依賴環境傳感器、遙感技術和物聯網設備實時采集土壤濕度、氣候溫度、光照強度、作物生長等數據。盡管傳感器技術已顯著進步，但農業生產環境復雜多變，導致兩大突出問題：一是極端環境下的穩定性不足，在大風、大雨、高溫等惡劣天氣中，傳感器可能因物理干擾或性能限制無法正常工作，導致數據失真，影響生產決策；二是區域數據代表性問題，農田地形、土壤類型、氣候的差異性使數據呈現區域性，如何確保采樣點覆蓋全面、數據具備統計學意義，已成為阻礙技術普及的關鍵因素。

2.技術實施的成本問題。高精度傳感器、自動化播種施肥設備、無人機等高科技裝備需要大量資金投入，對發展中國家的小農戶和小規模農業生產而言負擔沉重，尤其是在資金和技術資源匱乏的地區，普及難度較大。同時，精準農業技術的使用需要從業者具備一定的數據解讀、設備操作和系統維護能力，但多數農業生產者缺乏相關技術背景，導致應用受限。加之不同地區的作物品種、土壤條件、氣候特點差異顯著，部分技術存在“水土不服”的現象，如自動化設備在丘陵地帶難以高效作業，特定土壤類型可能導致傳感器穩定性下降，進一步制約技術推廣。

（二）解決方案

1.解決數據采集與處理的精度問題。第一，提高傳感器技術水平，采用更先進的材料與技術（多光譜傳感器、激光雷達），提高其在極端天氣、特殊土壤等復雜農業環境中的穩定性，突破傳統傳感器的工作限制。第二，通過衛星遙感與無人機技術的結合，大規模、實時獲取農田數據，彌補傳統地面采樣在空間覆蓋和時效性上的不足。第三，借助大數據與人工智能技術，運用機器學習算法對海量農業數據進行智能化處理分析，提取病蟲害預警、農作物生長預測等關鍵信息，實現精準決策；依托5G技術加速數據實時傳輸，減少延遲，確保農業生產及時響應環境變化。

2.解決技術成本問題。開發集成播種、施肥、噴藥、采摘等多功能的農業自動化設備，減少農民多設備采購與維護的經濟負擔。隨著技術普及和市場需求增加，應推動設備量產，以進一步降低生產成本。為提升技術適應性，需要根據不同地區土壤類型、氣候條件和作物品種，定制適配的傳感器與設備，并建立地方性技術支持與維護體系，幫助農民掌握設備使用技巧，提高技術的實用性與可操作性。此外，可通過政府補貼、技術培訓降低應用門檻，同時將精準農業技術推廣與農業保險、金融服務結合，為農民提供資金支持和風險保障，助力技術普及應用。

五、結語

精準農業技術在病蟲害監測和防控中發揮著關鍵作用，主要通過遙感、物聯網、無人機等技術實現對農田的實時監控。這些技術的應用提高了病蟲害防控的精準性和效率，減少了農藥使用，降低了對環境的負面影響。數據采集精度、技術設備的高成本及技術推廣的難度，仍是精準農業面臨的重要挑戰，需要通過完善技術與優化應用模式逐步解決。

作者簡介：張玉妞（1976—），女，河南宜陽人，大專，農藝師，主要從事農業技術推廣工作。