浅谈农业病虫害监测预警信息技术链

吴 静

（北京中园搏望科技发展有限公司，北京市 100085）

0 引言

结合我国近些年农业发展的信息化建设重点来看，落实农业病虫害监测成为核心发展任务，并且在部分地区进行了基础试验，取得了较好的效果。以技术分析法以及理论研究法作为主要方式，结合信息技术在农业病虫害防治中的实际应用方法以及优势进行探讨，确保全面提升我国农业病虫害监测有效性，同时也可以打造智慧农业发展体系。

1 农业病虫害的特点及危害

1.1 病虫害特点分析

首先，病虫害具有较强的多样性特点。由于我国农作物种植的种类较多，不同种类的农作物的生产规律以及病害也有一定的差异性，而大部分的害虫依托于我国自然资源物种多样性，也存在较大的差异性特点，比如从破坏种类上来讲，可以分为咀嚼式口器害虫以及刺吸式口器害虫，又可以细化成多种类型分支。不同种类的病害以及虫害需要采取的防治方法也有一定的差异性，这导致我国整体的病虫害防治体系较为复杂。

其次，扩散速度较快。在农作物种植的过程中，部分病害可以依托于土壤、水源、昆虫进行大面积传播。整体的传播速度较快，在短时间内便可以影响大面积的农作物生长状态，且具有一定的不可预见性，比如部分病害的产生与自然环境以及光照条件有一定的关联，水分以及光照不足可能导致病虫害菌的出现，水稻种植以及马铃薯种植会受到较大影响。

最后，防控难度大。传统的农作物病虫害防治是以农药喷洒为主的，但是大量使用农药不仅会导致环境污染，也会形成抗药性，对于治理虫害的效果不高。而现代化的病虫害防治方案是以化学、生物、物理等相结合的防治方式，打造多元化防控体系，但是从实际应用情况来讲，由于成本、技术、理念等相关要素的限制，还未进行大规模推广。

1.2 病虫害危害分析

首先，病虫害最直接的危害便是会影响农作物的产量，直接导致农作物出现枯萎，严重的甚至会导致农作物绝产、绝收；其次，将直接影响农业经济体系的稳步发展。农作物的产量与地方经济发展水平有一定的关联，尤其是在当前的农村地区，种植行业是农民获取经济收入的主要来源，而病虫害的出现导致农作物低产，进而影响区域经济增长，也会造成局部农作物需求紧张，对于农产品物价也有一定的影响；再次，影响农牧体系的持续性发展。部分病虫害有一定的潜伏性，尤其是依托土壤传播的病害，若未能进行集中防治，在第二年播种的过程中依旧会复发，甚至造成大面积的传播。这会直接影响连续多年的农作物产量，而在不合理病虫害管控的基础上，使用大量的农药，也会造成较为严重的土地污染，对于维持地方生态环境也有一定的影响。

2 病虫害监测预警体系的主要技术需求

2.1 数据采集需求

在传统的病虫害防控体系中，需要投入大量的人力、物力进行病虫害防控，而病虫害的具体类型以及影响需要进行针对性研究，这样才可以打造针对性的防控体系，在这个过程中，涉及大量数据以及文件信息的统计，尤其是部分个体较小的昆虫或者部分症状不够明显的病害，单纯依靠人工进行统计，很容易存在精准性不足的问题。因此，在以信息技术作为主要媒介落实病虫害监测预警体系建设的过程中，最核心的需求便是落实智能化的数据采集以及分类整理。

2.2 预测精准性需求

由于病虫害对农作物产生的影响较大，必须及时进行病虫害发生情况的监测，其中进一步提升预测精准性是农业生产管理的主要需求，尤其是在病虫害成因多样化的环境下，及时定位病虫害数据库，快速联动气象数据、农作物生长状态系统、模拟数据库等相关系统，可以将实际的农作物生长状态转化成既有案例中的相关信息，又有通过电子地图直观呈现农作物的实际生长规律以及病虫害的发生程度。这可以将人眼无法观察的规律进行可视化转型，对于提升预测精准性有极大的促进作用，尤其是针对当前部分农村地区人工的进行病虫害防控管理，不仅会浪费较多的资源，也会导致防控效果下降，及时推广精准的预测技术，可以有效提升病虫害防控效率。

3 农业病虫害监测预警技术体系分析

依托信息技术，我国当前能够应用到病虫害监测中的技术体系呈现多样化特点，本着符合我国基层农业发展的实际需求，坚持打造人性化、平民化、高效率的监测体系，需要定位应用较为广泛且推广较为容易的技术。综合来讲，可以从以下几项技术体系的角度进行创新。

3.1 3S技术在病虫害预警监测中的应用

3S技术主要以遥感技术、全球定位系统、地理信息系统为基础打造的综合性基础体系，而从细节分化角度来讲，又涉及空间技术、计算机技术、信息通信技术、卫星定位技术等多种高新技术体系，本身具有一定的学科交叉性以及高效性特点，能够有效实现数据采集、处理、共享等相关服务。而该项技术在农业病虫害监测预警中的实际应用可以分化成以下几个方面。

3.1.1 GIS技术应用。GIS技术又称为地理信息系统，是建立在空间信息定位的基础上，利用计算机系统以及硬件技术来实现地理信息的采集以及储存，在当前的区域性病虫害防控中，已经有了一定的应用成效，而该项技术本身成本较低以及效率较高，具备较强的推广价值。如在当前的农作物飞虱种群变化规律监测中，便有一定的应用优势。

从实际原理角度来讲，该项技术可以直接定位环境因子变化情况，通过分析气象数据以及害虫种类和农作物的具体生长信息，利用多项动态因素对比的方式，来进行病虫害严重程度以及蔓延趋势的预测和分析。而从实际应用的角度来讲，利用GIS打造的预警体系主要分为四个不同的模块，即表示层、应用层、web服务层和数据层，而打造的信息化管理模块又涵盖地图信息模块、病虫害信息模块、专家诊断模块、病虫害预测模块、系统管理模块。这几个模块相互融合，能够直接为用户提供不同的服务体系。比如，当前有相关研究人员综合PostgreSQL（对象-关系型）数据库管理系统，综合烟草种植过程中影响较大的赤星病构建了预测防控体系；也有研究学者立足于地中海气候、天气状态以及农作物生长环境，总结了区域43种病虫害的实际损害程度，并且落实了针对性的区域划分，打造了科学的生物防治体系。

3.1.2 遥感技术应用。最初的遥感技术诞生于1960年左右，是以信息技术为依托，建立在电磁波理论的基础上打造的成像体系，利用遥感器扫描物体目标，通过反射回来的波段进行成像。在当前农业病虫害防控中，遥感成像技术主要的应用优势是能够获取农作物的类型，了解农作物生长状态，通过远程观测的方式定位部分病虫害。比如，在当前的小麦白粉病的观测中，依托气象数据以及卫星遥感数据能够准确地定位预测结果。

而从遥感技术的具体分类角度来讲，涉及卫星、高光谱、航空这三种类型。从具体的病虫害检测和防控原理角度来讲，利用遥感能够及时地读取植被的指数、地表温度、各阶段不同的波段反射率。结合小麦灌浆期间白粉病的发生规律，打造预测模型，若检测结果中的部分动态因素与预测模型中的前期条件相吻合，那么便表明该地块可能会发生小麦白粉病。这是系统会自动地生成预警信息，通知相关工作人员进行及时调整和应对。又比如，利用无人机遥感成像技术，可以通过人工操作以及远程监控的方式，及时分析农田状态，对于监控大面积病害以及虫害有一定应用价值。

3.2 物联网技术在农作物检测中的应用

物联网技术是建立在互联网技术的基础上，以信息技术以及计算机技术作为媒介，促使各个设备各部门、各人员、各系统之间具备联动性。依托智能传感器、移动终端、监控设备、数控系统等相关工具以及软件来构建互联关系。在当前的病虫害预测方面，利用物联网控制体系打造智能预警监测具备可行性。

从具体原理角度来讲，在农田设置传感器能够有效监测农作物的生长环境，定位温度、光照、湿度等相关动态性因素。采集到的信息会集中传输到中心服务器，通过远程监控的方式了解农田的实际变化情况，若出现了病害以及虫害，会通过成像技术及时分析病害以及虫害的类型，联动相关数据库，快速地进行信息调取，确定病虫害的发生规模以及种类。比如，某学者在建立物联网远程监控的基础上，针对小麦病虫害诊断体系进行了分析，构建了如图1所示的框架。创建了感知、运输和数据处理的三层结构农业物联网，实现了病虫害预警和快速诊断。

图1 基于物联网的小麦病虫害监测框架

3.3 打造联动性的技术链条

当前，信息技术已具有一定的应用效果，但是不能局限于当下发展环境，还需要综合实际情况不断地进行创新和优化，其中落实好技术链条，构建控制全过程管理，能够有效提升农作物病虫害监测的力度。从全过程管理体系的角度来讲，为了进一步打造具有联动性的技术链条，首先，需要加强对当前新兴技术体系的应用力度，比如农村区域的大面积农田种植管理，可以针对成本较低、推广程度较好的卫星遥感以及雷达遥感技术进行研究，将其作为病虫害监测系统改造的主要技术体系，不仅可以实现灾情的实时监控，也可以打造科学防治管理体系。

其次，建立在农业病虫害管理的基础上打造中心平台系统。如图2所示，便是当前应用较为广泛的平台系统架构。

图2 病虫害监测系统架构

该系统一方面能够实现对病虫害种群的全方位检测，及时制定调整方案以及防治方案，又可以加强对气象信息以及农作物生长环境的检测力度，在没有病虫害发生的情况下，也可以作为田间管理的主要依据。

3.4 打造科学绿色的可持续性农田管理体系

以信息技术为依托构建的病虫害监测防控体系，主要目的是提升病虫害的监测防控力度，并且利用信息技术制定科学的病虫害防治方案，进一步降低传统病虫害防控方法对环境以及人员造成的影响，因此在落实技术体系创新的过程中，还需要构建可持续性的农产品管理体系。

首先，开展农药安全使用规范宣传，可以通过网上平台以及手机终端的方式进行相关信息的推广和宣传，进一步降低农户对农药产品的使用依赖性，这是避免化学污染的主要途径。在这个过程中，引导农户选择正规厂家生产的新型绿色农药进行病虫害防治，引进新农药，推广施药新技术。这些方法都可以降低传统化学农药的污染程度。

其次，提高农作物病虫害监测工作质量。从传统的田间管理角度来讲，在发生大规模病虫害时，农户会选择利用农药喷洒的方式进行集中防控，这种方法效果较好，但是产生的副作用较大，为了全面提升病虫害监测工作的质量，可以在发生病虫害苗头时，快速进行紧急应对，这样可以有效降低农药使用频率。

最后，在生态调控技术以及植物保护信息技术的基础上，打造综合性绿色防治体系。比如，可以引用生态调控技术，通过生物防治、物理防治等方式，来进行病虫害管控。改善病虫害农作物植株的生态环境，可起到防治的理想效果；搭建IPM信息网络平台，在网络上建立虫害的动态数据库，提高监测的实效性。

4 结语

综上所述，在当前的农业病虫害管理过程中，利用信息技术打造高质量、高效率的管理体系，通过多项技术体系的融合构建技术产业链，落实好终端设备、中心控制系统、信息平台的互动创新，能够打造可持续性的农田监测管理体系，及时应对病虫害防控工作开展过程中的各种难题，落实好集中防控以及信息化预警，不仅可以提升病虫害监管力度，也可以为我国农业发展奠定良好基础。