农作物重大病虫害数字化监测预警系统研究

黎 宾

（宾阳县宾州镇农业综合服务中心，广西宾阳 535400）

0 引言

在绿色农业和智慧农业统筹推进背景下，病虫害防控措施逐渐由以往高度依赖农药防控防治逐渐转变为绿色防控，尤其是农作物重大病虫害，多地已经开始投入远程拍照式孢子捕捉仪、无线视频监控系统、远程拍照式虫情测报灯、无线远程自动气象站等现代化设备，有效缩短病虫测报周期，改变传统害虫人力监测效率低、准确度差的弊端，能有效提升病虫害监测预警水平和效果。基于此，文章展开以下分析，研究数字化监测预警系统在农作物重大病虫害监测中的应用，旨在为从业人员提供可参考性建议。

1 传统农作物重大病虫害监测弊端

宾阳县农业在传统有害生物监测预警与防治控制所用设施设备简陋、方法技术落后，监测预警时效迟缓、准确率低，防治控制能力弱、效果差，主要体现在以下几个方面。

1.1 监测设施设备简陋

没有建立病虫观测场，只在农业系统生活区内靠近田垌的方位安装了1盏手动虫情测报灯，每天都需要人工开启、关停、打扫并清点害虫，观测范围仅为 1.33 hm2以内，没有在全县面上设立病虫监测点，也没有安装和应用监测设备，田间监测仅依靠人工调查和肉眼目测。

1.2 检疫检验设施设备简陋

没有检疫检验室，仅能依靠手持放大镜观察，无法鉴别1 mm以下的细微病虫害。

1.3 防治设施设备简陋

全县没有建立应急防治药械仓库，也没有储备应急防治农药和施药器械，主要使用施药器械为手持式喷筒及背负式手动喷雾器，雾化效果差，雾滴直径在200 μm以上；作业效率低，每台每天作业面积仅为 2 000～3 333.33 m2，药剂跑冒漏滴的情况严重，农药利用率在25%以下[1]。

1.4 监测预警准确率较低

由于缺乏交通工具，监测人员无法在本县全面、快速开展动态调查监测，监测代表面积仅占总面积5%，监测数据误差率往往达到20%，监测预警总体准确率在85.1%以下。

1.5 监测预警时效性差

病虫监测主要依靠人工定期开展调查，在5天的间隔期内无法实时掌握发生动态，而且预警信息也主要依靠纸质邮件人工传递发布，通常需要3天以上，监测与预警的时效性都很差，往往因此导致农户贻误防治最佳时机。

1.6 防治方法单一、副作用大

几乎都是使用化学农药喷施，而且使用的农药以中高毒性的有机磷农药为主，毒性大、用量大（每年使用商品量约1.5 kg/667m2）、污染大、残留久。

1.7 防治主体与防治技术落后

防治主体几乎都是农户，防治方式几乎都是单打独斗，且由于主体规模小、组织化程度低，人员素质参差不齐，导致防治技术落后，没有具备专业化防治能力和防治技术，专业化防治覆盖率仅为2.2%。

1.8 总体防治效果不佳，产量损失重

全县每年总体防治效果都在83%以下，稻飞虱、稻纵卷叶螟、三化螟、稻瘿蚊、稻纹枯病、玉米螟、甘蔗螟虫、东亚飞蝗等重大病虫害时而暴发成灾，每年造成作物产量实际损失通常在0.8万t以上。

2 农作物重大病虫害数字化监测预警系统的引入与应用

2.1 数字化监测预警系统引入

我县引入的有害生物智能化监测预警技术，从属于2010年农业农村部批准并投资的农业基本建设项目，主管部门为自治区农业农村厅，建设与实施单位为宾阳县植物保护站，项目完成投资290万元，完成农业有害生物预警与控制区域站建设，包括新建检验检测用房和应急防治施药器械库（植保楼）976 m2、应急防治药品仓库97 m2、病虫观测场6 666.67 m2，采购配备病虫监测预警、检验检疫、专业化防治所需现代先进仪器设备、机械工具、系统平台等设备505台套，为后续农业防灾减灾和粮食生产安全打下坚实基础。

2.2 数字化监测预警系统核心技术

本项目数字化监测预警系统核心技术主要分为两个方面：其一，农业有害生物智能化监测预警技术[2]。即通过集成创新和熟化应用智能虫情观测灯、害虫智能性诱监测仪、重大病害智能监测仪、田间远程实时监测仪、田间小气候自动观测仪、光学显微镜及成像设备、立体显微镜及成像设备、病虫电视预报编辑制作设备等先进设备，实现有害生物监测预警的自动化、智能化、数字化、可视化和网络化，从而显著增强监测能力，提高预警效率和准确率。其二，农业有害生物专业化防治控制技术[3]。即通过集成创新和熟化应用全自动植保无人机、自走式喷杆喷雾机、自走式风送喷雾机、担架式机动喷雾机、背负式电动喷雾机、背负式机动喷雾喷粉机先进设备，实现有害生物防治控制的专业化、规模化、集约化，从而显著增强防控能力，提高防控效率和效果。

2.3 数字化监测预警系统的主要技术措施与应用

2.3.1确定观测地点。严格按照全国病虫监测标准要求，结合本地区的作物种植结构、主要病虫种类及发生特点、气候与环境条件等实际情况，在全县范围内遴选18个具有代表性的片区作为标准病虫观测场、观测点、监测区的建设地点，集成创新配置智能监测预警与检疫检验设备及其系统平台共85台套，做到全面、科学、合理布设，基本实现农业有害生物智能化监测预警的全面覆盖。同时，调查分析全县农业有害生物监测预警与防治控制中存在的短板和问题，制订《项目可行性研究报告》《项目设计与概算方案》

《项目实施方案》，明确项目技术要求，确定采用设施设备的种类、型号、性能、配置、技术参数，确保设施设备符合智能化、专业化要求。

2.3.2虫情测报技术。利用智能虫情测报灯，对虫害的发生与发展进行分析和预测，结合现代光，电，数控等技术，该系统可自动完成诱虫，杀虫，虫体分散，拍照，运输，收集，排水等系统作业，并实时将环境气象和虫害情况上传到指定农业云平台。虫情测报灯具体技术参数为：①工作环境：0～70℃，0%～95%（相对湿度）；②灯管启动时间≤5 S，主波长365 nm；③摄像头像素500 W，因此可清晰分辨每一个虫体。在虫情监测过程中，飞虫受诱虫光源吸引，撞向撞击板，掉入杀虫仓，经高温触杀，虫体死亡，烘干仓对虫体高温烘干后，将虫体运到传送带上，最终完成尸体拍照。

2.3.3重大病害智能监测技术。本技术系统由虫情信息自动采集分析系统、病虫害远程监控设备、孢子信息自动捕捉培养系统等多个系统组成，在田间设置以上智能虫情监测设备，利用GPRS/3G移动无线网络能定时采集现场图像，农业技术人员可随时远程了解田间虫情情况与变化，为病害预警预测和提前防控提供科学指导。本文以智能孢子捕捉仪的应用为例，智能孢子捕捉仪是新一代图像式病菌检测工具，主要用于检测病害孢子存量[4]。并专门收集随空气流动而传播的病原菌孢子，进而为病菌孢子传染提供可靠数据，该设备利用现代光电数控技术，结合孢子承载装置，孢子捕捉装置，网络传输模块，图像采集装置等，实现远程自动捕捉各种花粉和孢子信息，同时自动拍照将图片数据自动上传到指定网络平台，形成孢子测报数据库，供专家远程对病害的发生与发展进行分析和预测。主要技术参数为：①载玻片：可以添加365片/次，最长可以使用365天，每天一张；②电源电压：交流220 V±5%；③集气口风速：0.3～5 m/s；④工作环境温度：-20～70℃；⑤图片采集方式：远程网络平台手动控制采集；⑥载玻片规格：76.2 mm×25.4 mm×1.2 mm。农业技术人员可根据标靶病原菌孢子的活动习性规律，通过网络远程设置，设定工作时段，对所捕获的病菌孢子自动拍摄，同时该系统具备雨控功能，可根据天气状况调整设备工作状态，以此全天候满足病情预测预报及标本采集需要。

2.3.4田间小气候自动观测与预警。本项目田间小气候自动观测与预警主要由农业气象环境监测站实现，该系统可对空气温度、空气湿度、风速、风向、土壤湿度、蒸发量、土壤墒情进行全天候现场监测，主要技术参数为：①可测量空气温度为-30～70℃；②光照强度测量范围0～200 Klux；③可测量空气湿度范围0%～100%；④可测量风向0～359°，风速0～30 m/s，雨量0～40 mm/min，蒸发量0～20 mm/天；⑤可测量土壤湿度为0%～100%。且所有采集参数同一屏幕显示，支持触摸输入，探头具有一致性，不同气象参数的传感器接口可以互换，可实时将数据上传至远端服务平台，且不影响精度。

2.3.5有害生物绿色防控技术。本项目有害生物绿色防控技术主要包含4个方面，分别是“农业防治+生物防治+理化诱控+植保药剂防治”[5]。其中农业防治主要利用以上智能化监测设备，对病虫情进行实时监测，以此维持适合农作物生长但是不利于病虫害滋生的环境；生物防治主要指利用赤眼蜂（投放密度10万头～15万头/hm2），利用生物链循环，降低农作物主要虫害的虫口密度；理化诱控主要指利用害虫性信息素和诱捕器、频振式诱虫灯、害虫色板等绿色防控技术产品8种，降低虫口数量；植保药剂防治主要指利用苏云金杆菌，吡蚜酮、甲维盐、苯甲·丙环唑等高效低毒低残留农药13种，将病虫害暴发面积降到最低。本县集成创新和熟化应用“保留产权+授权使用+合同约束+示范带动”推广模式，成功推广应用植保无人机等现代高效防治器械420台套，带动全县增加高效防治器械达1 250台套，组建专业化防治组织105个，防治作业能力达每日3 333.33 hm2·次，全县专业化防治覆盖率达38.3%，全县防治总体效果达90.9%，绿色防控覆盖率达35.16%，药剂利用率达40.55%。

2.4 其他保障措施

为保障以上农作物重大病虫害数字化监测预警系统的成功应用，我县成立项目实施工作领导小组和专项小组，明确工作任务，压实工作责任，为项目顺利实施提供强有力的组织保障，同时，严格执行项目法人负责制度、合同协议制度、招标投标制度、工程监理制度、验收交付制度、财务管理制度和档案管理制度，规范项目建设行为。各部门认真履行全国病虫监测预警区域站职责，坚持执行和不断完善监测预警的观测记载、发报验证、信息交流汇报、岗位职责考核奖惩等各项制度，促进业务水平稳步提高，根据专业化防治有关法律法规，加强对专业化防治服务组织的管理，促进专业化防治组织健康发展，以此保障监测预警效果高效准确。最后，集成创新和熟化应用“市场导向+政策支持+物资补助+技术支撑+信息服务”的推广模式，扶持组建宾阳县信捷农业技术服务有限公司等专业化防治服务组织，促进本县专业化防治组织不断发展壮大、防治能力不断提高、防治规模不断扩大。

3 农作物重大病虫害数字化监测预警系统的应用成效

在本项目中，共设立专项观测点、系统调查区和面上普查区共计18个，并配备专业监测预警人员8名，实现智能化监测预警覆盖率95.1%，监测预警效率和准确率分别比实施前提高了2.5倍和6.0个百分点；同时还利用现设施设备带动全县组建专业化防治组织105个，配备高效植保机械约1 250台，日作业能力达 3 333.33 hm2·次，专业化防治覆盖率达38.3%，防治效果达90.9%，平均每年因此增加挽回作物产量损失 4 050 t，农药使用量（比“十三五”期间）减少3.9%，智能化监测预警与专业化防治控制的能力和效果均达到全区领先水平。

4 结语

综上所述，本文主要以我县重大病虫害监测预警系统为例，结合数字化技术和先进设施设备，给出各系统与平台的应用方法，同时根据应用实效，可发现该系统能提高监测预警准确率和专业化防治控制覆盖率。在今后工作中应该持续发挥数字监测作用，持续提高病虫害监测预警系统覆盖率，尽量实现100%全覆盖，以此有力保障农业防灾减灾和粮食安全。