农作物种植与病虫害综合防治技术运用的最新发展探讨

随着全球人口的增长和环境变化，农作物种植与病虫害防治技术的重要性愈加凸显。通过综合运用生物、物理和化学防治手段，结合精准农业和信息技术，现代农业可以有效应对病虫害带来的威胁。抗病虫害品种的选育以及生态友好的管理策略，为可持续农业发展提供了新的方向。精准监测和实时数据分析的引入，使农户能够做出科学决策，从而提高作物产量与质量。本文旨在探讨农作物种植及病虫害防治技术的最新发展，为农业实践提供理论支持和技术参考。

农业作为人类生存与发展的基础，其可持续性面临着众多挑战。病虫害的频繁发生不仅影响作物的生长和产量，还对生态环境造成潜在威胁。在这样的背景下，科学的种植技术和有效的病虫害防治措施显得尤为重要。现代农业技术的不断创新，为提升农业生产效率与安全性提供了新的解决方案。通过综合运用多种防治策略，农民能够更有效地管理病虫害，从而实现生态平衡与经济效益的双重目标。

一、农作物种植技术

1、种植模式

①单作与轮作

在农作物种植技术中，种植模式的选择直接影响作物的产量与土壤健康。其中，单作与轮作是两种重要的种植方式。单作，即在同一块土地上连续种植同一种作物，虽然能在短期内实现高产，但长期种植相同的作物会导致土壤养分的单一消耗与病虫害的积累，从而降低土壤肥力和作物的抗逆性。数据显示，单作会导致土壤有机质减少约30%。相较之下，轮作通过更换作物种类，能够有效打破病虫害的生命周期，减少特定病虫害的发生风险，改善土壤结构与肥力。研究表明，实施轮作的地区，其产量可提高20%～30%，同时土壤有机质含量提升10%。

②间作与混作

间作与混作是提高作物产量与土地利用效率的重要种植模式。间作指在同一块地块中按照一定比例和空间安排种植两种或多种作物，通常选择生长周期不同或根系深浅不同的作物，以最大限度利用资源。例如，在玉米与大豆的间作中，玉米的深根系能够有效吸收土壤深层水分，而大豆的浅根系则能利用上层土壤的养分。这种搭配不仅能促进水分和养分的合理利用，还能提高光合作用效率，研究显示，这种组合模式能使玉米的产量提高15%～20%。混作则是将不同作物在同一地块内随机混合种植，进一步增强了生态系统的多样性，降低了病虫害的风险。例如，玉米与南瓜混作时，南瓜的广阔叶片能够遮阴，减少杂草生长，从而降低人工除草成本，同时其根系的分泌物可抑制某些病菌的生长。

2、土壤管理

①土壤改良技术

土壤改良技术是提升土壤质量和作物生产力的关键手段，主要包括物理、化学和生物3种方法。物理改良通过改善土壤结构来增强土壤的透气性和持水能力，例如，添加有机物如腐殖质或堆肥可改善土壤颗粒间的结合性，提高土壤的通透性，从而有效降低土壤的压实程度。化学改良则着重于调整土壤的酸碱度和养分平衡，例如，通过施加石灰以中和酸性土壤，或利用磷肥改善土壤的有效磷含量，以促进作物的健康生长。生物改良则涉及利用微生物或植物根系促进土壤健康，特别是施用特定的微生物菌剂可以提高土壤的有机质含量和生物活性，增强土壤的生态功能。

②施肥技术

施肥技术是优化作物生长与提高土壤肥力的重要手段，涵盖有机肥和化肥的合理使用。根据土壤检测结果，施肥应根据作物需求与土壤养分状况进行精准施用。氮、磷、钾三大营养元素的施用比例应依据不同作物的生长阶段进行调整。例如，玉米在拔节期对氮素需求旺盛，推荐氮肥施用量为120～150 kg/hm2，以确保其生长旺盛;而在花期阶段，磷肥的施用量应增加至50kg/hm2，以促进花芽分化和果实形成。化肥的施用方法同样至关重要，采用分次施肥技术可提高肥料的利用率，减少养分流失，研究表明，分次施肥可提高氮素利用率约20%～30%。有机肥的使用也不可忽视，施用腐熟的有机肥每公顷可增加土壤有机质约2%～3%，显著改善土壤的结构与肥力。

3、灌溉技术

①滴灌与喷灌

滴灌与喷灌是现代农业中高效的灌溉技术，能够显著提高水资源的利用率与作物产量。滴灌系统通过设置在土壤表面的滴头，将水分直接输送至植物根部，确保水分和养分的精准供给。研究表明，滴灌技术能够将水分利用率提高30%～70%，同时降低土壤水分蒸发损失。此外，滴灌还可减少病害发生，因为水分直接施加于土壤而非植物叶面，降低了叶面湿度。相比之下，喷灌技术则通过喷头将水雾化，模拟自然降雨，适用于大面积的田地。喷灌系统能够灵活调节水量，常规喷灌的水分利用率为60%～90%。在干旱地区，喷灌可以有效防止土壤干裂并促进作物均匀生长。然而，喷灌系统的运行费用相对较高，维护也较为复杂。根据相关数据，结合滴灌与喷灌技术的区域可实现作物产量提升20%～40%，在水资源短缺的情况下，合理选择和实施这两种灌溉方式，能够实现水土资源的高效管理与可持续发展。

②雨水收集与利用

雨水收集与利用是一种高效的水资源管理技术，尤其在水资源匮乏地区具有重要意义。该技术通过设置集水系统，如雨水收集桶、屋顶集水装置及地下水池，将雨水储存起来，供灌溉、清洗等用途。据统计，在雨季期间，某些地区的收集率可高达70%。储存的雨水富含自然养分，对作物生长极为有利，同时可有效减少对地下水和市政供水的依赖。此外，雨水利用还能够减少径流和土壤侵蚀，维护土壤结构，降低洪涝灾害风险。为了实现系统的最佳运行，需定期对收集设施进行清洁与维护，确保雨水质量符合农业用水标准。

二、病虫害防治技术

1、生态防治

①生物防治

生物防治是一种通过引入或促进自然敌害来控制农作物病虫害的方法，具有可持续性和生态友好性。该技术通常利用捕食性昆虫、寄生虫或微生物来抑制害虫种群。例如，释放捕食性瓢虫（如七星瓢虫）可以有效控制蚜虫，研究表明，实施这种防治措施后，蚜虫数量可在1周内减少60%～80%。另一种常见的生物防治方式是使用细菌或真菌，如白僵菌，能够感染多种害虫并导致其死亡，实验显示，喷洒白僵菌后，特定害虫的死亡率可高达90%。此外，利用农作物与有益昆虫的合理搭配，如种植花卉作物吸引授粉昆虫和捕食性昆虫，也能形成良好的生态平衡，进一步提高作物的抗虫能力。

②物理防治

物理防治是一种通过物理手段直接控制病虫害的方法，具有快速见效和环境友好的特点。常用的物理防治技术包括机械捕捉、障碍物设置和温度调控等。机械捕捉技术利用粘虫板、诱捕器等工具，可以有效捕获特定害虫。例如，在稻田中使用黄板诱捕稻飞虱，研究显示，使用黄板后稻飞虱的捕获率可达70%以上。此外，设置防虫网或塑料薄膜等障碍物，可有效阻挡害虫进入作物生长区域，减少危害。温度调控则是通过改变生长环境来抑制病虫害的生长，温室栽培中可以利用加热或冷却系统调节温度，抑制某些害虫的繁殖。试验表明，温度高于35℃低于15℃时，许多害虫的生长速率会显著下降，从而有效控制虫害的发生。物理防治方法不仅能减少农药的使用，还能保护生态环境，维护生物多样性。

2、化学防治

①农药的分类与使用

农药的分类与使用在病虫害防治中扮演着至关重要的角色，主要分为杀虫剂、杀菌剂、除草剂和杀螨剂四大类。杀虫剂主要用于控制害虫，其机制包括神经毒性和生长调节等，常见的有拟除虫菊酯类和有机磷，使用时需根据作物种类和害虫种类选择合适的剂量。例如，针对稻飞虱，推荐施用含有氯吡脲的杀虫剂，施用浓度通常为50～100mL/hm2，可实现超过80%的控制效果。杀菌剂则用于防治植物病害，主要通过抑制病原菌的生长，常用的包括多菌灵和氟硅唑，使用浓度通常在0.1%～0.5%之间。此外，除草剂用于抑制杂草生长，选择性除草剂如草甘膦可有效控制多年生杂草，施用浓度为2～4L/hm2，效果显著。杀螨剂主要针对植物害螨，如噻虫嗪，施用后可在3～7天内控制螨虫数量。为确保农药的有效性与安全性，应遵循“少量多次”的施用原则，并进行田间监测，以防止抗药性的产生和环境污染。

②农药使用的安全性与环境影响

农药使用的安全性与环境影响是现代农业不可忽视的重要议题。尽管农药在提高作物产量和质量方面具有显著效果，但其潜在风险同样不容小觑。首先，农药残留问题严重影响食品安全，研究表明，超过40%的农产品样本中存在农药残留，部分样本超标，会对消费者健康造成危害。其次，农药的应用还会对非目标生物产生负面影响，导致生物多样性的减少。此外，农药的过量使用会导致水土污染，研究表明，施用的农药约30%通过径流进入水体，导致水源污染，对生态系统造成破坏。因此，为确保农业生产的可持续性，应加强对农药使用的监管，推广精准施药技术，并鼓励使用生物防治、物理防治等绿色防控措施，减少农药依赖，降低其对环境的负面影响，确保生态平衡与食品安全。

3、综合防治

①综合虫害管理

综合虫害管理是一种生态友好的病虫害管理策略，旨在通过综合利用多种控制手段来降低害虫对作物的影响。该策略结合了生物防治、物理防治、化学防治及农业管理措施，以实现病虫害的有效控制。首先，进行害虫监测与识别，使用阈值模型来判断是否需要采取防治措施。例如，当特定害虫数量超过阈值时，才启动相应的控制措施，从而减少不必要的农药使用。其次，采用生物防治引入自然天敌，例如释放寄生蜂控制蚜虫，其控制效率可达到70%以上。物理防治如设置诱捕器、障碍物等，也能显著降低虫害风险。此外，化学防治则被限制在必要的情况下，施用具有低毒性的农药，以减少对环境的影响。根据研究，实施综合虫害管理的农田相比传统防治方法，作物产量可提高15%～30%，同时减少农药使用量约30%～50%。

②抗病虫害品种的选育

抗病虫害品种的选育是提高作物生产力和可持续农业发展的重要手段，涉及通过基因改良与传统育种技术相结合的方法，培育对特定病害和虫害具有抵抗力的作物品种。在选育过程中，首先通过表型选择和基因组学方法，识别与抗性相关的性状，例如，抗病基因的筛选与定位，这些基因可通过基因编辑技术（如CRISPR-Cas9）进行定向改良。研究显示，利用这种方法，特定水稻品种的稻瘟病抗性可提高至90%以上。其次，选育过程中需进行多代杂交和选择，以确保抗性基因的稳定表达，增强作物在不同环境条件下的适应能力。例如，抗虫棉花的选育，使其对棉铃虫的抗性提高50%以上，能显著降低农药施用量。

三、现代技术在病虫害防治中的应用

1、精准农业技术

精准农业技术通过高科技手段优化资源利用，增强作物的抗病虫能力，并提高整体生产效率。该技术依赖于地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）和遥感技术，能够实时监测田间环境及作物生长状况，从而实施针对性的管理措施。通过遥感影像分析，可以准确评估土壤水分、温度和养分分布情况，从而实现精准灌溉和施肥。研究表明，应用精准农业技术后，水分和肥料的使用效率提高了30%～50%。在病虫害管理方面，精准农业可以实现害虫监测和预测，利用传感器和智能监控系统，自动检测病虫害的发生。当虫害达到阈值时，系统会发出警报，提示农户采取防治措施。

2、信息技术与病虫害监测

信息技术在病虫害监测中的应用为现代农业提供了强有力的技术支撑。通过大数据分析、云计算和物联网（IoT）技术，农户可以实时获取田间的环境信息，及时监测和识别病虫害的发生。传感器网络的部署使得温度、湿度、土壤水分等数据能够高频率采集，这些数据经过云平台的处理与分析，形成易于理解的可视化报告，帮助农户做出科学决策。研究表明，通过信息技术的应用，病虫害的检测准确率可提高至90%以上，响应时间缩短至24h内。此外，移动应用程序的普及，使得农民可以随时随地获取病虫害的监测信息和防治建议。集成化的信息平台还提供了病虫害流行趋势的预测模型，使农民能够提前预防，从而减少病虫害对作物的危害。

3、物联网技术

物联网（IoT）技术在病虫害防治中的应用能极大地提高农业管理的智能化水平。通过在田间部署各种传感器和设备，物联网可以实时采集温度、湿度、光照、土壤水分以及病虫害数据。这些传感器包括多功能环境监测设备、病虫害诱捕器与智能图像识别设备，能够自动识别害虫种类及其密度。数据通过无线传输技术传递至云端平台，经过人工智能（AI）算法的分析与处理后，形成精确的病虫害防治建议。在智能温室中，物联网系统能够自动调节环境参数，如温度和湿度，从而抑制某些病原菌的繁殖。例如，智能灌溉系统可以根据实时数据精准控制水量，避免因过度灌溉导致的土壤湿度过高，从而降低病害的发生风险。研究表明，物联网系统的应用可减少农药使用量，并将病虫害的控制效率提升20%以上。

4、遥感技术与无人机

遥感技术与无人机的结合，为病虫害防治提供了高效、精准的解决方案。遥感技术通过卫星或无人机携带的多光谱和高光谱传感器，获取农田大范围的影像数据，这些数据可以用于监测作物健康状况、识别病虫害的发生区域和程度。不同波段的光谱数据能够反映植物的叶绿素含量和光合作用强度，当作物受到病虫害侵袭时，其光谱特征会发生变化。通过数据处理与分析，可迅速定位病虫害的发生区域，从而实现针对性的防治措施。无人机则具有灵活、快速的特点，能够低空飞行，近距离拍摄农田的高分辨率图像，并喷洒农药或生物制剂，实现精准施药，减少药剂的浪费与环境污染。研究表明，使用无人机进行精准喷洒农药，可减少农药使用量约25%～30%，同时提高药剂施用的均匀性。此外，遥感技术和无人机还可以实时监测防治效果，及时调整施药策略，确保病虫害防治的高效性与精确性。

总而言之，农作物种植及病虫害防治技术的分析显示，现代农业面临着多重挑战与机遇。通过采用综合管理策略，结合精准农业和信息技术，能够有效提高作物产量与质量，同时减少环境影响。抗病虫害品种的选育与生物防治等措施，为可持续发展提供了强有力的支持。

（作者单位：063300河北省唐山市丰南区职业技术教育中心）