基于提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的農(nóng)作物病蟲害監(jiān)控技術(shù)分析

俞 曉

（烏魯木齊市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測中心，新疆 烏魯木齊 830002）

隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展、人口的不斷增長和環(huán)境壓力的逐步加大，人們對健康綠色農(nóng)產(chǎn)品的市場需求也不斷擴(kuò)大。此時，一些農(nóng)民試圖通過不合理使用化肥和農(nóng)藥的方式來實現(xiàn)高產(chǎn)，這最終導(dǎo)致了一系列農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題。農(nóng)作物病蟲害的防治離不開農(nóng)業(yè)科技的有力支持。對農(nóng)作物病蟲害進(jìn)行安全、綠色、科學(xué)的監(jiān)測和控制，對提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全具有重要意義。因此，科學(xué)的病蟲害監(jiān)測、防治策略和技術(shù)措施在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中尤為重要，因此病蟲害防治的重點應(yīng)放在監(jiān)測和控制上。

1 科學(xué)防治病害蟲的重要性

（1）提高作物產(chǎn)量和質(zhì)量。果蔬病蟲害將極大地影響農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，使農(nóng)產(chǎn)品市場供不應(yīng)求，進(jìn)而導(dǎo)致蔬菜價格上漲等民生問題。

（2）促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展。病蟲害防治技術(shù)的不斷進(jìn)步有助于提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，進(jìn)而增加農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入，促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

（3）促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全。農(nóng)藥和化肥的濫用不僅會破壞土壤和農(nóng)業(yè)環(huán)境，更重要的是會危及農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和安全。為了確保食品安全，首當(dāng)其沖的是從源頭上確保初級農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和安全，同時也要確保每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的安全。因此，必須加強(qiáng)病蟲害的科學(xué)防治，搞好源頭管理。只有貫徹“預(yù)防為主、綜合防治”的植保方針和“綠色植保、公共植?！钡男吕砟睿拍芴岣呷嗣袢罕姷霓r(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)安全，確保人民群眾食用安全放心的農(nóng)產(chǎn)品。

2 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)與病蟲害防治的總體戰(zhàn)略

2.1 成立植保技術(shù)指導(dǎo)小組，擴(kuò)大宣傳范圍

在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)建立植保工作站（點），成立專項技術(shù)指導(dǎo)小組，在農(nóng)業(yè)關(guān)鍵期提供技術(shù)指導(dǎo)，對農(nóng)民進(jìn)行系統(tǒng)的農(nóng)業(yè)技術(shù)培訓(xùn)和果蔬病蟲害科學(xué)防治，以防止農(nóng)民因缺乏專業(yè)知識而濫用農(nóng)藥和化肥，從而使大面積果蔬作物農(nóng)藥殘留超標(biāo)，避免農(nóng)民可能面臨的重大經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的農(nóng)產(chǎn)品安全問題。

2.2 引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新

引進(jìn)國外先進(jìn)設(shè)備，加強(qiáng)國內(nèi)自主研發(fā)。相關(guān)專業(yè)在本專業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，如一些農(nóng)業(yè)院校的農(nóng)業(yè)機(jī)械化和自動化專業(yè)。通過高效的植保機(jī)械和設(shè)備，實現(xiàn)減少藥物和控制害蟲的目標(biāo)，進(jìn)一步提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，穩(wěn)步邁向綠色種植。

2.3 提高病蟲害監(jiān)測水平，建立技術(shù)服務(wù)體系

現(xiàn)階段，農(nóng)民在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中往往對病蟲害情況把握不清楚、不及時，這不僅會延誤最佳治理時機(jī)，造成經(jīng)濟(jì)損失，還會帶來水土污染、生態(tài)平衡失調(diào)等環(huán)境問題[1]。因此要按照“預(yù)防為主”的病蟲害防治策略，在實踐研究中不斷總結(jié)經(jīng)驗，不斷完善、創(chuàng)新防治策略和措施，做到防病蟲于未然。

對于農(nóng)作物病蟲害，如果癥狀明顯，往往會出現(xiàn)區(qū)域性病害。總體研究方向為單一作物病害識別和區(qū)域病害檢測與預(yù)警。對于害蟲監(jiān)測，由于田間害蟲的遷移和隱蔽性，很難直接檢測到單個害蟲。因此，研究方向通常是在采集害蟲樣本后進(jìn)行田間采樣、檢測和鑒定，以獲取田間害蟲信息[2]。

2.4 準(zhǔn)確監(jiān)測作物病蟲害的發(fā)生動態(tài)是作出防治決策的重要依據(jù)

根據(jù)當(dāng)?shù)夭∠x害特點，對全年發(fā)生的重大病蟲害進(jìn)行定期定點調(diào)查，及時準(zhǔn)確掌握發(fā)生動態(tài)；對于次生病蟲害，應(yīng)定期進(jìn)行普查，了解其發(fā)生情況。及時了解和掌握鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)場病蟲害發(fā)生情況，為準(zhǔn)確預(yù)測當(dāng)?shù)夭∠x害發(fā)生動態(tài)提供科學(xué)依據(jù)。及時發(fā)布病蟲害信息和防治技術(shù)意見，指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

3 病蟲害監(jiān)測與綠色防治中存在的問題

3.1 病蟲害監(jiān)控存在問題

有的農(nóng)民對病蟲害防治認(rèn)識不清，不科學(xué)地使用農(nóng)藥；相關(guān)部門對生產(chǎn)線缺乏重視，基層缺乏專業(yè)技術(shù)人員；農(nóng)藥市場監(jiān)管力度不強(qiáng)；基層農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測體系不完善。

3.2 推進(jìn)農(nóng)作物病蟲害綠色防治存在的問題

（1）農(nóng)作物病蟲害綠色防治基礎(chǔ)薄弱。農(nóng)作物病蟲害綠色防控基礎(chǔ)差，主要體現(xiàn)在農(nóng)作物病蟲害綠色防控是在近年來人們對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的要求不斷提高的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。綠色防控沒有大的發(fā)展空間，農(nóng)產(chǎn)品的保護(hù)和生產(chǎn)處于小規(guī)模狀態(tài)。

（2）農(nóng)民對農(nóng)作物病蟲害綠色防治的接受程度有限。對綠色防治的接受度有限，是農(nóng)作物病蟲害綠色防治具體操作的體現(xiàn)。與農(nóng)民通常使用的農(nóng)藥操作方法相比，綠色害蟲控制是困難的。由于不同作物品種的綠色病蟲害防治標(biāo)準(zhǔn)和操作方法不同，增加了農(nóng)民綠色病蟲害防治技術(shù)操作的難度，也降低了農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全水平。

（3）農(nóng)作物病蟲害綠色防治的技術(shù)保障有限。人們更多地關(guān)注農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和安全，但很少有人關(guān)注農(nóng)作物病蟲害的綠色防治技術(shù)，而這卻是保證農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和安全水平的核心技術(shù)。農(nóng)作物病蟲害綠色防治技術(shù)的發(fā)展受到限制，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全水平的保障也降低了。

4 農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測相關(guān)問題的對策

采取農(nóng)藝、物理和化學(xué)控制措施，盡量減少農(nóng)藥殘留。

（1）田間和設(shè)施農(nóng)業(yè)管理。例如，及時除草，以確保作物吸收養(yǎng)分并生長良好。及時清除病蟲害枝條，防止疾病傳播。采用合理的種植方式，如間作，不僅可以充分利用環(huán)境資源，而且可以防止病蟲害的肆意傳播。加強(qiáng)農(nóng)田衛(wèi)生管理，防止害蟲惡性繁殖。

（2）一系列物理措施。例如，高溫殺菌和長期紫外線燈消毒。加強(qiáng)修剪、通風(fēng)、透光，及時清除病株、死株，徹底消除蟲源。

（3）化學(xué)控制。用噻蟲嗪、鋅肥、咯菌腈等拌種，浸泡，然后在陰涼處晾曬，以降低種傳病毒危害。

（4）利用多種現(xiàn)代技術(shù)實現(xiàn)對作物的實時監(jiān)測是最重要的預(yù)防措施。最先發(fā)現(xiàn)并診斷病蟲害，并用生物農(nóng)藥進(jìn)行防治。

（5）宣傳和培訓(xùn)農(nóng)民科學(xué)用藥。向農(nóng)民介紹更多高效、低毒、低殘留農(nóng)藥及安全使用方法，宣傳農(nóng)藥的危害性，注意用藥安全間隔期，提高農(nóng)民素質(zhì)，減少化學(xué)農(nóng)藥的使用，確保所有上市農(nóng)產(chǎn)品健康安全。

5 采取綠色防控和綜合防控措施，確保農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全

在果蔬病蟲害防治方面，貫徹綠色植保政策和“源頭控制、預(yù)防為主、綜合防治”的理念，采取滅蟲燈、生物防治等一系列措施，可以有效降低病蟲害的危害程度，對保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全和農(nóng)田環(huán)境安全具有積極意義。利用昆蟲的趨光性殺死害蟲和其他控制措施。從生產(chǎn)源頭控制農(nóng)業(yè)投入品，采取綠色防治天敵產(chǎn)品和綜合防治措施，可以有效降低病蟲害危害程度，生物防治高效環(huán)保，蔬菜不施用化學(xué)農(nóng)藥或少施農(nóng)藥，從源頭上控制農(nóng)業(yè)投入品，有效提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全水平。

6 各種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)在病蟲害防治中的推廣應(yīng)用

6.1 光譜技術(shù)在病蟲害防治中的應(yīng)用

作物的病害會引起作物生理條件的變化，例如葉片的營養(yǎng)成分和水分含量?；疾∽魑锏墓庾V反射特性與健康作物的光譜反射特性截然不同。光譜技術(shù)通過獲取不同波段的光譜反射信息，對田間作物病害進(jìn)行監(jiān)測，實現(xiàn)病害的檢測。田有文等人創(chuàng)新性地將支持向量機(jī)應(yīng)用于番茄植株病斑的形狀識別上[3]。

吳達(dá)科等人測定了斑潛蠅害蟲葉片的可見光反射光譜，初步研究了番茄和黃瓜感染斑潛蠅害蟲的葉片光譜信息[4]。

目前，頻譜技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的推廣還比較少，因為頻譜相關(guān)設(shè)備相對昂貴，普通農(nóng)民個人難以承受。然而，目前無人機(jī)采集光譜分析在農(nóng)業(yè)條件檢測中的應(yīng)用已經(jīng)相對成熟。例如，無人機(jī)檢測玉米抽穗期、作物倒伏檢測、種植面積識別等一系列研究都取得了令人滿意的結(jié)果。當(dāng)前，使用無人機(jī)的成本越來越低，操作也越來越簡單。計算機(jī)、地理信息、農(nóng)學(xué)和其他相關(guān)專業(yè)的人們需要共同努力，進(jìn)一步推動這項技術(shù)的應(yīng)用。

6.2 計算機(jī)視覺技術(shù)在病蟲害防治中的應(yīng)用

計算機(jī)視覺技術(shù)利用作物的病害圖像來識別病害。通過在昆蟲捕捉裝置中安裝光源、攝像頭、昆蟲接收板等設(shè)備，定期拍攝捕捉到的害蟲，并通過圖像處理技術(shù)識別捕捉到的害蟲。

賈建楠等人采集了黃瓜細(xì)菌性角斑病和黃瓜霜霉病葉片的圖像，用最大類間方差法提取了10個病斑形狀特征，并對其進(jìn)行了識別研究。黃瓜細(xì)菌角斑病和霜霉病的鑒定準(zhǔn)確率達(dá)100%[5]。

2014年，韓瑞珍博士以典型農(nóng)田害蟲為研究對象，實現(xiàn)了農(nóng)田害蟲的快速識別和診斷。目前，機(jī)器視覺技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的普及程度也相對較小，因為識別在很大程度上受到各種環(huán)境因素的影響，其算法需要進(jìn)一步改進(jìn)和創(chuàng)新。

6.3 深度學(xué)習(xí)技術(shù)在病害控制中的應(yīng)用

深度學(xué)習(xí)技術(shù)利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自動提取圖像中的疾病特征。深度學(xué)習(xí)彌補(bǔ)了手工設(shè)計和提取的不足。它允許計算機(jī)根據(jù)觀測數(shù)據(jù)不斷學(xué)習(xí)和改進(jìn)算法。深度學(xué)習(xí)技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域。目前，深度學(xué)習(xí)在圖形識別、語音識別和自然語言處理方面得到了越來越廣泛的應(yīng)用，因為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不需要我們告訴計算機(jī)如何處理問題，而是不斷地學(xué)習(xí)和計算自己的解決方案。因此，對于所有與圖形和語音識別相關(guān)的問題，深度學(xué)習(xí)可能是最好的解決方案。

例如，黃雙萍等人提出了一種基于深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)GoogLeNet的稻瘟病檢測方法，實現(xiàn)了稻瘟病的識別[6]。孫俊等人在后來的研究中采用了全局均值池化方法，取代了卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的整體連接層，提高了對不同作物病害的識別準(zhǔn)確率[7]。

6.4 光電傳感器技術(shù)在害蟲防治中的應(yīng)用

光電傳感器計數(shù)主要利用害蟲通過傳感器時切斷光路產(chǎn)生的電脈沖。文韜等人設(shè)計了一種由遮光罩、昆蟲入口、昆蟲入口監(jiān)測區(qū)和昆蟲貯藏瓶組成的裝置，實現(xiàn)了柑橘果蠅的自動計數(shù)和成蟲密度的動態(tài)監(jiān)測。與傳統(tǒng)的人工計數(shù)方法相比，該裝置具有實時、自動監(jiān)測的優(yōu)點，能夠滿足現(xiàn)有柑橘果蠅成蟲長期數(shù)據(jù)動態(tài)監(jiān)測的需要。該方法適用于果園柑橘果蠅成蟲動態(tài)監(jiān)測的推廣應(yīng)用[8]。

6.5 聲學(xué)特征技術(shù)在害蟲防治中的應(yīng)用

語音特征技術(shù)主要是通過拾音器獲取害蟲的爬行、取食、鳴叫等語音信號，對得到的信號進(jìn)行處理后，即可計算出害蟲的數(shù)量。耿森林在2010年收集并分析了糧食中各種害蟲的聲音信號，最終利用害蟲活動的聲功率譜特征實現(xiàn)了對害蟲的檢測和識別[9]。

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)除采用單一技術(shù)防治病蟲害外，還集成多種技術(shù)相互學(xué)習(xí)，有效提高病蟲害防治效果。要結(jié)合各地病蟲害種類和作物生長規(guī)律，科學(xué)推廣。減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污染，促進(jìn)生態(tài)發(fā)展，是當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展的核心任務(wù)。病蟲害防治技術(shù)要不斷創(chuàng)新和推廣[10]。

相關(guān)基層農(nóng)業(yè)工作者和前端科研人員要認(rèn)識到病蟲害防治的重要性，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中繼續(xù)進(jìn)行理論和技術(shù)創(chuàng)新，全面推廣綠色高效農(nóng)業(yè)種植技術(shù)。