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劍麻病蟲害預(yù)測預(yù)報研究進(jìn)展及展望

2015-01-23 06:31:02鄭金龍賀春萍易克賢習(xí)金根高建明張世清陳河龍吳偉懷鄭肖蘭粱艷瓊
中國麻業(yè)科學(xué) 2015年6期
關(guān)鍵詞:劍麻測報病蟲

鄭金龍,賀春萍,易克賢,﹡,習(xí)金根,高建明,張世清,陳河龍,吳偉懷,鄭肖蘭,粱艷瓊

(1.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護(hù)研究所農(nóng)業(yè)部熱帶作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,海口571101;2.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶生物技術(shù)研究所農(nóng)業(yè)部熱帶作物生物技術(shù)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室,???71101)

農(nóng)作物病蟲害對全球主要糧食和經(jīng)濟(jì)作物的潛在豐收造成的危害在42%左右[1]。我國是病蟲害發(fā)生頻繁且防御能力薄弱的農(nóng)業(yè)大國,生物災(zāi)害問題相當(dāng)突出[2]。我國劍麻病蟲害約有十幾種,主要病害包括:劍麻斑馬紋病、劍麻莖腐病、劍麻炭疽病、劍麻黑斑病、劍麻平行條紋病、劍麻葉斑病、劍麻帶枯病、劍麻紫色卷葉病;主要蟲害包括劍麻粉蚧、褐圓盾蚧、象鼻蟲、紅蜘蛛等[3]。2002年新發(fā)生的紫色卷葉病使海南60% 劍麻園受重創(chuàng);2007年的劍麻粉蚧僅數(shù)月即蔓延4000 hm2以上[4]??梢姴∠x災(zāi)害是制約劍麻產(chǎn)業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的主要問題之一。

病蟲害預(yù)測預(yù)報是根據(jù)植物病蟲害流行規(guī)律分析、推測未來一段時間內(nèi)病蟲分布擴(kuò)散和為害趨勢的綜合性科學(xué)技術(shù)[5],涉及到農(nóng)業(yè)、氣象、生物、土壤學(xué)和數(shù)學(xué)等[6]。病蟲害預(yù)測預(yù)報是病蟲害綜合治理的重要組成部分,是一項監(jiān)測病蟲害未來發(fā)生與為害趨勢的重要工作,也是有效防治和控制病蟲害發(fā)生發(fā)展的依據(jù)。劍麻病蟲害的預(yù)測預(yù)報就是要在明確劍麻病蟲害發(fā)生規(guī)律(流行規(guī)律),發(fā)生期和發(fā)生數(shù)量及對劍麻危害程度的輕重及分布、擴(kuò)散范圍等基礎(chǔ)上,結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂驐l件、天敵等多種因素,參考理事資料,進(jìn)一步推測出一定時間內(nèi)劍麻病蟲害發(fā)生和為害情況。只有對劍麻病蟲發(fā)生為害的預(yù)測做得及時、準(zhǔn)確,才能正確地擬定綜合防治計劃,及時采取必要的措施,經(jīng)濟(jì)有效地減少病蟲的數(shù)量、為害程度,確保劍麻的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。

1 劍麻病蟲害預(yù)測的依據(jù)

1.1 劍麻病害預(yù)測的依據(jù)

劍麻病害預(yù)測的依據(jù)是病害流行規(guī)律,可根據(jù)田間菌源和病情、栽培條件、寄主感病性和包括氣象條件在內(nèi)的環(huán)境條件等因素進(jìn)行預(yù)測,其預(yù)測模型包括以下幾種。

1.1.1 根據(jù)氣象條件為主進(jìn)行預(yù)測

再侵染頻繁的病害其流行受氣象條件的影響很大,初始菌量的多少在決定流行程度上往往是次要的,這類病害在其分布地區(qū)中一直存在,如果種植品種為感病品種時,就可以根據(jù)氣象條件進(jìn)行預(yù)測。如劍麻斑馬紋病。我國目前種植的劍麻當(dāng)家品種H.11648為感病品種,而且斑馬紋病再侵染頻繁,病害流行受氣象條件影響很大,可根據(jù)氣象條件為主進(jìn)行預(yù)測。

1.1.2 根據(jù)菌量、氣象條件、栽培條件和植物生育狀況等多因素預(yù)測

有些病害流行受到多個主導(dǎo)因素影響,除了考慮菌量和氣象因素外,還有栽培條件和寄主植物的感病性。如劍麻炭疽病,該病借風(fēng)雨傳播,經(jīng)傷口侵入劍麻葉片組織;一般在臺風(fēng)雨和寒害后發(fā)生,高溫多雨季節(jié)發(fā)病較為嚴(yán)重;麻田管理好,植株生長勢好的發(fā)病較輕;麻田蔭蔽、株行距密及排水不良的發(fā)病嚴(yán)重;而劍麻莖腐病除了考慮以上因素,還因?yàn)槠涫且环N土壤習(xí)居菌,土中到處可見,不存在冬天死亡的問題,因此要綜合考慮更多因素進(jìn)行預(yù)測。

1.1.3 其它預(yù)測依據(jù)

進(jìn)行劍麻紫色卷葉病預(yù)測時要考慮其它因素。該病與氣溫呈顯著負(fù)相關(guān),與降雨量關(guān)系不顯著,一般在冬季和早春發(fā)病嚴(yán)重,7-8月份高溫多雨季節(jié)也偶爾發(fā)生。同時該病與劍麻粉蚧的為害密切相關(guān),劍麻粉蚧為害嚴(yán)重則該病發(fā)病嚴(yán)重,反之則較輕。

1.2 劍麻蟲害預(yù)測的依據(jù)

劍麻蟲害的預(yù)測主要依據(jù)害蟲的生物學(xué)特性和發(fā)生規(guī)律,如害蟲的有效積溫、發(fā)育歷期、生活史及繁殖等;同時害蟲發(fā)生發(fā)展與氣候、天敵(如益蟲、益鳥、寄生性病原生物等)、寄主植物、地勢、耕作等各種條件的關(guān)系。

2 劍麻病蟲害流行預(yù)測的方法

2.1 綜合分析法

綜合分析法是植物病蟲害專家及有經(jīng)驗(yàn)的實(shí)際工作者根據(jù)已有的知識、信息和經(jīng)驗(yàn),權(quán)衡多種因素的作用效果,憑經(jīng)驗(yàn)和邏輯推理做出的判斷。如我國劍麻病害專家根據(jù)經(jīng)驗(yàn)預(yù)測:我國華南地區(qū)劍麻斑馬紋病一般4月份就開始發(fā)病,6-7月進(jìn)入流行期,8-9月份病情急劇上升,直到10月份。而劍麻炭疽病在高溫多雨季節(jié)發(fā)病嚴(yán)重。

2.2 數(shù)理統(tǒng)計預(yù)測法

數(shù)理統(tǒng)計預(yù)測法即采用各種統(tǒng)計學(xué)方法對病蟲害發(fā)生的歷史資料進(jìn)行統(tǒng)計分析,提取預(yù)測值與預(yù)測因子之間的相關(guān)或關(guān)聯(lián)關(guān)系并建立數(shù)學(xué)公式,然后依據(jù)公式進(jìn)行定量預(yù)測。常用的預(yù)測模式有回歸分析、逐步回歸分析、周期分析、判別分析、馬爾科夫鏈、模糊聚類方法等。目前還未見有數(shù)理統(tǒng)計預(yù)測法在劍麻病蟲害中進(jìn)行應(yīng)用,但在其它作物上早有應(yīng)用,如在茶葉病蟲害預(yù)測預(yù)報中應(yīng)用較多的有回歸分析[7-8]、時間序列分析[9-10]、模糊數(shù)學(xué)[10-12]、灰色系統(tǒng)分析[13]等統(tǒng)計方法。

2.3 系統(tǒng)模擬模型法

利用系統(tǒng)分析方法,把病蟲害的發(fā)生流行過程分解成若干子過程,然后再按生物學(xué)邏輯把各個子模型組裝成完整的計算機(jī)系統(tǒng)模擬模型。如病菌的侵染、潛育、病斑擴(kuò)展、傳播等,把每個子過程中各有關(guān)因素和病蟲害的發(fā)育進(jìn)展組建成子模型。這類模型既有分析又有綜合,能夠說明病蟲害發(fā)生的動態(tài)及其內(nèi)在機(jī)理,所以又稱機(jī)理模型。此類模型適用范圍廣,但組建比較困難。目前也未見有系統(tǒng)模擬模型法在劍麻病蟲害中進(jìn)行應(yīng)用。但在其它作物中已見報道,如王慧等人進(jìn)行了基于溫濕度模擬數(shù)據(jù)的日光溫室黃瓜病害預(yù)警系統(tǒng)的研究[14]。

2.4 類推法

該方法是對長期觀察到的一些現(xiàn)象進(jìn)行簡單的歸納。比較適用于環(huán)境相對穩(wěn)定的特定地域;病蟲害系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較簡單或有明顯的主導(dǎo)因素或閾值;利用與病蟲害發(fā)生有相關(guān)性或同步的某種前兆現(xiàn)象或明顯的生物、物理現(xiàn)象作為指標(biāo),推測病蟲害發(fā)生始期或發(fā)生程度。一般以定性的短期預(yù)測為主。該法包括物候預(yù)測法、預(yù)測圃法和利用某些環(huán)境指標(biāo)的預(yù)測法,如發(fā)育進(jìn)度預(yù)測法、有效積溫法、期距預(yù)測法等。

該法在劍麻病蟲害預(yù)測中應(yīng)用的較多,如廣西農(nóng)墾劍麻病蟲害疫情監(jiān)測與防控項目組就應(yīng)用該法于2014年11月26日在中國熱帶農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)上發(fā)布“廣西農(nóng)墾劍麻褐圓盾蚧監(jiān)測預(yù)警信息”[15]。劍麻病蟲害監(jiān)測與防控專家組也應(yīng)用該法于2014年在中國熱帶農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)上發(fā)布了2014年第9期的熱作病蟲害監(jiān)測與防控簡報[16]。

3 劍麻病蟲害預(yù)測預(yù)報的展望

目前國際上在農(nóng)作物病蟲害的監(jiān)測預(yù)警方面的發(fā)展趨勢是:利用昆蟲雷達(dá)、衛(wèi)星遙感等開展農(nóng)作物病蟲害的遙感監(jiān)測,結(jié)合燈誘、性誘和田間調(diào)查,獲得田間農(nóng)作物病蟲害發(fā)生危害的動態(tài)數(shù)據(jù)。在準(zhǔn)確監(jiān)測的基礎(chǔ)上,通過地理信息系統(tǒng)分析,結(jié)合人工智能、模型和專家系統(tǒng),開展病蟲害發(fā)生危害的預(yù)警和防治決策;通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和電視預(yù)報系統(tǒng)等進(jìn)行信息發(fā)布,以指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)防治。

我國在農(nóng)業(yè)部南亞辦的統(tǒng)一部署下,在廣東、廣西兩省共建立了9個劍麻病蟲害監(jiān)測站,分別為廣東省的的金星農(nóng)場、東方紅農(nóng)場、東升農(nóng)場、葵潭農(nóng)場和廣西省的山圩農(nóng)場、新光農(nóng)場、東風(fēng)農(nóng)場、東方農(nóng)場、五星農(nóng)場,完善一個監(jiān)測站一名負(fù)責(zé)人、一個固定觀察點(diǎn)一名觀察員制度,按監(jiān)測要求如期報送監(jiān)測數(shù)據(jù)。目前我國的劍麻病蟲害發(fā)生預(yù)測已取得一定的進(jìn)展,但是在測報工作上還存在著不少問題,例如組織結(jié)構(gòu)的不健全,在測報技術(shù)上還遠(yuǎn)不能滿足高效率、高精度的要求,測報管理缺乏法制化等各方面都還有待進(jìn)一步解決。

3.1 建立健全劍麻病蟲害發(fā)生預(yù)測預(yù)報的機(jī)構(gòu)

為了高效、精確地監(jiān)測劍麻病蟲害的發(fā)生動態(tài),必須建立起完整的病蟲害發(fā)生預(yù)測預(yù)報網(wǎng)絡(luò)和相應(yīng)的組織機(jī)構(gòu)。目前雖已建立起較為完善的全國劍麻病蟲害預(yù)測預(yù)報及綜合防治網(wǎng)絡(luò),但距網(wǎng)絡(luò)的總體設(shè)計差距還較大。網(wǎng)絡(luò)中存在著基層測報點(diǎn)測報人員較難穩(wěn)定,測報人員的技術(shù)水平參差不齊,網(wǎng)絡(luò)中病蟲情報的傳遞渠道不通暢等問題,還應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)和完善網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。

3.2 進(jìn)一步搞好測報技術(shù)研究

雖然該項工作已取得了一定的成效和可用的測報技術(shù),但因受年度間積累的病蟲數(shù)據(jù)較少、全球氣候變化及農(nóng)村種植結(jié)構(gòu)調(diào)整等因素的制約,所建立的預(yù)測預(yù)報模型準(zhǔn)確度仍還不夠高。且目前所發(fā)布的劍麻病蟲害預(yù)報多是根據(jù)經(jīng)驗(yàn),結(jié)合氣象預(yù)報所進(jìn)行的,其準(zhǔn)確度受多種因素特別是氣象因素的影響,越是長期的預(yù)報準(zhǔn)確度越差。病蟲害預(yù)測預(yù)報是項長期的工作,預(yù)報的準(zhǔn)確率隨資料和經(jīng)驗(yàn)積累的增加而提高,因此還需把這項工作長期堅持下去,并隨資料和經(jīng)驗(yàn)的積累加以完善。

同時測報工作的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性要求必須有一套完整的技術(shù)規(guī)范,因此還必須加強(qiáng)測報技術(shù)規(guī)范化,主要包括調(diào)查技術(shù)規(guī)范、資料整理規(guī)范、信息發(fā)布規(guī)范和匯報制度規(guī)范等。

3.3 加強(qiáng)電子信息技術(shù)在劍麻病蟲害預(yù)測預(yù)報中的應(yīng)用和研究

加強(qiáng)現(xiàn)代電子通信技術(shù)包括3S技術(shù)(遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng))在劍麻病蟲測報與治理中的應(yīng)用研究,提高速測、速報、快速反應(yīng)、及時有效控制的能力,尤其是病蟲監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存貯、處理、利用等電子信息技術(shù),要盡快實(shí)現(xiàn)全國劍麻病蟲害預(yù)測預(yù)報及綜合防治網(wǎng)絡(luò)的計算機(jī)聯(lián)網(wǎng),在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的同時,建立網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫,有關(guān)的測報數(shù)據(jù)按統(tǒng)一格式編輯整理,進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸,實(shí)現(xiàn)信息共享。加強(qiáng)規(guī)范化劍麻病蟲預(yù)測與控制數(shù)據(jù)庫研究和技術(shù)建設(shè),有效、合理地開發(fā)信息資源;加快病蟲預(yù)測與控制的專用計算機(jī)軟件研制和應(yīng)用技術(shù)開發(fā);探索和引進(jìn)以計算機(jī)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)分析、圖形處理、信息綜合處理、專家系統(tǒng)等在劍麻病蟲預(yù)測與控制中的應(yīng)用技術(shù)和方法。

3.4 努力開發(fā)劍麻病蟲害測報模型

要提高預(yù)測預(yù)報的精確度和準(zhǔn)確率,除對劍麻病蟲害發(fā)生的動態(tài)進(jìn)行有效地監(jiān)測外,高質(zhì)量的病蟲害模擬模型的開發(fā)特別重要。目前國內(nèi)外在其它作物上已開發(fā)出許多模擬模型,如趙圣菊等[17-18]研究了小麥赤霉病與厄爾尼諾現(xiàn)象間的影響關(guān)系,并用海溫數(shù)據(jù)建立小麥赤霉病流行程度的預(yù)測預(yù)報模型。華來慶等[19]研究了黃瓜霜霉病病情指數(shù)時間序列的 ARIMA(2,2,0)一維時間序列模型,適合于黃瓜霜霉病的中期、后期的病情預(yù)測。但是還未在劍麻上開發(fā)出相應(yīng)的病蟲害模擬模型,因此需要劍麻病蟲害科技工作者在這方面加倍努力。

3.5 加強(qiáng)管理法制化

劍麻病蟲害預(yù)測預(yù)報是涉及區(qū)域廣、接受信息人群數(shù)量大的一項重要的自然災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)報工作,它具有很強(qiáng)的社會公益性、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性和嚴(yán)格時效性等特點(diǎn),這些特點(diǎn)決定了必須實(shí)行依法管理,利用法律、法規(guī)來保證測報系統(tǒng)機(jī)構(gòu)和隊伍的穩(wěn)定性;保障必要的事業(yè)經(jīng)費(fèi);規(guī)范預(yù)測預(yù)報、信息發(fā)布與傳播行為。目前農(nóng)業(yè)部南亞辦在劍麻病蟲害監(jiān)測上給予了一定的經(jīng)費(fèi)支持,但力度還不夠,而且目前還未見有相關(guān)的劍麻病蟲害測報管理的法律法規(guī)。全國第一部關(guān)于測報管理的政府規(guī)章是由湖北省人民政府2000年10月17日發(fā)布實(shí)施的《湖北省農(nóng)作物病蟲測報管理辦法》[20]。

3.6 加強(qiáng)信息發(fā)布可視化

劍麻病蟲害測報信息發(fā)布可視化即通過電視發(fā)布病蟲害預(yù)報。它是采用現(xiàn)代信息技術(shù),將劍麻病蟲害信息(發(fā)生趨勢)制作成電視節(jié)目,以電視節(jié)目播放的形式向社會發(fā)布。電視預(yù)報不僅具有圖文并茂,聲像俱備,形象生動,覆蓋面廣,普及率高的優(yōu)點(diǎn),而且充分體現(xiàn)了病蟲害預(yù)報的社會公益性和嚴(yán)格時效性,能更好地適應(yīng)新形勢下劍麻產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。

病蟲害是劍麻產(chǎn)量和質(zhì)量的重要限制因素,病蟲害的防治是農(nóng)作物災(zāi)害控制不容忽視的內(nèi)容,病蟲害預(yù)測預(yù)報則是控制其成災(zāi)的開始。在今后相當(dāng)長的時期內(nèi),重大病蟲害對劍麻產(chǎn)量和品質(zhì)的威脅將長期存在,需要各級政府和專業(yè)部門、企業(yè)及農(nóng)民共同努力、常抓不懈。就病蟲害監(jiān)測預(yù)警工作而言,需要我們加深認(rèn)識、提高警惕,繼續(xù)堅持做好病蟲基數(shù)調(diào)查、發(fā)育進(jìn)度調(diào)查、病蟲情普查等基礎(chǔ)工作,掌握病蟲發(fā)生動態(tài),同時要密切跟蹤發(fā)生關(guān)鍵期天氣條件,及時準(zhǔn)確發(fā)布預(yù)報,科學(xué)指導(dǎo)防控。

作為一種復(fù)雜的自然現(xiàn)象,病蟲害發(fā)生在空間上既有全域性,又具有區(qū)域性,在時間上既表現(xiàn)無序的非穩(wěn)定性,又存在有序的規(guī)律性和周期性。大量研究表明,病蟲害發(fā)生具有不均勻性、差異性、多樣性、突發(fā)性、隨機(jī)性、可預(yù)測性和規(guī)律性等復(fù)雜性的特點(diǎn)[1]。必須應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)理論,采用綜合分析的方法,將各學(xué)科有機(jī)地結(jié)合起來,以研究病蟲害發(fā)生行為的時空分布規(guī)律、成災(zāi)機(jī)制,從而建立快速準(zhǔn)確的預(yù)測預(yù)報體系,達(dá)到防災(zāi)減災(zāi)的目的。

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[15]廣西農(nóng)墾劍麻病蟲害疫情監(jiān)測與防控項目組,廣西農(nóng)墾劍麻褐圓盾蚧監(jiān)測預(yù)警信息,中國熱帶農(nóng)業(yè)信息網(wǎng),http://www.troagri.com.cn/Articles.phpurl=UmsIZ1M8UzpSb1VlA 21ZbQ%3D%3D,2014-11-26.

[16]劍麻病蟲害監(jiān)測與防控專家組,高溫多雨季節(jié)應(yīng)加強(qiáng)劍麻莖腐病的監(jiān)測與防控,中國熱帶農(nóng)業(yè)信息網(wǎng),http://www.troagri.com.cn/Articles.php?url=AzoAbwRrBWwHPVZhA 21RYQ%3D%3D,2014-06-03.

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[19]華來慶,申廣榮,熊林平,等.ARIMA模型在黃瓜霜霉病疾病指數(shù)時間序列建模中的應(yīng)用研究[J].第二軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報,2006,27(7):729 -732.

[20]張隆國,彭傳華,許 紅.試論農(nóng)作物有害生物預(yù)測預(yù)報工作的發(fā)展趨勢[J].植保技術(shù)與推廣,2002,22(11):36-37.

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