王曉麗，李 婭，徐 銳， 郭 利， 曹麗君，郭先鋒

(1.湖北省煙草公司襄陽市公司，湖北 襄陽 441000;2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所，山東 青島 266100)

1 引言

煙草病蟲害標(biāo)本是煙草病蟲害種類鑒定的重要依據(jù)，是植?；鶎蛹夹g(shù)人員及煙農(nóng)認(rèn)識和防治煙草病蟲害第一手直觀技術(shù)資料。傳統(tǒng)的書本上圖片標(biāo)本缺乏系統(tǒng)性和生動性，不方便攜帶也無法隨時查詢學(xué)習(xí)，影響了基層技術(shù)人員及煙農(nóng)對煙草病蟲等有害生物的形態(tài)特征、生物學(xué)習(xí)性以及發(fā)生規(guī)律等知識的系統(tǒng)掌握。目前，國內(nèi)研究人員采取不同方法在柑橘病蟲害、森林、植物學(xué)研究等多方面都進(jìn)行了數(shù)字化標(biāo)本的探索研究與應(yīng)用[1～4]，在煙草上的研究較少。因此，急需開發(fā)一套生動準(zhǔn)確的標(biāo)本，并構(gòu)建信息量豐富的數(shù)字化標(biāo)本庫。研究和開發(fā)新型煙草數(shù)字化病蟲害標(biāo)本，并構(gòu)建數(shù)字化標(biāo)本庫，不僅可為煙草等植保技術(shù)扎根基層，提高煙草病蟲害的綠色防控效率，也為煙草等科研、教學(xué)、病蟲防治以及科技知識的普及推廣提供技術(shù)支撐，還為后續(xù)深入的科學(xué)研究提供基礎(chǔ)資料。

本研究擬在系統(tǒng)調(diào)查湖北襄陽煙區(qū)主要病蟲害及發(fā)生規(guī)律基礎(chǔ)上，采集、飼養(yǎng)煙草主要病蟲，并利用現(xiàn)代聲、光、電等攝像技術(shù)，制作新型數(shù)字化煙草病蟲害標(biāo)本，同時構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字化標(biāo)本庫并在煙葉生產(chǎn)中推廣應(yīng)用，以期進(jìn)一步提高襄陽基層綠色防控水平和效能，降低病蟲害損失，促進(jìn)襄陽煙葉產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展。

2 襄陽煙草病蟲害的調(diào)查

2.1 調(diào)查范圍

項目實施過程中，按照調(diào)查覆蓋范圍盡量廣、覆蓋度盡量高的原則，對襄陽3個主產(chǎn)區(qū)：?？悼h煙葉主產(chǎn)區(qū)、南漳縣煙葉主產(chǎn)區(qū)和棗陽市煙葉產(chǎn)區(qū)進(jìn)行了調(diào)查。

2.2 調(diào)查和取樣方法

2018-2019年，在?？悼h、南漳縣和棗陽市3個植煙縣中，每年每縣(市)選擇有代表性的3～5個植煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)(煙站)，每鄉(xiāng)鎮(zhèn)選擇有代表性2～3個較大的小流域煙區(qū)開展相關(guān)調(diào)查，在育苗點(diǎn)、煙田采集病害、害蟲或其他節(jié)肢動物進(jìn)行病蟲調(diào)查、鑒定。在煙草育苗期、移栽期、團(tuán)棵期、旺長期、采收期等關(guān)鍵生長時期分別進(jìn)行調(diào)查，記載煙草品種、環(huán)境條件、GPS信息等內(nèi)容。對調(diào)查到的病害、害蟲種類制作樣本，并拍攝高清晰度數(shù)碼照片。在田間無法識別的病蟲種類帶回室內(nèi)檢測鑒定，室內(nèi)還不能確定的，將樣本送交相關(guān)專家進(jìn)行鑒定。

2.3 病蟲害的鑒定方法

2.3.1 病害癥狀診斷

對所發(fā)現(xiàn)的病害的癥狀進(jìn)行詳細(xì)、系統(tǒng)描述，并觀察其解剖癥狀以及癥狀的發(fā)生發(fā)展特點(diǎn)。常見病害或具有特征性癥狀，參考有關(guān)資料即可進(jìn)行診斷。新發(fā)現(xiàn)病害或不常見病害則進(jìn)行病原鑒定，按柯赫氏法則要求進(jìn)行診斷。對所有發(fā)現(xiàn)病害進(jìn)行拍照。

2.3.2 病害病原診斷

真菌、細(xì)菌、線蟲病害病原鑒定利用顯微鏡檢查病征，觀察記載病原物的形態(tài)特征以明確其分類地位，然后選擇合適的培養(yǎng)基進(jìn)行病原分離、培養(yǎng)、純化以及人工接種，符合柯赫氏法則者方可定為病原菌。對于細(xì)菌病害，病原菌屬、種的確定還應(yīng)根據(jù)其生理和生化特征。病毒病種類鑒定采用電子顯微鏡觀察病原物形態(tài)特征、血清學(xué)反應(yīng)、鑒別寄主生物學(xué)鑒定等方法。重要病害或新病害還結(jié)合相應(yīng)的分子檢測與鑒定技術(shù)進(jìn)行診斷。

2.3.3 害蟲種類鑒定

害蟲種類的鑒定主要采用形態(tài)學(xué)方法，參考相關(guān)參考書籍確定具體種類，對新種類或難以判別的種類，送交相關(guān)分類專家進(jìn)行鑒定。針對田間難以完全采集到不同時期的病蟲，采用人工智能氣候室培養(yǎng)或飼養(yǎng)獲得，為進(jìn)一步制作新型標(biāo)本提供材料基礎(chǔ)。

2.4 調(diào)查結(jié)果

2.4.1 襄陽煙區(qū)病害種類和發(fā)生情況

2018～2019年，在煙草育苗期、移栽期、團(tuán)棵期、旺長期、采收期等關(guān)鍵生長時期，根據(jù)調(diào)查和取樣方法，在保康縣、南漳縣和棗陽市等3個植煙縣共采集了562份病害樣本，并依據(jù)病害鑒定方法對所有樣本進(jìn)行了鑒定。通過田間調(diào)查和鑒定，共獲得襄陽煙區(qū)病害種類42種，其中侵染性病害有38種：真菌病害19種，病毒病害7種，細(xì)菌病害4種，線蟲病害8種；侵染性病害有4種：煙草氣候性斑點(diǎn)病、煙草日灼病、煙草白化病、鉀素營養(yǎng)失調(diào)癥。

調(diào)查和鑒定結(jié)果表明：病害發(fā)生情況分重要、次要-重要、次要、偶發(fā)等4種，煙草赤星病在襄陽煙區(qū)發(fā)生情況為重要，是襄陽煙區(qū)最主要的病害；煙草炭疽病、煙草普通花葉病毒病(TMV)、煙草黃瓜花葉病毒病(CMV)、煙草馬鈴薯Y病毒病(PVY)、煙草青枯病、煙草空莖病等6種病害在襄陽煙區(qū)發(fā)生情況為次要-重，是襄陽煙區(qū)次重要病害。

2.4.2 襄陽煙區(qū)害蟲種類和發(fā)生情況

2018～2019年，在煙草育苗期、移栽期、團(tuán)棵期、旺長期、采收期等關(guān)鍵生長時期，根據(jù)調(diào)查和取樣方法，在保康縣、南漳縣和棗陽市等3個植煙縣共采集了867份害蟲樣本，并依據(jù)害蟲鑒定方法對所有樣本進(jìn)行了鑒定。

通過田間調(diào)查和鑒定，共獲得襄陽煙區(qū)害蟲種類136種，其發(fā)生程度分重、輕、零星等3種，其中銅綠麗金龜、非洲螻蛄、棉鈴蟲、煙青蟲、小地老虎等5種害蟲在襄陽煙區(qū)發(fā)生程度重，是襄陽煙區(qū)最主要的害蟲；灰巴蝸牛、短額負(fù)蝗等32種害蟲在襄陽煙區(qū)發(fā)生程度輕，是襄陽煙區(qū)次要害蟲；煙蚜、煙草潛葉蛾等99種害蟲在襄陽煙區(qū)零星發(fā)生。

3 襄陽煙區(qū)主要病蟲害數(shù)字化標(biāo)本的制作

3.1 制作對象

根據(jù)襄陽煙區(qū)病蟲害種類和發(fā)生情況研究結(jié)果，選取了襄陽煙區(qū)煙草赤星病、煙草炭疽病、煙普通花葉病毒病(TMV)等31種主要病害和銅綠麗金龜、非洲螻蛄、棉鈴蟲、煙青蟲、小地老虎等15種主要害蟲為對象開展新型數(shù)字化標(biāo)本的制作。

3.2 制作方法

根據(jù)襄陽煙區(qū)病蟲害種類和發(fā)生情況等調(diào)查鑒定結(jié)果，對襄陽煙區(qū)主要病蟲害，通過田間調(diào)查和室內(nèi)培養(yǎng)等方式，采用數(shù)碼相機(jī)、攝像頭、掃描儀等手段，采集病害的癥狀特征圖片，掌握其發(fā)生規(guī)律與流行條件、防治方法等；采集各蟲態(tài)不同階段的清晰影像，同時掌握各害蟲的形態(tài)特征、危害癥狀、生活習(xí)性與發(fā)生規(guī)律、防治方法等。具體圖片的拍攝參考了相關(guān)的研究[5]。

4 襄陽煙區(qū)主要病蟲害數(shù)字化標(biāo)本庫構(gòu)建的方法

依據(jù)襄陽煙區(qū)病蟲害種類和發(fā)生情況，以及襄陽煙區(qū)病蟲害數(shù)字化標(biāo)本制作等研究結(jié)果，采用互聯(lián)網(wǎng)信息傳遞、BBS在線溝通交流和大數(shù)據(jù)收集等應(yīng)用技術(shù)，構(gòu)建了以“微信公眾號”方式的襄陽煙區(qū)主要病蟲害數(shù)字化標(biāo)本庫——“襄陽煙草病蟲”系統(tǒng)。

4.1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)層、運(yùn)算層、應(yīng)用層和表示層四層架構(gòu)，其中運(yùn)算層將應(yīng)用層程序及用戶訪問與數(shù)據(jù)分開，提高了系統(tǒng)的安全性。系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)(Browser/Server，瀏覽器/服務(wù)器模式)，將數(shù)據(jù)及系統(tǒng)功能實現(xiàn)的核心部分部署到服務(wù)器上，用戶通過瀏覽器遠(yuǎn)程使用，提高了系統(tǒng)的安全性能，簡化了系統(tǒng)的開發(fā)、維護(hù)和使用。

4.2 系統(tǒng)的功能模塊

該系統(tǒng)無需下載安裝軟件程序，不占手機(jī)內(nèi)存，操作簡單，能夠及時查閱襄陽煙區(qū)主要病蟲害相關(guān)圖片、危害癥狀、發(fā)生流行規(guī)律和防治方法等功能，同時具備高效聯(lián)系、便捷溝通等功能，可以在線與中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院、襄陽本土等植保專家進(jìn)行討論交流(圖1)。

圖1 襄陽煙草病蟲系統(tǒng)功能模塊

5 襄陽煙區(qū)主要病蟲害數(shù)字化標(biāo)本庫的推廣應(yīng)用

該系統(tǒng)以“微信公眾號”方式供廣大基層技術(shù)員和煙農(nóng)使用，目前已在襄陽煙區(qū)全面推廣應(yīng)用。研發(fā)人員以現(xiàn)場授課和在線培訓(xùn)等形式進(jìn)行了數(shù)字化標(biāo)本庫的宣傳與培訓(xùn)，在襄陽本地應(yīng)用效果較好，便捷的操作和豐富的內(nèi)容得到了基層煙葉技術(shù)員和煙農(nóng)的一致肯定。基層煙葉技術(shù)員和煙農(nóng)的綠色防控水平得到較大提高，2019年煙區(qū)主要病蟲害發(fā)病率控制在了5%以內(nèi)。

結(jié)合煙葉生產(chǎn)中實際應(yīng)用效果、煙農(nóng)反映集中的需求以及當(dāng)?shù)責(zé)煵葜饕∠x害變化趨勢，該系統(tǒng)的下步研究將在進(jìn)一步持續(xù)改進(jìn)、及時更新完善的基礎(chǔ)上，開發(fā)實時在線拍照比對功能，為煙草綠色防控提供更強(qiáng)大的科技支撐。