邵美云

（西藏民族大學(xué)，陜西 咸陽(yáng) 712000）

1 青稞主要病蟲(chóng)害

青稞是麥類作物，是重要的糧食作物。青稞的病蟲(chóng)害比較多樣，特別是在海拔高、降水量少以及氣溫低的地方，病蟲(chóng)害發(fā)生的幾率就更高。據(jù)有關(guān)研究表明，青稞病蟲(chóng)害多由病菌引起，開(kāi)始時(shí)可能并不嚴(yán)重，但是因?yàn)椴【旧砭哂泻軓?qiáng)傳染性以及隱匿性等，使得青稞在生長(zhǎng)過(guò)程中，遭受影響的范圍也會(huì)越來(lái)越大。尤其是青稞黑穗病，更以散黑穗病為主。

結(jié)合該病菌的傳染途徑來(lái)看，主要有種子帶菌和土壤帶菌兩種。作為系統(tǒng)性侵害疾病，黑穗病雖然不會(huì)直接傳染給相鄰的植株，但是其所產(chǎn)生的大量黑粉（冬孢子）能夠污染其他種子，造成種子帶菌，來(lái)年種植即可發(fā)病。一旦種子帶菌后，病菌會(huì)附著于種子表面，播種后冬孢子也會(huì)隨著種子萌發(fā)產(chǎn)生出大量的菌絲，然后侵入到芽鞘中，伴隨青稞苗生長(zhǎng)而逐漸向上拓展，抽穗前達(dá)到穗部，造成相應(yīng)癥狀的發(fā)生。

在國(guó)內(nèi)青稞種植區(qū)域中，都不可避免地有黑穗病情況發(fā)生。病穗會(huì)伴隨生長(zhǎng)而逐步形成一包黑粉，外層裹有一層易破裂的灰白色薄膜，很容易被人為或風(fēng)吹等導(dǎo)致破散，通常情況下只剩下一個(gè)裸露的空穗軸，有時(shí)候也可能保留少數(shù)結(jié)實(shí)小穗。黑穗病是青稞普遍病害之一，一旦遭受其害，會(huì)對(duì)實(shí)際生產(chǎn)造成嚴(yán)重?fù)p害。

當(dāng)然，青稞病蟲(chóng)害一直有發(fā)生，特別是在病蟲(chóng)害首次發(fā)生的時(shí)候，由于相關(guān)人員缺乏足夠的經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)，并不能夠?qū)嵤┯行ПO(jiān)測(cè)及預(yù)防手段，加上有些種植戶守舊思想嚴(yán)重，恪守傳統(tǒng)手段，新技術(shù)手段應(yīng)用缺失，直接導(dǎo)致防治工作難以有效落實(shí)，直接影響青稞的產(chǎn)量與品質(zhì)。比如，出現(xiàn)黑穗病病穗后，如果及時(shí)拔出或集中掩埋，來(lái)年發(fā)病率可能會(huì)有所下降。然而，很多時(shí)候人們只是把病穗拔出后扔到田間地頭。由于黑穗病所產(chǎn)生的黑粉冬孢子具有較強(qiáng)的生命力，難以阻礙其侵染，故而并不會(huì)起到防治的效果。

2 基于GIS的病蟲(chóng)害程度可視化識(shí)別

2.1 信息采集與管理

對(duì)農(nóng)作物病蟲(chóng)害受害程度的監(jiān)測(cè)與識(shí)別，可為病蟲(chóng)害的防治提供指導(dǎo)服務(wù)。而在此過(guò)程中，信息采集與管理尤為重要?？偟脕?lái)講，所謂信息采集，就是對(duì)田間數(shù)據(jù)采集以得到該區(qū)域當(dāng)中作物的病蟲(chóng)害信息。所謂信息管理，就是對(duì)所識(shí)別的各種信息進(jìn)行管理，發(fā)揮統(tǒng)計(jì)功能及GIS表現(xiàn)模式，實(shí)現(xiàn)查詢結(jié)果的可視化。

具體來(lái)講，就信息采集而言，可以結(jié)合農(nóng)作物病蟲(chóng)害受災(zāi)信息采集數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)看，一共可分為三層。第一層，實(shí)施對(duì)農(nóng)作物信息數(shù)據(jù)、病蟲(chóng)害信息數(shù)據(jù)以及行政區(qū)域信息數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析；第二層，包括管理者錄入信息數(shù)據(jù)，農(nóng)作物病蟲(chóng)害區(qū)定位信息的確定，以此來(lái)完成農(nóng)作物病蟲(chóng)害信息數(shù)據(jù)采集；第三層，農(nóng)作物病蟲(chóng)害受災(zāi)信息采集數(shù)據(jù)庫(kù)的最終形成，包括采集工作日志表、農(nóng)作物病蟲(chóng)害信息表（包含了病蟲(chóng)害的名稱、類型、受災(zāi)程度等）以及防治信息表三個(gè)主要部分。

另外，就信息管理來(lái)講，主要是支持各級(jí)用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)管理、查詢及可視化等功能的模塊。農(nóng)作物病蟲(chóng)害信息數(shù)據(jù)管理當(dāng)中，對(duì)病蟲(chóng)害相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)管理及結(jié)果輸出則是關(guān)鍵。同樣，結(jié)合系統(tǒng)框架來(lái)看，主要包括五大部分。一是數(shù)據(jù)的輸入接口，此環(huán)節(jié)中主要是進(jìn)行病蟲(chóng)害信息數(shù)據(jù)的錄入，導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中；二是數(shù)據(jù)的瀏覽與編輯，包括進(jìn)行地圖和數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，數(shù)據(jù)的匯總、計(jì)算及瀏覽編輯等；三是數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析，包括對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)序、統(tǒng)計(jì)分析，當(dāng)然也涵蓋基本的GIS功能；四是數(shù)據(jù)報(bào)表與傳輸，包括數(shù)據(jù)報(bào)表及遠(yuǎn)程傳輸；五是輔助單元部分，比如進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)以及開(kāi)展用戶管理等。

2.2 信息可視化

基于上述信息的采集與管理，結(jié)合GIS來(lái)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取。其中，GIS與GPS所采集數(shù)據(jù)多為空間數(shù)據(jù)，這樣則可以利用圖層形式來(lái)加載出相應(yīng)農(nóng)作物的病蟲(chóng)害信息。結(jié)合農(nóng)作物病蟲(chóng)害分布的一般聚集特性，對(duì)區(qū)域內(nèi)及相近區(qū)域內(nèi)的病蟲(chóng)害狀況進(jìn)行評(píng)估監(jiān)測(cè)，從中提取出科學(xué)有效的治理方式。尤其是利用地圖相關(guān)數(shù)據(jù)信息，來(lái)對(duì)農(nóng)作物病蟲(chóng)害數(shù)據(jù)進(jìn)行有效關(guān)聯(lián)，以此得出及時(shí)準(zhǔn)確有價(jià)值的信息，為后期的病蟲(chóng)害防治工作提供科學(xué)指導(dǎo)。同樣，基于GIS的可視化識(shí)別，來(lái)監(jiān)測(cè)和預(yù)警農(nóng)作物病蟲(chóng)害的發(fā)生，我們也可以置于特定架構(gòu)之中來(lái)認(rèn)知。簡(jiǎn)單來(lái)講，就是搭建多個(gè)GIS、GPS信息定位采集的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，然后經(jīng)過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，把相關(guān)數(shù)據(jù)信息匯總，從中分析有價(jià)值信息，為病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)預(yù)警提供數(shù)據(jù)支撐。

3 基于“3S”技術(shù)的青稞病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)

伴隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高光譜傳感器的類型越發(fā)多樣，性能越發(fā)強(qiáng)大。由此，也為包括青稞黑穗病在內(nèi)的農(nóng)作物病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)提供多選擇、有價(jià)值的數(shù)據(jù)源，為病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)提供更多可能。當(dāng)然，需要特別強(qiáng)調(diào)的是，由于作物光譜可能會(huì)受到作物本身以及環(huán)境大氣等諸多因素的影響與干擾，所以說(shuō)各種植被指數(shù)構(gòu)建也不盡相同。只有結(jié)合作物特點(diǎn)，合理選擇植被指數(shù)，才能提升病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)的成效。結(jié)合已有研究來(lái)看，光譜特征與作物病情存在相關(guān)性。一方面，受病蟲(chóng)害侵害的作物與健康作物光譜曲線存在較大差異；另一方面，結(jié)合同一作物受不同病蟲(chóng)害侵害所得波譜曲線、特征參量等，有利于對(duì)敏感波段建模監(jiān)測(cè)，進(jìn)而有效實(shí)現(xiàn)對(duì)病蟲(chóng)害的監(jiān)測(cè)預(yù)警。

3.1 “3S”技術(shù)概述

自上世紀(jì)九十年代以來(lái)，在信息高科技集約化發(fā)展的推動(dòng)之下，“精細(xì)農(nóng)業(yè)”應(yīng)運(yùn)而生，成為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的核心要求以及熱門領(lǐng)域。所謂“精細(xì)農(nóng)業(yè)”，指的是將遙感（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）以及計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、植物生理學(xué)等有機(jī)結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域內(nèi)農(nóng)作物、土地從宏觀到微觀的實(shí)時(shí)性、動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)及發(fā)育，病蟲(chóng)害等狀況信息獲取及動(dòng)態(tài)分析，進(jìn)而以此為依據(jù)來(lái)指導(dǎo)診斷與決策。其中，“3S”技術(shù)的創(chuàng)新及應(yīng)用，是田間作業(yè)信息化現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的有力推動(dòng)和重要標(biāo)志?！?S”技術(shù)，分別是遙感技術(shù)（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）以及全球定位系統(tǒng)（GPS）。其中，遙感技術(shù)（RS）很早便開(kāi)始應(yīng)用于病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)領(lǐng)域當(dāng)中，我國(guó)學(xué)者也于上世紀(jì)七十年代開(kāi)始利用衛(wèi)星遙感來(lái)進(jìn)行病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)，伴隨衛(wèi)星科技及種類的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的遙感圖像被應(yīng)用于病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)當(dāng)中。其中，航空遙感作為一種主要的遙感平臺(tái)，在病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用較多，精確度表現(xiàn)良好。地理信息系統(tǒng)（GIS），最為突出的特點(diǎn)就是可以進(jìn)行空間尺度分析。近年來(lái)，地理信息系統(tǒng)（GIS）被廣泛應(yīng)用于病蟲(chóng)害的空間表達(dá)與綜合治理當(dāng)中。在農(nóng)作物病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中，利用GIS建立的病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)病蟲(chóng)害的時(shí)空分布，效果尤為顯著，值得深度推廣及應(yīng)用。

3.2 基礎(chǔ)應(yīng)用概述

具體來(lái)講，首先遙感技術(shù)（RS）主要是通過(guò)高光譜分辨率，以每2～3天為一周期，來(lái)對(duì)青稞農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)及黑穗病等病蟲(chóng)害情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，所得相關(guān)數(shù)據(jù)信息經(jīng)整理得出“征兆圖”，以供青稞黑穗病診斷等方面使用。在此過(guò)程中，為了能夠?qū)崟r(shí)地獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息，就必須要對(duì)航空/航天遙感實(shí)時(shí)反復(fù)利用，同時(shí)在各小型人造衛(wèi)星支持下，來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。其次地理信息系統(tǒng)（GIS）主要利用地理信息系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，如數(shù)據(jù)采集、管理、存儲(chǔ)、分析等，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同地域資料信息的分析與處理，為包括青稞黑穗病在內(nèi)的農(nóng)作物病蟲(chóng)害提供預(yù)測(cè)服務(wù)。與此同時(shí)，GIS在制圖及空間信息等方面的功能也較為突出，結(jié)合同年同期病蟲(chóng)害發(fā)生情況數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，把抽象的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成清晰的電子地圖，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)病蟲(chóng)害發(fā)生情況及程度的直觀顯示。最后，就“GPS+GIS”而言，基于集成系統(tǒng)的應(yīng)用，具有實(shí)時(shí)、快速、客觀等空間信息獲取及分析能力，RS監(jiān)測(cè)黑穗病等青稞病蟲(chóng)害信息及環(huán)境信息，為GIS提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)源，GIS則可以根據(jù)光譜特征變化等集成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在大面積范圍內(nèi)，更有效率、更加精準(zhǔn)地實(shí)現(xiàn)對(duì)青稞黑穗病等病蟲(chóng)害的監(jiān)測(cè)，進(jìn)而有助于實(shí)現(xiàn)青稞黑穗病等農(nóng)作物病蟲(chóng)害防治。當(dāng)然，為了能夠確保監(jiān)測(cè)的精準(zhǔn)性，要建立相應(yīng)的廣域及局域GPS差分服務(wù)器。

3.3 青稞黑穗病監(jiān)測(cè)

在綜合各學(xué)者及相關(guān)研究實(shí)例來(lái)看，在青稞黑穗病監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)中，可以選擇如下幾種辦法來(lái)進(jìn)行。比如，可以根據(jù)葉綠素含量分析，結(jié)合對(duì)青稞拔節(jié)期、孕穗期以及灌漿期葉片葉綠素的分析，觀測(cè)區(qū)與發(fā)病區(qū)的表現(xiàn)不同，具有顯著差異。那么，可以將拔節(jié)期作為病害發(fā)生判別點(diǎn)，把孕穗期作為病害發(fā)病程度的關(guān)鍵點(diǎn)。再比如，紅邊位置的變化，光譜的位置會(huì)伴隨著病情指數(shù)而發(fā)生變化，二者有著明顯的正相關(guān)關(guān)系。還有，結(jié)合青稞病情指數(shù)與冠層光譜反射率所進(jìn)行的相關(guān)性分析來(lái)看，至少可以確定兩個(gè)敏感波段，分別是630～687 nm、740～890 nm。

為了驗(yàn)證基于“3S”技術(shù)的青稞病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)，黑穗病受災(zāi)程度的可視化識(shí)別方法的可行性，也可以進(jìn)行相關(guān)性試驗(yàn)。其中，在青稞試驗(yàn)田進(jìn)行，以青稞一個(gè)生長(zhǎng)周期為實(shí)驗(yàn)時(shí)間。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，得出該方法對(duì)青稞黑穗病等病蟲(chóng)害受災(zāi)程度可視化識(shí)別的精準(zhǔn)性?；凇?S”技術(shù)的青稞病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)，對(duì)區(qū)域中病蟲(chóng)害信息進(jìn)行了有效的定位與采集。特別是借助高光譜遙感技術(shù)所獲得的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，在地理信息系統(tǒng)下進(jìn)行的疊加分析，極大地提升了識(shí)別率，可實(shí)現(xiàn)對(duì)青稞病蟲(chóng)害的有效監(jiān)測(cè)?？梢哉f(shuō)，基于“3S”技術(shù)所構(gòu)建的科學(xué)、有效的青稞病蟲(chóng)害遠(yuǎn)程診斷體系，能夠?yàn)椴∠x(chóng)害防治提供科學(xué)決策指導(dǎo)，最大限度地降低如黑穗病等病蟲(chóng)害對(duì)于青稞植株所造成的損害。

4 結(jié)論與討論

作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)是經(jīng)濟(jì)命脈所系，是立國(guó)之本、強(qiáng)國(guó)之基，對(duì)整個(gè)社會(huì)的進(jìn)步及經(jīng)濟(jì)發(fā)展等都能夠產(chǎn)生重大影響。青稞既是涉藏地區(qū)居民的重要糧食，同時(shí)也是重要的生產(chǎn)原料?？梢哉f(shuō)，青稞病蟲(chóng)害防治工作極具現(xiàn)實(shí)意義。特別是青稞黑穗病，作為常見(jiàn)病害，具有很強(qiáng)的破壞性，嚴(yán)重影響青稞產(chǎn)量和質(zhì)量。所以說(shuō)，在青稞種植生產(chǎn)過(guò)程中，尤其要關(guān)注黑穗病，對(duì)其進(jìn)行有效地監(jiān)測(cè)識(shí)別，有力保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的安全性。

結(jié)合本文研究，對(duì)于青稞黑穗病防治提出以下幾點(diǎn)建議：第一，要著重加強(qiáng)對(duì)青稞黑穗病的監(jiān)測(cè)力度，提升預(yù)警水準(zhǔn)，為此就必須要引入和應(yīng)用一些新技術(shù)方法，本文提出的基于“3S”技術(shù)的青稞病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)，可以對(duì)青稞黑穗病受災(zāi)程度等可視化識(shí)別，而且實(shí)效性以及準(zhǔn)確度都比較高，該技術(shù)方法在包括青稞黑穗病在內(nèi)的病蟲(chóng)害領(lǐng)域監(jiān)測(cè)中，勢(shì)必會(huì)在今后有著更為廣泛的應(yīng)用，會(huì)不斷加強(qiáng)青稞病蟲(chóng)害整體防范控制能力。第二，要不斷加強(qiáng)青稞病蟲(chóng)害綜合性治理以及防治服務(wù)能力，借助科學(xué)手段實(shí)現(xiàn)區(qū)域青稞黑穗病等常見(jiàn)病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)的同時(shí)，開(kāi)通技術(shù)服務(wù)熱點(diǎn)等一系列服務(wù)途徑，基于農(nóng)業(yè)指導(dǎo)來(lái)強(qiáng)化其對(duì)病蟲(chóng)害綜合治理能力，加強(qiáng)對(duì)病蟲(chóng)害的預(yù)警和防治。第三，要加強(qiáng)對(duì)農(nóng)業(yè)科技人員及農(nóng)民科技素養(yǎng)的培養(yǎng)與提升，增強(qiáng)其對(duì)病蟲(chóng)害的監(jiān)測(cè)防治意識(shí)及能力，同時(shí)不斷扭轉(zhuǎn)傳統(tǒng)的不科學(xué)的施藥理念，能夠在科學(xué)監(jiān)測(cè)與精準(zhǔn)分析的基礎(chǔ)之上，提升施藥的質(zhì)量。第四，要加強(qiáng)對(duì)農(nóng)藥市場(chǎng)的監(jiān)督與管理，通過(guò)資格審查以及崗前培訓(xùn)等，不斷規(guī)范農(nóng)藥經(jīng)營(yíng)行為。

總而言之，雖然說(shuō)當(dāng)前遙感技術(shù)與地理信息系統(tǒng)技術(shù)在森林及農(nóng)作物病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)領(lǐng)域已有廣泛應(yīng)用，同時(shí)也取得了一定的成效。但是，如想要全面細(xì)致地提升監(jiān)測(cè)管理水平，還需要在今后深入研究與探索。特別是在青稞黑穗病監(jiān)測(cè)方面，現(xiàn)階段相關(guān)研究及實(shí)踐探索還比較不足。圍繞管理信息化、預(yù)警科學(xué)化以及信息服務(wù)社會(huì)化，對(duì)青稞黑穗病監(jiān)測(cè)乃至于整個(gè)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，都具有非常重要的作用，經(jīng)濟(jì)及社會(huì)意義顯著。而就此所展開(kāi)的技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用及系統(tǒng)平臺(tái)的搭建等工作，可謂任重而道遠(yuǎn)。