芦笋病虫害监测系统开发及绿色防控技术应用

p芦 笋病虫害监测系统开发及绿色防控技术应用蒋国松1吕伟德1张旭娟2宋 涛3（1杭州职业技术学院 ，浙江杭州 310018；2杭州佳惠农业开发有限公司 ；3杭州鸿越生态农业科技有限公司 ）摘要 介绍了芦笋病害虫监测系统的开发和芦笋绿色防控技术应用 ，并通过试验证明了绿色防控技术对提高芦笋产品质量 、减少农药防治次数以及提高产品商品率等方面具有重要意义 ，为推动芦笋产业发展起到重要作用 。关键词 芦笋 ；害虫监测系统 ；物理防病 ；生物防虫 ；绿色防控技术 ；产品质量 ；商品率中图分类号 S436.44 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）06-0119-02芦笋是世界十大名菜之一 ，又名石刁柏 ，在国际市场上享有 “蔬菜之王 ”的美称 。本项目主要针对杭州市芦笋栽培中病虫害发生严重的问题 ，开展了基于物联网技术的芦笋害虫监测系统开发工作 ，并在芦笋物理防病技术和生物防虫技术方面进行试验研究 ，通过对芦笋植株主茎的发病率 、嫩笋危害率 、杀菌剂和杀虫剂的使用次数以及产品商品率的影响展开研究 ，形成了适宜芦笋栽培的绿色防控技术 。通过该技术的应用 ，可有效减少杀菌剂使用次数 7 次 ，减少杀虫剂使用次数 8 次 ，增加芦笋产量 ，提高芦笋商品率 。经过 3 年多的艰苦努力 ，已全面完成了项目内容 ，达到了预期目标 。1 芦笋害虫监测系统开发本项目旨在开发一套具有低成本 、数字化 、自动化 、网络化 、高精度 、高效率 、一体化等特点的芦笋田间害虫监测与远程诊断系统 ，其结构如图 1 所示 。如图 2 所示 ，芦笋田间害虫信息监测系统主要实现对芦笋田间害虫及其生长环境信息 （农田环境 、气候条件 、作物长势等 ）的自动 、分布式 、无线 、实时监测 ；芦笋害虫远程诊断系统对无线接收的害虫及其生长环境测量数据进行分析 、处理 ，自动对害虫进行分类识别 ，以推理得到合理 、准确 、有针对性的害虫防治方案 ，并通过短消息 、电子邮件等方式将芦笋田间害虫动态和相应防治方案发送给农民或有关部门 ；另外 ，广大农民或有关人员通过手机 、计算机等终端 ，也可对远程诊断系统进行辅助查询 、访问 。本系统的核心技术包括 3 个部分 。1.1 芦笋田间害虫及其生长环境信息监测预警系统针对芦笋田间应用 ，研制一套可在恶劣条件下长时间 、稳定运行的网络化 、分布式芦笋田间害虫及其生长环境信息监测预警系统[1]，实现多个种类 、不同大小 、不同地理位置害虫的自动诱捕 ，实现害虫 、作物长势 、大气压力 、土壤湿度 、大气温度 、大气湿度 、太阳辐射 、降雨量 、风向 、风速等多种信息的同时 、实时 、自动 、无线 、网络化 、分布式 、数字化综合监测和管理 。整个系统由害虫引诱装置 、害虫击昏装置 、害虫过滤装置 、害虫图像采集装置 、作物图像采集装置 、农田环境微气象采集装置 、测量处理电路 、嵌入式计算机 、无线通信电路 、电源电路及管理软件构成 ，其分散在农田中 ，彼此通过无线传感器网络连接 。充分利用了昆虫诱捕 、现代传感器 、嵌入式系统 、无线多媒体传感器网络 、GSM 移动通信 、数字图像处理 、系统集成等技术 ；既可用于农民 、农业技术人员和农业生产管理部门进行害虫信息监测 ，又可为农业生产过程远程监控 、农业生产精确管理提供监测平台 。1.2 芦笋害虫远程诊断系统针对芦笋常见的几十种害虫 ，研制一套基于 Web、Internet等技术的芦笋害虫远程实时诊断系统软件 ，开发各种专家知识数据库 ，建立害虫防治诊断模型 ，实现芦笋田间害虫及其生长环境信息自动接收和分析处理 ，实现芦笋田间害虫种类 、分布密度 、发育阶段 、生长环境等信息的分类 、记录和查询 ，自动推导有效的害虫防治措施 ，自动制订合理的害虫防治方案 ，并将害虫动态信息及害虫防治建议及时通知农田管理人员或相关部门 。另外 ，还提供芦笋害虫信息查询 、防治建议检索 、植保知识和农业政策介绍 、虫情预测预报 、农业专家在线交流等功能 。1.3 芦笋害虫信息采集及远程访问客户端芦笋田间害虫及其生长环境信息检测系统短期内难以普及到所有农田 ，考虑到支持拍照功能的移动终端 （如手机 ）在农村中的普及率较高且逐年递增 ，因而开发支持主流移动终端的害虫信息采集及远程访问客户端软件 ，作为芦笋田间害虫及其生长环境信息监测系统的补充 。该软件具有害虫图基金项目 浙江省公益技术研究项目 “基于物联网的芦笋害虫远程监测信息系统设计与开发 ”（2014C32019）。收稿日期 2017-12-21现代农业科技 2018 年第 6 期 植物保护学图 1 芦笋田间害虫监测及远程诊断系统芦笋害虫信息监测系统 GSM 基站远程计算机害虫远程诊断系统图 2 芦笋田间害虫及其生长环境信息监测系统GSM 基站被监测的农田 各种信息采集子系统Zigbee 无线通信网络无线网关子系统GSM 通信网络119现 代农业科技 2018 年第 6 期植物保护学月份 避雨留茎 露天留茎 月份 避雨留茎 露天留茎4 4 33 8 4 385 8 75 9 6 686 9 82 10 10 917 10 93 平均 7.29 68.57表 1 避雨留茎与露天留茎芦笋主茎发病率比较（）注 本试验所测发病率指留养母茎过程中主茎的发病率 ，分枝不计在内 ；4 月 5 日和 8 月 2 日分别开始留养母茎 ；发病率统计日期为对应月份当月的 19 日 。月份 避雨留茎 露天留茎 月份 避雨留茎 露天留茎5 98 90 9 94 896 95 92 10 93 907 93 88 平均 94.6 89.8表 3 避雨留茎与露天留茎对产品商品率的影响（）注 产品商品率统计日期为对应月份当月的 20 日 。像获取 、作物长势图像获取 、上传测量数据到芦笋害虫远程诊断系统 、访问芦笋害虫远程诊断系统 、与农业专家在线交流等功能[2-3]。2 芦笋绿色防控技术试验2.1 避雨留茎技术对芦笋茎枯病的影响2.1.1 芦笋主茎发病率 。研究表明 ，芦笋在留养母茎期间采用大棚膜进行避雨留养母茎 ，可有效抑制茎枯病的大发生 ，较好地解决了目前因茎枯病大发生而严重影响芦笋产量和质量的问题 。从表 1 可以看出 ，47 月 ，随着气温的逐渐升高和雨水的增加 ，主茎发病率逐渐增加 ，避雨留茎与露天留茎相比较 ，各月发病率分别减少 87.9、89.3、89.0和 89.2；810 月 ，各月主茎发病率分别减少 89.5、91.2和 89.0。由此可见 ，在 1 年 2 次的避雨留茎条件下 ，茎枯病的发病率均较露天留茎大幅降低 ，这主要是因为露天留茎为茎枯病的发生提供了适宜的温暖 、湿润环境条件 。5 月 、6 月和 10 月天气温和 ，雨水频繁 ，更有利于茎枯病病原菌的繁殖与扩散 ；而在此期间采用大棚膜覆盖能避免雨淋 ，杜绝了病原菌随雨水传播 。同时 ，大棚膜覆盖植株的下部和内堂叶片干燥无水 ，仅上部边缘叶片有少量雨水 ，日出之后迅速蒸发 ；而露天留茎植株内堂和下部均有大量雨水 ，日出之后蒸发慢 ，在植株上存留时间长 ，易导致病原菌的大量繁殖和扩散[3]。2.1.2 芦笋茎枯病杀菌剂使用次数 。从表 2 可以看出 ，大棚膜覆盖条件下较露天留养母茎的杀菌剂使用次数大幅度降低 。410 月避雨留养母茎仅需 3 次杀菌剂防治 ，而露天条件下需要 10 次杀菌剂防治 ；在 4 月初和 9 月初留养母茎时 ，避雨条件下当月可不使用杀菌剂 ，而露天条件下每个月均必须使用杀菌剂防治 ，尤其在 67 月和 910 月 ，即茎枯病的高发月份每个月需要进行 2 次杀菌剂防治 。频繁使用杀菌剂极大地增加了农药在产品中的残留量 ，而避雨条件下用药次数大幅度降低 ，为产品的质量安全提供了保障 。2.1.3 芦笋产品商品率 。从表 3 可以看出 ，避雨条件下留养母茎时芦笋产品商品率有极大的提高 ，各月商品率均在 90以上 ，510 月平均商品率达 94.6，仅有少量产品因茎长或者茎粗等原因商品性较差 。而在露天条件下留养母茎时产品的商品率较低 ，510 月平均商品率为 89.8，远低于避雨条件下的商品率 。这主要是因为露天条件下芦笋病害较严重 ，植株生长受到影响 ，生产出的芦笋在茎长和茎粗等商品性方面均较差 。2.2 生物防虫技术对芦笋夜蛾类害虫的影响2.2.1 夜蛾类害虫对嫩笋的危害率 。从表 4 可以看出 ，使用性诱剂可以明显降低夜蛾类害虫对嫩笋的危害率 。59 月 ，随着气温升高 ，夜蛾类害虫对嫩笋的危害逐渐加重 ，这与夜蛾类害虫的成虫量增加有关 ；10 月和 11 月危害率开始下降 ，这与气温降低时害虫的成虫量减少有关 。使用性诱剂的地块嫩笋危害率较未使用性诱剂的对照大幅降低 ，具有显著差异 。因此 ，使用性诱剂可以极大程度地降低夜蛾类害虫对嫩笋的危害 ，提高芦笋的产品品质 。2.2.2 杀虫剂使用次数 。从表 5 可以看出 ，在夜蛾类害虫的发生阶段 ，即 511 月 ，未使用性诱剂 （对照组 ）的杀虫剂使用次数为 11 次 ，而使用性诱剂 （处理组 ）的用药次数仅为3次 。在使用性诱剂时 ，9 月和 11 月可不用杀虫剂 ，在其余月份分别仅用 1 次即可 。未使用性诱剂时 ，杀虫剂使用次数明显增加 ，每月都要防治 。在 7 月 、8 月和 9 月正是芦笋的高产阶段 ，至少每月需用 2 次杀虫剂 ，这也与夏季气温高夜蛾类害虫数量增加有关 。因此 ，性信息素的应用能极大地降低芦笋的用药次数 ，确保产品的质量安全 。2.2.3 产品商品率 。从表 6 可以看出 ，使用性诱剂和未使用性诱剂对芦笋产品的商品率具有明显的影响 。使用性诱剂的表 2 避雨留茎与露天留茎芦笋茎枯病杀菌剂使用次数对比（次 ）注 本试验所用杀菌剂为 25吡唑醚菌酯 （德国巴斯夫研制生产 ，凯润 ），使用剂量为 450 mL/hm2，兑水后均匀喷施 。月份 避雨留茎 露天留茎 月份 避雨留茎 露天留茎4 0 1 9 1 25 1 1 10 0 26 1 2 合计 3 107 0 2表 4 不同处理下夜蛾类害虫对嫩笋的危害率对比（）注 嫩笋危害率为每月高峰时期记载 ；处理组为使用性诱剂 ，对照组为使用清水空白对照 。月份 处理组 对照组 月份 处理组 对照组5 0 5 9 2 386 0 12 10 1 367 1 18 11 0 68 2 35 平均 0.86 21.43表 6 不同处理下产品商品率比较（）注 产品商品率统计日期为对应月份当月的 15 日 。月份 处理组 对照组 月份 处理组 对照组6 99 92 9 95 897 95 90 10 93 858 93 88 平均 95.0 88.8（下转第 123 页 ）表 5 不同处理下杀虫剂使用次数对比注 本试验所用性诱剂为斜纹夜蛾和甜菜夜蛾信息素诱芯 ，使用剂量各为 15 粒 /hm2。月份 处理组 对照组 月份 处理组 对照组5 0 1 9 0 26 1 1 10 0 17 1 2 11 0 18 1 3 合计 3 11（次 ）120（上接第 120 页 ）处理中 ，芦笋产品平均商品率达到 95.0；而未使用性诱剂的对照中 ，芦笋产品的平均商品率仅为 88.8。这主要是在未使用性诱剂时 ，夜蛾类害虫大量出现 ，严重危害了芦笋植株的生长 ，使植株长势变弱 ，生产的产品在茎长和茎粗等商品性状方面均低于使用性诱剂生产的产品[4-5]。3 结语综上所述 ，通过芦笋害虫监测物联网系统的开发与应用 ，大大提高了芦笋田间害虫检测准确率和检测效率 ，提高害虫防治的时效性和准确度 ，为农民提供更准确的虫情信息和更合理的防治建议 ，有利于降低害虫防治成本 ，提高害虫防治效果 ，控制农药滥用 。在芦笋生产中结合全程覆盖避雨留养母茎技术可以有效抑制茎枯病的大发生 ，减少使用杀菌剂的次数 ，有利于植株的生长和产品品质的提高 ；而在露天条件下留养母茎则为茎枯病的发生提供了有利条件 ，使病原菌快速繁殖和扩散 ，严重影响植株的长势和产品品质 。运用性诱剂诱捕夜蛾类害虫的生物防虫技术在芦笋生产过程中也起着重要作用 ，可以减少杀虫剂的使用次数[6]。这主要是因为通过性信息素可诱捕雄虫 ，减少了雄蛾数量 ，从而达到降低田间卵量 、减少害虫发生的目的 ，防治夜蛾类害虫效果较好 。运用芦笋害虫监测物联网系统实时监测预警栽培环境 ，同时配合使用芦笋高效绿色防控技术 ，建立病虫害绿色防治体系 ，可有效降低生产成本 ，提高产品品质 ，增加农民收入 ，对芦笋产业发展具有极大的推动作用 。4 参考文献[1] 王冬 .基于物联网的智能农业监测系统的设计与实现 [D].大连 大连理工大学 ，201325-31.[2] 徐大华 ，何瑞银 ，沈明霞 .基于 WebGIS 的病虫害防治系统 [J].计算机工程 ，2008，34（2）280-282.[3]刘明辉 ，沈佐锐 ，高灵旺 ，等 .基于 WebGIS 的农业病虫害预测预报专家系统 [J].农业机械学报 ，2009，40（7）180-186.[4] 吴旭江 ，吕文君 ，陈银根 ，等 .浙江新昌县无公害芦笋设施栽培技术 [J].中国园艺文摘 ，2015（12）172-173.[5] 张振彦 .生产优质芦笋病虫害综合防治技术 [J].中国林副特产 ，2006（1）36-37.[6] 王美丽 .绿芦笋病害绿色防控技术 [J].上海农业科技 ，2008（4）129-130.（上接第 121 页 ）工作成效及考核评比的依据 。在小麦 、玉米病虫草害的关键防治时期 ，各镇办要安排专职联系人及时汇总平均农药利用率 、统防统治覆盖率等相关数据 ，并及时上报到农业局植保站 ，便于上级部门了解情况 、统筹安排及检查排名[3]。6 保障措施6.1 加强组织领导各有关部门要切实加强对 “农药使用量零增长行动 ”工作的领导 ，建立健全组织 ，明确专人负责 ，完善责任考核 ，全力推进 “农药使用量零增长行动 ”工作的开展[4]。6.2 加大宣传力度通过召开会议 、举办培训班 、利用广播电视 、现场观摩 、印发 病虫情报 、印发明白纸等多种形式进行病虫草害发生情况及科学防治措施的技术宣传与技术指导 ，使农民认识到高毒农药大量使用 、农药过量使用以及喷药机械跑 、冒 、滴 、漏对人 、畜 、环境的危害性 ，树立科学防控 、绿色防控的观念[5]。进一步统一思想 ，提高认识 ，营造浓厚的氛围 ，为加快临清市农药零增长试点建设奠定良好的基础 。7 参考文献[1] 张频 ，张运胜 .新时期农药使用量零增长行动措施探讨 [J].植物医生 ，2017，30（9）25.[2] 龙新 .农业部推进农药使用量零增长行动 [N].农民日报 ，2016-03-25（002）.[3] 张贵锋 .我国到 2020 年农药使用量零增长行动方案 [J].新农业 ，2015（21）31-35.[4] 农药使用量零增长行动有序展开 [J].中国植保导刊 ，2015，35（5）1.[5] 到 2020 年农药使用量零增长行动方案 [J].青海农技推广 ，2015（2）6-8.株高及诱捕对象调整吊挂高度 ，以最大限度地发挥诱捕作用 。诱捕器的布设位置应该重点考虑诱捕蔬菜地的外围 ，且密度稍密 ，目的是把蔬菜地内的害虫诱出 ；蔬菜地中心部设置密度可稍稀 ，主要诱捕进入蔬菜地内部的害虫 ，以提高性诱控制效果 。诱捕器的设置密度要根据害虫的种类 、虫口基数 、使用成本等因素综合考虑[4]，一般防治斜纹夜蛾及甜菜夜蛾宜挂诱捕器 5 个 /hm2；防治小叶蛾可悬挂诱捕器 120150 个 /hm2。吊挂诱捕器必须集中连片 ，以提高性诱剂的使用效果 。3 生物防治与物理防治的优缺点3.1 防虫网利用防虫网减轻虫害是一种典型的物理防治手段 ，具有巨大的应用潜能 。研究表明 ，对于一些抗药性较强的虫害 ，如小菜蛾 、蔬菜蚜虫 、甜菜夜蛾以及斜纹夜蛾等 ，防虫网的防治效果非常好 。此外 ，对于传毒媒介昆虫 ，防虫网也能起到良好的阻隔作用 ，能够有效控制病毒病的传播 。但其缺点在于 ，部分害虫 （如斜纹夜蛾 ）将卵产在防虫网上 ，孵化后的幼虫直接通过网孔进入 ，这种情况下防治效果将大幅降低 。3.2 诱虫灯频振式杀虫灯近年来在全国各地得到了广泛的推广应用 。其优点表现为诱杀范围广 ，能够覆盖 30 多种主要害虫 ，尤其对棉铃虫 、斜纹夜蛾 、地老虎等防效显著 。并且该方式的误杀率较低 ，对害虫的天敌影响很小 。3.3 性诱剂通过性诱剂诱捕器的投放 ，可有效控制鳞翅目害虫如小夜蛾 、甜菜夜蛾 、斜纹夜蛾的危害 ，但性诱剂在使用过程中易受很多外界因素的影响 ，如放置的位置及风 、雨水等都对防治效果有很大的影响 。4 参考文献[1] 贺春荣 ，尹洪根 .蔬菜病虫害的发生情况用生物防治技术的应用 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