邵美云

（西藏民族大学，陕西 咸阳 712000）

1 青稞主要病虫害

青稞是麦类作物，是重要的粮食作物。青稞的病虫害比较多样，特别是在海拔高、降水量少以及气温低的地方，病虫害发生的几率就更高。据有关研究表明，青稞病虫害多由病菌引起，开始时可能并不严重，但是因为病菌本身具有很强传染性以及隐匿性等，使得青稞在生长过程中，遭受影响的范围也会越来越大。尤其是青稞黑穗病，更以散黑穗病为主。

结合该病菌的传染途径来看，主要有种子带菌和土壤带菌两种。作为系统性侵害疾病，黑穗病虽然不会直接传染给相邻的植株，但是其所产生的大量黑粉（冬孢子）能够污染其他种子，造成种子带菌，来年种植即可发病。一旦种子带菌后，病菌会附着于种子表面，播种后冬孢子也会随着种子萌发产生出大量的菌丝，然后侵入到芽鞘中，伴随青稞苗生长而逐渐向上拓展，抽穗前达到穗部，造成相应症状的发生。

在国内青稞种植区域中，都不可避免地有黑穗病情况发生。病穗会伴随生长而逐步形成一包黑粉，外层裹有一层易破裂的灰白色薄膜，很容易被人为或风吹等导致破散，通常情况下只剩下一个裸露的空穗轴，有时候也可能保留少数结实小穗。黑穗病是青稞普遍病害之一，一旦遭受其害，会对实际生产造成严重损害。

当然，青稞病虫害一直有发生，特别是在病虫害首次发生的时候，由于相关人员缺乏足够的经验及技术，并不能够实施有效监测及预防手段，加上有些种植户守旧思想严重，恪守传统手段，新技术手段应用缺失，直接导致防治工作难以有效落实，直接影响青稞的产量与品质。比如，出现黑穗病病穗后，如果及时拔出或集中掩埋，来年发病率可能会有所下降。然而，很多时候人们只是把病穗拔出后扔到田间地头。由于黑穗病所产生的黑粉冬孢子具有较强的生命力，难以阻碍其侵染，故而并不会起到防治的效果。

2 基于GIS的病虫害程度可视化识别

2.1 信息采集与管理

对农作物病虫害受害程度的监测与识别，可为病虫害的防治提供指导服务。而在此过程中，信息采集与管理尤为重要。总得来讲，所谓信息采集，就是对田间数据采集以得到该区域当中作物的病虫害信息。所谓信息管理，就是对所识别的各种信息进行管理，发挥统计功能及GIS表现模式，实现查询结果的可视化。

具体来讲，就信息采集而言，可以结合农作物病虫害受灾信息采集数据库来看，一共可分为三层。第一层，实施对农作物信息数据、病虫害信息数据以及行政区域信息数据的统计与分析；第二层，包括管理者录入信息数据，农作物病虫害区定位信息的确定，以此来完成农作物病虫害信息数据采集；第三层，农作物病虫害受灾信息采集数据库的最终形成，包括采集工作日志表、农作物病虫害信息表（包含了病虫害的名称、类型、受灾程度等）以及防治信息表三个主要部分。

另外，就信息管理来讲，主要是支持各级用户进行数据管理、查询及可视化等功能的模块。农作物病虫害信息数据管理当中，对病虫害相关数据的统计管理及结果输出则是关键。同样，结合系统框架来看，主要包括五大部分。一是数据的输入接口，此环节中主要是进行病虫害信息数据的录入，导入到数据库当中；二是数据的浏览与编辑，包括进行地图和数据关联，数据的汇总、计算及浏览编辑等；三是数据的统计与分析，包括对数据进行时序、统计分析，当然也涵盖基本的GIS功能；四是数据报表与传输，包括数据报表及远程传输；五是辅助单元部分，比如进行数据库的维护以及开展用户管理等。

2.2 信息可视化

基于上述信息的采集与管理，结合GIS来对相关数据进行读取。其中，GIS与GPS所采集数据多为空间数据，这样则可以利用图层形式来加载出相应农作物的病虫害信息。结合农作物病虫害分布的一般聚集特性，对区域内及相近区域内的病虫害状况进行评估监测，从中提取出科学有效的治理方式。尤其是利用地图相关数据信息，来对农作物病虫害数据进行有效关联，以此得出及时准确有价值的信息，为后期的病虫害防治工作提供科学指导。同样，基于GIS的可视化识别，来监测和预警农作物病虫害的发生，我们也可以置于特定架构之中来认知。简单来讲，就是搭建多个GIS、GPS信息定位采集的监测点，然后经过无线网络，把相关数据信息汇总，从中分析有价值信息，为病虫害监测预警提供数据支撑。

3 基于“3S”技术的青稞病虫害监测

伴随科学技术的发展，高光谱传感器的类型越发多样，性能越发强大。由此，也为包括青稞黑穗病在内的农作物病虫害监测提供多选择、有价值的数据源，为病虫害监测提供更多可能。当然，需要特别强调的是，由于作物光谱可能会受到作物本身以及环境大气等诸多因素的影响与干扰，所以说各种植被指数构建也不尽相同。只有结合作物特点，合理选择植被指数，才能提升病虫害监测的成效。结合已有研究来看，光谱特征与作物病情存在相关性。一方面，受病虫害侵害的作物与健康作物光谱曲线存在较大差异；另一方面，结合同一作物受不同病虫害侵害所得波谱曲线、特征参量等，有利于对敏感波段建模监测，进而有效实现对病虫害的监测预警。

3.1 “3S”技术概述

自上世纪九十年代以来，在信息高科技集约化发展的推动之下，“精细农业”应运而生，成为农业可持续发展的核心要求以及热门领域。所谓“精细农业”，指的是将遥感（RS）、地理信息系统（GIS）以及计算机技术、网络通讯技术、植物生理学等有机结合在一起，实现对区域内农作物、土地从宏观到微观的实时性、动态化监测，以实现对农作物生长及发育，病虫害等状况信息获取及动态分析，进而以此为依据来指导诊断与决策。其中，“3S”技术的创新及应用，是田间作业信息化现代农业的有力推动和重要标志。“3S”技术，分别是遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）以及全球定位系统（GPS）。其中，遥感技术（RS）很早便开始应用于病虫害监测领域当中，我国学者也于上世纪七十年代开始利用卫星遥感来进行病虫害监测，伴随卫星科技及种类的不断发展，越来越多的遥感图像被应用于病虫害监测当中。其中，航空遥感作为一种主要的遥感平台，在病虫害监测中的应用较多，精确度表现良好。地理信息系统（GIS），最为突出的特点就是可以进行空间尺度分析。近年来，地理信息系统（GIS）被广泛应用于病虫害的空间表达与综合治理当中。在农作物病虫害监测领域中，利用GIS建立的病虫害监测系统，能够及时、准确地监测病虫害的时空分布，效果尤为显著，值得深度推广及应用。

3.2 基础应用概述

具体来讲，首先遥感技术（RS）主要是通过高光谱分辨率，以每2～3天为一周期，来对青稞农作物长势及黑穗病等病虫害情况进行监测，所得相关数据信息经整理得出“征兆图”，以供青稞黑穗病诊断等方面使用。在此过程中，为了能够实时地获取相关数据信息，就必须要对航空/航天遥感实时反复利用，同时在各小型人造卫星支持下，来实现数据采集。其次地理信息系统（GIS）主要利用地理信息系统的优势特点，如数据采集、管理、存储、分析等，以此来实现对不同地域资料信息的分析与处理，为包括青稞黑穗病在内的农作物病虫害提供预测服务。与此同时，GIS在制图及空间信息等方面的功能也较为突出，结合同年同期病虫害发生情况数据信息的统计学分析，把抽象的数据转化成清晰的电子地图，进而实现对病虫害发生情况及程度的直观显示。最后，就“GPS+GIS”而言，基于集成系统的应用，具有实时、快速、客观等空间信息获取及分析能力，RS监测黑穗病等青稞病虫害信息及环境信息，为GIS提供准确可靠的数据源，GIS则可以根据光谱特征变化等集成监测系统，在大面积范围内，更有效率、更加精准地实现对青稞黑穗病等病虫害的监测，进而有助于实现青稞黑穗病等农作物病虫害防治。当然，为了能够确保监测的精准性，要建立相应的广域及局域GPS差分服务器。

3.3 青稞黑穗病监测

在综合各学者及相关研究实例来看，在青稞黑穗病监测预报中，可以选择如下几种办法来进行。比如，可以根据叶绿素含量分析，结合对青稞拔节期、孕穗期以及灌浆期叶片叶绿素的分析，观测区与发病区的表现不同，具有显著差异。那么，可以将拔节期作为病害发生判别点，把孕穗期作为病害发病程度的关键点。再比如，红边位置的变化，光谱的位置会伴随着病情指数而发生变化，二者有着明显的正相关关系。还有，结合青稞病情指数与冠层光谱反射率所进行的相关性分析来看，至少可以确定两个敏感波段，分别是630～687 nm、740～890 nm。

为了验证基于“3S”技术的青稞病虫害监测，黑穗病受灾程度的可视化识别方法的可行性，也可以进行相关性试验。其中，在青稞试验田进行，以青稞一个生长周期为实验时间。经过实验研究，得出该方法对青稞黑穗病等病虫害受灾程度可视化识别的精准性。基于“3S”技术的青稞病虫害监测，对区域中病虫害信息进行了有效的定位与采集。特别是借助高光谱遥感技术所获得的精准数据，在地理信息系统下进行的叠加分析，极大地提升了识别率，可实现对青稞病虫害的有效监测。可以说，基于“3S”技术所构建的科学、有效的青稞病虫害远程诊断体系，能够为病虫害防治提供科学决策指导，最大限度地降低如黑穗病等病虫害对于青稞植株所造成的损害。

4 结论与讨论

作为农业大国，农业是经济命脉所系，是立国之本、强国之基，对整个社会的进步及经济发展等都能够产生重大影响。青稞既是涉藏地区居民的重要粮食，同时也是重要的生产原料。可以说，青稞病虫害防治工作极具现实意义。特别是青稞黑穗病，作为常见病害，具有很强的破坏性，严重影响青稞产量和质量。所以说，在青稞种植生产过程中，尤其要关注黑穗病，对其进行有效地监测识别，有力保障农业生产的安全性。

结合本文研究，对于青稞黑穗病防治提出以下几点建议：第一，要着重加强对青稞黑穗病的监测力度，提升预警水准，为此就必须要引入和应用一些新技术方法，本文提出的基于“3S”技术的青稞病虫害监测，可以对青稞黑穗病受灾程度等可视化识别，而且实效性以及准确度都比较高，该技术方法在包括青稞黑穗病在内的病虫害领域监测中，势必会在今后有着更为广泛的应用，会不断加强青稞病虫害整体防范控制能力。第二，要不断加强青稞病虫害综合性治理以及防治服务能力，借助科学手段实现区域青稞黑穗病等常见病虫害监测的同时，开通技术服务热点等一系列服务途径，基于农业指导来强化其对病虫害综合治理能力，加强对病虫害的预警和防治。第三，要加强对农业科技人员及农民科技素养的培养与提升，增强其对病虫害的监测防治意识及能力，同时不断扭转传统的不科学的施药理念，能够在科学监测与精准分析的基础之上，提升施药的质量。第四，要加强对农药市场的监督与管理，通过资格审查以及岗前培训等，不断规范农药经营行为。

总而言之，虽然说当前遥感技术与地理信息系统技术在森林及农作物病虫害监测领域已有广泛应用，同时也取得了一定的成效。但是，如想要全面细致地提升监测管理水平，还需要在今后深入研究与探索。特别是在青稞黑穗病监测方面，现阶段相关研究及实践探索还比较不足。围绕管理信息化、预警科学化以及信息服务社会化，对青稞黑穗病监测乃至于整个农业的可持续发展，都具有非常重要的作用，经济及社会意义显著。而就此所展开的技术创新应用及系统平台的搭建等工作，可谓任重而道远。