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遙感監測與氣象數據結合智防病蟲害

信息來源: 中國氣象報發布日期: 2016-08-17 分享:

  農作物病蟲害是我國的主要農業災害之一,它具有種類多、影響大、易暴發成災的特點。近年來,作物病蟲害災情逐年加重,部分地區病蟲害已經成為當地農業生產影響最大的災害,造成的農業損失超過20%。


  本輪厄爾尼諾對氣候的影響逐步減弱,但是對農業生產的影響還在持續。中國科學院遙感與數字地球研究所研究員黃文江表示,強厄爾尼諾事件的當年和次年往往是水稻病蟲害高發年,對各類作物病蟲害的監測尤為重要。


  說起農作物病蟲害監測,人們腦海中浮現的場景往往是植保部門測報人員手拿著小本子,站在田間,通過目測的方法,“以點代面”估測田間病蟲害情況。如今,這種傳統的作物病蟲害診斷和監測方法已不能滿足大范圍精準農業生產的迫切需求。與傳統監測方式相比,遙感技術作為一種監測范圍廣、速度快、非接觸、無破壞、無污染的農作物病蟲害監測技術,可實現經濟、社會、生態效益的統一;且遙感信息具有覆蓋面積大、探測周期短、數據豐富、現勢性強等優勢。“生產需求迫切、集約化經營發展、低空空域放開、高分衛星發射,這些都使作物病蟲害遙感監測成為一種趨勢。”黃文江說。


  遙感監測離不開氣象數據的支撐。農作物病蟲害從小范圍發生到暴發或流行受到諸多因素的影響,比如氣候特點、作物品種、種植習慣以及防治措施等。“不同病蟲害的發生,對應著不同的氣象條件,比如氣溫、積溫等。農作物病蟲害一般發生在高溫、高濕以及作物生長旺盛的地方,所以對病蟲害的監測離不開作物長勢監測和氣象條件監測。這就需要氣象部門提供相關的數據支撐。”黃文江說。


  將多源、多時相的遙感數據和氣象數據納入病蟲害預測預報模型,是作物病蟲害遙感監測的重要思路。“近年來,隨著高時空分辨率和高光譜分辨率遙感技術的發展,為利用遙感技術監測作物病蟲害提供了寶貴契機。將多源遙感數據與氣象、病蟲害調查數據相結合,可大大提高農業病蟲害監測準確性和精細化程度。”黃文江和他的研究團隊通過開展影響作物病蟲害響應的光譜機理研究和影響病蟲害發生發展的溫度等生境信息監測,建立了作物病蟲害光譜監測模型、病蟲害與養分及水分脅迫區分模型和病蟲害預報模型。目前,模型中主要考慮的氣象因子是溫度。黃文江表示,未來會將降水、濕度等因素考慮進去。


  黃文江認為,作物病蟲害預測僅依靠氣象臺站觀測的數據是遠遠不夠的。而且,氣象臺站主要以在百葉箱中的溫度作為氣溫的觀測值,與在土壤含水量不同、作物長勢不同的地塊中測得的溫度存在較大差異。因此,觀測數據還需要結合遙感反演。


  受病蟲害影響的農作物光譜反射率會發生變化,這是遙感監測農作物病蟲害的理論基礎。在發生病蟲害時,農作物葉片內的葉綠素減少,光合作用、養分和水分吸收等機能衰退。高光譜遙感利用波長范圍寬、波段眾多和光譜分辨率高等優勢,可以實現光化學相關參數和病害嚴重度的反演。早期病蟲害預報主要基于不同病蟲害特性、作物長勢遙感監測、氣象因素動態監測(將氣象監測數據與遙感反演數據相結合)、病蟲害發生發展模型、地面傳感和調查驗證開展。


  “不過,遙感監測起到的作用也是有限的,還需要結合其他措施才能形成對病蟲害的有效防控。”黃文江說,作物病蟲害的科學防控需要在綜合預測預報結果的同時,要加強分區防治與管理。此外,開展防控知識宣傳,推進作物病蟲害防治立法等也十分有必要。