农业病虫气象服务技术培训探讨

孟 莹,孙虹雨,杨 劲,周海燕,吕广辉,孙立德

(1.中国气象局气象干部培训学院辽宁分院,辽宁 沈阳 110866;2.辽宁省气象台,辽宁 沈阳 110866;3.喀左县气象局,辽宁 喀左 122300;4.喀左县植保站,辽宁 喀左 122300)

农作物病虫害是农业生产的重要生物灾害,它具有种类多、影响大、时常爆发的特点,除受其自身的生物学特性影响外,还受外界环境条件的影响。气象条件与病虫发生消长有着密切的关系。一方面气象本身(温度、湿度、光照、风雨等气象要素及地面、近地面空气、距地面1 000 m 左右大气中气流等大气运动形势、天气形势等)可直接作用于病虫,如气传病害流行与风关系密切,昆虫动态如草地螟虫量多少、飞行方向如何依赖于气流等。另一方面,与病虫关系密切的非气象类生态环境,农作物品种、耕作栽培制度、施肥与浇水等的制约因素,也受气象条件的影响。外界天气气候条件直接影响病虫的生长、发育、生存、繁殖,从而造成病虫的发生期、发生量,危害期及发生面积影响不同。农业病虫气象是研究农作物病虫发生与气象条件关系的一门科学,作者提出了农业病虫害气象学[1],得到同行们的认可,所著的《农业病虫害气象学》被评为辽宁省2016 年度自然科学学术成果特等奖。喀左气象科技人员在国家森林病虫防治总站召开的“2015 年全国林业有害生物发生趋势会商会”和“2016年国家级中心测报站专职测报员培训班”上作专题学术报告,《喀左县气象因素对林业有害生物发生影响评估及预测预报》,在全国森防部门推广;在中国气象局气象干部培训学院举办的“全国农业气象培训班”上,《喀左农业病虫气象服务》课件授课41 学时,在全国气象部门推广应用。为使农业气象人员、农业技术人员和农民更好地利用农业病虫气象技术,办好培训班是至关重要的。为此,作者根据以往实践和认识,对办好农业病虫害气象服务培训提出以下看法。使农业技术人员及农民能够充分利用智慧农业病虫气象技术,更好的指导农民趋利避害,逐步实现“看天管理”[2～16]。

1 农业病虫气象服务技术培训需求

1.1 农业病虫发生消长和天气气候条件的关系研究

关于病虫发生消长气象规律的研究,植物保护工作者对许多病虫的生物学特性都进行了测定,为分析病虫发生的气象规律提供了科学的依据。一是当地农业生产中亟待解决的病虫气象问题;二是病虫气象规律研究开始从定性进入到定量的研发。喀左县气象、植物保护技术人员找出了笨蝗生长温湿度指标,并建立了长期预测模式,及时发布防治预报警报;收到了较好的服务效果。

1.2 迁飞性害虫远距离迁飞的气象规律研究

我国植物保护、气象工作者从六十年代初开始对黏虫、稻纵卷叶螟、褐飞虱、白背飞虱、棉铃虫、草地螟等迁飞性害虫进行系统研究,草地贪叶蛾迁飞气象规律正在积极研究中。喀左县采用天气学、数值预报产品及统计学方法预测迁飞性害虫迁飞降落取得了卓有成效的研究成果,由于锋面天气过境预报准确率明显提升,提前采取农业生物措施诱杀成虫,取得了事半功倍的灭蛾效果。

1.3 病虫发生程度评估及经济效益评价

采用前苏联卡尔别耶夫两分类、三分类方法,对黏虫气象预报经济效益和发生程度进行了定量评价,找出防治最优决策;首次采用仿真技术的蒙特卡罗方法定量评价喀左县主要害虫发生程度的气候保证率、方差值和峰度值,为研究农业害虫发生规律提供了科学依据。

1.4 智慧农业病虫气象及绿色气象防控技术

(1)采用天气学方法预测迁飞性害虫降落,采用物理方法,诱杀成虫;(2)利用数值预报产品和统计学方法预测害虫发生程度和最佳防治期;(3)发布病虫防治期农用天气预报(气温、湿度、日照时数、风向风速等);(4)农药施用与天气试验研究推广。喀左县气象局和县植物保护站采用模糊综合评判方法,筛选出20%灭多威、50%棉铃宝等5 个农药品种1∶1 添加FZX 农药增效剂,不怕雨水冲刷,提高棉铃虫防治效果16.3%,1997 年被辽宁省植物保护站列为全省防治棉铃虫主要措施和方法。找出了菊酯类农药夏季施用最佳时期为16:00～18:00,气温在24 ℃,相对湿度在70%,提高棉蚜虫防治效果14.1%。日光温室内采用棉垄鑫高温闷棚技术,找出气温在56 ℃以上117 h 效果最佳,并对土壤中各种线虫、枯黄萎病得到有效杀灭作用,提高产量24.6%;辽宁省植物保护站2017年3 月在喀左县召开会议并在全省推广应用。

喀左县气象和植物保护技术人员找出了为害农业主要病虫发生气象规律,采用多种数学方法预测病虫发生量、发生期、发生面积及最佳防治期,病虫预报准确率在80%左右;还提前3～5 d 做出锋面天气移到本地预报,采取农业生物措施诱蛾,开展了农药施用与天气试验,确定防治最优决策和利用有利天气指导农民科学施药,从而提高了农业病虫综合预报预警能力,为绿色防控技术开辟了一条新的途径。2012 年7 月2 日喀左县气象台针对7 月3 日的转折性天气发布农药喷洒预报:“预计喀左县7 月3 日～5 日受高压控制,天气以晴为主,气温在20～34 ℃,相对湿度50%～60%,日照时数9～10 h,风速每秒在2 到3 级,非常适合农作物病虫害防治等农事活动;用药以正温度系数剂型为主,喷施农药最佳时间为16:00～18:00”。农民根据发布的信息合理安排打药时间,节省了劳动成本,提高了防治效果。2012 年8 月1 日,喀左县气象台和县植物保护站联合发布三代黏虫发生防治预报:由于前期降水偏多和虫源基数较大,三代黏虫将大发生,各乡镇应加强防治。防治最佳时间为8 月6～15 日,选择晴天喷施农药。2012 年是东北地区近30 年三代黏虫发生最严重的年份,喀左县没有造成一亩损失。

2 农业病虫气象服务技术培训特点

2.1 培训目标

通过培训,可提高农业病虫气象服务人员对农业病虫气象服务重要性的认识,了解农业病虫发生气象指标,采用天气学、数值预报产品、统计学预测病虫发生期、发生程度及迁飞性害虫迁入降落期预报,病虫发生气象预报经济效益评估及农业病虫绿色气象防控技术等,提升农业病虫气象服务人员自主研发病虫气象服务指标体系和服务产品以及解决实际问题的能力,为参训学员提供深入学习交流农业病虫气象为农村振兴的机会。

2.2 培训内容

(1) 农业病虫气象资料信息源(常规平行观测获取通用资料信息,专门设计的试验观察所获取的资料信息,模式识别技术获取的昆虫气象并行监测资料信息,雷达气象与雷达昆虫监测资料信息,卫星对昆虫和天气的并行监测等)。(2)农业病虫发生与气象要素的关系(虫害与气象要素的关系,病害与气象要素的关系等)。(3)农业病虫害天气学(基本原理,信息汇集与图上显示,天气图初步分析,病虫害依天气形势关系的研究等)。(4)农业病虫害气候学(病虫与气候关系,病虫害气候风险分析,病虫气候区划,气候变暖对病虫的影响,害虫发生程度的蒙特卡罗方法定量评估等)。(5)病虫气象等级预报(病虫影响的生态动力学基础,病虫气象预报方法的4 个阶段,病虫突变理论问题,害虫迁飞降落与天气动力形势及预报应用,数理统计、模糊数学、灰色系统、人工神经网络、“3S”技术等方法在病虫气象预报中的应用等)。(6)绿色气象防控技术(依天气学方法预报迁飞害虫降落,利用数值预报产品和统计学预测病虫发生量、发生时间和发生期,采用物理方法诱杀成虫,发布病虫防治期农用天气预报,农药喷洒与天气试验研究及推广应用等)。(7)农业病虫气象预报经济效益评估(卡尔别耶夫两分类、三分类评价方法,概率矩阵评估方法,德尔菲专家评估方法等)。(8)智慧农业病虫气象服务(病虫观测监测数据资料,病虫发生程度和综合预报预警,病虫最佳防治期农用天气预报,绿色气象防控技术等)。

2.3 培训方式

开展农业病虫气象服务技术培训应当根据学员特点,综合运用讲授式、研究式、案例式、体验式等4 种教学方法,提高培训质量。因此,作为培训机构的组织者、策划者,在选择培训方式、方法时,必须统筹考虑,综合运用。当然,培训方法只是培训的载体,凡能有效实现培训目标的方法,都应予以采纳。在选择培训方法时,培训者应采取线上线下等方法,学习并掌握多种培训方法,在培训中综合运用,不断总结各种方法的得失。在选择培训方式时,必须注重成年人学习的特点,注意激发和调动参训者的学习积极性,以解决实际问题为导向,确定研究主体,采取个体学习和团体学习相结合的方式,通过团队学习影响个体学习,深入思考和研究。

组织一次成功的培训,究竟选择哪种培训方法,没有固定模式,但就其过程而言,培训就是多种方法、技巧的综合运用。现列举4 种主要培训方法进行比较分析,供选用时参考,见表1。

表1 4 种主要培训方法的比较

3 农业病虫气象服务在农业生产中的应用

以农业主要病虫发生气象规律作为出发点,喀左县气象局和喀左县植物保护站完善了主要大宗农业病虫(黏虫、棉铃虫、玉米螟、高粱蚜虫、笨蝗、亚洲小车蝗、桃小食心虫、白菜霜霉病、苹果小食心虫等)发生气象指标;采用统计学方法预测病虫发生量、发生时间、发生面积及最佳防治期,准确率在80%左右,采用天气学方法预测迁飞性害虫(黏虫、棉铃虫、草地螟等)降落高峰期;利用数值预报产品,提前3～5 d 做出锋面天气移到本地预报,采取插谷草把、杨树枝把、高压汞灯、频振式杀虫灯、光波共振式太阳能杀虫灯等农业生物措施诱蛾,达到事半功倍的灭蛾效果。及时发布农业病虫防治期农用天气预报(包括气温、相对湿度、太阳能辐射量、风向风速、日照时数等),提高了综合防治效果[17～18]。

喀左县气象局主持的《棉铃虫监测防治技术研究推广》获辽宁省政府1996 年度科技进步二等奖。采用华罗庚抛物线优选法确定以白菜种子拌农用稀土12.8 g/kg为最佳用量,使白菜霜霉病发病率平均降低了26.9%。找出北方日光温室减轻病害发生程度最主要的措施就是选好建棚的方位角(喀左县为正南偏西7.2 °)和透光率较高的棚膜,改善棚内微气候条件,增加太阳能辐射量,提高气温和地温,降低相对湿度,减少棚内防治用药,促进蔬菜生长及免疫力增强,达到高产优质安全[19～22]。《喀左利用和调控气候因素防控病虫害试验范例》编入辽宁省昆虫学会理事长孙富余主编的《生态环境与害虫防控》一书,并在全省推广。

4 农业病虫气象服务技术培训存在的问题及对策

4.1我国农业病虫气象服务技术还处于发展阶段,缺乏经验,其先进典型和优秀气象为农服务产品还不能满足农户的需求。因此,对迁飞性害虫迁飞降落、数值预报产品预测锋面天气、农药施用与气象条件及病虫发生气象指标等,在防治中迫切需要掌握;在农业病虫气象服务应用技术和培训过程中还应增加实习、实训内容,这也有利于学员在实际工作中研发新的农业病虫气象服务产品。

4.2农业病虫气象服务技术培训,虽然可以提高学员为农服务水平,但推广能力较弱,仍需植物保护部门和气象部门通力合作,将病虫发生气象指标、预测预报以及绿色气象防控技术等服务方法推广应用。病虫发生气象指标可采用人工气候箱与自然气象条件下有机结合,完善昆虫生长发育三基点温度指标,互相订正。而采用天气学、数值预报产品及统计学方法预测病虫发生程度,还要结合当地的地形地势(下垫面等)进行综合分析;需要做好深入研究与推广。

4.3农户有着强烈技术的需求。其需求的重点是气象信息和病虫防治等,但目前的技术还存在较大差距,尚无法满足这些需求。今后更需要农业气象、植物保护技术人员在迁飞性害虫入侵机理、病虫防治农用天气预报、农药施用与天气等方面进行深入研究,逐步解决这些防治中实实在在的问题;培训时积极创新教学方式,采取“远程+面授”方式教学,不断减轻基层负担。

5 小结

5.1农业气象灾害和农业病虫危害是农业生产面临的两大自然灾害。气象条件与病虫发生消长有着密切的关系,研发病虫发生气象规律及灾害性天气对作物产量的综合影响意义重大,采用先进的数学方法、人工智能等建立预报模型,发布比较准确的数值预报产品和农用天气预报,实现气象防控技术在绿色发展中的突出作用。农业病虫气象技术培训可提高从事农业病虫气象人员解决农业病虫服务综合能力和为农服务水平,使气象在为农服务方面更具有针对性和可行性,为农业病虫绿色防控提供有力的气象保障。

5.2我国地域辽阔,气候错综复杂,适合各种病虫灾害发生,为适应乡村振兴的需求,农业病虫气象研究须深入广泛开展。近年来的实践证明,植物保护、农业气象两个学科在理论和实践上的有机结合,使主要服务项目和科研课题有了新的突破,得以迅速发展。病虫气象并不是简单机械的植物保护和气象相加,而是利用植物保护与气象各自先进技术、方法、理论,把这门边缘学科在为“三农”服务方面有所提高和创新,找出新的指标和绿色气象防控技术,特别是农药喷施与天气应进一步加强研究。病虫气象应到地里棚里去,应加强病虫发生大中小尺度气候背景和气象要素之间关系的研究,并对病虫发生开展微气候研究,做到用最小的药剂达到最大限度的防治效果,努力提高生态效益,加强病虫气象预报的生态动力学及病虫预报天气学方法研究,围绕“有害生物绿色防控及农药减量增效”的主题,把论文写在广袤的大地上,发表在权威的杂志上。这才是病虫气象真正的生命力。