作物病虫害监测?遥感可以做!
2016-06-11 22:16 黄文江、董莹莹 地球重点实验室   (点击: )
作物病虫害是我国农业生产中严重的生物灾害,是制约农业高产、优质、高效、生态、安全的主导因素,我国每年农作物有害生物防治60-80亿亩次,挽回粮食损失6000-9000万吨。据联合国粮农组织估计,世界粮食产量常年因病虫害损失24%左右。我国作为一个地形复杂、气候和种植结构多样的大国,农业生产受到多种重大流行性病害和迁飞性虫害的影响。
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图1、1981-2014年我国作物病虫害发生防治和损失
传统的病虫害目测手查单点监测方法和有限站点的气象数据预测方法只能获取“点”上的病虫害发生信息,远远不能满足“面”上对病虫害的大面积及时防控需求,农业生产上迫切需要开展大面积、快速、动态、无损的病虫害监测研究。

中国科学院遥感与数字地球研究所黄文江研究员在国内外率先系统开展了作物病虫害遥感监测和预测研究。十余年来,该团队在该领域取得了一系列创新性成果,主编《作物病害遥感监测与预测》和《作物病害遥感监测机理与应用》专著2部,发表论文经中国科学院文献情报中心检索,SCIE web of science 数据库检索结果表明黄文江在作物病虫害遥感监测领域(“Remote sensing Crop disease”)发表论文数量国际排名第一。
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图2、作物病虫害遥感监测与预测
遥感可以做什么?

近年来,随着高空间、时间和光谱分辨率遥感技术的发展,为利用遥感技术监测作物病虫害提供了宝贵契机,将多源遥感数据与气象、病虫害调查数据相结合,通过开展作物病虫害响应的光谱机理研究,病虫害发生发展的温度等生境信息监测,建立了作物病虫害光谱监测和病虫害与养分和水分胁迫区分模型和病虫害预报模型。建成了国内首个全国尺度的作物病虫害遥感监测和预测系统,在线发布了多期全国和粮食主产区含作物病虫害发生区域、发生面积和发生程度的小麦、水稻、玉米主要病虫害发生现状及趋势预测报告。研究成果被农业部全国农业技术推广服务中心“植物病虫情报”和全球第二家发布全球粮食生产形式的“全球农情遥感速报系统(CropWatch)”采纳,发布由黄文江研究团队提供的病虫害遥感监测信息,提高了粮食产量遥感监测精度。
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图3、作物病虫害遥感监测、预测与损失评估
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图4 作物病虫害遥感监测和预测系统
1、小麦病虫害遥感监测与预测
2016年5月中国冬小麦主产区小麦长势良好,河北、山东、河南、安徽、江苏等产区小麦群体大,部分田块长势旺盛。4月中下旬至5月初,全国冬麦区大部气温接近常年或略偏高,特别是黄淮海北部、华北南部和西南大部麦区偏高0.5~1℃,西南东部、黄淮海及长江中下游流域降水偏多、温度适宜,为该地区蚜虫等虫害的发生繁衍及白粉病、纹枯病等流行病害的扩散蔓延提供了有利的环境条件。

小麦蚜虫在全国累计发生面积约2.4亿亩,其中黄淮海和长江中下游麦区大发生,西南东部及南部麦区偏重发生。白粉病在全国累计发生面积约1.2亿亩,其中长江中下游、黄淮海大部分麦区偏重发生,华北、西北中等发生。纹枯病在全国累计发生面积约0.9亿亩,其中黄淮海大部分地区偏重发生,西南、长江中下游地区偏轻发生。
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图5、2016年5月中国冬小麦主产区蚜虫发生状况分布图
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表1、2016年5月中国冬小麦主产区蚜虫发生情况统计表
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图6、2016年5月中国冬小麦主产区白粉病发生状况分布图
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表2、2016年5月中国冬小麦主产区白粉病发生情况统计表
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图7、2016年5月中国冬小麦主产区纹枯病发生状况分布图
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表3、2016年5月中国冬小麦主产区纹枯病发生情况统计表
2、水稻病虫害遥感监测与预测
2015年9月中国水稻主产区病虫害总体呈中等发生态势,其中在华南和长江中下游稻区,晚稻大都处于抽穗至灌浆期乳熟期,迁飞性害虫和流行性病害对后期产量形成存在较大威胁。

稻飞虱在全国累计发生面积约9000万亩,其中黄淮海、华南和长江中下游稻区大发生,在湖北中部、湖南中南部、江西中南部和河南东部等地偏重发生。纹枯病在全国累计发生面积约1.3亿亩,其中黄淮海、华南和长江中下游稻区大发生,在湖北中东部、湖南中南部、江西中南部、广西中东部、广东中北部和河南东部等地偏重发生。稻纵卷叶螟在全国累计发生面积约7600万亩,其中黄淮海和长江中下游稻区大发生,在湖南中部、江西大部、广西中部等地呈严重发病态势。
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图8、2015年9月中国水稻主产区稻飞虱发生状况分布图
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表4、2015年9月中国水稻主产区稻飞虱发生情况统计表
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图9、2015年9月中国水稻主产区纹枯病发生状况分布图
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表5、2015年9月中国水稻主产区纹枯病发生情况统计表
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图10、2015年9月中国水稻主产区稻纵卷叶螟发生状况分布图
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表6、2015年9月中国水稻主产区稻纵卷叶螟发生情况统计表
3、玉米病虫害遥感监测与预测
2015年8月中国玉米主产区病虫害总体发生态势偏轻,其中大斑病仅在东北和西南部分地区发生;粘虫则主要在东北、黄淮海和内蒙古及长城沿线地区发生,该区适宜的温度和降水为粘虫的发生繁衍提供了有利的环境条件。

大斑病仅发生在东北地区的黑龙江、吉林、辽宁部分区域及西南地区的云南、四川、贵州部分区域,其累计发病面积达847万亩,其他玉米产区则大都未发生大斑病。玉米粘虫在全国累计发生面积约2200万亩,主要发生在东北、黄淮海和内蒙古及长城沿线部分地区,其他地区零星发生。
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图11、2015年8月中国玉米主产区大斑病发生状况分布图
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图12、2015年8月中国玉米主产区粘虫发生状况分布图
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表7、2015年8月中国玉米主产区粘虫发生情况统计表
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以上内容由数字地球重点实验室黄文江、董莹莹提供
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