小麥條銹病遙感監(jiān)測(cè)研究取得新進(jìn)展

“陳主任，我們學(xué)校今年申報(bào)總數(shù)是2046�！薄拔铱墒浅肿C上崗的正式工作人員。”受理現(xiàn)場(chǎng)人頭攢動(dòng)。工作人員都穿上了統(tǒng)一的紅馬甲，方便易認(rèn)�！拔襾�(lái)受理現(xiàn)場(chǎng)拍照留念�！被紬l銹病的小麥葉面上產(chǎn)生多層輪狀排列的黃色夏孢子堆。

　　在我國(guó)小麥生產(chǎn)中，小麥條銹病是引起損失大、危及范圍最廣的一種病害。條銹病一般在小麥抽穗灌漿期發(fā)病較重，因此其直接對(duì)小麥產(chǎn)量造成了嚴(yán)重影響。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)對(duì)小麥條銹病的監(jiān)測(cè)工作僅限于田間取樣調(diào)查。但是，針對(duì)大面積病害的監(jiān)測(cè)，采用人工調(diào)查不僅耗費(fèi)大量人力物力，而且監(jiān)測(cè)效率很低，等病情上報(bào)到有關(guān)部門(mén)時(shí)，往往病害已大范圍暴發(fā)。

　　在國(guó)家自然科學(xué)基金的支持下，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院副院長(zhǎng)馬占鴻教授帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)小麥條銹病的監(jiān)測(cè)進(jìn)行了深入研究。其主持的“小麥條銹病遙感監(jiān)測(cè)研究”項(xiàng)目取得了一系列成果，目前，該團(tuán)隊(duì)已能夠利用衛(wèi)星遙感技術(shù)對(duì)我國(guó)主要小麥品種實(shí)施條銹病病情監(jiān)測(cè)。

　　又到條銹病防治時(shí)

　　“利用衛(wèi)星遙感技術(shù)，可以有效地對(duì)小麥條銹病實(shí)施監(jiān)測(cè)。”馬占鴻對(duì)《科學(xué)時(shí)報(bào)》記者說(shuō)，“每種病蟲(chóng)害都有其發(fā)病規(guī)律。在我國(guó)，不同地區(qū)小麥條銹病的發(fā)病時(shí)間也有差異，一般四川省早在2月初就能發(fā)現(xiàn)病情，甘肅南部、西部大概在3月底、4月初開(kāi)始出現(xiàn)病情。如果我們對(duì)這些地方進(jìn)行監(jiān)測(cè)，就可以根據(jù)它的發(fā)病情況對(duì)全國(guó)作出預(yù)測(cè)�！�

　　歷史上，我國(guó)小麥條銹病發(fā)生比較嚴(yán)重的年份有4次。1950年春，小麥條銹病在黃河、長(zhǎng)江流域廣大麥區(qū)暴發(fā)流行，為我國(guó)解放前數(shù)十年所罕見(jiàn)。全國(guó)因條銹病減產(chǎn)小麥60億公斤，相當(dāng)于當(dāng)年夏收的總和。

　　1964年4～5月，小麥條銹病在全國(guó)麥區(qū)流行，華北、西北冬麥區(qū)大流行。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)發(fā)生面積800萬(wàn)公頃，損失小麥約32億公斤。農(nóng)業(yè)部于當(dāng)年7月召集專(zhuān)家、科學(xué)技術(shù)人員，就選育和推廣抗銹品種、藥劑防治、栽培措施和消滅條銹病越夏菌源等問(wèn)題進(jìn)行了研究和部署。

　　1990年4～5月，小麥條銹病在冬麥區(qū)大面積暴發(fā)流行，面積達(dá)709萬(wàn)公頃，全國(guó)因條銹病造成小麥減產(chǎn)高達(dá)13億公斤。當(dāng)年8月，全國(guó)植保總站布置秋播調(diào)換高度感病品種和在越夏越冬菌源基地實(shí)施粉銹寧拌種等防病措施，對(duì)控制下年度條銹病流行發(fā)揮了良好作用。

　　2002年，小麥條銹病又一次在全國(guó)范圍內(nèi)大流行，其發(fā)生面積近670萬(wàn)公頃，損失小麥約10億公斤，發(fā)生區(qū)域涉及鄂、豫、魯、冀等11個(gè)省(市)區(qū)。盡管2002年條銹病發(fā)生范圍廣，但由于國(guó)家提出了以品種抗病性利用及小麥抗病性變異和病菌群體動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、藥劑和農(nóng)業(yè)防治相結(jié)合的治理策略，本次病害的損失小于前3次。

　　農(nóng)業(yè)專(zhuān)家們認(rèn)為，在小麥條銹病防治方面，除了要選育抗銹品種、科學(xué)進(jìn)行藥劑防治外，對(duì)條銹病的發(fā)生做到早發(fā)現(xiàn)、早防治、發(fā)現(xiàn)一點(diǎn)、控制一片是非常重要的。

　　小麥條銹病是一種靠真菌傳播的病害。小麥條銹病菌夏孢子非常輕，能隨著氣流上升到高空，然后借著風(fēng)力進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳播，如果遇到降雨，又隨著雨滴來(lái)到地面上，落到葉片上危害作物。

　　“所以它的傳播速度非常快。”馬占鴻說(shuō)，“條銹病喜歡低溫、高濕環(huán)境，如果雨水較多，溫度又較低，它就很容易發(fā)生，我們會(huì)對(duì)四川、甘肅等早發(fā)地區(qū)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，然后再結(jié)合各地的氣象、天氣條件作出準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，以決定要不要防治，要采取什么樣的措施進(jìn)行防治。”

　　直觀(guān)判斷條銹病的發(fā)生

　　“衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)的原理應(yīng)該說(shuō)比較簡(jiǎn)單。太陽(yáng)光照到地面以后，不同地物(地面上的物體)，像高山、湖泊、植被、土壤等會(huì)反射不同的光譜，這種光譜我們?nèi)庋凼菬o(wú)法分辨的，但通過(guò)光譜儀就可以把這種信息分辨出來(lái)。我們現(xiàn)在做的就是通過(guò)光譜分析，區(qū)分小麥得的是白粉病、條銹病、蚜蟲(chóng)還是赤霉病�！瘪R占鴻說(shuō)。

　　人工監(jiān)測(cè)作物病蟲(chóng)害主要靠農(nóng)業(yè)技術(shù)人員或農(nóng)民將病情一級(jí)級(jí)上報(bào)。但相對(duì)于蟲(chóng)害來(lái)說(shuō)，人工監(jiān)測(cè)病害更困難一點(diǎn)，更滯后一些。因?yàn)闆](méi)有相關(guān)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，辨別不出早期病害。因此往往要等病害發(fā)生很久后，信息才報(bào)上來(lái)，而且數(shù)據(jù)也往往不準(zhǔn)確。小麥條銹病的發(fā)生傳播速度很快，等相關(guān)部門(mén)得到信息時(shí)病情已較難控制。

　　在北京市小湯山國(guó)家精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)研究示范基地內(nèi)，該研究團(tuán)隊(duì)利用地面非成像光譜儀，對(duì)小麥條銹病的發(fā)病區(qū)、對(duì)照區(qū)小麥條銹病進(jìn)行了單片病葉及冠層的光譜特征研究后發(fā)現(xiàn)，健康、發(fā)病及處于潛育期的小麥植株在某些特定波段的光譜反射率存在顯著差異。發(fā)病區(qū)與對(duì)照區(qū)小麥在光譜反射率曲線(xiàn)上有明顯不同，而且不同發(fā)病程度也是不一樣的。并且，不同孢子堆密度的小麥單片病葉的反射光譜曲線(xiàn)也存在相應(yīng)差異。利用該研究小組繪制的小麥條銹病病情分布圖，可以很直觀(guān)地看出小麥條銹病在小區(qū)間的傳播情況。

　　“和沙塵暴、洪水等災(zāi)害一樣，很多病害和蟲(chóng)害都有一個(gè)源頭。條銹病在我國(guó)是大區(qū)流行的，發(fā)生的潛疫期約10天左右，它從在四川、甘肅初發(fā)到波及河南、河北、山東一帶，大概要半個(gè)月到1個(gè)月時(shí)間，我們會(huì)監(jiān)測(cè)病蟲(chóng)害初期發(fā)生的情況，如果源頭已經(jīng)發(fā)生了病害，而且有大風(fēng)等傳播條件，我們就要趕快做好防治工作。監(jiān)測(cè)的目的就是為了做好預(yù)測(cè)和預(yù)防，早發(fā)現(xiàn)、早防治。和人工進(jìn)行作物病害監(jiān)測(cè)相比，衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)的優(yōu)勢(shì)一是效率高，二是精度高�！瘪R占鴻說(shuō)。

　　讓我們看得更真切一些

　　不同的作物，同種作物不同的品種，或者作物種在不同的土壤上，有不同的背景色，其反射的光譜就會(huì)產(chǎn)生差別。

　　“所以，我們現(xiàn)在還要分析不同的小麥種植區(qū)域、不同品種、不同種植模式，其在發(fā)生病害時(shí)的光譜特征，要一步一步做下去。我覺(jué)得這方面還有很多事要做，現(xiàn)在我們對(duì)我國(guó)主要小麥品種可以進(jìn)行條銹病的判斷，但因?yàn)槲覈?guó)小麥品種特別多，地域又比較廣，不同的灌溉條件、不同的栽培模式都會(huì)有不同的反射光譜，這都會(huì)增加判斷的難度。”馬占鴻說(shuō)。

　　據(jù)介紹，只要是在植物表觀(guān)上能夠表現(xiàn)出來(lái)的特征，比如表現(xiàn)出的葉面變色、變形、卷曲或作物生長(zhǎng)不良等都可進(jìn)行監(jiān)測(cè)。特別是變色，不管是變成紅色、藍(lán)色還是黃色，只要變色都可以進(jìn)行辨別。該研究還可以通過(guò)對(duì)發(fā)生病害小麥葉面的反射光譜進(jìn)行分析，區(qū)分這些發(fā)病區(qū)域上有多少一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)災(zāi)害，因?yàn)槊總�(gè)災(zāi)害程度造成的減產(chǎn)不一樣，因此可以根據(jù)災(zāi)害面積計(jì)算出當(dāng)年所造成的損失。進(jìn)一步的研究還能計(jì)算種植哪類(lèi)品種的小麥有多大的面積。

　　“但是區(qū)分小麥發(fā)病程度如何現(xiàn)在還有些難度，因?yàn)槠渲械男畔��?fù)雜，比如有時(shí)得了其他病毒病，也能引起葉面黃，跟條銹病有些類(lèi)似，它的反射率是一樣的，就容易混淆�！瘪R占鴻說(shuō)，“另外，要精確進(jìn)行預(yù)測(cè)，還需要遙感衛(wèi)星、成像設(shè)備等器材分辨率和精度的提高。將來(lái)衛(wèi)星的分辨率越來(lái)越高，相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)也積累得越來(lái)越豐富，我想，這個(gè)監(jiān)測(cè)結(jié)果會(huì)越來(lái)越精準(zhǔn)�！�