作物病虫害信息获取方法研究和展望.pdfVIP

作物病虫害信息获取方法研究与展望 1 2 1※ 1 1 1 张建华 ，冀荣华 ，祁力钧 ，王虎 ，黄士凯 ，王沛 （1.中国农业大学工学院，北京 100083 ； 2 中国农业大学信息与电气工程学院，北京 100083 ） 摘 要： 综述了现代信息化条件下作物病虫害信息的主要获取方法。分别阐述了光谱分析技术、可见光成像技术、多光 谱成像技术及高光谱成像技术在作物病虫害信息获取方面的应用与发展现状。在此基础上，主要对各种信息化检测手段 在现代作物病虫害检测技术中的作业原理、实现方式、研究现状及相应地位进行了说明与阐释，同时分析了信息化手段 在当今规模化、智能化生产条件下农作物病虫害快捷检测技术中的重要地位和现实意义。最后，对今后研究中利用高光 谱成像技术与其他病虫害数字化检测手段相结合的运用潜力与研究方向进行了展望。 关键词：作物；病虫害；信息；获取方法 中图分类号： 化等机能衰退，受害植物的光谱特性与健康植物的光 0 引 言 谱特性相比,某些特征波长的值会发生不同程度的变 传统的病虫害信息获取方法通常是借助人工调查 化[2]。因此应用光谱技术，通过监测受害作物各种可见 田间害虫的个数和病害状况，判断危害等级。但人为 的和极其微弱的外部形态或内部生理参数变化引起的 因素一旦起作用，得到的结果往往会随着各人的差异 相应光谱特性变异信息，可以监测到病虫害的早期危 而起伏，随着各人的状态而波动。且害虫白天都藏匿 害，定量地分析病虫害的危害程度，为大规模监测农 在棉株丛中，夜间活动频繁，不易被人察觉。在作物 作物病虫害发生情况及发展动向提供及时、可靠的依 病害方面，微生物或病菌通常从根部进入作物循环系 据。利用便携式光谱仪在田间进行光谱检测图像可见 统，从而达到危害作物的目的，致病初始阶段更是不 图1 所示。 易从作物外观的细微表现得以人为察觉。因此传统方 法存在主观性强、工作量大、覆盖范围窄、效率低、 成本高等缺点，不适用于精细农业对作物病虫害信息 快速获取的需要[1]。近年来，随着科学技术的发展，计 算机技术和电子技术越来越多地应用于农业工程领 域。光谱分析技术、计算机图像处理技术以及光谱视 觉技术在作物病虫害检测研究中得到了重要的应用， a. 光谱仪1 b.光谱仪2 并形成了一些行之有效的检测方法。 图1 应用便携式光谱仪在田间检测 1 光谱分析技术在作物病虫害检测研究现状 Fig.1 Detecting in the field with a portable spectrometer 光谱分析技术，主要依据农作物发生病虫害时常 国内外研究利用光谱分析技术检测虫害信息通常 表现为作物外部形态和内部生理结构的变化。植物遭 是以不同受害等级的虫害叶及健康叶为材料，采用ASD 受病虫害侵染之后,其外部形态和生理效应发生变化: 光谱仪分别测定不同受害程度、受害叶片的不同分布 如卷叶、落叶、枯萎等,导致冠层形状变化；叶绿素组 形式、及不同卷叶率下作物的光谱反射率，并采用直 织遭受破坏,光合作用减弱,养分水分吸收、运输、转 线回归法，建立基于光谱参数的作物受害程度诊断模 型。邱白晶等[3]分别对白背飞虱危害后的水稻冠层和单 收稿日期：2011-09-20 修订日期： 叶的光谱特性进行了研究，并且得到了反演危害程度 基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金(项目编号：20110008110010)