小茴香病虫害监测中高光谱遥感技术的应用

本文收录于《农业信息化》2022年第11期，目次10

摘要：随着近年来小茴香市场需求的不断扩大，如何对其病虫害实现有效监测与防治，对于农户的增产与增收起着决定性的作用。由于高光谱遥感技术早已在农作物监测领域内取得了显著成就，因此将其引入到小茴香病虫害监测中，无论是对于病虫害预防理论方面的研究，还是小茴香种植技术的发展都有着重要的现实意义。该文在对高光谱遥感技术的原理与特点进行概述的基础上，详细阐述了其在小茴香病虫害监测中的应用，并提出了一系列强化措施，以供相关从业者参考与借鉴。

关键词：小茴香；病虫害监测；高光谱遥感技术

随着国民生活水平的不断提高，各地对于小茴香的市场需求量也越来越大。在这种背景下，如何在茴香种植面积不断扩大的基础上，对其病虫害进行有效防治，这对于茴香生产效能的提高将会发挥积极的作用。小茴香的常见病虫害包括了白粉病、灰霉病、蚜虫、以及茴香凤蝶等，该文结合当前高光谱遥感技术在农作物监测领域中的应用特点，对其在小茴香病虫害监测中的可行性展开了研究，其应用总结如下。

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高光谱遥感技术在病虫害监测中的原理、特点

高光谱遥感技术由计算机技术以及信息处理等技术综合组成，主要是借助窄电磁波段来完成对地面物体光谱信息的获取，由于同时可以实现定性监测与定量监测，因此自问世以来，便在农作物病虫害监测中得到了较为广泛的应用。

在对病虫害进行监测时，除了能够完成对植物各项生存指标的监测外，还能对作物内部的化学成分变化情况做到监控，比如叶绿素含量的变化，这样就能基于作物化学成分的变化，了解到病虫害的具体信息。因为大部分农作物在遭受病虫害的侵蚀后，其叶绿素含量会呈现出十分明显的下降，光合作用也会因此而受到影响[1]。

与过去传统的病虫害监测手段相比，高光谱遥感技术除了能够提升病虫害预报的及时性与精确度以外，所耗费的监测周期也较短，因此能够有效控制监测成本，通过详细的病虫害时空分布图，给病虫害预防提供科学的数据参考。

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小茴香病虫害监测中高光谱遥感技术的应用

2.1   监测病虫害光谱响应特征 

在通过高光谱遥感技术对小茴香病虫害进行监测时，能够通过病虫害对小茴香引发的不同症状及其光学特性了解到具体的病虫害情况，比如色素现象、形态变化等。以大造桥虫病为例，在发病后，除了冠层高光谱数据会发生改变以外，小茴香的各项生理生化参数也会发生相应的变化。这时通过构建高光谱估测模型，就能实现对大造桥虫病的动态监测，为其后续的防护措施提供精确数据参考。此外，小茴香在遭受病虫害攻击的过程中，往往会经历不同阶段，而利用高光谱遥感技术，则能根据光谱反射率所呈现出的差异，了解到病虫害具体的攻击程度，从而对其严重性做到科学的评判[2]。此外，以茴香凤蝶为例，借助荧光投射光谱技术能够对这一虫害实现有效监测。具体来说，通过高光谱仪器，可以对叶片的原始荧光投射光谱进行采集，然后利用对其光谱强度曲线的分析，就能掌握详细的病虫害侵蚀结果。从以上案例可以得出，将高光谱遥感技术应用到小茴香病虫害监测中，能够对不同病虫害的光谱响应特征进行动态化的监测，从而为病虫害防治工作的开展提供科学的参考依据。

2.2   监测作物指数

对于任何农作物的生长来说，病虫害都是难以避免且破坏性较大的自然灾害，如果未能及时发现并采取控制措施，则会给农民造成非常大的经济损失。随着现代农业集约化、精细化的逐渐发展，如何对病虫害实现更为精准的监测，对于农业可持续发展是极为重要的。

在对高光谱遥感技术进行应用时，可以对小茴香各项指数特征进行监测，通过对不同波段、生长曲线的分析，了解到小茴香实际的生长状况与病虫害侵蚀情况。因为处于不同的病虫害生长环境，小茴香所呈现出的生长特征存在差异，通过对所监测参数的分析，就能构建出与小茴香病虫害相关的指数，进而为农业生产提供科学的指导。比如可以利用小茴香的光谱特征以及所含有的叶绿素变化情况，对蚜虫、白粉病等病虫害进行监测。在监测过程中，还能基于病虫害的不同时间段以及程度，将其分为不同的等级，这样就能进一步提升小茴香受灾预报监测的准确性，促进农业生产的开展。

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小茴香病虫害监测中高光谱遥感技术应用需解决的问题

3.1   对数据库以及光谱响应特征进行总结与完善

想要在小茴香病虫害监测中充分发挥高光谱遥感技术的价值与作用，就需要对小茴香光谱响应特征以及相关的参数进行总结，对数据库进行完善。首先，对于不同地区、不同土壤类型下的小茴香来说，受气候环境以及土壤结构成分的影响，其广谱特征往往会存在着一定的差异。所以在对高光谱遥感技术进行应用的过程中，需要对地物光谱特征进行充分研究，基于不同地区、不同土壤、不同气候环境补充相应的特征参数，总结小茴香光谱响应特点[3]。比如，相关科研工作人员可以基于不同的种植环境，对小茴香的光谱变异规律进行对比与分析，从中找寻每一种环境下小茴香光谱变异规律，对光谱书库进行补充，这样就能在很大程度上提升病虫害监测的准确性。此外，由于部分病虫害很可能会呈现出相似的症状，从而导致其所表现的光谱特征也会十分类似，所以还需要对不同病虫害的光谱特征进行细分，对作物危害程度展开深入研究，这样才能有效确保不同病虫害得到正确的区分。

3.2   完善光谱反演模型和评价标准

在对高光谱遥感技术进行应用时，虽然能够基于小茴香病虫害特点构建相应的反演模型，但是由于实际情况往往会受到多种因素的共同影响，从而造成所构建的反演模型在适应性上相对较差。比如，在对小茴香光谱数据进行采集的过程中，工作人员需要考虑被采集的数据是否具有足够的代表性。并且，在对病虫害光谱反演模型进行构建时，大多采取的是统计分析方法，这些都是当前高光谱遥感技术有待完善的地方[4]。为此，需要不断扩大反演模型的适应性，并对具体的病虫害监测评价结果不断进行完善，这样才能充分满足小茴香病虫害监测的实际需求。首先，农业技术人员与遥感人员需要共同进行探讨，对小茴香感染病虫害的严重程度进行确认，然后还需要重视对信息层面的把控，共同制定出相对统一的小茴香病虫害的评价标准，以此促进高光谱遥感技术的应用与推广。

3.3   加大预测和卫星影像的研究力度

在将高光谱卫星遥感技术应用到小茴香病虫害监测中时，想要使这一现代技术的作用得到进一步的发挥，还应加大卫星影像方面的投入，并重视病虫害预测工作的开展。在实际应用过程中，高光谱卫星遥感技术主要发挥的是对病虫害危害程度的监测，而这时病虫害已经对小茴香造成了伤害。虽然这种事后处理的方式能够及时弥补病虫害所造成的损失，但是却并不能实现事前预防，所以在未来的研究方向中，需要进一步加强对病虫害预测工作的研究，结合高光谱遥感技术不断提升病虫害预测的准确度，这样就能有效减少农民的损失，将病虫害的危害降到最低。除此之外，相关研究部门还需要加强对国产高光谱卫星影像的研究，为中国现代农业的发展提供坚实的技术基础，实现小茴香的增产与增收。

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结语

综上所述，病虫害是抑制茴香增产、增收的重要影响因素，通过高光谱遥感技术的应用，除了能够实现对病虫害光谱特征的动态监测外，还能增强对茴香生长过程中各项指数的掌握，提升对病虫害的预测效果，从而为小茴香种植以及病虫害预防提供可靠的技术支持，促进中国现代农业的进一步发展。

参考文献：

[1]张乃琴,王明友,于凌春. 茴香主要病虫害发生原因及综合防治技术[J]. 北方园艺,2010(21):196-198. 

[2]李玮. 农业病虫害监测中高光谱遥感技术应用研究进展[J]. 现代农业科技,2019(14):126-128. 

[3]朱雪苗. 高光谱遥感技术在作物病虫害监测中的应用研究[J]. 农业与技术,2021,41(18):67-70.  

[4]王利龙,吕航. 高光谱遥感技术在农作物监测中的应用[J]. 科技创新与应用,2018(1):147-148,151. 

作者单位：新疆巴州种子管理站

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