水稻作为全球最重要的粮食作物之一,其种植面积约占我国粮食作物播种面积的1/4,但是在种植的时候容易发生病害,其中稻瘟病就是一种极具破坏性的真菌病害。稻瘟病广泛分布于全球各水稻种植区,能造成严重的产量损失,甚至整个植株死亡。因此,寻找有效且可持续的水稻稻瘟病防控技术显得尤为重要。传统的防控方法虽然在一定程度上能够控制病害的蔓延,但随着气候变化、病原菌抗药性增强等因素,这些方法的局限性日益凸显。为此,科研人员需要不断探索新的防控技术和策略,以期提高水稻的抗病能力和产量稳定性。
作为水稻生产中的重要病害之一,稻瘟病不仅威胁着水稻的产量和质量,还对整个农业生产体系构成了重大挑战。据统计,我国每年由于稻瘟病造成的水稻产量损失高达30亿公斤,此病害能在短时间内在大田中迅速蔓延,可导致严重的产量损失,甚至绝收。近年来,随着信息技术的不断发展,通过应用智能监测预警系统和植保无人机等新兴技术,不仅可以增强水稻对稻瘟病的抵抗力,减少化学农药的使用量,还能有效提升水稻的产量和品质。本文旨在探讨和优化当前水稻稻瘟病的综合防控技术,通过集成和创新不同的防控手段,形成高效、可行、经济和环保的稻瘟病防控新模式。同时,通过在不同地区的示范应用,评估其实际效果,为水稻稻瘟病的防控提供科学依据和技术支撑。
一、水稻稻瘟病概述
1、稻瘟病病原学特征
稻瘟病,又称火烧瘟,是一种归类于真菌性病害的植物病理现象。其病原体稻瘟病菌属于子囊菌门,能在水稻及其他禾本科植物上引发病害,形成由黑色菌丝体构成的病斑,这些病斑通常呈眼状或椭圆形,周围带有黄褐色的中毒区域。病原菌的生命周期包含无性繁殖和有性繁殖两个阶段。在无性繁殖阶段,病菌通过分生孢子进行传播,这些孢子在高温多湿的条件下迅速萌发,侵染健康植株。至于有性繁殖,则产生子囊壳,内含子囊孢子,但这种情况在自然环境中较为罕见。
2、稻瘟病发生特点
稻瘟病的发生受多种因素影响,其中环境条件、种植模式和田间管理是关键因素。从环境条件来看,高温多湿是稻瘟病发生和流行的主要气象因素。病菌的生长和传播最适温度一般在25-28℃之间,而高湿条件,尤其是连续的降雨或雾露,为病菌的侵染和病害的发展提供了理想环境。单一种植易感品种、密集播种和连作等都会增加病害的风险。不合理的田间管理措施,如过量施用氮肥、不合理的灌溉和田间积水,也会创造有利于病害发展的条件。鉴于稻瘟病菌的高度变异性,不同地区的病菌群体之间存在显着差异,这使得即使在相同的环境条件下,不同地区间稻瘟病的发生率和严重程度也不同。
二、稻瘟病对水稻生产种植的影响
这种病害不仅对水稻的产量和质量构成直接威胁,还对农业生产的可持续性和农民的经济收入产生重大影响。从产量的角度看,稻瘟病的暴发可以导致严重的产量损失。在病害流行年份,稻田会出现大量植株死亡,轻则可造成水稻减产10%-20%,严重时可减产40%-50%,甚至颗粒无收。对于依赖水稻种植为主要经济来源的地区,稻瘟病的大规模发生可能会引发粮食短缺,影响当地的粮食安全。稻瘟病还会影响水稻的品质,受感染的稻谷会出现病斑和毒素积累,不仅降低稻米的市场价格,也会影响消费者的健康。稻米品质的下降会减少农民的收入,影响他们的经济利益和生活质量。此外,稻瘟病的防控需要投入大量的人力和物力资源。为了遏制病害,农民不得不频繁地使用化学农药,这不仅提升了生产成本,还加剧了环境污染和生态平衡的破坏。长期依赖化学防治还可能导致病原菌产生抗药性,使得病害控制变得更加困难。
三、水稻稻瘟病综合防控技术现状分析
1、化学防治技术
化学防治得益于其快速、高效和易于操作的特性。当前,市场上存在多种用于稻瘟病防控的化学农药,包含三环唑、稻瘟灵、多菌灵等。这些农药按照作用机理可以分为保护剂和治疗剂,前者主要用于预防病害,后者则在病害发生后使用以控制病害扩展。在使用化学药剂时,需要正确选择药剂种类和施用时间,例如,多数农药需要在稻瘟病的高发期前进行施用,以减少病菌的初侵染和传播。同时,合理轮用不同作用机理的药剂可以防止病原菌产生抗药性。然而,化学防治也存在一些问题,化学农药的长期和大量使用可导致环境污染和农药残留问题,影响稻米的品质和安全,病原菌的抗药性问题日益严重,使得一些原本效果显着的药剂逐渐失效。因此,目前的研究趋势是开发新型、高效、低毒、低残留的农药,并探索化学农药与非化学方法(如生物控制、农艺措施等)的综合应用策略,以实现稻瘟病的可持续管理。
2、生物防治技术
生物防治技术是利用天敌或病原体来控制病虫害,具有选择性强、环境友好、不易产生抗性等优点。在稻瘟病的防控上,研究和应用的生物防治方法主要包括使用拮抗微生物和诱导植物抗病性两类。拮抗微生物,如芽孢杆菌、绿僵菌等,通过产生抗生物质或竞争营养等方式抑制稻瘟病菌的生长。这些微生物可以在土壤或植株表面形成保护屏障,阻止病菌的侵入和传播。诱导植物抗病性的方法涉及利用植物激素或其它激发子,如苯并噻二唑等,可激活水稻自身的防御系统,增强其对稻瘟病的抵抗能力。这种方法通常与其它管理措施结合使用,以提高整体防效。生物防治产品的效果受到环境因素(如温度、湿度)的影响较大,其稳定性和一致性不如化学农药。由于生产规模和技术的限制,生物防治产品的成本较高,市场接受度有限。目前,研究者需要努力通过基因工程和微生物发酵技术等手段,提高生物防治产品的效力和经济可行性。
3、农艺措施
①抗病品种的选育与应用
通过利用传统育种技术或现代生物技术,例如基因编辑、转基因等,持续培育出具备强大抗病能力的水稻品种。这些品种能够在一定程度上阻止或减缓稻瘟病菌的侵入和扩展,从而降低病害的发生率和严重程度。
②栽培管理措施
栽培管理包括适时播种、合理密植、科学施肥、合理灌溉等。在病害高发季节避免播种,可有助于减少病原菌的初次侵染;适度减少播种密度,能够优化田间的通风和光照条件,降低湿度,从而不利于病原菌的生长和扩散;合理施用氮、磷、钾肥,避免氮肥过量,能够降低植株的易感性。采用浅水勤灌、干湿交替等灌溉方法,可有助于降低田间湿度,减少病原菌的繁殖和传播。此外,及时清理田边杂草和病残体,减少病原菌的越冬基数和初次侵染源,同样是防控稻瘟病的关键措施。
4、物理防治技术
物理防治技术主要利用物理因素(如温度、光照、湿度等)来抑制病菌的生长和繁殖,或采用物理障碍来阻止病菌的传播。在稻瘟病的防控中,常用的物理防治方法包括太阳能消毒、地膜覆盖等。其中,太阳能消毒技术是利用太阳能对土壤进行加热,可有效杀灭其中的病原微生物。该技术通过在夏季高温季节,将土壤翻耕后覆盖透明塑料薄膜,利用太阳辐射产生的高温(可达50-60℃)处理土壤2-3周,可有效减少土壤中的稻瘟病菌数量。这种方法既经济又环保,然而它对天气条件的依赖性较强。地膜覆盖则是在水稻生长期间,使用塑料薄膜覆盖畦面,以改善土壤温度和湿度条件,促进植株生长,同时减少病菌的侵染机会。另外,地膜覆盖还可以减少土壤表面的水分蒸发,降低田间湿度,不利于病菌的繁殖和传播。
四、水稻稻瘟病综合防控技术的优化
1、病害监测与预警系统的智能化
该系统的核心在于利用先进的传感器、卫星图像、人工智能和大数据分析等技术,实现对稻瘟病的实时监控和有效预警。通过安装在稻田不同位置的传感器,如温度传感器、湿度传感器和雨量计等,可以实时收集稻田的气象数据。这些数据通过无线网络传输到中央数据处理系统,与稻瘟病发生的历史数据进行比对分析,从而精准预测病害的潜在风险。同时,利用高分辨率的卫星图像或无人机拍摄的田间图像,结合图像处理软件,可以监控大面积稻田的健康状况,及时发现病害迹象。当监测系统检测到病害风险时,预警信息将通过移动网络及时发送至农民的手机,提供防控措施的建议。这个系统还能根据天气预报数据,给出未来一段时间内稻瘟病可能发生的风险等级,帮助农民提前做好防治准备。通过这种手段,智能型病害监测与预警系统增强了对稻瘟病管理的时效性和精确度。
2、精准施药技术
精准施药技术主要指应用现代科技手段,如微灌施肥系统、智能喷雾器等工具,实现农药的精确投放,以减少农药用量、提高施药效率并最小化环境影响。微灌施肥系统通过滴灌系统可将水和溶解的农药直接输送到植物根部,这种方法能保证农药直接作用于根部,从而提高效果,减少作物上部的农药残留。特别是对于稻瘟病这类土传性病害,微灌施肥可以有效地阻断病害循环。同时,现代智能喷雾器通过集成GPS和GIS技术,能够精确调整喷嘴的开闭,实现变量喷洒,即根据稻田不同位置的实际需求来调整药量。这不仅避免了过度施药造成的资源浪费,还有助于减轻环境污染。除此之外,智能喷雾器还可以根据稻田的生长阶段和病情发展,混合不同类型的药剂,实现针对性的病害防治。
3、植保机器人的应用
植保机器人通常装备有自动化导航系统、病害识别系统和施药装置,能够在稻田中自主运行。通过机器视觉和人工智能技术,植保机器人可以对稻田进行实时监控,识别出受到稻瘟病感染的植株。其工作原理主要是利用高清摄像头捕捉稻田图像,通过算法分析这些图像,识别出病害特有的颜色和形状变化。一旦检测到病害植株,植保机器人会根据GPS定位将具体位置记录下来,并自动调整路线前往相关区域进行针对性的农药喷洒。植保机器人还可以根据稻田的大小和形状,以及风向和天气条件,自动计算最佳的喷药路线和用药量,实现最优化的喷药效果。使用植保机器人不仅可以减轻农民的劳动强度,还可以提高喷药的精确度和效率,减少农药的浪费,同时降低化学农药对环境的不利影响。
五、水稻稻瘟病综合防控技术的示范与推广
1、示范区建立
通过在选定地区创建示范点,展示新技术的实际效果,引导和促进技术的广泛应用。示范区的选择通常会综合考虑病害发生的频率、稻田的面积以及当地农户的接受能力等多个因素。选择具有代表性的稻田作为示范区,这些稻田应该能够充分展示综合防控技术的效果。在示范区内,采用一系列集成的技术措施,如使用抗病品种、调整种植时间、合理灌溉和施肥,以及应用生物和化学防治手段。特别是引入智能化技术,如病害监测预警系统、精准施药设备和植保机器人等,这些高科技工具可以提高防控的效率和精确性。示范区的建立不仅需要技术支撑,还需要地方政府和农业部门的支持,包括政策宣传、资金投入和技术指导。组织专业的技术团队定期对示范区进行管理和维护,确保技术措施的正确执行。通过示范区的成功案例,可以吸引更多的农户参观学习,增加他们采纳新技术的信心和意愿。同时,收集示范区的防病效果和经济收益数据,为未来的推广提供科学依据。
2、现场观摩与培训
组织农户到示范区进行实地观摩,让他们亲眼看到新技术的应用效果,感受新技术带来的实际变化。观摩活动中,农户可以直接与技术人员交流,了解各项技术的具体操作方法和注意事项。观摩结束后,应组织培训班或讲座,由专家详细讲解稻瘟病的生物学特性、综合防控技术的原理和实施步骤。培训内容应涵盖如何识别和监测稻瘟病、如何使用智能化设备进行精准施药以及如何利用生物技术和农艺措施进行病害管理。培训还应包括如何使用智能平台获取病害信息和气象数据,以及如何根据预警系统采取及时的防控措施。培训还可以通过演示实验和现场操作,使农户更加直观地掌握技术要领。鼓励农户之间进行经验交流,建立农户互助小组,促进技术的深入推广和应用。通过这样的现场观摩和培训活动,可以提高农户对水稻稻瘟病综合防控技术的理解和接受度,促进技术的普及和应用。
3、媒体宣传与信息传播
利用电视、广播和网络平台,定期发布稻瘟病防治的科普节目和教育短片。这些节目介绍病害的症状、发生规律和防治方法,特别是突出综合防控技术的优势和操作要点。同时,在农村地区安装公告板,定期更新稻瘟病相关信息,提供简单明了的操作指导和防控建议。随着社交媒体的普及,可以通过微信公众号、微博、抖音等平台,发布稻瘟病防控的动态信息和技术视频,增加与农户的互动和问答环节,使信息的传递更加及时和有效。为了确保信息的准确性和权威性,应与农业科研机构和高等院校合作,邀请领域专家参与内容的制作和审核。还可以举办在线研讨会和讲座,让农户能够直接从专家那里获得最新的研究成果和防控策略。
4、农技推广人员培训
农技推广人员是连接科研机构和农户的桥梁,他们的知识水平和技能直接影响到水稻稻瘟病综合防控技术的推广效果。对农技推广人员进行培训的内容应包括稻瘟病的生物学知识、综合防控技术的科学原理、智能化防控工具的操作使用等。组织集中培训,邀请农业专家和技术人员进行面对面的授课,确保农技推广人员掌握最新、最准确的技术信息。在培训中,不仅要讲解理论知识,还要演示实际操作,比如如何使用智能监测设备、无人机施药等先进技术。建立长期的远程教育和咨询服务,利用网络平台为农技推广人员提供持续的学习资源和技术支持。这可以通过建立专门的在线学习系统,提供视频教程、在线答疑和虚拟操作模拟等方式实现。
综上所述,本研究详细介绍了水稻稻瘟病综合防控技术的改进方案。通过执行综合管理策略,能够减少对化学农药的依赖,降低环境污染,并且提升水稻生产的可持续性。未来的工作应进一步探索和优化防控策略在不同地区和不同环境条件下的适应性和可行性,以更好地服务于全球水稻生产。此外,加强对农民的教育和培训,提高他们对病害管理理念的认识和接受度,也是推动技术广泛应用的关键。通过持续的研究和技术创新,有望更好地控制稻瘟病,保护粮食安全和农业可持续发展。
(作者单位:112200辽宁省西丰县农业综合行政执法队)