小麥條銹病遙感監測研究取得新進展

“陳主任，我們學校今年申報總數是2046。”“我可是持證上崗的正式工作人員。”受理現場人頭攢動。工作人員都穿上了統一的紅馬甲，方便易認。“我來受理現場拍照留念。”患條銹病的小麥葉面上產生多層輪狀排列的黃色夏孢子堆。

　　在我國小麥生產中，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病較重，因此其直接對小麥產量造成了嚴重影響。長期以來，我國對小麥條銹病的監測工作僅限于田間取樣調查。但是，針對大面積病害的監測，采用人工調查不僅耗費大量人力物力，而且監測效率很低，等病情上報到有關部門時，往往病害已大范圍暴發。

　　在國家自然科學基金的支持下，中國農業大學農學與生物技術學院副院長馬占鴻教授帶領的研究團隊對小麥條銹病的監測進行了深入研究。其主持的“小麥條銹病遙感監測研究”項目取得了一系列成果，目前，該團隊已能夠利用衛星遙感技術對我國主要小麥品種實施條銹病病情監測。

　　又到條銹病防治時

　　“利用衛星遙感技術，可以有效地對小麥條銹病實施監測。”馬占鴻對《科學時報》記者說，“每種病蟲害都有其發病規律。在我國，不同地區小麥條銹病的發病時間也有差異，一般四川省早在2月初就能發現病情，甘肅南部、西部大概在3月底、4月初開始出現病情。如果我們對這些地方進行監測，就可以根據它的發病情況對全國作出預測。”

　　歷史上，我國小麥條銹病發生比較嚴重的年份有4次。1950年春，小麥條銹病在黃河、長江流域廣大麥區暴發流行，為我國解放前數十年所罕見。全國因條銹病減產小麥60億公斤，相當于當年夏收的總和。

　　1964年4～5月，小麥條銹病在全國麥區流行，華北、西北冬麥區大流行。據統計，全國發生面積800萬公頃，損失小麥約32億公斤。農業部于當年7月召集專家、科學技術人員，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題進行了研究和部署。

　　1990年4～5月，小麥條銹病在冬麥區大面積暴發流行，面積達709萬公頃，全國因條銹病造成小麥減產高達13億公斤。當年8月，全國植保總站布置秋播調換高度感病品種和在越夏越冬菌源基地實施粉銹寧拌種等防病措施，對控制下年度條銹病流行發揮了良好作用。

　　2002年，小麥條銹病又一次在全國范圍內大流行，其發生面積近670萬公頃，損失小麥約10億公斤，發生區域涉及鄂、豫、魯、冀等11個省(市)區。盡管2002年條銹病發生范圍廣，但由于國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態監測、藥劑和農業防治相結合的治理策略，本次病害的損失小于前3次。

　　農業專家們認為，在小麥條銹病防治方面，除了要選育抗銹品種、科學進行藥劑防治外，對條銹病的發生做到早發現、早防治、發現一點、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，然后借著風力進行遠距離傳播，如果遇到降雨，又隨著雨滴來到地面上，落到葉片上危害作物。

　　“所以它的傳播速度非常快。”馬占鴻說，“條銹病喜歡低溫、高濕環境，如果雨水較多，溫度又較低，它就很容易發生，我們會對四川、甘肅等早發地區進行監測，然后再結合各地的氣象、天氣條件作出準確預測，以決定要不要防治，要采取什么樣的措施進行防治。”

　　直觀判斷條銹病的發生

　　“衛星遙感監測的原理應該說比較簡單。太陽光照到地面以后，不同地物(地面上的物體)，像高山、湖泊、植被、土壤等會反射不同的光譜，這種光譜我們肉眼是無法分辨的，但通過光譜儀就可以把這種信息分辨出來。我們現在做的就是通過光譜分析，區分小麥得的是白粉病、條銹病、蚜蟲還是赤霉病。”馬占鴻說。

　　人工監測作物病蟲害主要靠農業技術人員或農民將病情一級級上報。但相對于蟲害來說，人工監測病害更困難一點，更滯后一些。因為沒有相關的專業知識，辨別不出早期病害。因此往往要等病害發生很久后，信息才報上來，而且數據也往往不準確。小麥條銹病的發生傳播速度很快，等相關部門得到信息時病情已較難控制。

　　在北京市小湯山國家精準農業研究示范基地內，該研究團隊利用地面非成像光譜儀，對小麥條銹病的發病區、對照區小麥條銹病進行了單片病葉及冠層的光譜特征研究后發現，健康、發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。發病區與對照區小麥在光譜反射率曲線上有明顯不同，而且不同發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也存在相應差異。利用該研究小組繪制的小麥條銹病病情分布圖，可以很直觀地看出小麥條銹病在小區間的傳播情況。

　　“和沙塵暴、洪水等災害一樣，很多病害和蟲害都有一個源頭。條銹病在我國是大區流行的，發生的潛疫期約10天左右，它從在四川、甘肅初發到波及河南、河北、山東一帶，大概要半個月到1個月時間，我們會監測病蟲害初期發生的情況，如果源頭已經發生了病害，而且有大風等傳播條件，我們就要趕快做好防治工作。監測的目的就是為了做好預測和預防，早發現、早防治。和人工進行作物病害監測相比，衛星遙感監測的優勢一是效率高，二是精度高。”馬占鴻說。

　　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，其反射的光譜就會產生差別。

　　“所以，我們現在還要分析不同的小麥種植區域、不同品種、不同種植模式，其在發生病害時的光譜特征，要一步一步做下去。我覺得這方面還有很多事要做，現在我們對我國主要小麥品種可以進行條銹病的判斷，但因為我國小麥品種特別多，地域又比較廣，不同的灌溉條件、不同的栽培模式都會有不同的反射光譜，這都會增加判斷的難度。”馬占鴻說。

　　據介紹，只要是在植物表觀上能夠表現出來的特征，比如表現出的葉面變色、變形、卷曲或作物生長不良等都可進行監測。特別是變色，不管是變成紅色、藍色還是黃色，只要變色都可以進行辨別。該研究還可以通過對發生病害小麥葉面的反射光譜進行分析，區分這些發病區域上有多少一級、二級、三級災害，因為每個災害程度造成的減產不一樣，因此可以根據災害面積計算出當年所造成的損失。進一步的研究還能計算種植哪類品種的小麥有多大的面積。

　　“但是區分小麥發病程度如何現在還有些難度，因為其中的信息復雜，比如有時得了其他病毒病，也能引起葉面黃，跟條銹病有些類似，它的反射率是一樣的，就容易混淆。”馬占鴻說，“另外，要精確進行預測，還需要遙感衛星、成像設備等器材分辨率和精度的提高。將來衛星的分辨率越來越高，相關的基礎數據也積累得越來越豐富，我想，這個監測結果會越來越精準。”