新技術(shù)與智能技術(shù)在現(xiàn)代林業(yè)病蟲害防治工作中的應(yīng)用與實(shí)踐成效

摘要：文章圍繞現(xiàn)代林業(yè)病蟲害防治，介紹生物、物理、化學(xué)及智能防治等新技術(shù)，闡述其原理、優(yōu)勢及應(yīng)用情況，如生物防治中天敵昆蟲釋放策略，智能防治設(shè)備各參數(shù)及功能等。同時(shí)分析新技術(shù)推廣面臨觀念、成本、效果驗(yàn)證、服務(wù)等挑戰(zhàn)，提出加強(qiáng)培訓(xùn)、資金扶持、宣傳引導(dǎo)、完善服務(wù)體系等對策，旨在助力林業(yè)病蟲害防治，推動林業(yè)可持續(xù)發(fā)展。關(guān)鍵詞：現(xiàn)代林業(yè)；病蟲害防治；新技術(shù)在當(dāng)前生態(tài)文明建設(shè)的大背景下，林業(yè)作為生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，其健康發(fā)展至關(guān)重要。然而，病蟲害的頻發(fā)嚴(yán)重威脅著林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。傳統(tǒng)防治方法往往依賴化學(xué)農(nóng)藥，不僅污染環(huán)境，還可能破壞生態(tài)平衡。因此，探索現(xiàn)代林業(yè)病蟲害防治新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高效、環(huán)保的防治目標(biāo)，已成為林業(yè)發(fā)展的重要議題。本研究旨在介紹當(dāng)前林業(yè)病蟲害防治的新技術(shù)，并分析其在推廣過程中面臨的挑戰(zhàn)，進(jìn)而提出有效的推廣策略，以期為林業(yè)病蟲害防治工作提供新的思路和方法。1現(xiàn)代林業(yè)病蟲害防治新技術(shù)1.1生物防治技術(shù)生物防治技術(shù)作為現(xiàn)代林業(yè)病蟲害防治領(lǐng)域中的一股清流，正以其生態(tài)友好、環(huán)境可持續(xù)的特性，逐漸成為行業(yè)內(nèi)的主流趨勢。在微生物制劑的應(yīng)用方面，蘇云金芽孢桿菌（Bacillusthuringiensis，Bt）制劑無疑是其中的佼佼者。這種生物農(nóng)藥通過產(chǎn)生特定的毒素，如δ-內(nèi)毒素，能夠精準(zhǔn)地針對目標(biāo)害蟲，如松毛蟲、楊樹舟蛾等，造成其腸道細(xì)胞破裂而死亡，而對非目標(biāo)生物，如哺乳動物、鳥類及大部分昆蟲天敵，則基本無害。據(jù)國際生物農(nóng)藥應(yīng)用組織（IBMA）數(shù)據(jù)顯示，Bt制劑在全球林業(yè)害蟲防治中的應(yīng)用面積已超過1億公頃，且其選擇性和安全性得到了廣泛認(rèn)可。植物源農(nóng)藥的開發(fā)是生物防治技術(shù)中的另一大創(chuàng)新點(diǎn)。這類農(nóng)藥源自植物提取物，含有對害蟲具有威懾、拒食或生長調(diào)節(jié)作用的天然化合物，如除蟲菊素。除蟲菊素是從除蟲菊植物中提取的一種高效殺蟲劑，其快速降解性使得它在環(huán)境中的殘留極低，對環(huán)境的影響微乎其微。根據(jù)美國環(huán)保署（EPA）的研究報(bào)告，除蟲菊素在土壤中的半衰期僅為數(shù)天至數(shù)周，遠(yuǎn)低于許多傳統(tǒng)化學(xué)農(nóng)藥。此外，植物源農(nóng)藥的多樣性也為害蟲防治提供了更多選擇，如苦楝素對蚜蟲的拒食作用，印楝素對多種害蟲的生長調(diào)節(jié)作用等，均展現(xiàn)了良好的防治效果。天敵昆蟲的釋放策略，在生物防治技術(shù)中也占據(jù)著重要地位。通過精確監(jiān)測害蟲種群動態(tài)，結(jié)合害蟲生活史和天敵昆蟲的生物學(xué)特性，科學(xué)家們能夠確定最佳的天敵釋放時(shí)機(jī)和比例，以實(shí)現(xiàn)對害蟲種群的有效控制。近年來，基因編輯技術(shù)如CRISPR-Cas9的興起，更為天敵昆蟲的改良提供了可能[1]。通過基因編輯，可以增強(qiáng)天敵昆蟲的抗逆性、捕食效率和對特定害蟲的專一性，從而提高生物防治的效率和穩(wěn)定性。例如，通過基因編輯提高寄生蜂對害蟲的寄生率，可使害蟲種群密度顯著降低，這一技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室階段已取得顯著成果，未來有望應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。1.2物理防治技術(shù)物理防治技術(shù)，以其直接、快速且對環(huán)境影響小的特點(diǎn)，在現(xiàn)代林業(yè)病蟲害防治中發(fā)揮著不可替代的作用。高溫處理技術(shù)，如太陽能加熱或蒸汽處理，通過對木材和土壤進(jìn)行高溫消毒，可以有效消滅隱藏的害蟲及病原體。研究表明，將木材加熱至55～60℃并保持2～4小時(shí)，或采用蒸汽處理至木材中心溫度達(dá)到60℃并保持1小時(shí)，可以殺死木材中99%以上的害蟲和病原菌，同時(shí)保持木材的物理性質(zhì)和機(jī)械強(qiáng)度不受損害。聲波和光波的應(yīng)用是物理防治領(lǐng)域中的另一項(xiàng)創(chuàng)新。特定頻率的聲波，如20～50kHz的超聲波，能夠干擾害蟲的交配行為，減少害蟲繁殖率。而特定波長的光，如紫外線-C（UVC，波長為200～280nm）和紅外線，能夠破壞害蟲的生理機(jī)能，如影響其視覺系統(tǒng)、干擾遷徙和產(chǎn)卵行為。隨著LED技術(shù)的進(jìn)步，光波防治的應(yīng)用變得更加節(jié)能和高效。LED燈能夠精確控制光的波長和強(qiáng)度，通過調(diào)節(jié)光的參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對害蟲的精準(zhǔn)控制，同時(shí)避免對非目標(biāo)生物的影響。種子和苗木的輻射處理技術(shù)是物理防治中的一個(gè)重要分支。通過低劑量輻射，如γ射線或電子束，可以滅活種子和苗木中的病原體和蟲卵，而不會損害植物本身的生理活性[2]。輻射劑量的精確控制是這一技術(shù)的關(guān)鍵，通?？刂圃?.1～0.5kGy，既能達(dá)到防治效果，又能避免對植物造成潛在傷害。根據(jù)國際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）的數(shù)據(jù)，全球已有超過50個(gè)國家在使用輻射處理技術(shù)進(jìn)行種子和苗木的處理，有效提高了種子的健康度和出苗率。1.3化學(xué)防治技術(shù)新進(jìn)展化學(xué)防治技術(shù)新進(jìn)展體現(xiàn)在多個(gè)方面。新型化學(xué)農(nóng)藥，像基于天然產(chǎn)物的仿生合成農(nóng)藥，以從植物源提取的活性成分作為先導(dǎo)化合物，運(yùn)用有機(jī)合成化學(xué)手段，通過修飾其官能團(tuán)、構(gòu)建新的化學(xué)結(jié)構(gòu)來優(yōu)化性能。例如，吡蚜酮（C10H11N5O）、噻蟲嗪（C8H10ClN5O3S）這類仿生合成農(nóng)藥，對同翅目害蟲的半數(shù)致死濃度（LC50）可低至每升幾毫克水平，展現(xiàn)出高效選擇性毒性。它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)使其具備良好的環(huán)境友好性，在土壤中，其水解半衰期大多為10～30天，在水體里光解半衰期為7～20天，相較于傳統(tǒng)農(nóng)藥，能更快地通過微生物作用、水解等途徑降解，避免在生態(tài)系統(tǒng)中大量累積，進(jìn)而降低對環(huán)境的不良影響，推動化學(xué)防治朝著更科學(xué)環(huán)保的方向發(fā)展。靜電噴霧技術(shù)作為創(chuàng)新的化學(xué)防治技術(shù)，有著獨(dú)特的作用原理與優(yōu)勢。其核心在于利用高壓靜電發(fā)生器產(chǎn)生強(qiáng)度為30～50kV/cm的靜電場，使農(nóng)藥霧滴帶上電荷，常見霧滴粒徑可控制在100～300μm。基于庫侖定律，帶電荷的霧滴通過靜電吸附作用，能以更優(yōu)的附著角度和力度，均勻地附著在植物葉片表面。經(jīng)專業(yè)的田間藥效試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用該技術(shù)后，農(nóng)藥的沉積量相比傳統(tǒng)噴霧方式可提高30%～40%。同時(shí)因霧滴受電場力作用，其飄散范圍大幅縮小，在距離噴頭2m左右的區(qū)域外，農(nóng)藥漂移量能降低約60%，顯著減輕了對周邊環(huán)境的污染。而且在山地、坡地等復(fù)雜地形的林地中，即便存在地形起伏、植被遮擋等情況，它也能精準(zhǔn)噴霧，為病蟲害防治給出有效應(yīng)對之策。2林業(yè)病蟲害防治智能技術(shù)2.1物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測技術(shù)在現(xiàn)代林業(yè)病蟲害防治中有著獨(dú)特且關(guān)鍵的應(yīng)用。在傳感器部署方面，會依據(jù)林地面積、地形地貌及主要病蟲害種類等因素，進(jìn)行合理布局。例如，對于面積達(dá)1000hm2且地勢較為平坦、以松毛蟲為主要防治對象的針葉林，通常每10hm2會設(shè)置一個(gè)溫濕度傳感器，其精度能達(dá)到±0.5℃和±3%RH，精準(zhǔn)監(jiān)測林間環(huán)境溫濕度，因?yàn)樗擅x的生長繁殖與溫濕度密切相關(guān)。同時(shí)，每20公頃設(shè)置一個(gè)害蟲誘捕傳感器，這類傳感器可利用特定波長的光波（如波長為365nm的紫外光誘捕燈）吸引害蟲，其誘捕范圍可達(dá)半徑5m左右，通過對誘捕到的害蟲數(shù)量及種類進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)分析，判斷害蟲的種群動態(tài)。數(shù)據(jù)傳輸方面，多采用低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）技術(shù)，像LoRaWAN通信協(xié)議，其傳輸距離可達(dá)數(shù)千米，能保證傳感器采集的數(shù)據(jù)穩(wěn)定、高效地傳輸?shù)交?。傳輸頻率可設(shè)置為每15分鐘一次，確保數(shù)據(jù)的及時(shí)性與連貫性。在數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)，接收端的物聯(lián)網(wǎng)平臺具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)解析能力，可將不同傳感器傳來的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為直觀的可視化圖表，比如將溫濕度數(shù)據(jù)繪制成實(shí)時(shí)變化曲線，將害蟲數(shù)量數(shù)據(jù)以柱狀圖按日、周、月等周期展示[3]。平臺還能依據(jù)預(yù)設(shè)的病蟲害發(fā)生閾值進(jìn)行智能預(yù)警，比如當(dāng)某區(qū)域連續(xù)3天每平方米面積所誘捕到的松毛蟲數(shù)量超過5只這一閾值時(shí)，便立即向管理人員發(fā)送預(yù)警信息，提示可能出現(xiàn)松毛蟲暴發(fā)的情況，以便及時(shí)采取相應(yīng)防治措施。另外，物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測技術(shù)還支持遠(yuǎn)程控制功能，管理人員能通過手機(jī)端或電腦端遠(yuǎn)程操控部分傳感器，如調(diào)整誘捕燈的開關(guān)時(shí)間、光波波長等參數(shù)，使其更好地適應(yīng)不同階段病蟲害監(jiān)測的需求，從而實(shí)現(xiàn)對林業(yè)病蟲害的精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)監(jiān)測，為后續(xù)防治工作提供有力的數(shù)據(jù)支撐。2.2大數(shù)據(jù)與人工智能預(yù)測大數(shù)據(jù)與人工智能預(yù)測在數(shù)據(jù)收集方面，會整合多維度的數(shù)據(jù)來源。從氣象數(shù)據(jù)來看，會涵蓋過去至少5年、以林地所在區(qū)域?yàn)閱挝?、精度達(dá)到0.1℃的日平均氣溫、降水量、風(fēng)速等信息，因?yàn)檫@些氣象因素對病蟲害的滋生、傳播影響顯著。同時(shí)，還會收集林地內(nèi)不同監(jiān)測點(diǎn)詳細(xì)的植被生長數(shù)據(jù)，包括樹木的胸徑變化精確到毫米級、葉片葉綠素含量精確到毫克每克等，這些能反映樹木健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)是分析病蟲害發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的重要依據(jù)。另外，關(guān)于病蟲害歷史發(fā)生情況的數(shù)據(jù)也極為關(guān)鍵，會記錄諸如每種害蟲歷年的首次發(fā)現(xiàn)時(shí)間、暴發(fā)規(guī)模精確到每百株樹木的害蟲數(shù)量等。對于人工智能預(yù)測模型構(gòu)建，常采用深度學(xué)習(xí)算法中的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN），其卷積核大小設(shè)置為3×3或5×5，步長設(shè)為1或2等不同參數(shù)組合，以更好地提取數(shù)據(jù)特征。在訓(xùn)練階段，會使用海量且經(jīng)過嚴(yán)格標(biāo)注的數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，訓(xùn)練輪次一般設(shè)定為100～500次，通過不斷調(diào)整模型的權(quán)重參數(shù)，使其達(dá)到最優(yōu)的預(yù)測性能[4]。在預(yù)測應(yīng)用中，模型能夠提前1～3個(gè)月對林業(yè)病蟲害的發(fā)生概率做出預(yù)測，預(yù)測準(zhǔn)確率在80%以上。比如針對松材線蟲病這種危害較大的病害，模型能依據(jù)輸入的當(dāng)季氣象數(shù)據(jù)、周邊林地已有的發(fā)病情況及目標(biāo)林地的植被生長數(shù)據(jù)等，輸出具體的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)概率，精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位。一旦預(yù)測到發(fā)病概率超過設(shè)定閾值（如30%），便會觸發(fā)預(yù)警機(jī)制，提示管理人員提前安排相應(yīng)的防治措施，像調(diào)整生物防治中天敵昆蟲的投放計(jì)劃，或者準(zhǔn)備化學(xué)防治所需的藥劑等，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、提前防控林業(yè)病蟲害，保障林業(yè)健康發(fā)展。2.3智能防治設(shè)備以智能噴霧機(jī)器人為例，它的行走系統(tǒng)機(jī)動性十分出色，采用四輪驅(qū)動模式來保障運(yùn)行。其單個(gè)輪子的承載能力高達(dá)500kg，這賦予它強(qiáng)大的適應(yīng)能力，像林地中坡度在30°以內(nèi)的坡面，或是那些坑洼不平且布滿樹根凸起的復(fù)雜地面，它都能順利通行，為林業(yè)病蟲害防治作業(yè)提供了可靠的移動保障。機(jī)器人的行駛速度可在0.5～2m/s這一范圍靈活調(diào)節(jié)，以此確保在林間穩(wěn)定且高效地移動作業(yè)。其配備的噴霧系統(tǒng)有著精確的流量控制功能，噴液流量可精準(zhǔn)調(diào)控在每分鐘1～10L/min，通過高精度的噴頭，霧滴粒徑能控制在50～200μm，如此既能保證農(nóng)藥均勻覆蓋在植物表面，又能最大限度地減少農(nóng)藥浪費(fèi)。而且噴霧機(jī)器人內(nèi)置的傳感器可實(shí)時(shí)監(jiān)測周圍環(huán)境濕度，精度達(dá)±3%RH，當(dāng)濕度超出預(yù)設(shè)的適宜噴灑范圍（如相對濕度大于85%或小于40%）時(shí)，會自動暫停作業(yè)，避免不良環(huán)境影響防治效果。智能誘蟲燈也是常用的智能防治設(shè)備，其光源采用特制的LED芯片，發(fā)出的光波波長集中在365～400nm，這一范圍的波長對多數(shù)害蟲有著極強(qiáng)的吸引作用。誘蟲燈的功率為15～30W，在保障誘蟲效果的同時(shí)兼顧節(jié)能。燈體周圍設(shè)有電網(wǎng)，電網(wǎng)電壓可穩(wěn)定維持在2000～3000V，害蟲被燈光吸引，靠近后就能瞬間被擊殺，有效減少害蟲數(shù)量。誘蟲燈帶有計(jì)數(shù)功能，能精確統(tǒng)計(jì)每小時(shí)誘捕到的害蟲數(shù)量，誤差控制在5%以內(nèi)，通過數(shù)據(jù)傳輸模塊將信息實(shí)時(shí)傳至管理終端，便于管理人員依據(jù)害蟲數(shù)量變化趨勢來評估防治成效，調(diào)整后續(xù)防治策略[5]。還有智能無人機(jī)撒藥裝置，其藥箱容量可達(dá)10～20L，通過精準(zhǔn)的飛控系統(tǒng)，飛行高度可在1～10m按需調(diào)整，飛行精度控制在水平方向±0.5m、垂直方向±0.3m內(nèi)，確保農(nóng)藥能精準(zhǔn)撒布到目標(biāo)區(qū)域，全方位助力林業(yè)病蟲害的高效防治。3新技術(shù)推廣面臨的挑戰(zhàn)與對策在挑戰(zhàn)方面，技術(shù)普及難源于林農(nóng)傳統(tǒng)觀念根深蒂固，習(xí)慣使用熟悉的化學(xué)防治手段，對新的生物、智能等防治技術(shù)缺乏了解，且部分新技術(shù)操作相對復(fù)雜，需要一定專業(yè)知識，這讓林農(nóng)望而卻步。成本高是一大阻礙，像智能防治設(shè)備購置費(fèi)用不菲，且后續(xù)維護(hù)、升級成本也持續(xù)存在，對于資金有限的林業(yè)經(jīng)營主體而言難以承受。接受度低還體現(xiàn)在新技術(shù)的效果驗(yàn)證周期長，比如生物防治中的天敵昆蟲在釋放后，需要較長時(shí)間觀察其對害蟲種群的控制成效，林農(nóng)短時(shí)間內(nèi)看不到明顯效果便不愿采用。服務(wù)不完善表現(xiàn)為技術(shù)培訓(xùn)和售后維修等服務(wù)未能跟上，林農(nóng)在使用新技術(shù)遇到問題時(shí)難以得到及時(shí)指導(dǎo)與幫助。針對這些挑戰(zhàn)，加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)是關(guān)鍵，組織專業(yè)人員深入林區(qū)，以實(shí)際案例和現(xiàn)場演示讓林農(nóng)直觀了解新技術(shù)的操作和優(yōu)勢。資金扶持方面，政府可設(shè)立專項(xiàng)補(bǔ)貼，降低林農(nóng)購置新技術(shù)設(shè)備成本，同時(shí)引導(dǎo)金融機(jī)構(gòu)提供低息貸款。宣傳引導(dǎo)要多樣化，利用線上線下渠道展示新技術(shù)成效對比，增強(qiáng)說服力。完善服務(wù)體