[发明专利]一种对农田生态环境进行预警的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及预警技术领域，特别涉及一种对农田生态环境进行预警的方法及装置。

背景技术

农田生态系统是受人类调控的以农作物为主要组分土壤为基础、农业生产为主要目标的生态系统。随着经济高速发展和人口急剧增加，各类生态环境问题应运而生，农业生态问题尤其是农田生态问题突出。比如，耕地资源减少、质量下降，后备耕地不足，植被遭到破坏导致农田水土流失、沙化、土壤盐渍化、土壤酸化严重，由于大量使用农药化肥导致农田灌溉用水水质恶化，土壤中重金属含量、有机污染物严重超标，造成农田土壤污染严重，一些农业基本设施得不到保障而不能满足农业生产的需要。

新疆是我国后备耕地资源的重要储备区，也是我国棉花生产的主要产区，也是我国化学农药用量最大的作物，棉花农药用量占全部农作物总用量的30％～40％，而农药的有效利用率只有10％～30％，农药的大量、无节制施用和农药残留对土壤、水体和大气造成极其严重的污染，生态平衡受到破坏，生物多样性明显下降，同时对人类健康威胁极大。为了使人们的生存环境不至于迅速恶化到灾难性的地步，急需建立农田生态安全预警机制，遏制生态恶化趋势，在农田生态系统面临危害和威胁之前对人类行为是否会对农田生态系统所造成不良的影响，影响程度，系统及其演化的趋势、方向、速度等作出预见性的判断，进而有针对性地采取措施，消除警源，使农田生态系统安全得到保障，不断输出安全优质的农产品，保持农业可持续发展，促进社会经济稳定发展。

2007年由中国科学院新疆分院生态与地理研究所和新疆农业大学合作完成一项利用高新技术控制棉田害虫的网络监测预警系统。此项目主要结合新疆棉区害虫监测技术，建立基于互联网的数据采集、数据传输、数据处理和数据表达的区域性棉田害虫监测和预警系统，以此探索数字化条件下害虫监测和预警的数据标准，提高田间监测数据的质量和效率。此项技术已在新疆阿克苏、石河子等棉花主产区推广应用，项目区棉铃虫自动化监测准确度、棉蚜图像识别计数精度、害虫发生期预测准确度、害虫数量分级预测准确度比预期要高，提高了新疆棉区有害生物预警水平，还可为棉农减少农药使用量。

2010年，由中国科学院新疆生态与地理研究所吕昭智研究员主持完成的“新疆棉花重大害虫数字化监测预警关键技术研发与应用”利用现代信息技术从新疆棉花主要害虫监测和预报规范、害虫自动化监测技术、预测模型组建、测报数据库建立、监测预警网络平台建设等方面，开展了新疆棉花主要害虫监测预警信息化系统研究。该成果建立了新疆棉花主要害虫监测预警的数字化技术体系，成果对提升棉花虫害的监测预报水平、完善监测方法、提高预报的时效性均有明显提升。该成果已在南北疆50多个植棉县和团场推广应用，提高了对棉铃虫、棉蚜测报的准确率和时效性，具有显著的经济效益和社会效益。

该方法属于传统方法，数据获取手段单一，监测方法速度慢、效率低、时效性差，并且成本较高，很难保证精度，并且计算结果也不能及时的通过网络进行运算和发布，未能直接通过传感器等快速获取数据的手段，实时的、快速高效的形成图表并进行预警。同时，该方法主要应用在棉田虫害的监测和预警，未能对整个棉田的生态环境发展情况进行监测、评估和预警。

由新疆农业大学草业与环境科学学院主持的“十一五”国家科技支撑计划课题“新疆农村特色产业信息化技术研究”集成开发了8个软件系统，包括新疆农牧业气象情报信息处理系统、新疆棉田干旱监测预警及优化配水服务系统、农村基层组织信息管理系统等；建成10个试验基地，涵盖涉农信息服务中心建设，养殖企业、乡镇及农牧民信息化应用示范。其中新疆农业科技信息进村入户系统，覆盖全疆10个地州45个县市，通过维汉双语提供农业信息服务中的信息发布、获取、交流互动、服务咨询、统计查询服务。

同时，课题组以示范区对农业生态环境监测信息的需求为主，在现有农业气象与灾害监测服务系统的基础上，针对干旱区主要生态环境问题。以遥感数据源为主，结合地面监测技术，引进并本地化相关变化分析与预测模型的基础上，开发集成基于3S技术的干旱区生态环境动态监测平台，实现对示范区植被变化、作物长势、作物病虫害、土壤墒隋、土壤盐碱、灾害性天气等监测预报的业务化运行，产生了良好的示范效果。