作物病虫害绿色防控效果评价方法现状及发展趋势
时间：2022-12-02 09:40:05 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
杨 文，董 杰，张 晶，王帅宇，吴建寨，邢丽玮*
（1.北京市植物保护站，北京 100029；
2.中国农业科学院农业信息研究所/农业农村部区块链农业应用重点实验室，北京 100081）
农作物病虫害绿色防控是指应用农业防治、物理防治、生物防治、生态调控以及科学、合理、安全用药等技术，达到有效控制农作物病虫害，确保农作物生产安全、农产品质量安全和农业生态环境安全，促进农业增产、增收的植物保护措施[1]。为贯彻落实“公共植保、绿色植保”理念和国务院食品安全工作会议精神，农业农村部 2011年发布《农业部办公厅关于推进农作物病虫害绿色防控的意见》，2015年发布《到2020年农药使用量零增长行动方案》，以大力推进农作物病虫害绿色防控措施。截止到2019年，我国绿色防控覆盖率已达到29.4%。
绿色防控有利于促进农业标准化生产，是提升农产品质量安全水平的必然要求，解决农药残留超标风险、保护生态环境的有效途径。随着全国绿色防控覆盖率的不断上升，客观、快速地评价农作物病虫害绿色防控技术应用效果已然成为当务之急，也是农药减量、食品安全、生态安全的支撑和保障。但由于受绿控措施的种类、实施作物类别、实施区域大小等因素影响，绿色防控应用效果评价是一个涉及多方面的复杂问题。如何采用科学合理的指标和技术方法开展绿色防控技术及产品防虫灭害应用效果评价成为当前研究的难点。因此，研究农作物病虫害绿色防控措施应用效果评价方法现状和发展趋势具有重要现实意义。
1.1 评价区域范围不断扩大
2006年，我国开始推进农作物病虫害绿色防控以来，绿色防控示范试点不断增多，辐射面积逐步扩大，诸多学者在不同区域范围上开展了绿色防治措施的应用及效果评价研究，并取得了一系列研究成果。
（1）示范区范围。常以单一作物作为研究对象，评价多种绿色防控技术融合示范对其生长状况及产量的影响。以野外采样调查的方法获取绿色防控区、常规防治区及空白对照区[2]的农药制剂使用减少量、病害率、单产提高率、纯收入增加比率等评价指标数据，然后通过对比分析各项指标情况，评价绿色防控措施的效果。田卉等[3]通过在四川省成都市金堂县三溪镇设置蜜蜂授粉区、自然授粉区和空白对照区3个处理区，开展蜜蜂授粉与病虫害绿控技术示范，结果显示蜜蜂授粉区油菜结荚率、结实率和千粒重等指标均优于常规防范区。杨宇宙等[4]对比了西湖茶场村2 hm²绿色防控示范区茶园与0.33 hm²空白对照区，发现绿色防控示范区内的茶小绿叶蝉、灰茶尺蠖等茶园主要害虫得到了有效控制。
（2）县、市、省域范围。多数研究在区域范围内优选多个具有代表性的典型示范点作为研究区，以单一作物类型作为研究对象，进行绿色防控技术应用效果评价，以期为省、市、县大范围推广绿色防控技术应用提供参考依据。党坤[5]对河南省商水县7个村+1个农场共670 hm²小麦病虫害绿色防控示范区进行了评价，绿色防控示范区较农民自防区增产率达15.1%、田间防治效果提高10.3%，农民用药意识明显提高。王亚妮等[6]在运城市万荣县、盐湖区和临猗县3个县各选1个代表性果园评价蜜蜂授粉技术的示范效果，结果显示，蜜蜂授粉对苹果或者梨树的坐果率显著高于常规授粉和空白对照区。但佳梁[7]以湖北省武穴、随州、武汉、荆州4个代表性稻作区为研究区，开展了对稻纵卷叶螟、三种稻飞虱的单项绿色防控技术的防治效果评价。
（3）全国范围。以多种作物应用单一绿色防控技术的效果评价为主，在各省份优选多个典型示范区，分析不同区域不同作物的增产、提质和增收效果，以期形成该绿控技术适宜不同作物的应用模式，有利于推广该项绿控技术在全国范围不同作物的更好应用。赵中华等[8]基于北京、安徽、山西、四川、内蒙古等13个省（自治区、直辖市）20个示范基地，以棉花、大豆、苹果、番茄等10种作物为研究对象，评价了蜜蜂授粉技术在农药减量、增产、提质和增收等方面的效果。
目前，绿色防控技术应用评价的对象不仅包括小麦、玉米和水稻等粮食作物，还包括茶叶、油菜、苹果和桃等经济作物，研究涉及作物种类丰富，可见绿色防控技术在不同作物、不同地区都得到了普遍应用。但当前绿色防控技术应用评价研究仍以示范区为主，在县市省乃至全国范围的研究也仅是基于某几个典型示范区进行评价，缺乏对县、市、省和全国全域范围的绿色防控技术应用效果评价研究。
1.2 评价指标种类繁多
评价指标是用于考核、评价绿色防控技术应用效果的标准，主要包括防治效果、提质效果、经济效益、生态效益和社会效益5个方面的指标。防控效果和提质效果是绿色防控的直接效果，经济效益、生态效益和社会效益是实施绿色防控的间接效果。
（1）防治效果指标。防治效果指标反映的是绿色防控的直接效果，以定量指标为主，包括虫口数量、虫口减退率、病虫害发病率和病株率等指标[9]。赵秀梅等[10]基于被害株的减退率、虫口（百秆活虫）减退率和孔减退率等指标评价了6种绿色防控技术对玉米螟的防治效果。兰荣等[11]基于枯梢率、枯心率、纹枯病病株率和穗颈瘟病穗率等指标评价了绿色防控技术对水稻病虫害的防治效果，研究发现绿色防控区的上述指标值均低于常规防治区和空白对照区。
（2）提质效果指标。提质效果指标反映的是农产品的质量，采用定量和定性指标相结合的方法，包括优品率、农残监测结果、口感、商品性等指标，其中畸形果率和农残监测结果为定量指标，口感和商品性为定性指标。吴燕君等[12]选择了一级球率、球高、球径、外观质量和商品性等指标评价了绿色防控对结球甘蓝的提质效果，发现绿色防控区明显优于农户自控区。王亚红等[13]基于幼果畸形果率、幼果直径、果实硬度和含糖量等指标评价了甜樱桃蜜蜂授粉和病虫害绿色防控技术的示范效果。
（3）经济效益指标。经济效益指标反映的是绿色防控技术应用带来的经营利润，以定量指标为主，主要包括单产、节约成本、销售单价、增加产量、增加产值等指标。金平涛等[14]基于单果重、单位面积产量评价了猕猴桃蜜蜂授粉与绿色防控技术集成应用的经济效益。闫素珍等[15]基于单盘结实粒数、单盘空籽数、千粒重、单盘粒重和亩均纯收入等指标评价向日葵蜜蜂授粉与病虫害绿色防控技术集成应用的经济效益。
（4）生态效益指标。生态效益指标是反映对环境带来的影响，也以定量指标为主，主要包括农药减少量、农药减少次数、肥料减少量、物种丰富度、农田天敌的数量和种类等指标。谢万森[16]选取了施药次数、天敌种类和数量开展了茶树病虫害绿色防控与统防统治融合示范效果评价，结果显示示范区比常规防治区全年农药使用次数减少 4次，农药制剂使用量减少 70.27%。张东霞和于勇谋[17]基于化学农药减少比例、天敌种类、天敌数量等指标评价了梨树蜜蜂授粉与绿色防控技术的生态效益。
（5）社会效益指标。社会效益指标是反映绿色防控技术应用对社会发展的影响，多采用定性指标，包括绿色防控技术培训与宣传、工作效率提高、劳动力节约、种植理念改变、安全用药意识提升等。钱志恒[18]分析了水稻绿色防控综合技术推广对种植者种植理念的改变，绿色大米和有机大米的种植数量逐渐增加。杜开书等[19]评价了河南梨树蜜蜂授粉及绿色防控技术应用效果，结果显示绿色防控技术推广减轻了劳动强度，提高了果农开展绿色防控的意识。
我国绿色防控技术应用效果评价指标以定量指标为主，定性指标为辅，数据主要来源于野外实测或调查，通常具有直观性、代表性、易获取等特征。根据研究的作物种类特点、种植规模和标准化程度等，学者们能够选取恰当的指标对当地绿色防控技术实施效果进行客观的评价。但防控效果、提质效果、经济效益等方面的评价指标居多，生态效益和社会效益指标较少。缺少大范围宏观统计数据指标，比如绿控防控技术应用面积占总种植面积的比例等指标。科学规范的选取评价指标是保障评价结果客观性的前提，目前我国绿色防控效果评价指标体系尚不完善，评价指标选取标准尚不统一。
1.3 评价模型简单可行
随着绿色防控技术不断发展、推广和应用，科学评价绿色防控技术的应用效果，有利于提高农产品质量安全，推动我国农业绿色可持续发展。当前，最常见农作物病虫害绿色防控应用效果评价模型是抽样调查对比法，少量研究是基于多指标综合评估模型。
（1）抽样调查对比法。该方法是以抽样调查数据为基础，通过对比分析获取病虫害防控示范区与非示范区的防控效果优劣的方法。先设计绿色防控示范区、常规防治区和空白对照区三种处理区，取样调查各处理区的病虫害防治效果的情况，然后通过对比分析，评价农作物病虫害绿色防控应用的效果。谢万森[16]在福安市社口镇四甫村坦洋茶场建立了20 hm²绿控示范区、1.33 hm²常规防治区和0.13 hm²空白对照区，通过在各处理区进行对角线5点取样调查，对比分析了三种处理区的病虫防治效果、农药使用量、茶园天敌和经济效益等情况，结果显示绿色防控区各指标明显优于常规防治区和空白对照区。陈鹏等[20]在云南曲靖陆良县大莫古镇选取3000 m²核桃绿色防控示范区和3000 m²空白对照区，分别抽取30棵核桃树作为样株，对比分析了感病株率、有虫株率和产果量等指标，调查表明示范林病虫害各指标也都优于对照林。
（2）多指标综合评估模型。该模型是一种全面地从整体角度考虑的评价方法，就是把描述评价对象不同方面的多个指标综合起来，得到一个综合指标，是对绿色防控效果做一个整体的评价。首先制定评价指标体系，然后基于评价方法建立综合评估模型进行评价。万年峰等[21]为评估上海市设施菜田农药减量技术效果，建立了设施菜田农药减量综合代价和综合效益评价指标体系，采用多边形指标法构建了综合代价效益比模型，最终根据不同控害方案产生的综合代价效益比值将控害功能分为5个等级。朱恩林等[22]建立了包括技术先进性、综合防控效果、安全性评价、综合管理措施、负面清单等内容的评价指标体系，并制定了统计测算模型，合计分数低于60分为不合格，高于85分为绿色防控水平较高。
抽样调查对比法简单易行，但局限是耗时耗力，样本差异可能会造成结果差异也很大，而且不适合大区域、全方位的客观评价农作物病虫害绿色防控的效果（表 1）。多指标综合评估法能够对绿色防控的多方面效果进行综合整体评价，但评价结果依赖于指标体系的完整性，且推广应用性不强（表 1）。目前多指标综合评估模型的研究较少，指标体系建立、指标的权重设置、模型建立方法等方面的研究仍需探索。
表1 绿色防控效果评价方法的优缺点对比Table 1 Advantages and disadvantages of green prevention and control effect evaluation methods
2.1 进一步扩大评价区域范围
在农业农村部推动下，各地政府积极建设农作物病虫害绿色防控示范区，根据当地病虫害种类、发生特点积极制定防治工作方案和发展规划，在辐射区内进行了大面积推广应用。但是，目前绿色防控技术应用和研究范围大多仍局限于试验基地或示范园内。在县、市、省级范围甚至全国全域范围上，由于评价范围相对较大，气象条件和人文地理条件存在较大差异性，人员配备、试验开展、获取数据难度大，绿色防控措施实施的时间节点、操作流程及规范度上难以统一等客观条件，研究数量相对较少。未来，随着遥感、地理信息系统、物联网、5G、互联网、大数据和人工智能等科技技术的不断进步[23]，数据获取和处理能力不断提升，将克服气象和地理条件干扰，逐渐实现数据口径统一，不断扩大评价区域范围，为国家制定推广应用绿色防控技术战略部署提供有力支撑。
2.2 建立更加科学全面的评价指标体系
评价绿色防控应用效果必须有一套明确的量化指标。科学合理的指标体系建立是绿色防控应用效果评价的核心部分，是评价结果客观和准确的关键。目前绿色防控实施效果评价已经包括提质、生态效益、经济效益和社会效益等多个方面指标，但考虑到可测量性和可行性，有些指标虽然很重要，却很难测量，比如社会效益方面的指标就比较缺乏，导致绿色防控应用效果评价指标体系仍不全面。构建科学合理的绿色防控应用效果指标体系应遵循科学性、系统性、综合性、代表性、层次性、区域性、动态性等基本原则，不仅要符合我国的国情、突出自身的特色，还要与国际接轨，同时还要用发展的眼光去制定和研究指标，为科学评价绿色防控应用效果提供前提和基础。
2.3 探索多模型融合的评价新方法
目前，绿色防控措施应用效果评价已经初步形成一套方法，但是大多局限于抽样调查对比等常规方法，缺乏适用于大区域全局整体角度的综合评价方法。近年来随着模糊数学、人工神经网络技术、模糊灰色系统理论等科学技术的发展，多种各具特色的综合评价方法已被广泛应用于其他领域研究，如因子分析法、层次分析法、数据包络分析法、灰色关联度分析法、人工神经网络评价法和模糊综合评价等，但多指标综合分析法在绿色防控应用效果评价中的应用研究还较少。对当前已有综合评价方法弊端进行改良，或集成融合多种现有可行方法[22]，取长补短，使其对绿色防控应用效果评价更具可操作性。同时，有利于减小单一方法误差，提高评价结果的可靠性。
我国在科学评价农作物病虫害绿色防控技术应用效果的工作任重而道远。首先，绿色防控应用效果评价研究区域范围需进一步扩大，由点到面，梯度推进，逐步完善巩固全国维度上的科研成果。其次，需要制定科学合理的绿色防控应用效果评价指标体系，避免以偏概全，使效果评价工作具有可操作性和权威性。最后，深入研究各种效果评价方法的特点，明确模型构建原理，结合实际情况，创新探索合理评价方法，为我国绿色防控技术应用效果的客观评价提供科学的技术支撑。
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