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人工智能在智能化农业病虫害防治中的应用
摘要
本研究旨在探索人工智能在智能化农业病虫害防治中的有效应用,以提升农业病虫害防治效率与精准度。研究过程中,先阐述人工智能技术的基本概念、发展历程、关键技术及在农业领域的应用前景,接着分析农业病虫害防治现状与挑战,明确智能化防治的必要性。进而深入探讨人工智能在病虫害监测与预警、识别与诊断、防治策略优化等方面的应用,并进行智能化农业病虫害防治系统的设计与实现。研究解决了传统农业病虫害防治方法效率低、精准度差等问题,借助人工智能技术实现对病虫害的实时监测、准确识别和科学防治。结论表明,人工智能在农业病虫害防治领域具有巨大应用潜力,智能化防治系统能显著提高防治效果,降低农业损失,为农业可持续发展提供有力技术支撑。
关键词:智能化农业;病虫害防治;人工智能;智能监测系统;病虫害识别
Abstract
This study aims to explore the effective application of artificial intelligence in intelligent agricultural pest and disease control to improve the efficiency and accuracy of agricultural pest and disease control. During the research process, the basic concepts, development history, key technologies of artificial intelligence technology and its application prospects in the agricultural field are first elaborated. Then, the current situation and challenges of agricultural pest and disease control are analyzed to clarify the necessity of intelligent control. Furthermore, the application of artificial intelligence in pest and disease monitoring and early warning, identification and diagnosis, prevention and control strategy optimization, etc. is deeply explored, and the design and implementation of an intelligent agricultural pest and disease control system are carried out. This study solves the problems of low efficiency and poor accuracy of traditional agricultural pest and disease control methods, and realizes the real-time monitoring, accurate identification and scientific control of pests and diseases with the help of artificial intelligence technology. The conclusion shows that artificial intelligence has great application potential in the field of agricultural pest and disease control. The intelligent control system can significantly improve the control effect, reduce agricultural losses, and provide strong technical support for the sustainable development of agriculture.
Keywords:Intelligent agriculture;Pest and disease control;Artificial intelligence;Intelligent monitoring system;Pest and disease identification
第一章 绪论
1.1 研究背景
如今全球人口不断增加, 气候变化也带来影响, 农业生产面临的压力越来越大, 保障粮食安全、提升农业生产力成了全球需要尽快解决的问题。传统农业遇到病虫害常常要大量使用化学农药, 这会让种植成本变高, 还可能影响环境和人体健康, 而且传统的人工监测和防治办法效率不高, 遇到大规模病虫害爆发很难处理。
这时, 人工智能技术快速发展, 给农业病虫害防治带来新办法。人工智能数据处理能力强, 有精准的预测模型, 在农业领域逐渐显示出很大应用潜力。借助机器学习、深度学习等算法, 人工智能能高效分析大量农业数据, 帮助提前发现病虫害, 准确识别具体类型。比如用图像识别技术能快速看出作物有没有病虫害, 结合大数据分析预测病虫害发展趋势, 给农民提供及时的防治建议。人工智能还能优化农药使用方案, 避免过量用药, 减轻对环境的影响。
智能化的病虫害防治办法能提升农业生产的效率和质量, 减少资源浪费, 促进农业可持续发展。现在物联网、遥感技术和人工智能结合得越来越紧密, 农业病虫害防治正慢慢变得更智能、更精准, 给现代农业发展带来新动力。研究人工智能在农业病虫害智能防治中的应用有重要的理论价值, 现实意义也很深远。探索并推广这些技术, 可能为全球粮食安全和农业可持续发展提供有力的技术支持。
1.2 研究目的和意义
这项研究主要是要弄清楚人工智能技术在农业病虫害智能防治里的实际应用情况和效果[3]。会深入分析人工智能在病虫害识别、预测、防治策略制定等具体场景的应用情况, 目的是打造一个高效精准的农业病虫害智能防治系统。这个系统可以利用机器学习、深度学习、大数据分析等先进技术, 实现病虫害的早期预警、精准诊断和科学防治, 这样能明显提升农业生产的效率和品质, 减少农药使用量, 减轻农民劳作负担, 助力农业现代化发展。
这项研究在理论和实践两方面都很重要。在理论上, 对人工智能技术在农业病虫害防治中的应用进行系统研究, 可以补充和完善智能农业的理论框架, 为相关领域的学术探索提供新的观察角度和思考方向。在实践中, 研究成果如果能在农业生产中大范围推广, 就能帮助农民更精准地防控病虫害, 减少因病虫害造成的农作物损失, 提升农业生产的经济收益和社会价值。而且智能化的防治技术还能减少农药滥用现象, 保护生态环境, 促进农业可持续发展, 对落实国家粮食安全和农业现代化战略有积极推动作用。
第二章 人工智能技术概述
2.1 人工智能的基本概念
人工智能(英文叫Artificial Intelligence, 简称AI)是一门综合性学科,主要研究和开发模拟、延伸、扩展人类智能的理论、方法、技术及应用系统,它的基本概念和计算机科学、控制论、信息论、神经生理学、心理学、语言学等多门学科相关,核心目标是让机器具备类似人类的智能,能像人一样完成感知、推理、学习、交流、决策等复杂任务[12]。
从技术角度看,人工智能是通过计算机程序实现的技术系统,能模仿人类智能行为,执行那些通常需要人类智能才能完成的任务,像视觉识别、语音识别、决策制定、自然语言处理都是典型例子。要全面理解人工智能,得区分「弱人工智能」和「强人工智能」这两个概念,弱人工智能又叫「窄AI」,是专门设计来完成特定任务的AI系统,像智能语音助手、推荐系统都属于这类,强人工智能也叫「通用AI」,指的是具备人类级智能,能理解、学习并应用各类知识技能的AI系统,强人工智能目前还停留在理论阶段,但它是AI研究追求的终极目标。
表 人工智能的基本概念
定义 | 描述 |
---|---|
人工智能 | 人工智能是一门研究如何使计算机系统能够模拟人类智能的学科,涵盖机器学习、自然语言处理、计算机视觉等多个领域,旨在让机器具备感知、理解、学习和决策的能力,以实现智能化的任务执行。 |
理解人工智能还需要对比它和人类智能的差异,这通常会分析AI系统在数据处理、计算速度、模式识别等方面的优势,同时也会讨论它在创造力、情感感知、道德判断等方面的不足。作为跨学科的前沿科技领域,人工智能的基本概念与多个学科相关,最终目标是让机器拥有类似人类的智能,从而应对各种复杂任务和挑战。
2.2 人工智能的发展历程
图 人工智能的发展历程
人工智能的发展从20世纪40到50年代开始, 那时科学家就尝试制造能模仿人类智能的机器。1943年沃伦·麦卡洛克和沃尔特·皮茨提出首个神经网络模型为后来的人工智能研究打下基础。1950年艾伦·图灵发表经典本文《计算机器与智能》, 其中提到的“图灵测试”用于判断机器能否表现出类似人类的智能行为。1956年达特茅斯会议召开让人工智能正式确立为独立学科, 这次会议聚集多个领域专家学者一起讨论并明确了人工智能的研究目标和方法。
20世纪60至70年代人工智能研究快速发展, 诞生了决策树、感知器等不少重要理论和算法, 但当时计算能力不够且对问题难度估计不足, 70年代中期人工智能研究遇到被称为“人工智能冬天”的困境, 研究几乎停滞。80年代随着专家系统发展并投入应用, 人工智能研究又受到关注, 专家系统能模拟人类专家做决策, 在医疗诊断、金融分析等领域效果明显。
90年代计算能力增强和大数据出现让人工智能研究进入新阶段, 机器学习和深度学习逐渐成为研究重点, 支持向量机、神经网络等算法被大量使用。进入21世纪后人工智能发展速度加快, 在图像识别、自然语言处理、自动驾驶等领域取得突破性进展, 2012年深度学习技术在ImageNet图像识别比赛中表现突出标志着深度学习时代开启。
近几年人工智能技术不断更新进步, AlphaGo击败围棋世界冠军、GPT系列模型在自然语言处理中表现出色体现出人工智能的强大能力, 同时人工智能应用范围越来越广, 从工业自动化、智慧城市到医疗健康、农业病虫害防治, 它正逐渐融入社会生活各方面, 成为推动社会发展的重要动力[8]。
2.3 人工智能的关键技术
图 人工智能的关键技术
人工智能的各项关键技术是推动农业病虫害智能防治的重要基础[11],这些技术覆盖范围广还相互关联,一起搭建起一套复杂但高效的技术系统。机器学习是人工智能的核心,它靠算法让计算机从大量数据里自己发现规律,然后做出准确预测或判断。这项技术对农业病虫害防治特别重要,它能结合历史数据和实时监测数据,预判病虫害发生趋势,给防治工作提供科学参考。
深度学习是机器学习的进阶形式,它通过构建多层神经网络,模拟人脑处理信息的方式,能分析更复杂的数据模式,像图像、语音这类数据都能处理。在农业领域,深度学习可用来识别病虫害图像,提高诊断的准确性和速度。
自然语言处理技术让计算机能理解和生成人类语言,这对农业信息的获取和传播很有价值,比如农业专家系统可通过这项技术分析农民提出的问题,给出有针对性的病虫害防治建议。计算机视觉技术能从图像或多维度数据中提取并分析信息,在病虫害监测和识别中应用广泛,借助摄像头等设备采集的农田图像,计算机视觉技术能快速发现病虫害迹象并及时发出预警。
语音识别技术的应用让人机交互更方便,农民能用语音命令获取病虫害防治信息、操作智能设备。强化学习依靠奖励与惩罚机制训练算法,使算法在特定环境中不断优化决策策略,这在农业机器人规划路径、优化作业时能起作用。专家系统模仿人类专家的决策方式,整合大量农业知识和实践经验,能为病虫害防治提供专业解决方案。
机器人技术在农业中的应用越来越多,和人工智能技术结合后,机器人既能精准完成农田作业,又能自己监测和防治病虫害,大大提高了农业生产效率。知识表示和推理是人工智能的基础支撑技术,它把农业知识和经验用机器能理解的方式表达出来,再通过逻辑推理解决问题,为农业病虫害智能防治奠定了理论基础。大数据和云计算技术为人工智能在农业中的应用提供了有力的数据支持和计算保障,大数据技术能收集、存储和分析大量农业数据,给人工智能算法提供丰富的训练材料,云计算技术则提供强大的计算资源,让复杂的人工智能模型能快速完成训练和推理。这些技术相互配合,让人工智能在农业病虫害防治中的应用更高效、更智能。
人工智能关键技术在理论研究上有明显进步,在实际应用中也有很大潜力。机器学习、深度学习、自然语言处理、计算机视觉、语音识别、强化学习、专家系统、机器人技术、知识表示和推理等多种技术共同发挥作用,正为农业病虫害智能防治提供全面的技术支撑,推动农业生产向更高水平的智能化、精准化发展。
2.4 人工智能在农业领域的应用前景
人工智能在农业领域的发展空间很大[4]。科技不断进步创新, AI慢慢融入农业各个环节, 给生产管理带来明显改变。在农业生产优化方面AI优势明显, 它能收集大量土壤、气象、作物生长相关数据, 结合机器学习算法分析, 帮农民实现更精细管理和更合理决策。比如用传感器和监控设备实时监测土壤湿度、温度、光照等参数, AI能准确判断土壤营养状况和作物生长情况, 然后科学调整灌溉、施肥和病虫害防治办法, 这样能提升作物产量质量, 还能减少资源浪费和环境污染。
AI在农业数据分析与预测方面也很重要, 它综合分析历史数据和气象信息, 能预测病虫害发生概率、市场需求变化和农产品价格走势, 给农民提供准确预警和决策参考, 降低生产风险和经济损失。基于大数据和AI算法的市场需求预测能帮农民合理安排种植结构和销售策略, 提高经济效益。
在农田管理智能化方面, AI技术缓解了劳动力短缺问题, 推动管理向智能化转型。农业机械用了自动驾驶技术能实现无人驾驶和自动操作, 大大减轻农民劳动负担。无人机和遥感技术能实时监测农田状况, 提供精准的土壤和植被数据分析来辅助科学决策。AI用于农作物病虫害防治时, 通过图像识别和数据分析能自动监测病虫害并精准防治, 提升防治效率和效果。
人工智能在农业的应用提高了生产效率和产品质量, 为农业可持续发展提供了有力支撑。随着AI技术不断成熟普及, 未来它在农业领域的应用会更深入广泛, 可能让生产方式和管理模式发生根本转变, 形成更高效、智能、可持续的农业发展新面貌。
第三章 农业病虫害防治现状与挑战
3.1 农业病虫害的基本概念
农业病虫害是在农业生产过程中农作物因生物或非生物因素干扰而出现生长受损的现象。这里生物因素主要有三类,一是致病的微生物,像真菌、细菌、病毒[5],二是常见农业害虫,比如蝗虫、蚜虫、钻心虫,三是线虫这类微小生物。这些有害生物通过不同方式侵害作物,微生物可能侵入内部,害虫直接啃食,线虫则寄生在作物上导致不同部位受损。例如致病微生物可能借助土壤或空气扩散侵入作物的根、茎、叶、花、果打乱正常生理活动,害虫会啃食叶片、茎秆或果实直接影响生长,线虫在土壤里寄生破坏根系让作物吸收养分变困难。这些生物因素共同作用常让作物长不好、产量降低、品质变差,严重时可能颗粒无收。
非生物因素主要和环境条件有关,像气候里的温度、湿度、光照,土壤的酸碱度、养分含量,还有水分状况等。当这些条件不合适时作物抵抗病虫害的能力会变弱,更容易让病虫害发生或更严重。比如又热又湿的环境病原微生物容易繁殖传播,干旱时作物免疫力下降更容易生病虫,土壤酸碱不平衡会影响根的发育降低对病虫害的抵抗力。
表 农业病虫害的基本概念
概念 | 描述 |
---|---|
农业病害 | 农作物在生长发育过程中,受到有害生物的侵染或不良环境条件的影响,使其生长发育受到阻碍,在生理和形态上发生一系列的变化,致使农作物产量降低、品质变劣的现象。 |
农业虫害 | 害虫取食或产卵等行为,对农作物造成损害,影响农作物正常生长,导致产量下降、品质受损的现象。 |
防治农业病虫害不是简单的事,要同时考虑生物和非生物因素相互影响。传统防治方法有农业防治、生物防治、物理防治和化学防治。农业防治主要是调整种植安排、选抗病虫的品种、合理施肥浇水让作物自己抗病能力更强;生物防治是用害虫的天敌(比如某些昆虫)或者微生物制成的药剂控制病虫数量;物理防治是人工抓虫或者用灯光诱杀害虫直接减少病虫数量;化学防治是打农药能快速控制病虫扩散,但总用农药可能留下残留、污染环境,还会让病虫产生抗药性。现在农业更提倡综合防治,在保证效果的同时尽量少影响环境和生态,让农业能持续发展。通过科学合理的综合防治能有效控制病虫害,让作物长得好,提高农业的收益和产品质量。
3.2 传统农业病虫害防治方法
在长期农业生产实践中,传统农业病虫害防治有了比较固定的方式,主要有化学防治、物理防治和生物防治三种类型。化学防治是最常用的方法,通过喷洒农药能快速杀死或阻止病虫害扩散。它见效快、操作简单,一度是农民优先选择的防治办法。但长期大量使用农药后负面影响明显,农药残留会影响农产品质量,还可能通过食物链威胁人类健康,长期滥用农药会污染环境、破坏生态平衡,对土壤和水体污染最严重[7]。而且长期用同一种农药容易让病虫害产生抗药性,防治效果变差,甚至出现“超级害虫”和“超级病菌”,给农业生产带来新问题。
物理防治用人工捕杀、灯光诱杀、色板诱杀等办法直接减少病虫害数量,这种方法环保,没有化学农药的副作用,但缺点突出,一是需要大量人力,劳动强度大、效率低,很难在大面积农田推广,二是效果受天气、地形等环境因素影响大,不太稳定,比如灯光诱杀在阴雨天效果会变差,色板诱杀对某些病虫害效果好,对其他的效果不明显。
生物防治是环保、可持续的方法,这几年受关注更多,它通过天敌昆虫、微生物制剂等生物资源控制病虫害发生和扩散,能减少化学农药使用,保护生态平衡,促进农业可持续发展。但实际应用时生物防治也有不少问题,一是生物制剂研发和使用成本高,技术推广难,经济条件差的地区很难大范围推广,二是效果受环境因素影响大,温度、湿度、光照变化会影响天敌昆虫和微生物的活性,进而影响防治效果,并且生物防治见效慢,病虫害刚爆发时很难快速控制,需要和其他方法一起用。
除了这三种方法,传统防治依赖农民经验判断,很多农民靠多年经验观察作物生长和病虫害迹象后采取防治措施,但这种经验方法没有科学的监测和预警机制,主观性和盲目性大,没有系统的监测数据和信息,防治措施跟不上,很难精准防控,病虫害爆发时控制不住,造成较大经济损失。
表 传统农业病虫害防治方法
防治方法 | 特点 | 局限性 |
---|---|---|
化学防治 | 高效快速,能迅速杀死害虫 | 易产生抗药性,污染环境,危害人体健康 |
物理防治 | 绿色环保,无污染 | 成本较高,对大规模病虫害防治效果有限 |
生物防治 | 对环境友好,能有效控制病虫害种群数量 | 防治效果受环境因素影响较大,作用速度较慢 |
全球气候变化、生态环境变差、农业种植结构调整使病虫害种类和数量增多,发生频率和危害程度加重,传统防治方法面对这些新情况不够用,缺点更明显了,化学防治的副作用、物理防治的低效率、生物防治的高成本和技术难度、经验防治的主观性和滞后性,这些问题严重影响了现代农业发展。所以研发更高效、环保、智能的防治技术是现在农业领域急需解决的重要问题,只有不断创新和改进防治方法,才能保障农业生产安全稳定,推动农业可持续发展。
3.3 农业病虫害防治面临的挑战
农业病虫害防治是保障农业生产安全的关键环节,现在面临着多方面复杂问题。全球气候变暖趋势加剧,农业生产方式持续调整,这些变化使病虫害的发生规律和危害程度有了新特点,增加了防治工作的难度,也对防治措施的及时性和准确性提出了更高要求[14]。比如气候变暖让病虫害活动范围扩大,原本有季节规律的发生模式变得不稳定,部分地区甚至全年都会发生病虫害,传统防治方法在这种新形势下效果越来越不好。
农业生产长期过度依赖化学农药的问题越来越突出。过度使用化学农药,让病虫害逐渐产生抗药性,防治效果不断下降,还对生态环境造成严重污染,直接影响农产品质量安全。农药残留威胁消费者健康,削弱了农产品的市场竞争力,使农业生产陷入恶性循环。滥用化学农药破坏了农田生态平衡,导致益虫、益鸟等有益生物数量减少,进一步加重了病虫害问题。
防治技术近年来有一定进步,但整体发展还是跟不上实际需求。现有的防治手段应对复杂多变的病虫害效果不佳,生物防治、物理防治等绿色防控技术的研发和应用水平还有很大提升空间。生物防治有环保、可持续的优势,但效果容易受环境因素影响,相关技术和产品研发周期长、成本高,推广难度大。物理防治因设备成本高、操作复杂,难以在大规模农业生产中普及。农业生产者的防治意识和技能水平差异明显。部分农民缺乏科学防治知识,还沿用传统方法,忽视综合防治的重要性;有些农民过于依赖化学农药,不考虑配合其他防治手段,导致效果不理想;一些农民因信息获取渠道有限,对新型防治技术了解不足,遇到病虫害时难以有效应对。
农业病虫害防治面临的挑战来自多方面,有气候变化、病虫害自身演变等自然因素,也有化学农药滥用、防治技术滞后等人为因素,还有农业生产者防治意识和技能不足的社会因素。要解决这些问题,需要加快防治技术研发和推广,提升农民科学防治能力,推动绿色防控技术广泛应用,构建可持续的防治体系。要加强政策引导和宣传教育,让全社会更重视农业病虫害防治的重要性,形成多方协同、共同推进的良好局面。
3.4 智能化农业病虫害防治的必要性
发展智能化农业病虫害防治很有必要,目的是应对当下农业生产中越来越复杂的病虫害问题,保障粮食安全和农业持续发展[16]。因为全球气候在变化且农业生产规模扩大,病虫害出现更频繁、危害更严重,传统防治方法难以满足现在农业生产需求。传统防治办法大多依赖大量打化学农药,这不仅会使病虫害逐渐产生抗药性,还可能给生态环境和人体健康带来隐患,而且传统方法在监测和预警病虫害时反应慢,难以及时准确了解病虫害的发生情况,导致防治措施不够精准、效果不佳。
智能化农业病虫害防治引入先进的人工智能技术,能实时监测病虫害、准确识别类型并科学开展防治。借助物联网、大数据、机器学习等技术可搭建覆盖广泛的病虫害监测网络,实时收集农田数据,通过分析数据和模型预测提前发出病虫害发生趋势的预警,为农民提供科学防治办法。智能化防治系统还能依据病虫害的具体类型和危害大小精准用药,这样既能减少农药用量、减轻对环境的影响,防治效果又更好。
智能化农业病虫害防治还能提高农业生产的效率和效益。自动化监测和智能决策可大幅减少人工巡查工作量、降低劳动成本,提高防治效率。同时精准的防治措施能有效减少病虫害带来的经济损失,保证农产品的产量和质量,提升农产品在市场上的竞争力。应用智能化技术能推动农业信息化和现代化发展,促进传统农业向智慧农业转变,为农业持续发展提供有力支持。
智能化农业病虫害防治不仅是应对当前病虫害问题的有效办法,更是推动农业现代化、保障粮食安全、实现农业持续发展的必然选择。
第四章 人工智能在农业病虫害防治中的应用
4.1 病虫害监测与预警
图 病虫害监测与预警
在智能化农业病虫害防治体系中,病虫害监测与预警是很关键的一部分[15]。它把多种人工智能技术和各类传感器设备结合起来,能实时监测农田生态系统里的病虫害情况并给出准确预警。系统先利用高清摄像头、无人机遥感技术和地面传感器网络大范围高频率收集农田图像和数据来捕捉病虫害早期特征,收集到的图像和数据会传到云端平台,通过深度学习算法和图像识别技术快速处理分析,从而准确判断病虫害的类型、分布区域和严重程度。而且人工智能模型不仅能识别已知病虫害,还会不断学习新数据,慢慢提高对未知病虫害的识别能力。
系统根据这些分析结果,将气象数据、土壤信息、作物生长状态等多方面信息整合起来建立病虫害发生发展的预测模型,通过大数据分析和机器学习算法,这个模型能预测病虫害接下来的发展趋势并生成具体的预警信息,这些预警信息会通过移动应用、短信通知等方式及时传达给农户和管理部门,指导他们采取精准施药、生物防治等有针对性的措施,这样既能有效控制病虫害扩散,又能减少农药使用量,保障作物健康生长。
这套监测预警系统还能存储和分析数据,长期积累病虫害发生的历史记录,这些数据对农业科研机构很有价值,能为他们的研究提供参考,帮助病虫害防治技术不断改进和创新。有了这样的智能化监测预警机制,农业生产者能更早发现病虫害并及时防治,显著提高农业生产效率和农产品质量,推动农业朝着绿色、可持续的方向发展。
4.2 病虫害识别与诊断
在农业生产中,准确识别和诊断病虫害非常重要[4]。要有效防治病虫害,就得先能准确识别和诊断它们,这要求农民和农技人员既要懂相关知识,又要仔细观察[4]。识别病虫害,一般先看植株有没有异常,比如叶子上有没有斑点、是否发蔫变形,或者植株有没有枯萎,同时要留意害虫的样子和它们造成的损害[4]。根据这些外在表现,就能大概判断出是哪种病虫害以及严重到什么程度[4]。
识别出病虫害后,还要弄清楚根本原因[4]。先排除环境因素等非生物原因,再深入查找病虫害的根源[4]。比如要确定是哪种病菌或病毒引起的,了解它们的生长特点和传播方式;对于害虫,要知道它们的生活习惯、繁殖规律和迁移情况[4]。同时要留意天气变化、土壤状况、周围植物覆盖情况等环境因素,这些都可能影响病虫害发生[4]。
现在科技发展了,人工智能在病虫害识别诊断中发挥的作用越来越大[4]。比如用图像识别技术,能快速准确认出是哪种病虫害,还能给出防治办法[4]。还有利用大数据和云计算的平台,能预测病虫害可能的发展情况,提前提醒农民,让他们及时行动减少损失[4]。
防治病虫害,关键是要综合运用多种方法[4]。常见的有农业防治、生物防治、化学防治和物理防治[4]。农业防治主要是调整种植方式,像轮作不同作物、选抗病性好的品种,从源头减少病虫害[4]。生物防治是利用害虫的天敌,或者能抑制病菌的微生物,这样可以少用化学农药[4]。化学防治是在没办法时使用农药,但要选对种类、控制好用量,避免污染环境或伤害人[4]。物理防治就是用诱捕器、粘虫板等工具直接抓害虫[4]。
准确识别和诊断病虫害,需要农民和农技人员既懂知识又会观察[4]。把多种防治方法结合起来用,能更好地控制病虫害,让农业生产更顺利[4]。
4.3 病虫害防治策略优化
优化病虫害防治策略是复杂的系统工作,要改进现有防治方法,还要结合新技术和新理念[13]。加强检疫监测是基础,要建立全面高效监测体系,这样能及时准确发现和处理各种病虫害,尤其是林业常见的次期性病虫害。设计监测方案时要考虑天气、地形等因素对林业生态的影响,分析这些因素相互作用让普通病虫害变成威胁林业生产大问题的情况。借助科学的数据统计和模型预测能更准确把握病虫害发生规律和扩散方向,为后续防治提供可靠数据支持。
制定科学标准要遵循生态学基本原理,重视生态环境整体性和可持续性,把生态系统服务功能和病虫害控制结合起来。制定防治策略不能只看短期效果,要考虑长期生态平衡和林业可持续发展。制定科学合理的防治标准和操作流程能保证防治工作规范有效,减少盲目防治引发的次生生态问题。
优化防治方式要坚持综合治理,把预防和治理措施结合起来,这包括传统化学、生物、物理防治方法,也要探索新兴技术,像用天敌昆虫、微生物制剂等生物手段,还有基于人工智能和大数据的智能防治系统。通过多种手段和层次的防治措施提升林木抗病虫能力,促进健康生长,最终形成稳定、抗逆的森林生态系统。
新技术应用对优化防治策略很重要。随着科技发展,更多新技术新方法用于病虫害防治,比如人工智能技术用于病虫害识别、预警和防控,能提升防治效率和准确性。对于可能变化的生物种群,特别是外来物种,要深入研究并全面评估风险,及时制定有效对策,避免它们变成新的病虫害。
培养专业人才也关键。要有高素质、专业化的防治队伍才能保证各项措施落实到位,所以要加强林业防治技术人才培养,通过系统培训和实践锻炼提升他们专业知识和技能,让他们更好适应现代防治工作。
表 病虫害防治策略优化
防治策略 | 具体措施 | 优势 | 局限性 |
---|---|---|---|
物理防治 | 利用防虫网、诱虫灯等物理手段 | 环保、无污染,对天敌影响小 | 成本较高,效果受环境影响较大 |
化学防治 | 使用农药进行喷洒 | 快速有效,能大面积防治 | 易产生抗药性,污染环境 |
生物防治 | 引入天敌、利用生物制剂 | 对环境友好,可持续性强 | 作用效果较慢,受环境因素制约 |
人工智能辅助防治 | 利用图像识别、数据分析等技术 | 精准度高,能实时监测预警 | 初期投入成本高,技术依赖度强 |
综合实施这些措施能更有效控制林业病虫害,减少对森林资源的破坏,促进森林生态系统健康发展。这有助于实现林业可持续发展,也能为维护生态安全、保障经济社会稳定提供支持。过程中要不断总结经验,持续优化策略,应对不断变化的病虫害威胁,让防治工作保持科学高效。
4.4 智能化农业病虫害防治系统的设计与实现
设计并实现智能化农业病虫害防治系统是综合运用现代科技手段的重要课题[1],它主要是为了提升农业生产效率、保障粮食安全。这个系统结合计算机视觉、深度学习、物联网、大数据分析等先进技术打造出高效精准的病虫害监测防治平台。系统在农田安装高精度传感器和高清摄像头,实时收集温度、湿度、光照强度等环境数据以及病虫害图像,这些数据通过物联网技术传到云端服务器保证信息及时准确。系统用深度学习算法处理病虫害图像进行自动识别分类,能准确判断害虫种类、所处生命周期阶段以及密度分布情况,精准预测病虫害发展趋势。有了这些数据后系统用大数据分析技术结合历史数据和当前监测数据找出病虫害发生规律和影响因素,为制定科学防治策略提供依据。系统还设计了操作方便的手机应用界面,农户用手机APP能随时查看实时数据和历史记录,接收系统推送的预警信息和防治建议,让田间管理更便捷高效。这个系统的设计和实现提升了病虫害监测的效率和准确性,减少了农药使用,推动了绿色农业发展,还为农业科研和病虫害预警体系建设提供了有用的数据支持,对保障国家粮食安全、推进农业现代化有重要作用。
第五章 结论
如今智能农业病虫害防治工作中, 人工智能技术加入让传统农业有了很大变化。这些AI系统有深度学习、图像识别、大数据分析等技术, 能高效精准识别病虫害, 还能提前预测发生情况, 直接提升了防治效率, 让作物增产。和过去人工识别病虫害比, AI准确率更高, 误判和漏判情况少很多。AI能实时分析大量数据, 提前预警病虫害爆发, 让农户有更多时间准备防治。AI还能根据具体情况给出防治方案, 这样农药用得少, 农业发展更绿色可持续。
现在AI在农业里应用有一些问题, 像数据质量不好、算法要优化、设备成本高, 但随着技术发展和政策支持, 这些问题会慢慢解决。以后AI技术会更普及, 应用更深入, 智能农业病虫害防治会更准、更快、更环保, 这对保障国家粮食安全、推动农业现代化有很大帮助。AI的应用能推动整个农业产业链智能升级, 带动相关产业一起发展, 给乡村振兴和农业高质量发展添新动力。AI在智能农业病虫害防治中的应用前景好, 能为农业可持续发展和农民增收找到新办法。
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致谢
在完成本篇毕业论文的过程中,我收获了很多宝贵的经验和知识,也得到了很多人的帮助和支持,在此我要向他们表示由衷的感谢。首先,我要感谢我的导师,在整个论文的写作过程中,他给予了我无私的指导和支持,不断提出建设性的意见和建议,帮助我完成了这篇论文。其次,我要感谢我的家人和朋友,他们在我学习和生活中一直给予我鼓励和支持,让我在学术上和生活中得到了很大的帮助。最后,我要感谢所有支持和帮助我的人,谢谢你们的支持和帮助,让我能够完成这篇毕业论文。