小麥白粉病病菌孢子自動識別智能系統(tǒng)研發(fā)成功并通過測試

近日，在中國氣象科學研究院舉行的農(nóng)作物病害監(jiān)測預報技術研討會上，一項研究成果讓來自農(nóng)業(yè)、氣象、自動化等眾多領域的專家眼前一亮——歷經(jīng)多年，小麥白粉病病菌孢子自動識別智能系統(tǒng)研發(fā)成功并通過測試。這對提高我國農(nóng)業(yè)病蟲害監(jiān)測預報預警技術水平制定和及時采取防治措施具有重要意義。

這套系統(tǒng)的主要研發(fā)者、上海創(chuàng)塔電子科技有限公司董事長羅德平感嘆，唯有不斷創(chuàng)新，才能真正收獲成功。

讓農(nóng)民不再收獲眼淚

上世紀80年代，羅德平大學畢業(yè)后，在貴州從事農(nóng)業(yè)植保工作。在一次調(diào)研產(chǎn)糧基地時，他發(fā)現(xiàn)面對看似豐收的金黃稻田，稻農(nóng)們卻兩眼淚汪汪。原來是成片的水稻得了稻瘟病中最致命的穗莖瘟，稻穗是空的，只剩下一包草殼，幾乎絕產(chǎn)。這樣的情況竟然持續(xù)了3年。面對農(nóng)民的眼淚，羅德平感到非常震驚與痛心。

羅德平調(diào)研后了解到，對于控制此類病害最有效的技術手段是提前打藥防治，一旦形成穗莖瘟，即使馬上打藥也已無濟于事。而提前打藥防治的關鍵是有效的病害監(jiān)測預報，為此，他暗下決心，一定要攻克有效監(jiān)測預報這個難關。

攻克這個難題的關鍵，是在病害暴發(fā)前7—10天預測出空氣中孢子的濃度，進行有針對性的用藥預防。于是羅德平開始著手進行監(jiān)測設備的研發(fā)設計工作，并形成了空中孢子捕捉儀的設計雛形。他的這項研究先后獲得貴州省金沙縣科委和省農(nóng)業(yè)廳的專項資金支持；1990年，空中孢子捕捉儀入選上?？萍紟欤瑫r這種設備也進入農(nóng)業(yè)部視線。

1993年羅德平辭職下海來到上海，在國際知名的電腦設備制造公司邊工作邊積累空中孢子捕捉儀二次研發(fā)所需的硬件技術。通過8年積累，2001年羅德平自己成立了科技公司，開始積累空中孢子捕捉器的研發(fā)資本。

互聯(lián)網(wǎng)技術成就實時自動監(jiān)測

2008年，借助于3G技術和互聯(lián)網(wǎng)，羅德平認為空中孢子捕捉儀二次研發(fā)的條件成熟了。在資金、技術和平臺等都到位后，他重新組織研發(fā)團隊，對空中孢子捕捉儀進行深度研發(fā)和更新設計，力求實現(xiàn)智能化和實時化。

2009年，項目上報上海市科委，獲國家中小企業(yè)轉(zhuǎn)型基金120萬元專項款支持。新一代空中孢子捕捉儀完成了樣機研發(fā)，并在上海蔬菜基地完成了第一次田間試驗。

2010年以來，在公益性行業(yè)（氣象）科研專項經(jīng)費項目“農(nóng)作物病蟲害發(fā)生氣象條件監(jiān)測、預警和評價技術”支持下，布設在小麥主產(chǎn)區(qū)4個不同地區(qū)（河南南陽、平輿、鶴壁，河北辛集）的小麥白粉病病菌孢子捕捉儀，對小麥田間病菌孢子實時觀測應用進行了檢驗，并在此基礎上改進了原來的硬件技術，大大提高了田間獲取孢子圖片的清晰度，最終研制成功新一代小麥白粉病病菌孢子捕捉儀。

中國氣象科學研究院研究員霍治國認為，要實現(xiàn)田間白粉病病菌孢子數(shù)量實時監(jiān)測與預警預報應用，必須解決從捕捉的所有孢子中有效識別白粉病孢子，對其進行自動計數(shù)及提高孢子圖片清晰度等多項關鍵技術問題。而“小麥白粉病病菌孢子自動識別智能系統(tǒng)”通過建立專家識別庫，研發(fā)自動識別與自動計數(shù)模型，對原有病菌孢子捕捉儀硬件進行技術改進，成功解決了這些關鍵問題。

顯著提升農(nóng)作物病害監(jiān)控水平

小麥白粉病廣泛分布于我國各小麥主產(chǎn)區(qū)，一般發(fā)病可造成10%左右減產(chǎn)，嚴重時減產(chǎn)可達50%以上，有些高感品種甚至顆粒無收。在病害暴發(fā)年份，損失更為驚人，如1990—1991年全國小麥白粉病大流行，導致1990年小麥損失14.38億公斤，1991年雖經(jīng)大力防治，實際損失仍達7.7億公斤。

據(jù)統(tǒng)計，全國農(nóng)作物病害有742種，其中約有60%的種類是由病菌孢子經(jīng)氣流傳播、侵染作物形成的。目前的防控方法主要通過人工目測、田間調(diào)查等進行農(nóng)作物病害的觀測，觀測時效不足、勞動強度大、數(shù)字化程度低。

孢子捕捉儀的推廣應用，將實現(xiàn)對農(nóng)作物病害病菌孢子產(chǎn)生、釋放、傳播和侵染過程的連續(xù)動態(tài)監(jiān)測，將病害的監(jiān)測時間從目前人工目測田間植株病害癥狀出現(xiàn)階段，提前到病菌孢子產(chǎn)生與釋放階段，提高病害監(jiān)測預報的時效性和準確率，顯著提升農(nóng)作物病害綜合防控管理水平。

同時，這套系統(tǒng)應用于全國農(nóng)作物病蟲測報網(wǎng)絡，將實現(xiàn)全國病害監(jiān)測預警基礎數(shù)據(jù)的標準化采集、自動化管理以及田間農(nóng)作物生長狀態(tài)的實景觀測等。通過擴充建立病菌孢子專家識別庫，還可在蔬菜、果樹等植物病害自動監(jiān)測方面進行推廣應用。