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适读人群 :农业、气象工作者 孙立德研究员从事气象工作35年来,始终坚持以农业病虫害气象学的实验研究与服务应用为主攻目标。脚踏实地地深入农田、温室,观察病情、虫情、苗情,观云测天,利用包括天气图、模式输出图在内的现代气象信息源,用定性定量相结合的若干新方法探索病虫与天气气候潜在关系的奥秘。
《农业病虫害气象学》是一部颇有特色的专著。其特色可概括为4个字:新、信、广、用。
“新”是首先映入读者眼帘的是已成熟的两门学科——植物保护学(以植物病理学与昆虫学为基础)和应用气象学(以大气科学为基础)的有效交叉。“信”是书中所论观点,有充分的实践和理论基础,资料翔实确切,不少内容源于作者亲历,上升为理性认识后又经实践检验。“广”是书中涉及的基础应用学科是十分广泛的,也借助了多方面高新技术成果。“用”是既可为有关学科研究者、师生阅读,用之于学术创新;又可为农业生产者、气象科技人员和管理者用于农田、温室植保、气象服务运筹和广泛的减灾实践之中。
内容简介
病虫灾害和气象灾害在为害农业生产的众多自然灾害中占有相当大的比例。为了减灾、夺取农业生产的丰产丰收,人们采取多种措施以趋利避害。生产实践的需要,促进了相关科学技术的进步。过去几十年来,尤其是改革开放的30多年来,许多科技人员为农业病虫气象灾害的原理、预报和科学防御做了大量工作,至今已形成许多有用的成果,并用于防灾减灾,也形成许多可称为文献的有学术价值和(或)有应用效果的文章。这对农业病虫气象问题的研究进展和进一步应用,无疑是一件大好事。本书分为3篇10章,分别从原理解析、预报求索和防御控制方面加以论述。
作者简介
孙立德,1959年生,北京师范大学在职研究生毕业。辽宁省喀左县气象局局长、研究员,东北区域气象中心首席气象服务专家,辽宁省植物保护学会副理事长,全国病虫气象及设施农业气象服务专家组成员,辽宁省第十届、第十二届人大代表,国务院政府特殊津贴专家。主持完成科研课题33项,其中主持科技部科研课题3项,有9项获省部级科技进步二、三等奖,有24项获市厅级科技进步一、二、三等奖。在国内外公开发表学术论文99篇,出版专著4部。5次出席国际学术讨论会和21次参加全国性学术讨论会。被评为全国优秀青年气象工作者、辽宁省优秀科技工作者、辽宁省青年专业技术拔尖人才、辽宁省十大杰出青年、辽宁省优秀共产党员、辽宁省十大科技创业标兵、朝阳市劳动模范、朝阳市十大英模等。他所领导的喀左县气象局连续4届获全国文明单位称号。喀左县2014年被中国气象局定为全国首批标准化现代农业气象服务县。
内页插图
目录
绪论…001
第一篇原理解析…009
第一章病虫害气象资料信息源…011
第一节由常规平行观测(含观察、调查)获取的通用资料信息…011
第二节由专门设计的实验观察所获取的资料信息…013
第三节由模式识别技术获取的昆虫气象并行监测资料信息…018
第四节雷达气象与雷达昆虫的并行监测资料信息…022
第五节卫星对昆虫和天气的并行监测…024
第二章病虫害与气象要素的关系…026
第一节虫害与气象要素…026
第二节病害与气象要素…035
第三章病虫害天气学:基本原理…043
第一节问题的提出…043
第二节基本概念、术语及信息源…047
第三节信息汇集与图上显示--填图格式…059 第四节病虫害天气图的初步分析…061
第五节病虫害依天气形势关系的研究…064
第六节携虫(菌)天气系统…070
第四章病虫害气候学…078
第一节昆虫与气候关系:定量模型方法…079
第二节病虫害气候风险:分析与评价的一般问题…080
第三节病害气候地域:分析与区划…085 第四节信息技术条件下的病害气候区划…087
第五节虫害气候区划…091
第六节气候变暖对病虫害的影响…094
第二篇预报求索…103
第五章病虫害气象预报:基础、方法论及研讨厅…105
第一节病虫害气象预报的生态动力学基础…105
第二节病虫害气象预报方法论…110
第三节综合集成研讨厅及病虫害气象预报的大成智慧工程…119
第六章病虫害天气学:预报应用…125
第一节半经验半理论的外推:从天气形势出发的应用…125
第二节半经验半理论的外推:从生物运动出发的应用…132 第三节天气系统与天气现象的动力效应--病虫害突变问题…137
第四节害虫迁飞、降落的天气动力形势及预报应用…144
第五节虫情(成虫密度)与天气形势关系的统计模式识别系统…155
第七章数理统计等数学方法在病虫害气象预报中的应用…158
第一节回归以及判别分析在病虫害气象预报中的应用…158
第二节非参数统计检验在病虫害气象预报中的应用…162
第三节病虫害气象统计预报方法的4个发展阶段…175
第四节模糊数学、灰色系统在病虫害气象预报中的应用…178
第三篇防御控制…183
第八章长远性防御与天气气候适应…185
第一节品种对病虫害的抗性与适宜气候落区:一般模型…185
第二节品种对病虫害的抗性与适宜气候落区:灾变模型…193
第三节天敌培养与利用的气象生态模型…199
第九章应急防御(治) 与携虫大气的人工影响…205
第一节天气气候指标引导下的病害防治…205
第二节药物防治与气象环境的一般关系…208
第三节蔬菜病虫害防治与微气象环境调节…214 第四节携虫(菌)大气的人工影响…219
第十章病虫气象调控的对策与决策模型…228
第一节病虫气象控制的博弈模型…228
第二节按病虫气象风险优选作物类型的决策方案…234
第三节依干旱概率决策抗虫作物种植的类型…241
参考文献…245
前言/序言
《气候变幻下的丰收密码:智慧农业的未来图景》 引言: 农业,文明的基石,人类生存的根本。在漫长的历史长河中,农业生产始终与自然的脉搏紧密相连,风调雨顺的祈愿,刻在了先民的记忆深处。然而,当今时代,气候变化已不再是遥远的警示,而是切切实实影响着全球粮食安全的严峻挑战。极端天气频发,降雨模式改变,气温异常波动……这些宏观的气象现象,正以前所未有的方式,重塑着我们熟悉的农耕图景。 《气候变幻下的丰收密码:智慧农业的未来图景》一书,正是以此为切入点,深入剖析了日益复杂多变的气候环境对农业生产造成的深远影响。本书并非简单罗列农业生产中的种种“天灾”,而是着眼于“变”与“应”的辩证关系,旨在揭示在气候变化的大背景下,农业如何寻求新的生存之道,如何通过科技赋能,实现可持续发展和稳定增产。本书将引领读者踏上一段探索智慧农业未来的旅程,理解那些隐藏在“丰收密码”背后的科学逻辑和创新实践。 第一章:气候变局下的农业脉搏——挑战与隐忧 本章将从宏观视角出发,梳理当前全球气候变化的最新趋势及其对农业生产带来的直接影响。我们将探讨: 极端天气事件的常态化: 干旱、洪涝、台风、霜冻、高温热浪等极端天气事件的发生频率和强度是否正在增加?它们对作物生长周期的不同阶段(播种、萌发、生长、开花、结果、成熟)分别造成怎样的损害?例如,突如其来的寒潮可能冻伤幼苗,持续的干旱则会使作物枯萎,而过度的降雨则可能导致根系腐烂和病虫害蔓延。 温度与降水模式的微妙改变: 随着全球平均气温的上升,不同地区的生长季长度、无霜期、作物适宜种植区的迁移等发生了哪些变化?降水量的区域性差异和季节性变化对水资源可用性的影响如何?例如,某些地区夏季降雨量减少,冬季降雨量增加,这会给依赖雨水灌溉的农作物带来怎样的挑战? 病虫害“新常态”的出现: 气候变化如何影响现有病原体和害虫的地理分布、生命周期和繁殖能力?哪些新的病虫害种类可能出现,或现有病虫害的爆发阈值是否降低?例如,温暖湿润的环境可能加速某些真菌性病害的传播,而温和的冬季则可能导致越冬害虫数量激增。 土壤健康与水资源的可持续性: 气候变化如何影响土壤的物理、化学和生物特性?例如,高温和干旱可能加剧土壤侵蚀和沙化,而洪涝则可能导致土壤养分流失和板结。水资源的短缺或过剩如何影响农业灌溉和水肥一体化技术的应用? 通过本章的分析,读者将对当前气候变化给农业带来的严峻形势有一个清晰的认识,为后续章节的深入探讨奠定基础。 第二章:数据的力量:气候信息赋能精准农业 本章将聚焦于现代科技如何将海量气候数据转化为农业生产的“智慧指南”。我们将深入了解: 气象监测与预报体系的升级: 从地面气象站到卫星遥感,从无人机监测到物联网传感器,现代气象监测技术如何实现对农田微环境的精细化感知?数值天气预报模型是如何不断优化的,它们如何为农业提供更准确、更及时的短期、中期甚至长期天气预报? 气候大数据分析与决策支持: 如何利用大数据技术整合历史气象数据、土壤数据、作物长势数据、病虫害监测数据等多源信息?人工智能(AI)和机器学习(ML)是如何应用于识别气候模式、预测气候变化趋势、评估气候风险的?这些分析结果如何转化为具体的农业生产决策,例如最佳播种时间、灌溉量、施肥策略、病虫害预警等? 地理信息系统(GIS)与遥感技术的应用: GIS如何帮助我们理解不同区域的气候特征、土壤类型和地形地貌?遥感技术(如卫星图像)如何监测作物覆盖率、叶绿素含量、水分胁迫等关键指标,从而评估作物健康状况和产量潜力?如何通过多时相遥感数据识别病虫害的早期迹象? 智能灌溉与水肥一体化: 基于实时气象数据和土壤水分监测,智能灌溉系统如何实现按需供水,最大程度地节约水资源?水肥一体化技术是如何将灌溉与施肥结合,实现养分的高效利用,并减少环境污染的? 本章将展示科技如何将模糊的“看天吃饭”转变为科学的“知天而作”,实现农业生产的精细化管理和资源的最优配置。 第三章:抗逆种植的新篇章——培育未来作物 本章将着眼于从源头上解决气候变化对作物的威胁,探讨如何通过育种和栽培技术的创新,培育出更能适应恶劣环境的作物。我们将关注: 抗旱、抗涝、耐盐碱育种新进展: 如何利用基因编辑、分子标记辅助育种等现代生物技术,加速培育具有更高抗旱、抗涝、耐盐碱能力的作物品种?这些新品种在哪些生理机制上表现出更强的适应性? 耐高温、耐低温作物的开发: 随着极端温度事件的增多,开发耐高温和耐低温的作物品种显得尤为重要。本章将介绍相关的育种策略和研究进展。 生态友好型耕作模式的推广: 除了品种改良,耕作方式的改变也至关重要。免耕、少耕、秸秆还田、轮作、间作等生态耕作模式如何改善土壤结构、增强土壤肥力、提高作物抗逆性? 设施农业与智慧温室的潜力: 在极端气候条件下,设施农业(如温室大棚)提供了可控的生长环境。本章将探讨智能温室如何通过自动化控制光照、温度、湿度、二氧化碳浓度等,为作物创造最优生长条件,实现全年稳产高产。 本章将揭示,通过科学的育种和先进的栽培理念,我们有能力为农业生产筑起一道坚实的“防火墙”,应对不断变化的气候挑战。 第四章:智慧预警与风险管理——防患于未“燃” 本章将聚焦于如何利用科技手段,建立高效的病虫害预警和风险管理体系,将损失降到最低。我们将深入探讨: 病虫害早期监测与预警技术: 除了传统的人工普查,本章将介绍利用传感器网络、无人机、DNA条形码技术、气味传感器等新技术的病虫害早期监测方法。如何通过数据分析,建立精准的预警模型,预测病虫害的发生时间和蔓延趋势? 精准施药与绿色植保: 在病虫害预警的基础上,如何实现精准施药,减少农药使用量,降低对环境的影响?例如,利用无人机进行精准喷洒,或推广生物防治、物理防治等绿色植保技术。 气候变化与新发病虫害的关联分析: 如何利用气候数据和病虫害发生数据,识别气候变化对病虫害发生规律的影响,并预测未来可能出现的新发病虫害? 农业保险与风险分散机制: 在不可避免的气候风险面前,农业保险扮演着怎样的角色?如何通过科学的风险评估和产品设计,为农民提供有效的保障,帮助他们渡过难关? 应急响应与灾后恢复: 当极端天气事件发生时,如何建立有效的应急响应机制,最大限度地减少损失?灾后如何快速开展恢复性生产,保障粮食供应? 本章将强调,积极主动的预警和科学有效的风险管理,是应对气候变化影响,保障农业生产安全的关键。 第五章:数字孪生农场与未来展望——构建可持续农业生态系统 本章将描绘智慧农业的未来蓝图,探讨如何通过集成化的数字技术,构建高效、可持续的农业生态系统。 数字孪生农场的概念与实践: 什么是数字孪生农场?如何通过传感器、无人机、物联网、AI等技术,在数字世界中创建一个与现实农场实时同步的“克隆体”?数字孪生农场在模拟、优化、预测农业生产过程中的作用。 区块链技术在农业供应链中的应用: 区块链技术如何保障农产品从田间到餐桌的溯源信息真实可信?如何提升供应链的透明度和效率? 人工智能驱动的自动化农业: 从自动化播种、除草、施肥到自动化采摘,人工智能如何推动农业生产的全面自动化,提高效率,降低对劳动力的依赖? 可持续农业的经济效益与社会价值: 智慧农业不仅是技术的革新,更是经济效益和社会价值的提升。如何通过提高产量、降低成本、减少浪费,实现农业的可持续发展?智慧农业如何为农民带来更稳定的收入,并促进农村经济的繁荣? 政策支持与国际合作的意义: 应对气候变化,推动智慧农业发展,离不开政府的政策支持和国际间的合作。本章将探讨相关政策导向和国际合作的必要性。 结语: 《气候变幻下的丰收密码:智慧农业的未来图景》并非一本简单的教科书,而是一份关于未来的探索报告。它汇聚了气候科学、生物技术、信息技术、工程技术等多领域的最新成果,旨在为农业的绿色、可持续发展提供理论指导和实践启示。在气候变化的大潮中,唯有拥抱变革,积极创新,才能破译“丰收密码”,确保“中国饭碗”牢牢握在手中,为人类社会的可持续发展贡献农业的力量。这本书希望激励读者,认识到气候变化带来的挑战,更看到科技创新带来的希望,共同为构建一个更具韧性、更有效率、更可持续的农业未来而努力。