水稻害虫:研究进展与展望

水稻是我国主要的粮食作物,病虫害的发生直接威胁水稻生产安全。水稻害虫种类多,灾变机制复杂,绿色防控新技术开发难度大。深入研究水稻害虫的监测和早期预警技术、发育与生殖调控机制、化学通信机制和新型防控技术等,不仅有助于阐明水稻害虫发生灾变机制,还将为害虫综合治理提供新的有效的防控靶点和防控技术。近年来,我国学者在水稻害虫研究领域取得显著进展,在多个研究方向取得重要成果,本专辑汇集了一些最新研究进展。本文概述了目前关于水稻害虫研究的最新进展,介绍了本专辑论文的主要研究内容,并提出了如下值得更深入关注的3个研究方向:(1)水稻害虫智能化监测和早期预警;(2)水稻害虫灾变机制及演变规律;(3)水稻害虫绿色防控靶点挖掘及可持续防控体系构建和应用。

带药移栽对水稻害虫防控的减药增效作用分析

【目的】以新型、高效、持效期长的杀虫剂三氟苯嘧啶和四唑虫酰胺为例,探究带药移栽对水稻害虫的防控效果及农药减量增效的实践意义。【方法】通过室内模拟秧苗带药移栽分别测定了1.95,5.85和9.75 mg a.i./m^(2)三氟苯嘧啶处理对褐飞虱Nilaparvata lugens和白背飞虱Sogatella furcifera成虫或若虫的毒力和持效期,并在浙江杭州和湖南衡阳两地评估了早、中、晚稻秧苗高剂量带药移栽处理对二化螟Chilo suppressalis和稻飞虱的田间防效以及不同施药模式对稻田寄生蜂种群动态的影响。【结果】室内经5.85和9.75 mg a.i./m^(2)三氟苯嘧啶处理的秧苗在移栽后35 d时使褐飞虱雌成虫和3龄若虫均能保持75%以上的校正死亡率,且5.85 mg a.i./m^(2)剂量处理在移栽后28 d时使白背飞虱雌成虫的校正死亡率大于80%;使用12.75和25.50 mg a.i./m^(2)四唑虫酰胺处理秧苗在移栽后35 d时对早稻二化螟为害的校正防效均在85%以上。综合浙江杭州和湖南衡阳两地中、晚稻田间试验结果表明,应用5.85 mg a.i./m^(2)三氟苯嘧啶和25.50 mg a.i./m^(2)四唑虫酰胺进行秧苗“送嫁药”处理可减少1~2次大田用药和98%以上的农药有效成分用量,同时还保持着与常规喷施相当的防效,并使寄生蜂总种类和总数量分别提高了29.0%~49.7%和61.2%~69.3%。【结论】秧苗移栽前施用防效优良且持效期长的杀虫剂能减少水稻前期的施药次数和用量,产生较好的经济和生态效益。本研究为利用带药移栽技术推行水稻病虫害的绿色防控提供了重要参考。

基于改进YOLOv7-tiny算法的多种类不均衡样本水稻害虫检测

为实现基于机器视觉的田间水稻害虫检测,本研究结合IP102农业害虫数据集及网络资源,建立了含有26类标签的不均衡样本水稻害虫数据集;改进YOLOv7-tiny单阶段目标检测算法,以部分卷积PConv作为主要卷积核,结合极化自注意力机制(Polarized Self-Attention),将提取到的特征进行复杂双向多尺度特征融合,建立了适合多种类不均衡样本的水稻害虫检测模型。结果表明,在加入迁移学习和多尺度训练的条件下,改进后的YOLOv7-tiny检测算法在自建水稻害虫数据集的平均检测精度达到96.4%,单张图片的检测时间为8.8 ms,模型大小为9 055 kb,可实现对田间水稻害虫的快速准确识别,为水稻害虫的智能化检测和防治提供了技术支持。

一种水稻害虫的小目标检测方法研究

在水稻害虫的防治中,往往会因为田间背景杂乱、叶片与害虫颜色相似、害虫个头较小导致水稻害虫不易被察觉。针对田间水稻害虫检测精度不高的问题,提出一种多尺度均衡级联检测模型(ME-Cascade)。为更好地提取水稻害虫这种小目标的特征,该模型以级联神经网络(Cascade RCNN)为基础,引入多尺度骨干网络结构Res2Net,实现单个残差块中构建类似残差的分层连接。然后在区域生成网络中加入跨通道特征融合层,降低训练过程中背景叶片与目标害虫颜色相似带来的干扰,增强候选区域定位的准确性。并在级联检测器中使用样本均衡化采样,解决目标害虫与背景特征数量差异大带来的正负样本不均衡问题,减少小目标的错检漏检。最后,为避免深层网络在小样本检测中梯度爆炸和过拟合的发生,在梯度下降中使用梯度裁剪技术。将该模型用于公开发表的水稻虫害数据集上,mAP达到了96.9%,比原始Cascade RCNN模型提高了2.7百分点,验证了该模型在真实田间的水稻害虫上具有更好的识别效果。

我国水稻害虫及其化学防治技术探索

稻纵卷叶螟、二化螟、稻飞虱是为害水稻的主要害虫,也是我国一类害虫,2022年发生面积4800万hm2(7.2亿亩次)。其化学防治药剂主要有双酰胺类、新烟碱类、阿维菌素类以及间二酰胺和异?唑啉类,所面临的挑战主要有抗药性、环境生态安全、飞防技术。应对挑战的举措,除了坚持预防为主、综合治理原则外,科学合理用药是关键。以创制杀虫剂环丙氟虫胺为例,探索了抗性水稻二化螟的解决方案,以期为绿色农药创制提供参考。

当前水稻害虫发生趋势及其防治

1.课程介绍水稻生产中,传统的老虫、老病发生依旧癫,如二化、飞虱、稻瘟病等,新病虫害在局部地区偶有爆发,如稻秆潜蝇。本期《农技课堂》将详细介绍水稻种植中几种主要害虫及其防治技术,请用手机扫描二维码观看视频。

基于轻量型残差网络的自然场景水稻害虫识别

准确识别水稻害虫对水稻及时采取防护和治理具有重要意义。该研究以自然场景中水稻害虫图像为研究对象,针对水稻害虫图像的颜色纹理与背景相近以及同类害虫个体间形态差异较大等特点,设计了一个由特征提取、全局优化以及局部优化模块构成的轻量型残差网络(Light Weight Residual Network,LW-ResNet)用于水稻害虫识别。在特征提取模块通过增加卷积层数以及分支数对残差块进行改进,有效提取自然场景中水稻害虫图像的深层全局特征并使用全局优化模块进行优化;局部优化模块通过设计轻量型注意力子模块关注害虫的局部判别性特征。LW-ResNet网络在特征提取模块减少了残差块的数量,在注意力子模块中采用深度可分离卷积减少了浮点运算量,从而实现了模型的轻量化。试验结果表明,所设计的LW-ResNet网络在13类水稻害虫图像的测试数据集上达到了92.5%的识别准确率,高于VGG16、ResNet、AlexNet等经典卷积神经网络模型,并且LW-ResNet网络的参数量仅为1.62×10^(6)个,浮点运算量仅为0.34×10^(9)次,低于MobileNetV3轻量级卷积神经网络模型。该研究成果可用于移动端水稻害虫的自动识别。

水稻害虫及其天敌在生境间迁移的监测方法和原理

通过对实例的剖析研究，较全面地探讨稻田生态系统中水稻害虫及其天敌在生境间迁移的监测方法和有关原理。具体分析了不同采集、诱集和标记方法在稻田节肢动物迁移活动研究中的适用性、优点和限制条件。

频振式杀虫灯在水稻害虫防治中的应用与研究

为了提高西双版纳稻米品质,减少农药残留,科学合理的虫害防治方法是重要的解决手段之一。频振式杀虫灯是当前运用非常广泛的一种物理诱杀害虫的工具,具有广谱、高效、无污染的特点。试验设立灯控不施药区、灯控施药区、非灯控施药区和非灯控不施药区,安排随机区组试验,调查虫害发生动态,适时开展化学农药防治和跟踪测产。试验结果表明:频振式杀虫灯单灯每晚诱虫量在6.7～224 g之间,灯控不施药区、灯控施药区和非灯控施药区与非灯控不施药区相比,对水稻主要害虫稻飞虱和螟虫的防效均达到极显著水平。同时,初步掌握了频振式杀虫灯对水稻害虫的控害效果,表现在水稻虫害发生量减少、防治成本降低、水稻增产增收等方面的效益较为显著。

菊酯类农药在稻田使用初探(一)--拟除虫菊酯类农药防治水稻害虫药效试验

本文通过小区试验和大田示范 ,研究拟除虫菊酯类农药在稻田使用对防治稻纵卷叶螟、二化螟、三化螟的药效 ,并与甲胺磷的防治效果进行比较 ,为稻田取代高毒农药做有益尝试。

锐劲特对多种水稻害虫的防治效果初探

锐劲特对多种水稻害虫的防治效果初探薛智华张夕林张谷丰张建明张洪进（通州市植保站２２６３００）稻纵卷叶螟、稻飞虱和二、三化螟是通州市水稻中后期的主要害虫，三代纵卷叶螟、三代稻飞虱和二代二化螟、三代三化螟常年在８月中下旬发生，防治适期基本接近，这是开展水...

基于WebGIS的水稻害虫自动预警系统

针对当前水稻害虫防治决策人为因素影响大、时效性差的状况,应用网络平台,结合公共气象信息,开发应用于生产的水稻害虫自动预警系统。系统包括基于积温函数的害虫发育模拟系统,能自动根据天气预报值预警多种害虫的发生期,并据此给用户提供参考;实时的气象信息包括气温和湿度等可随时提醒用户当前气候条件对害虫发生的适宜度,辅助用户决策害虫的发生趋势;基于WebGIS的病虫信息展示预警可提供宏观大范围的决策,纠正害虫防治决策中的工作失误。2012年该系统在江苏省范围内成功进行了灰飞虱、白背飞虱、褐飞虱和纵卷叶螟等害虫综合防治的决策,取得了明显的效果。系统基于Apache+PHP+MySQL+MapServer架构,操作简单,实用性强,为病虫信息的信息化、标准化管理、精准化防治提供了技术支撑,为病虫预警决策提供了可靠的工具。

水稻害虫可持续治理中杀虫剂适用性评述

从毒性、抗药性、对有益生物的影响等多方面综述了稻田杀虫剂在水稻害虫可持续治理中的适用性并进行了分类。归于适用类的杀虫剂有氟虫腈和毒死蜱;归于混用适用类的有阿维菌素、B.t.制剂、乙酰甲胺磷;归于适用性降低类的有沙蚕毒素类、三唑磷、吡虫啉、氨基甲酸酯类、噻嗪酮;归于不适用类的有高毒农药、拟除虫菊酯类。此外,还评估了有望引入稻田使用的两个杀虫剂:虫酰肼、氟铃脲。

治理水稻害虫药剂的选择与应用

从药剂毒性、防治效果、抗药性、对天敌安全性等多方面评述了杀虫剂在水稻害虫无害化治理中的适用性并进行了初步分类。归于适用推广类的杀虫剂有氟虫腈、毒死蜱、三唑磷、噻嗪酮;归于适度推广的主要有乙酰甲胺磷、丙溴磷、阿维菌素、沙蚕毒素类、氨基甲酸酯类;归于禁止使用类主要有高毒农药、吡虫啉;可望引入的主要有吡蚜酮、氟铃脲、氟啶脲、丁烯氟虫腈等。并提出了水稻害虫无害化治理的配套措施。

毒死蜱·氟虫腈16%乳油防治水稻害虫田间药效试验

试验结果表明,毒死蜱·氟虫腈16%乳油杀虫谱广,是水稻害虫总体防治的理想药剂。毒死蜱·氟虫腈16%乳油100mL/667m2对稻纵卷叶螟的杀虫效果达97.2%,保叶效果达95.9%,显著优于氟虫腈;对二化螟的杀虫效果达95.8%,保穗效果达93.3%,与氟虫腈相当;毒死蜱·氟虫腈16%乳油80mL/667m2,对褐飞虱的防治效果在70%以上,持效期达15d,显著优于氟虫腈。

福建省水稻害虫名录

笔者自1974年开始参加福建省经济昆虫资源调查,几年来在福建南北和中部地区,包括武夷山自然保护区在内,进行水稻害虫的调查。根据调查所得的材料,连同过去积累的调查记录和文献资料,整理成这个名录。本名录记述福建省水稻害虫约220种,其中27种是福建新记录(包括待描述的一新种),6种在我国是为害水稻的新记录。这220种害虫的学名,大部分是根据标本鉴定,同时也参考历史资料记录。我省稻区地理条件复杂,生态环境迥异。笔者调查的地区有限,深度也不够。

基于后验概率SVM的水稻害虫识别方法研究

针对水稻灯诱害虫姿态各异、样体残缺及硬判别对分类器的影响,提出基于后验概率SVM的害虫识别方法。对4种害虫进行图像预处理和特征提取,建立支持向量机识别模型,统计并分析测试集所有样本的后验概率。结果表明,利用SVM方法识别四种水稻灯诱害虫的平均识别率为96.8%,针对姿态各异造成的误判情况,当后验概率值全部小于0.7时,应考虑第二最大值所属种类作为识别输出。该方法能够提高识别率,为实际应用提供理论基础。

水稻害虫无害化治理中杀虫剂应用技术探讨

本文探讨通过优化杀虫剂产品和使用技术,实现水稻害虫全程无害化治理的思路和方法,并组建一套相关的配套技术,在实际应用中取得良好效果。