温室生态健康在设施农业生产中的应用方法

邓永卓，李 洁，王姝逸，杨靖峰

（1.天津市农业技术推广站，天津 300061；2.天津市农业信息中心，天津 300201）

1 温室生态系统健康

生态系统健康是20世纪90年代国际上出现的一个新的研究领域，与人类健康密切相关。1994年成立了国际生态系统健康学会。继而国内也开展了这方面的研究工作。生态系统健康一般包含了如下几个方面的含义：①一个健康的系统必须是稳定、有弹性和可持续的；②生态系统健康具有尺度限制；③应用生态系统健康概念的目标是管理资源；④一个生态系统健康的标准状态必须包括人类作为生态系统的一部分，并认识到人口统计学的影响；⑤生态系统功能的保持，生态系统的可持续性等必须考虑到区域或空间分配等。对于农业生态系统的健康评估方法很多，常用的有如下几类：①生态系统失调综合症的诊断：生态系统失调综合症（Ecosystem DistressSyndrome）是指系统被破坏后导致其在正常生命期限前终结的不可逆过程；②生态系统的缓冲力和持续性评估：这是根据生态系统抵抗压力能力的大小来评价其健康程度的，即生态系统抵抗自然灾害或受自然灾害的干扰后恢复原来状态的能力；③生态系统健康风险评估：生态系统健康风险评估就是评价危害生态系统健康的不良事件发生的概率以及在不同概率下不良事件所造成后果的严重性，并决定应该制订和采取的可行对策。

温室生态系统健康研究在国内研究比较少，开始于2000年左右。乔晓军和沈佐锐通过开发温室环境监控系统，实现了对温室内外温湿度、光照及二氧化碳浓度等参数进行自动测量和自动存储，同时与冬夏季温室黄瓜上棉蚜种群随时序的数量变化系统调查结合，并对蚜虫种群动态进行分析，开发出温室害虫种群动态模拟系统。王小艺和沈佐锐，通过研究某些关键因子（如杀虫剂、天敌生物及环境温度等）在温室生态系统中对害虫种群的调控作用，以及这些因子的联系效应，提高了保护地害虫综合治理的水平。卢健和沈佐锐通过对温室环境因子的实时监控数据，结合蔬菜专家知识，开发了温室作物生态健康智能监护系统（GH-Healthex）。

2 在设施农业管理中的应用

从生态系统健康角度分析，设施生产环境特殊、作物种类繁多、连作现象严重及新品种引进的条件，病原菌和小型昆虫大量繁殖，出现了与露地生产不同的温室“生态系统综合症”问题。主要表现为生物多样性的减少（包括生境、物种和基因水平上），生物组成的变化，r-类对策物种（小型昆虫）在生态系统中的优势度增加，生态系统中某些种群振荡幅度加大等。

针对上述这些表现，通过对温室生态系统数据进行采集，应用温室生态模型技术对主要病虫害进行动态模拟，并进行生态系统综合症诊断，实现早期预警，明确温室生态系统不同作物及品种的种植时空规划，确定健康温室生态系统综合管理的配套措施，科学指导温室生产作物种类（品种）、茬口安排及病虫害防治等。

2.1 温室生态系统数据采集

利用设施环境因子自动监测设备采集与温室生产中作物生长及病虫害相关的环境因子，主要是空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤水分、光照和二氧化碳。利用智能监测技术（如微小昆虫自动计数和作物叶面分析系统技术）结合传统监测手段监测温室病虫害发生动态。同时，根据需要对作物生长动态进行监测，并收集相关市场信息。以上数据作为基础性数据。

2.2 温室生态系统模拟

综合考虑反映温室生态系统的资源状况与生产结构的各类型设施的生物环境指标（温室环境、作物种类、品种及茬口安排）及社会经济指标（上市周期和生产效益）等，结合防御灾害（风、雹、低温冷害及阴雨等气象灾害），利用层次分析方法分析系统的结构，明确评价体系相关的要素，采用模糊综合评价法和综合指数法确定各要素间的相关性和权重，据此建立评价指标体系。采用系统模拟模型技术进行不同作物及品种和茬口的种植时空模拟，即可提出不同类型设施种植优化方案。

2.3 生态系统综合症诊断

利用历年设施病虫害发生动态和分布、气象和土壤等资料，结合实地监测及农艺措施，明确设施中主要及新出现病虫害的发生规律和流行动态，其诊断就是选择一组关键指标，如环境指标（温室小气候环境和温室土壤环境等）、生物指标（生物多样性、天敌、害虫、病害及土壤微生物征，建立生态系统综合症诊断指标体系。

2.4 温室病虫害动态模型建立

在监测温室典型病虫害 (如黄瓜霜霉病、番茄灰霉病、白粉虱和蚜虫)及一些新发生对生产造成严重威胁的病虫害的基础上，结合温室实时监测获取的环境数据，通过小区试验构建其发生危害动态模型，包括主要虫害动态规律研究，主要虫害与病害流行之间的相关性等。

2.5 提出温室生态系统健康综合管理配套措施

根据上述所提到的温室生态系统模拟、温室生态系统综合症诊断、温室病害流行模型及虫害种群动态模型技术，即可组建完成温室生态系统健康综合管理配套措施，实现对温室中种植作物种类及品种选择、茬口安排、水肥管理、病虫害管理和温室操作调控等各个生产环节的预警、决策和技术实施，科学指导温室作物安全高效生产。整个实现过程如图1所示。

图1 温室生态健康综合管理措施实现过程

[1]王小艺,沈佐锐.农业生态系统健康评估方法研究概况[J].中国农业大学学报,2001,6(1):84-90.

[2]句荣辉,沈佐锐.基于短信息的温室生态健康呼叫系统[J].农业工程学报,2004,20(3):226-228.