害虫发生期的气象预测模型综述

资料与方法

研究区概况化州市位于广东省西南部(21°29'－22°13'N，110°20'－110°45'E)，是广东省重要的水稻生产基地，为典型的双季稻区，常年水稻种植面积5.11万hm2左右。属典型的亚热带季风气候区，雨热同季，水热资源丰富，年平均气温22.1～23.9℃，最冷月(1月)平均最低气温7.7～15.1℃，≥10℃活动积温7964.4～8683.6℃•d，年降水量1103.0～3005.3mm，蒸发量1473.2～2096.0mm，日照时数1560.2～2430.3h。稻飞虱在该区常年发生7代，其中2代稻飞虱近年逐年加重，已演变成主害代［2，16］，因此，对2代稻飞虱的预测已成为预测关键。资料来源1991－2011年稻飞虱田间系统调查资料来自化州市病虫测报站。按《农作物主要病虫测报办法》［17］和《稻飞虱测报调查规范》［18］的要求，开展田间发生为害情况调查，并以百丛虫量为指标对稻飞虱发生程度进行等级划分［18］，发生程度分为轻、中偏轻、中等、中偏重、大发生5级，分别用1、2、3、4、5表示。百丛虫量选用5月中旬－下旬各类型稻田加权平均值，5月下旬－6月上旬普查中测算发生面积，超过防治指标的稻田均计算为稻飞虱发生面积。气象资料来自化州市气象局1990－2011年的逐日气象观测资料，包括平均温度、最高温度、最低温度、降水量、相对湿度、日照时数等。此外，考虑到不同因子交互作用对稻飞虱发生发展的影响，引进了温湿比(相对湿度与温度之比)和温雨比(降水量与温度之比)等因子。分析方法2代稻飞虱预测主要包括发生期和发生程度的预测，其中发生期分为成虫始盛期和若虫高峰期，发生程度包括发生面积。本地常年2代稻飞虱成虫、若虫盛期分别发生在4月下旬、5月中旬－下旬，考虑到预报时效和预报因子的超前性，选择上年7月－当年4月的各气象因子作为备选因子，通过相关分析和逐步回归方法进一步筛选，依次选中预报关键因子并分别建立2代稻飞虱成虫始盛期、若虫高峰期、发生程度和发生面积预测模型。数据处理采用SPSS18.0软件。

结果与分析

代稻飞虱成虫始盛期预测因子筛选及模型建立成虫始盛期是指成虫数量占总虫数的16%的日期或虫口明显增加的时期。化州市2代成虫始盛期的多年平均日期为4月28日。将历年2代稻飞虱成虫始盛期用自然数表示(以4月1日为1)，建立其时间序列，与各气象因子序列进行相关分析和逐步回归，通过0.05水平显著性检验的因子依次为:2月平均最低气温(X1，℃)、3月相对湿度(X2，%)和3月下旬－4月上旬平均最高气温(X3，℃)，其相应的成虫始盛期预测模型为Y=－13.9895－1.9812X1+1.2594X2－1.3675X3(1)式中，Y为2代稻飞虱成虫始盛期日(以4月1日为1)，R=0.898，F=22.266，方程通过0.01水平的显著性检验。其单相关分析结果。2代稻飞虱成虫始盛期与2月平均最低气温和3月下旬－4月上旬平均最高气温均呈极显著负相关，说明春初温度高，气温回升快，有利于稻飞虱越冬和及早迁入繁殖，表现为出现日数缩短，使2代稻飞虱成虫始盛期出现提前;与3月平均空气相对湿度则呈极显著正相关，即随着空气湿度的增大，始盛期出现日数增加，稻飞虱发生时间推后。模型检验将化州市1991－2010年各年度对应的气象观测数据代入成虫始盛期预测模型，逐年模拟值与实测值对比情况如图1。由图可见，模拟值与实测值的逐年变化趋势基本一致，按相差±3d为标准值计算，相对准确率为75%，表明该模型的模拟准确率较高。将化州市2011年2月平均最低气温(13.9℃)、3月相对湿度(79%)和3月下旬－4月上旬平均最低气温(23.2℃)代入预测模型，得到Y=26，即预测2011年2代稻飞虱成虫始盛期为4月26日，与发生实况4月27日差1d，预测结果与实际基本相符。因子筛选及模型建立若虫高峰期是指若虫数量占总虫数的50%的日期或虫口增加最多的一天。化州市2代若虫高峰的多年平均日期为5月13日。将历年2代稻飞虱若虫高峰期用自然数表示(以5月1日为1)，建立其时间序列，与各气象因子序列进行相关分析和逐步回归，通过0.05水平显著性检验的因子依次为:2－3月平均气温(X1，℃)和3月下旬－4月上旬平均气温(X2，℃)，相应的若虫高峰期预测模型为Y=134.9327－3.9893X1－2.1392X2(2)式中，Y为2代稻飞虱若虫高峰期日(以5月1日为1)，R=0.913，F=42.389，方程通过0.01水平的显著性检验。模型检验将化州市1991－2010年各年度对应的气象观测数据代入若虫高峰期预测模型，逐年模拟值与实测值对比情况如图2。由图可见，模拟值与实测值的逐年变化趋势基本一致，按相差±3d为标准值计算，相对准确率达85%，表明该模型的模拟准确率较高，可以较好地预测2代稻飞虱若虫高峰期。将化州市2011年2－3月平均气温(16.7℃)与3月下旬－4月上旬平均气温(19.0℃)代入预测模型，得到Y=28，即预报2011年2代稻飞虱若虫高峰期为5月28日，与发生实况5月26日相差2d，预测结果与实际基本相符。

结论与讨论

(1)气象条件是影响2代稻飞虱发生发展的主要环境因子之一。热量和湿度条件是影响稻飞虱发生期的关键气象因素，其中温度因子对稻飞虱发生发展具有协同促进作用，湿度因子具有反向抑制作用。高温、少雨、干燥的天气有利于稻飞虱的及早迁入和快速繁殖，导致成虫始盛期、若虫高峰期提前。热量和日照条件是影响稻飞虱发生程度和发生面积的关键气象因素，其中光热因子(气温、日照)对稻飞虱发生发展具有协同促进作用，温湿比、降水日数具有反向抑制作用，高温、少雨、多日照的天气使田间稻飞虱种群建立早、数量大、优势强、发生重，此结果与雷国明结果一致［19］。(2)利用影响较大的气象因子建立了2代稻飞虱发生发展的4个气象预测模型，经历史资料回代和2011年试验检验，结果均较准确。由于均采用实时地面气象资料，资料易于获取，易于进行业务化，便于在实际生产中应用推广，且本文选用的11个气象因子的数据最迟能在4月中旬初期获得，而广东省西南部2代稻飞虱危害高峰期一般在5月上中旬，故能提前20d以上预报服务信息，所建立的模型更具预测性，对农业防灾减灾和农业生产的持续发展更具指导意义。同时还可为估计下续几代稻飞虱发生发展提供参考依据。(3)异常或极端气候事件对预测模型的影响较大［20］，如2009年的预测检验中，由于2月的异常高温导致2代成虫始盛期有较大差异，这种特殊天气的影响，预测模型中欠考虑，有待进一步研究。此外，有的年份预报与实况不完全一致，是由于本文仅考虑在一定虫源条件下气象条件对稻飞虱发生发展的影响，而稻飞虱是迁飞性害虫［21-23］，其发生发展与其迁入的大气环流、虫源基数、天敌条件、防治技术等因素有关，故应用时如能辅以短期预报法校正，则可收到更好的预报效果。

作者：刘祖建 陈冰 陈蔚烨 王春霞 梁盛铭 陈观浩