草地螟2代幼蟲發(fā)生的氣象條件等級預(yù)報(bào)方法
——以興安盟為例

唐紅艷， 王惠貞　(內(nèi)蒙古生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象中心， 內(nèi)蒙古呼和浩特 010051)

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草地螟2代幼蟲發(fā)生的氣象條件等級預(yù)報(bào)方法
——以興安盟為例

唐紅艷， 王惠貞(內(nèi)蒙古生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象中心， 內(nèi)蒙古呼和浩特 010051)

摘要[目的]明確興安盟草地螟2代幼蟲的發(fā)生規(guī)律并建立2代幼蟲與氣象因子的預(yù)測模型。[方法]選取1980～2015年草地螟監(jiān)測資料和同期氣象資料，采用相關(guān)分析和典型年份對比分析法，研究影響草地螟2代幼蟲發(fā)生的關(guān)鍵氣象因子及氣象指標(biāo)，并采用氣象因子加權(quán)方法建立2代幼蟲發(fā)生的氣象等級預(yù)報(bào)模型。[結(jié)果]影響草地螟2代幼蟲發(fā)生的關(guān)鍵氣象因子為溫度、降雨量、相對濕度、降雨日數(shù)和高溫日數(shù)。當(dāng)1代成蟲出現(xiàn)蛾峰后1～10 d平均氣溫22.0～24.0 ℃、降雨量30～100 mm、相對濕度60%～80%、降雨日數(shù)6～8 d、無高溫日數(shù)時(shí)，最適宜草地螟1代成蟲產(chǎn)卵、孵化和2代幼蟲發(fā)生；而1代成蟲出現(xiàn)蛾峰后1～10 d持續(xù)低溫多雨(高濕)或者高溫少雨(低濕)天氣會明顯抑制草地螟1代成蟲產(chǎn)卵和孵化，導(dǎo)致2代幼蟲輕發(fā)生甚至不發(fā)生；模型檢驗(yàn)結(jié)果表明，有草地螟1代成蟲監(jiān)測資料的8 a中，適宜發(fā)生(1級)和不適宜發(fā)生(3級)的回代結(jié)果與實(shí)際完全相符(占88%)，較適宜發(fā)生(2級)的回代結(jié)果與實(shí)際相差1個(gè)等級(占12%)，說明模型預(yù)報(bào)氣象等級1級和3級效果較好。[結(jié)論]研究結(jié)果為開展草地螟2代幼蟲氣象預(yù)報(bào)提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞草地螟2代幼蟲；氣象等級模型；關(guān)鍵氣象因子；氣象指標(biāo)

草地螟(LoxostegesticticalisL.)屬鱗翅目螟蛾科，是我國北方農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)的重要害蟲。興安盟位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東北部，地處大興安嶺向松嫩平原過渡地帶，草原面積達(dá)303.4萬hm2，占總土地面積的51%，屬于典型的農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)。草地螟幼蟲屬于雜食性害蟲，半農(nóng)半牧區(qū)的土地利用特點(diǎn)以及分布廣泛的豆科、藜科、百合科等草地螟喜食植物為草地螟的生存和繁殖提供了良好的環(huán)境及植被條件。興安盟屬于草地螟危害重發(fā)區(qū)，多數(shù)年份1 a發(fā)生1代幼蟲、2代成蟲，個(gè)別年份發(fā)生2代幼蟲、3代成蟲[1]。由于草地螟2代幼蟲發(fā)生時(shí)間大都在8月上中旬，正是當(dāng)?shù)刂饕魑锷L發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期，也是作物植株葉片最大時(shí)期，葉片功能喪失后難以恢復(fù)，所以其危害程度以及防治難度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1代幼蟲，一旦暴發(fā)就會給農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。

草地螟的發(fā)生、發(fā)展除了受自身生物學(xué)特性影響外，還受作物種類、耕作栽培制度和環(huán)境氣象條件的影響，并以環(huán)境氣象條件的影響最顯著。為了掌握氣象條件與草地螟生殖能力的關(guān)系，前人在試驗(yàn)條件下研究了不同溫度、濕度處理對草地螟成蟲壽命、生殖能力、卵孵化率的影響[2-4]，為研究草地螟發(fā)生與環(huán)境氣象條件的關(guān)系奠定了基礎(chǔ)。還有學(xué)者通過分析1代幼蟲滯育比例、1代成蟲蟲源數(shù)量、環(huán)境氣象條件及食物等因素，系統(tǒng)總結(jié)了草地螟2代幼蟲發(fā)生特征、規(guī)律及成因[5-9]，為預(yù)測草地螟2代幼蟲發(fā)生程度提供了參考。黃紹哲等[10]則通過研究2008年全國草地螟空間分布與氣象條件的關(guān)系，確定了影響成蟲、幼蟲空間分布的主導(dǎo)氣象因子，為大尺度草地螟大發(fā)生空間分布的預(yù)測預(yù)報(bào)提供了依據(jù)。前人研究成果考慮因素較全面，但大部分成果僅限于分析1 a的相關(guān)數(shù)據(jù)，而針對長序列歷史資料和考慮不同氣候年型研究草地螟發(fā)生規(guī)律并建立預(yù)測模型的研究少見報(bào)道。為此，筆者通過分析歷史草地螟監(jiān)測資料與同期氣象資料研究了不同氣候年型草地螟發(fā)生規(guī)律，并建立了草地螟2代幼蟲與氣象因子的預(yù)測模型，以期為開展內(nèi)蒙古草地螟2代幼蟲氣象預(yù)報(bào)提供參考。

1資料來源與方法

1.1資料來源草地螟監(jiān)測資料來源于內(nèi)蒙古興安盟植保站，包括1980～2015年草地螟1代成蟲始見期、1代成蟲出現(xiàn)蛾峰日期、1代成蟲百步驚蛾量(在野外步行100步目測驚飛的草地螟成蟲數(shù)量)、2代幼蟲危害期、2代幼蟲發(fā)生面積等；氣象資料來源于內(nèi)蒙古興安盟8個(gè)氣象觀測站1980～2015年的逐日氣象觀測資料，包括平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫、日最高氣溫≥30 ℃和≥35 ℃日數(shù)、降雨量、降雨日數(shù)(降雨量≥0.1 mm日數(shù))、相對濕度、溫雨系數(shù)(溫度/降雨量)等。

1.2研究方法選取興安盟1代成蟲出現(xiàn)蛾峰的年份，分別統(tǒng)計(jì)1代成蟲出現(xiàn)蛾峰后第1、1～2、1～3、…、1～18、1～19、1～20天平均氣溫、降雨量、相對濕度、降雨日數(shù)、高溫日數(shù)、溫雨系數(shù)(溫度/降雨量)等影響因子，采用對比分析方法，確定影響草地螟2代幼蟲發(fā)生的關(guān)鍵期、關(guān)鍵氣象因子及其氣象指標(biāo)；通過1980～2013年氣象因子與2代幼蟲發(fā)生面積的相關(guān)分析，明確氣象因子的關(guān)聯(lián)程度，采用加權(quán)的方法建立2代幼蟲發(fā)生發(fā)展氣象條件預(yù)報(bào)模型，并開展模型回代檢驗(yàn)和模擬檢驗(yàn)(2014和2015年)。出現(xiàn)蛾峰的年份蛾峰后1～10 d采用實(shí)際日期，未出現(xiàn)蛾峰的年份蛾峰后1～10 d均采用7月25日至8月4日。

2結(jié)果與分析

2.1興安盟草地螟2代幼蟲發(fā)生概況草地螟1代成蟲出現(xiàn)蛾峰后開始產(chǎn)卵和孵化，若氣象條件適宜，很快進(jìn)入2代幼蟲期。興安盟草地螟歷史監(jiān)測資料(表1)表明，草地螟1代成蟲7月中旬開始出現(xiàn)，7月中旬末至8月初進(jìn)入1代成蟲盛發(fā)期，8月上旬末為1代成蟲末期；8月上旬2代幼蟲開始為害農(nóng)作物，8月上中旬進(jìn)入危害盛期，8月下旬為2代幼蟲危害末期；8月中旬開始2代幼蟲入土作繭，一小部分以幼蟲越冬，一大部分化蛹羽化，出現(xiàn)2代成蟲，2代成蟲未見產(chǎn)卵現(xiàn)象(飼養(yǎng)觀察)，去向不明[1]。

表1興安盟草地螟2代幼蟲平均發(fā)生期

Table 1The average occurrence period of the second generation larvae ofL.sticticalisin Xing’an League

興安盟36 a的草地螟監(jiān)測資料中有8 a(1980、1982、1998、1999、2001、2007、2008和2013)出現(xiàn)明顯的1代成蟲蛾峰，其中4 a(1980、1982、2001和2008)發(fā)生過2代幼蟲危害，另4 a(1998、1999、2007和2013)基本未發(fā)生2代幼蟲危害(圖1)。2008年是草地螟2代幼蟲發(fā)生最嚴(yán)重的一年，造成興安盟58.9萬hm2農(nóng)田受災(zāi)，發(fā)生范圍之廣、程度之重實(shí)屬歷史罕見。

2.2確定草地螟2代幼蟲發(fā)生的關(guān)鍵氣象因子草地螟2代幼蟲發(fā)生面積與6～8月逐旬氣象因子相關(guān)分析結(jié)果(表2)表明，草地螟1代成蟲產(chǎn)卵孵化期間(7月中下旬)，草地螟2代幼蟲發(fā)生面積與平均氣溫呈正相關(guān)，與相對濕度、降雨量、降雨日數(shù)呈負(fù)相關(guān)，即該時(shí)期氣溫高有利于1代成蟲產(chǎn)卵和孵化，而降雨量大、降雨日數(shù)多不利于1代成蟲產(chǎn)卵和孵化，影響最顯著的是7月上旬降雨日數(shù)，相關(guān)系數(shù)通過0.05信度檢驗(yàn)。草地螟2代幼蟲生長發(fā)育及危害期間(8月上中旬)，發(fā)生面積仍與平均氣溫呈正相關(guān)，與降雨日數(shù)、降雨量、相對濕度、高溫日數(shù)呈負(fù)相關(guān)。2代幼蟲危害期間，溫度偏高有利于2代幼蟲快速發(fā)育，而降雨量大、相對濕度高和高溫日數(shù)多都不利于2代幼蟲生長發(fā)育，其中影響最顯著的是8月上旬相對濕度和日最高氣溫≥35 ℃日數(shù)，相關(guān)系數(shù)分別通過0.1和0.05信度檢驗(yàn)。

表2草地螟2代幼蟲發(fā)生面積與氣象因子相關(guān)分析結(jié)果

Table 2Correlation analysis of occurrence area of the second generation larvae ofL.sticticalisand meteorological factors

注：*表示通過0.1信度的相關(guān)檢驗(yàn);**表示通過0.05信度的相關(guān)檢驗(yàn)。

Note: * indicates that through the 0.1 correlation test, ** denotes that through the 0.05 correlation test.

2.3建立草地螟2代幼蟲發(fā)生的關(guān)鍵期及氣象指標(biāo)由表3可知，影響草地螟2代幼蟲發(fā)生的關(guān)鍵時(shí)期為1代成蟲出現(xiàn)蛾峰后1～10 d，影響的關(guān)鍵氣象因子為1代成蟲出現(xiàn)蛾峰后1～10 d的平均氣溫、降雨量、相對濕度、降雨日數(shù)和高溫日數(shù)。

表3典型年份1代成蟲蛾峰后1～10 d關(guān)鍵氣象因子與2代幼蟲發(fā)生面積分析結(jié)果

Table 3Analysis results of key meteorological factors in 1-10 d after the first-generation adults moths peak and occurrence area of the second generation larvae in the typical year

1980、1982、2001、2008年都是草地螟2代幼蟲大發(fā)生年份，上述年份1代成蟲出現(xiàn)蛾峰后1～10 d平均氣溫都在22～24 ℃，與常年同期值比距平絕對值都小于1 ℃；相對濕度在60%～80%，與常年同期值比絕對值都小于10%；降雨量都在30～100 mm，與常年同期值比距平百分率絕對值都在10%～80%，且有6～8 d降雨日數(shù)，1～10 d累積降雨量分布較均勻；日最高氣溫≥35 ℃日數(shù)不超過1 d。上述氣象條件有利于草地螟1代成蟲產(chǎn)卵和孵化，有利于2代幼蟲大發(fā)生。

1998年雖然1代成蟲百步驚蛾量達(dá)2 000頭，由于1代成蟲出現(xiàn)蛾峰后1～10 d溫度偏低2.0 ℃、雨量高達(dá)181.6 mm(偏多近3倍)、相對濕度維持在90%(偏高21%)，持續(xù)低溫、多雨、高濕天氣明顯抑制了草地螟1代成蟲產(chǎn)卵和孵化，致使2代幼蟲未發(fā)生。1999年由于1代成蟲出現(xiàn)蛾峰后1～10 d溫度偏高3.0 ℃、雨量只有13.1 mm(偏少73%)，高溫少雨天氣同樣抑制了草地螟1代成蟲產(chǎn)卵和2代幼蟲孵化，所以2代幼蟲未發(fā)生。2007年雖然溫度適宜，但1代成蟲蛾峰后1～10 d幾乎無降雨，且蛾峰后連續(xù)出現(xiàn)日最高氣溫≥30 ℃日數(shù)8 d，其中日最高氣溫≥35 ℃日數(shù)達(dá)到4 d，極端最高氣溫達(dá)38.0 ℃，持續(xù)高溫、少雨、低濕天氣同樣抑制了草地螟1代成蟲產(chǎn)卵和2代幼蟲孵化，所以2代幼蟲未發(fā)生。2013年7月28日至8月5日興安盟出現(xiàn)明顯降雨過程，降雨量分布均勻，期間溫度偏高2.0 ℃，1代成蟲大量遷入，隨后8月上旬后期出現(xiàn)1代成蟲蛾峰[6]。1代成蟲出現(xiàn)蛾峰后1～10 d溫度偏高3.9 ℃，期間降雨量1.6 mm(偏少94%)，高溫少雨天氣抑制了草地螟1代成蟲產(chǎn)卵和2代幼蟲孵化，所以當(dāng)?shù)匚葱纬?代幼蟲危害。

1代成蟲出現(xiàn)蛾峰后1～10 d正是當(dāng)?shù)?代成蟲產(chǎn)卵和2代幼蟲孵化期，此時(shí)出現(xiàn)高溫少雨和低溫多雨(高濕)天氣，都不利于1代成蟲產(chǎn)卵和2代幼蟲孵化[1-3]，草地螟2代幼蟲不發(fā)生或者輕發(fā)生；1代成蟲出現(xiàn)蛾峰后1～10 d溫度、濕度適宜，雨量適中且分布均勻，1代成蟲產(chǎn)卵量多且卵孵化率高，草地螟2代幼蟲大發(fā)生的可能性就大。

依據(jù)上述分析，結(jié)合草地螟生物學(xué)特性及前人研究成果，將草地螟2代幼蟲發(fā)生的氣象指標(biāo)劃分為適宜、較適宜和不適宜3個(gè)等級(表4)。

2.4建立草地螟2代幼蟲氣象等級預(yù)報(bào)模型

2.4.1建立氣象等級預(yù)報(bào)模型。在具備1代成蟲數(shù)量的前提下，草地螟2代幼蟲能否發(fā)生及發(fā)生程度受綜合氣象條件的共同影響，假設(shè)氣象等級預(yù)報(bào)模型為各氣象因子的加權(quán)求和，各因子影響程度采用權(quán)重方法。

Y=0.2T+0.15R+0.1H+0.5Q+0.05W

(1)

式中，Y為草地螟2代幼蟲發(fā)生的氣象等級；T、R、H、Q、W分別代表1代成蟲出現(xiàn)蛾峰后1～10 d的平均氣溫、降雨量、相對濕度、降雨日數(shù)和高溫日數(shù)，氣象因子按照X=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)進(jìn)行歸一化處理。根據(jù)式(1)計(jì)算結(jié)果將草地螟2代幼蟲發(fā)生的氣象等級劃分為3個(gè)等級(表5)。

注：平均氣溫和相對濕度為1代成蟲出現(xiàn)蛾峰后1～10 d的平均值，其他要素為同期合計(jì)值。

Note: Average temperature and relative humidity are mean of 1-10 d after peak emergence of first generation adult, other elements are total value of the same period.

表5草地螟2代幼蟲氣象等級

Table 5Meteorological grades of the second generation larvae ofL.sticticalis

當(dāng)草地螟1代成蟲出現(xiàn)蛾峰后，依據(jù)未來1～10 d天氣預(yù)報(bào)能夠預(yù)測草地螟2代幼蟲發(fā)生的氣象等級。

2.4.2模型檢驗(yàn)。根據(jù)興安盟草地螟2代幼蟲發(fā)生情況將草地螟2代幼蟲實(shí)際發(fā)生面積占當(dāng)?shù)禺?dāng)年糧食作物種植面積的比例劃分為3個(gè)等級，即發(fā)生面積占種植面積比例<1%為3級(輕發(fā)生)，1%～10%為2級(中度發(fā)生)，≥10%為1級(重度發(fā)生)。

將1980～2013年氣象因子歸一化處理后代入式(1)進(jìn)行回代檢驗(yàn)。由表6可知，有草地螟1代成蟲監(jiān)測資料的8 a中，適宜發(fā)生(1級)和不適宜發(fā)生(3級)的回代結(jié)果與實(shí)際完全相符(占88%)，較適宜發(fā)生(2級)的回代結(jié)果與實(shí)際相差1個(gè)等級(占12%)，說明模型預(yù)報(bào)氣象等級1級和3級效果較好。由于其他年份無草地螟1代成蟲監(jiān)測數(shù)據(jù)，盡管氣象條件適宜，也不會發(fā)生2代幼蟲危害。

表6草地螟2代幼蟲發(fā)生氣象適宜度模型檢驗(yàn)結(jié)果

Table 6Test results of meteorological suitability model of the second generation larvae ofL.sticticalis

注：√表示回代等級與實(shí)際等級完全一致；○表示回代與實(shí)際相差1個(gè)等級。

Note: √ indicates that the return level is exactly the same as the actual level; ○ indicates that the return has a level difference with actuality.

2014和2015年草地螟發(fā)生等級模擬結(jié)果顯示，預(yù)測的氣象等級均為3級不適宜發(fā)生，實(shí)際情況是這2 a均未發(fā)生2代幼蟲危害，預(yù)測結(jié)果與實(shí)際相符?？傮w來看，建立的草地螟氣象等級預(yù)報(bào)模型較符合實(shí)際，可應(yīng)用到氣象服務(wù)中。

3結(jié)論與討論

草地螟2代幼蟲的發(fā)生必須具備1代成蟲數(shù)量和適宜的氣象條件，在具備1代成蟲數(shù)量的前提下，2代幼蟲能否發(fā)生關(guān)鍵取決于1代成蟲出現(xiàn)蛾峰后1～10 d的氣象條件。該研究表明，影響草地螟2代幼蟲發(fā)生的關(guān)鍵氣象因子為氣溫、降雨量、相對濕度、降雨日數(shù)和高溫日數(shù)。當(dāng)1代成蟲出現(xiàn)蛾峰后1～10 d平均氣溫22.0～24.0 ℃、降雨量30～100 mm、相對濕度60%～80%、降雨日數(shù)6～8 d、無高溫日數(shù)時(shí)，最適宜草地螟1代成蟲產(chǎn)卵、孵化和2代幼蟲發(fā)生；而1代成蟲出現(xiàn)蛾峰后1～10 d持續(xù)低溫多雨(高濕)或者高溫少雨(低濕)天氣會明顯抑制草地螟1代成蟲產(chǎn)卵和孵化，導(dǎo)致2代幼蟲輕發(fā)生甚至不發(fā)生，研究結(jié)果與1代幼蟲發(fā)生條件基本一致[11]。

草地螟的發(fā)生受氣溫、降雨量、相對濕度等氣象因子共同影響，建立草地螟氣象等級預(yù)報(bào)模型能夠較好地反映氣象條件的綜合影響。根據(jù)未來1～10 d天氣預(yù)報(bào)結(jié)果，預(yù)報(bào)草地螟2代幼蟲發(fā)生等級，為提前制定草地螟2代幼蟲防控措施提供了參考。模型回代與模擬結(jié)果較好，可應(yīng)用到內(nèi)蒙古草地螟監(jiān)測及預(yù)報(bào)服務(wù)中。

在監(jiān)測到1代成蟲蛾峰的前提下，如果能夠綜合考慮蟲源預(yù)測[10]、1代成蟲遷飛軌跡預(yù)測[12]和未來氣象條件預(yù)測，對于草地螟早期預(yù)警和有效防治意義重大。另外，由于2代幼蟲發(fā)生年份較少，影響模型準(zhǔn)確程度，隨著資料的不斷完善，需進(jìn)一步提高模型精度。

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The Forecast Method of Meteorological Degree Influencing the Occurrence of the Second Generation Larvae ofLoxostegesticticalisL.—Taking Xing’an League as an Example

TANG Hong-yan, WANG Hui-zhen

(Inner Mongolia Ecological and Agricultural Meteorological Center, Hohhot, Inner Mongolia 010051)

Key wordsThe second generation larvae ofLoxostegesticticalisL.; Meteorological degree model; Key meteorological factors; Meteorological indexes

Abstract[Objective] The aim was to determine the occurrence law of the second generation larvae ofLoxostegesticticalisL. in Xing’an League and establish meteorological factors prediction model. [Method] On basis of the observational data ofL.sticticalis. from 1980 to 2015 and contemporaneous meteorological data, the key meteorological factors and indexes influencing the occurrence of the second generation larvae ofL.sticticaliswere established by means of the correlation analysis and the typical year contrastive analysis. As well as, by means of the weighted method of meteorological factors, the prediction model of meteorological degree about the occurrence of the second generation larvae ofL.sticticaliswas built. [Result] The key meteorological factors included temperature, precipitation, relative humidity, rainy days and high temperature days. Firstly, for 1 to 10 days after moths peak of the first-generation adults appeared, the optimum conditions for spawning and hatching of adults and occurrence of the second generation larvae were mean temperature ranges from 22.0 ℃ to 24.0 ℃, precipitation ranges from 30 mm to 100 mm, relative humidity ranges from 60% to 80% and rainy days from 6 to 8, yet, without high temperature days. Secondly, during the same period the continuous low temperature and more rain (high humidity) weather or high temperature and less rain (low humidity) weather could obviously inhibit the first-generation adults from spawning and hatching, it resulted in the light damage or the nonoccurrence of the second generation larvae ofL.sticticalis. From the inspection for simulation, we found that in 8 years with the observational data of the first-generation adults, the part which the result of back substitution about suitable for happen (level 1) or not suitable for happen (level 3) were fully consistent with the actual situation had accounted to eighty eight percent. However the result of back substitution about the medium suitable for happen (level 2) had the different of a degree compared with the actual situation, the part was fourteen percent. It revealed that the prediction result of model for the level 1 and the level 3 meteorological degree was accurate. [Conclusion] Research results offers theoretical basis for carrying out the meteorological prediction of the second generation larvae ofL.sticticalis.

基金項(xiàng)目內(nèi)蒙古自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2012MS0609)。

作者簡介唐紅艷(1966- )，女，遼寧建平人，高級工程師，從事農(nóng)業(yè)氣象研究。

收稿日期2016-02-18

中圖分類號S 812.6;S 433.4

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號0517-6611(2016)07-163-04