基于露點(diǎn)法空氣相對濕度估算的馬鈴薯晚疫病始發(fā)期預(yù)報(bào)

武強(qiáng) 羅孳孳 郭安紅 陽園燕 劉曉菱 張德軍 韓旭

武? 強(qiáng)，羅孳孳，郭安紅，等. 基于露點(diǎn)法空氣相對濕度估算的馬鈴薯晚疫病始發(fā)期預(yù)報(bào)［J］. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2023，39（8）：1658-1667.

doi：10.3969/j.issn.1000-4440.2023.08.005

收稿日期：2022-11-03

基金項(xiàng)目：中國氣象局創(chuàng)新發(fā)展專項(xiàng)（CXFZ2021J073、CXFZ2021J068）；國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（42175193）；重慶市自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（2023NSCQ-MSX4516）；重慶市氣象部門業(yè)務(wù)技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目（YWJSGG-202213）

作者簡介：武? 強(qiáng)（1989-），男，山西河曲人，碩士，高級工程師，研究方向?yàn)檗r(nóng)田小氣候與氣象儀器。（E-mail）theodorus@yeah.net

通訊作者：羅孳孳，（E-mail）showerluo@163.com；郭安紅，（E-mail）guoanh@cma.gov.cn

摘要：為解決山地環(huán)境下馬鈴薯晚疫病等農(nóng)業(yè)病蟲害預(yù)報(bào)應(yīng)用場景對近地空氣相對濕度數(shù)據(jù)資料的切實(shí)需求，本研究以連續(xù)性空氣溫度、濕度數(shù)據(jù)集為基礎(chǔ)樣本，分析不同環(huán)境條件下露點(diǎn)法估算空氣相對濕度的準(zhǔn)確性，討論以環(huán)境溫濕度條件為協(xié)同參照指標(biāo)的露點(diǎn)法估算空氣相對濕度的質(zhì)量控制有效性。以馬鈴薯晚疫病始發(fā)期預(yù)報(bào)為例，論證基于露點(diǎn)法空氣相對濕度估算的馬鈴薯晚疫病始發(fā)期預(yù)報(bào)效果。結(jié)果表明，露點(diǎn)法空氣相對濕度估算值與實(shí)測值一致性較好，決定系數(shù)、平均絕對誤差、相對誤差、一致性系數(shù)分別為0.44、8.07%、0.11%、0.97，但在實(shí)際環(huán)境空氣相對濕度較小的情況下，存在明顯的高估。不同環(huán)境條件對露點(diǎn)法估算空氣相對濕度準(zhǔn)確性的影響不同，估算準(zhǔn)確性隨環(huán)境濕度增大而提高，實(shí)際空氣相對濕度為60%以上時(shí)，準(zhǔn)確性較高；估算準(zhǔn)確性隨環(huán)境溫度的變化表現(xiàn)為環(huán)境溫度在10 ℃以上時(shí)，準(zhǔn)確性較高。應(yīng)用露點(diǎn)法估算的空氣相對濕度對馬鈴薯晚疫病始發(fā)期進(jìn)行預(yù)報(bào)，預(yù)報(bào)漏報(bào)率普遍在30.0%以下，最低為16.7%。結(jié)合作物病害發(fā)生與防控的實(shí)際情況，露點(diǎn)法估算空氣相對濕度在馬鈴薯晚疫病始發(fā)期預(yù)報(bào)中表現(xiàn)出良好的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：露點(diǎn)法；空氣相對濕度；馬鈴薯晚疫??；始發(fā)期；預(yù)報(bào)

中圖分類號：S431.13????? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A????? 文章編號：1000-4440（2023）08-1658-10

Prediction of potato late blight beginning period based on air relative humidity estimation by dew point method

WU Qiang1 LUO Zi-zi1 GUO An-hong2 YANG Yuan-yan1 LIU Xiao-ling3 ZHANG De-jun1 HAN Xu4

（1.China Meteorological Administration Key Open Laboratory of Transforming Climate Resources to Economy， Chongqing Institute of Meteorological Sciences， Chongqing 401147， China;2.National Meteorological Center， Beijing 100081， China;3.Agricultural Technology Promotion Center of Wuxi County in Chongqing City， Chongqing 405800， China;4.Jiangjin Modern Agrometeorology Test Station of Chongqing City， Chongqing 402260， China）

Abstract：To solve the practical demand for near-ground air relative humidity data in application scenarios of agricultural diseases and pests forecast such as potato late blight prediction in mountainous environment， in this study， the accuracy of air relative humidity estimated by dew point method under different environmental conditions was analyzed based on basic samples such as continuous air temperature and humidity data set. The quality control effectiveness of air relative humidity estimated by dew-point method with environmental temperature and humidity conditions as co-reference indices was discussed. Taking the prediction of beginning date of potato late blight as an example， the prediction effect of the beginning date of potato late blight based on air relative humidity estimated by dew point method was demonstrated. The results showed that， the consistency between estimated air relative humidity by dew point method and measured value was good， the determination coefficient， mean absolute error， relative error and consistency index were 0.44， 8.07%， 0.11% and 0.97， respectively. The estimated values were obviously overestimated under the condition of low air relative humidity in actual environment. The influence of different environmental conditions on the accuracy of air relative humidity estimated by dew point method was different， and the estimation accuracy enhanced as the environmental humidity increased. The estimation accuracy was high when the practical air relative humidity was above 60%， or the environmental temperature was above 10 ℃. The prediction omission rate of the beginning date of potato late blight based on air relative humidity estimated by dew point method was generally below 30.0%， with the minimum value 16.7%. In comprehensive consideration of the actual occurrence and prevention of crop diseases， the dew point method in estimating air relative humidity shows good application effect on the prediction of the beginning date of potato late blight.

Key words：dew point method；air relative humidity；potato late blight；beginning time；prediction

馬鈴薯晚疫病是由致病疫霉引起的典型氣候流行性病害[1]，是馬鈴薯生產(chǎn)中最主要的病害類型，可導(dǎo)致馬鈴薯減產(chǎn)10%～20%，嚴(yán)重時(shí)減產(chǎn)50%以上，甚至絕收[2-3]，在世界各馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)均有發(fā)生和流行[4]。馬鈴薯晚疫病屬于喜低溫潮濕型病害[5]，馬鈴薯生長環(huán)境空氣濕度滿足晚疫病病菌孢子侵染條件的時(shí)段稱作濕潤期，晚疫病潛在的病菌侵染程度和濕潤期持續(xù)時(shí)間及濕潤期溫度條件有關(guān)，在一定溫度范圍內(nèi)，濕潤期時(shí)間越長，溫度越高，馬鈴薯晚疫病的侵染程度越重。

隨著氣象觀測網(wǎng)絡(luò)的布局發(fā)展，近地氣溫、降水量的觀測覆蓋面不斷擴(kuò)大，而近地空氣相對濕度的觀測卻明顯不足。近地空氣相對濕度的模擬在農(nóng)作物生長發(fā)育[6-7]、品質(zhì)形成[8]、病蟲害發(fā)生發(fā)展[9-11]等有關(guān)科學(xué)研究與農(nóng)業(yè)服務(wù)中具有切實(shí)需求，常用的空氣濕度數(shù)值模擬方法在天氣過程分析、水循環(huán)研究等方面有廣泛應(yīng)用[12-13]，對大尺度水汽輸送過程有良好的模擬性能[14-15]，但在農(nóng)業(yè)病蟲害預(yù)報(bào)等近地面小尺度濕度應(yīng)用場景下，往往分辨率不足，難以滿足實(shí)際需求。

露點(diǎn)法是在缺乏空氣濕度觀測資料的情況下，利用日最低空氣溫度近似于露點(diǎn)溫度的特性，將實(shí)際水汽壓估算為日最低氣溫下飽和水汽壓的空氣濕度的估算方法[16-17]?；驹硎窃谟凶銐蛩拈]合系統(tǒng)，且晝夜水汽變化很小的情況下，由于近地表大氣輻射冷卻，夜間氣溫與露點(diǎn)溫度之間差距逐漸減小，氣溫降至露點(diǎn)溫度，空氣達(dá)到飽和，如氣溫繼續(xù)下降，大氣中水分則發(fā)生冷凝[18]，進(jìn)一步減緩氣溫下降，使露點(diǎn)溫度與夜間最低氣溫趨于平衡[19]，且在一天中保持相對穩(wěn)定[20-21]。但研究結(jié)果顯示，在干燥環(huán)境條件下，日最低氣溫可能較露點(diǎn)溫度偏高，使得露點(diǎn)法估算空氣濕度的準(zhǔn)確性降低[18，22]。實(shí)際應(yīng)用中，需進(jìn)一步細(xì)化明確干燥環(huán)境條件對露點(diǎn)法估算空氣濕度準(zhǔn)確性的影響，論證露點(diǎn)法估算空氣濕度在不同干濕條件的適用性。

本研究擬以梯度氣象站觀測得到的連續(xù)性空氣溫濕度數(shù)據(jù)集為基礎(chǔ)樣本，研究露點(diǎn)法估算空氣相對濕度的可行性，分析不同環(huán)境條件下露點(diǎn)法估算空氣相對濕度的準(zhǔn)確性，討論以環(huán)境溫濕度條件為協(xié)同參照指標(biāo)的露點(diǎn)法估算空氣相對濕度的質(zhì)量控制有效性。進(jìn)而基于露點(diǎn)法對空氣相對濕度的估算結(jié)果開展馬鈴薯晚疫病始發(fā)期預(yù)報(bào)效果研究。本研究旨在明確露點(diǎn)法估算空氣相對濕度的適用環(huán)境條件，通過間接估算實(shí)現(xiàn)對晚疫病等高濕型農(nóng)業(yè)病蟲害發(fā)生的預(yù)報(bào)預(yù)警，并為用露點(diǎn)法估算空氣相對濕度在其他應(yīng)用場景的適用條件判定等提供科學(xué)依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

研究區(qū)域?yàn)榇蟀蜕降貐^(qū)代表性區(qū)域重慶市巫溪縣（108°44′～109°58′E，31°14′～31°44′N），地處大巴山東段南麓，重慶東北部，境內(nèi)最低海拔1.39 hm，最高海拔27.97 hm，主要為喀斯特作用及流水作用形成的中低海拔中小起伏山地地形[23-24]。

氣象數(shù)據(jù)資料來源于巫溪縣東部沿山南坡建設(shè)的9套自動(dòng)氣象站組成的梯度站，分布于沿山麓至接近山頂?shù)?～22 hm處，以及5套分布于不同海拔的馬鈴薯田間小氣候站，位置分布如圖1、表1所示?？諝鉁囟取⒖諝鉂穸入S海拔增加呈遞進(jìn)變化，梯度站可為本研究提供連續(xù)性良好的空氣溫度、濕度數(shù)據(jù)集，因此將梯度站作為研究樣本的基礎(chǔ)站點(diǎn)，所采集數(shù)據(jù)用于開展不同氣象條件下露點(diǎn)法估算空氣相對濕度的規(guī)律性與適用性研究。5套馬鈴薯田間小氣候站作為應(yīng)用試驗(yàn)驗(yàn)證站點(diǎn)，所采集數(shù)據(jù)作為空氣濕度推算方法在馬鈴薯晚疫病始發(fā)期預(yù)報(bào)的應(yīng)用有效性驗(yàn)證數(shù)據(jù)集，其中，驗(yàn)證站B1所處海拔低于梯度氣象站最低海拔409 m，延用400～600 m氣溫直減率近似處理。所有氣象站觀測要素均包含距地表1.5 m處平均空氣溫度、最高空氣溫度、最低空氣溫度、空氣相對濕度，數(shù)據(jù)采集及存儲時(shí)間間隔為1 h。計(jì)算得到日平均氣溫（Tavg，℃）、日最高氣溫（Tmax，℃）、日最低氣溫（Tmin，℃）、日平均空氣相對濕度（RH，%）。

由于山地環(huán)境下，不同海拔熱量條件的差異，馬鈴薯種植出苗時(shí)間從2月上旬至下旬不等，收獲時(shí)間從6月上旬至下旬不等。為統(tǒng)一分析數(shù)據(jù)量標(biāo)準(zhǔn)，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集時(shí)間為2019年12月-2021年11月；驗(yàn)證數(shù)據(jù)集選擇2021年馬鈴薯出苗到收獲的生長周期（2-6月）；馬鈴薯晚疫病始發(fā)期預(yù)報(bào)由實(shí)際觀測的馬鈴薯出苗開始計(jì)算，至收獲期停止。

1.2? 露點(diǎn)法估算空氣相對濕度

常用的空氣濕度度量方式有水汽壓（e）、露點(diǎn)溫度（Tdew）和空氣相對濕度（RH）。e是空氣中水汽所產(chǎn)生的分壓強(qiáng)，空氣中水汽達(dá)到飽和時(shí)的水汽壓強(qiáng)稱為飽和水汽壓（es），超過這一限度，水汽將開始凝結(jié)。飽和水汽壓大小與溫度直接相關(guān)，Magnus飽和水汽壓計(jì)算公式：

es=e0e? at? b+t? ??（1）

式中：es為溫度為t時(shí)的飽和水汽壓，e0為0 ℃時(shí)的飽和水汽壓，e為自然常數(shù)，a、b為常數(shù)，水面情況下，e0=6.108 hPa，a=17.27，b=273.3。

RH是空氣中實(shí)際水汽壓（ea）與當(dāng)時(shí)氣溫下es的百分比，關(guān)系式為：

RH=? ea? es? ×100%? （2）

露點(diǎn)法估算空氣濕度的理論基礎(chǔ)是，在有足夠水汽的閉合系統(tǒng)，且晝夜水汽變化很小時(shí)， Tmin下的飽和水汽壓近似為Tavg下的實(shí)際水汽壓，即：

eaTavg≈esTmin? （3）

因此，在獲取到Tavg與Tmin觀測資料的情況下，利用Tmin與Tdew近似相等的特性，基于公式（1）、公式（2）、公式（3）便可對當(dāng)日空氣相對濕度進(jìn)行估算。

1.3? 馬鈴薯晚疫病始發(fā)期預(yù)報(bào)

根據(jù)比利時(shí)CARAH馬鈴薯晚疫病監(jiān)測預(yù)警模型，對馬鈴薯田間空氣相對濕度大于90%的時(shí)間段進(jìn)行標(biāo)記，定義為馬鈴薯晚疫病發(fā)生的濕潤期，根據(jù)濕潤期持續(xù)時(shí)長以及濕潤期內(nèi)平均氣溫，確定是否達(dá)到馬鈴薯晚疫病發(fā)生條件[25]。達(dá)到馬鈴薯晚疫病發(fā)生條件的日期確定為1次馬鈴薯晚疫病發(fā)生的始發(fā)期。達(dá)到晚疫病始發(fā)期，且植株發(fā)生病菌侵染以后，病害發(fā)展不再依賴環(huán)境濕度條件，因?yàn)榇藭r(shí)葉片等植物組織內(nèi)水分條件可視為飽和，僅依賴溫度條件即可在植物組織內(nèi)部完成病菌代次的更迭發(fā)展，故在此僅討論病害的始發(fā)期預(yù)報(bào)情況。

1.4? 評價(jià)指標(biāo)

1.4.1? 空氣濕度估算質(zhì)量評價(jià)??? 空氣濕度估算效果的質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)包括決定系數(shù)（R2）、平均絕對誤差（MAE）、相對誤差（BIAS）、一致性系數(shù)（CI）[26]。

CI=1-??? ∑? Fi-Oi? 2? ∑? ??Fi-O? +? Oi-O??? 2??? （4）

式中：Fi為空氣濕度估算值；Oi為空氣濕度實(shí)際值；O為空氣濕度實(shí)際值的平均值。

1.4.2? 馬鈴薯晚疫病始發(fā)期預(yù)報(bào)質(zhì)量評價(jià)??? 以馬鈴薯種植田間實(shí)測空氣相對濕度為標(biāo)準(zhǔn)，評價(jià)以田間空氣溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)基于露點(diǎn)法估算得到的空氣相對濕度準(zhǔn)確性以及馬鈴薯晚疫病始發(fā)期預(yù)報(bào)質(zhì)量。預(yù)報(bào)晚疫病始發(fā)期與實(shí)測晚疫病始發(fā)期日期重合，定義為命中；預(yù)報(bào)達(dá)到晚疫病始發(fā)期，但實(shí)測并未達(dá)到，定義為空報(bào)；實(shí)測達(dá)到晚疫病始發(fā)期，但預(yù)報(bào)并未達(dá)到，定義為漏報(bào)。

以漏報(bào)率（POK）、空報(bào)率（FARK）評價(jià)晚疫病始發(fā)期預(yù)報(bào)質(zhì)量：

POK=? NCK? NAK+NCK? ×100%? （5）

FARK=? NBK? NAK+NBK? ×100%? （6）

式中，NAK為預(yù)報(bào)命中次數(shù)，NBK為空報(bào)次數(shù)，NCK為漏報(bào)次數(shù)。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 露點(diǎn)法估算空氣相對濕度的可行性

以2019年12月-2021年11月的日平均空氣溫度、日最低空氣溫度、日平均空氣相對濕度為數(shù)據(jù)集，采用日最低空氣溫度下的飽和水汽壓（esTmin）對實(shí)際水汽壓進(jìn)行近似估算，結(jié)果見圖2a，esTmin與ea擬合得到線性方程Y=1.04x-0.38，R2為0.95，擬合直線接近1∶1線，計(jì)算得到MAE、BIAS、CI分別為1.18 hPa、1.06%、0.99?？梢奺sTmin對ea有較好的估算效果，總體偏差較小。進(jìn)一步采用露點(diǎn)法得到的日平均空氣相對濕度（RHdew）對日平均空氣相對濕度實(shí)測值進(jìn)行估算，結(jié)果如圖2b所示，RHdew與RH擬合得到線性方程Y=0.98x+1.82，R2為0.44，擬合直線接近1∶1線，計(jì)算得到MAE、BIAS、CI分別為8.07%、0.11%、0.97?？梢娐饵c(diǎn)法估算空氣相對濕度具有可行性，但由圖2b可見，在RH較小的情況下，存在RHdew被明顯高估的情況。

2.2? 不同環(huán)境條件下露點(diǎn)法估算空氣相對濕度的準(zhǔn)確性

為明確不同環(huán)境條件下露點(diǎn)法估算空氣相對濕度的準(zhǔn)確性，對2019年12月-2021年11月的空氣溫濕數(shù)據(jù)取整統(tǒng)計(jì)出現(xiàn)日次，分析研究區(qū)域樣本數(shù)據(jù)分布規(guī)律（圖3）?；A(chǔ)數(shù)據(jù)集有效數(shù)據(jù)6 290 d，其中，RH小于40%的情況均不足10 d，隨著RH增大，數(shù)據(jù)日次數(shù)增多，RH為80%～95%的數(shù)據(jù)日次數(shù)達(dá)到150～200 d，RH為99%左右的數(shù)據(jù)達(dá)408 d。說明研究區(qū)域環(huán)境條件以濕潤空氣為主，空氣干燥的條件出現(xiàn)頻次較低（圖3a）。Tavg為0 ℃以下時(shí)，數(shù)據(jù)日次數(shù)均不足100 d，其中，-5 ℃以下數(shù)據(jù)不足30 d，Tavg最低值為-11 ℃，僅出現(xiàn)1 d。隨著Tavg逐漸增大，數(shù)據(jù)日次數(shù)呈現(xiàn)單峰變化趨勢，Tavg為5～21 ℃時(shí)，數(shù)據(jù)日次數(shù)均在200 d以上，17 ℃左右達(dá)275 d。Tavg最大值為30 ℃，僅出現(xiàn)5 d（圖3b）。

將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集分別按照環(huán)境條件RH與Tavg數(shù)值升序排列，按照約105為步長進(jìn)行數(shù)據(jù)組分類，計(jì)算分類后數(shù)據(jù)組的平均空氣相對濕度（RH′）或平均空氣溫度（T′avg），以及各數(shù)據(jù)組RHdew與RH的MAE、BIAS、CI。

2.2.1? 環(huán)境空氣濕度對露點(diǎn)法估算空氣相對濕度準(zhǔn)確性的影響??? 以數(shù)據(jù)組平均空氣相對濕度為標(biāo)準(zhǔn)，分析不同空氣濕度下露點(diǎn)法估算空氣相對濕度（RH′dew）的準(zhǔn)確性。如圖4a所示，RH′dew與RH′的MAE隨著RH′的增大呈先迅速減小，而后趨于平穩(wěn)，在空氣較為干燥，RH′為40%～60%的條件下，MAE由約30%下降至10%；在空氣較為濕潤，RH′為70%～90%的條件下，MAE最小，維持在5%～6%；在RH′＞90%的偏濕環(huán)境條件下，隨著RH′增大，MAE略增大至8%～9%。如圖4b所示，RH′dew與RH′的BIAS隨RH′的增大呈減小趨勢，在RH′為40%的干燥環(huán)境下，BIAS可以達(dá)到60%以上的高值；隨著RH′的增大，BIAS迅速減小，至RH′達(dá)到65%時(shí)，BIAS降低至10%以下；在RH′為75%左右時(shí)，BIAS的絕對值最小，在0左右；隨著RH′繼續(xù)增大，BIAS表現(xiàn)為負(fù)值，且絕對值略增大，即RH′dew對RH′的估算結(jié)果偏小，至空氣濕度趨于飽和時(shí)，BIAS接近-9%。如圖4c所示，CI隨著RH′增大而增大，在空氣干燥環(huán)境條件下，CI處于較低水平；在RH′達(dá)到60%以上時(shí)，CI即表現(xiàn)為接近0.90的較高水平。

2.2.2? 環(huán)境空氣溫度對露點(diǎn)法估算空氣相對濕度準(zhǔn)確性的影響 ????以數(shù)據(jù)組平均空氣溫度為標(biāo)準(zhǔn)，分析不同空氣溫度下露點(diǎn)法估算空氣相對濕度的準(zhǔn)確性。如圖5a所示，RH′dew與RH′的MAE隨T′avg增大而減小，當(dāng)T′avg＜0 ℃時(shí)，MAE較大，在10%以上；T′avg增大到20～27 ℃時(shí)，MAE降低至3%～5%。如圖5b所示，RH′dew與RH′的BIAS隨T′avg增大的變化情況較為復(fù)雜，當(dāng)T′avg＜0 ℃時(shí)，BIAS為-5%～6%，絕對值較大，且變化較為劇烈，即既可能出現(xiàn)RH′dew對RH′低估，也可能出現(xiàn)高估；T′avg為0～10 ℃時(shí)，BIAS普遍表現(xiàn)為正值，且在一定范圍內(nèi)BIAS隨T′avg的增大而減小至趨于0，即RH′dew對RH′普遍高估，但隨環(huán)境空氣溫度升高，準(zhǔn)確性增加；T′avg為12～27 ℃時(shí)，BIAS普遍為負(fù)值，且BIAS的絕對值隨T′avg的增大先增大后減小，即RH′dew對RH′表現(xiàn)為低估，但BIAS絕對值總體低于T′avg為0～10 ℃的情況，且變化趨勢逐漸收斂。如圖5c所示，CI在不同T′avg條件下均維持在較高水平，T′avg＜0 ℃時(shí)，CI變化趨勢不明顯；T′avg為0 ℃以上時(shí)，CI隨T′avg增大而增大，10 ℃以上時(shí)，CI達(dá)到0.98以上的較高水平。

2.2.3? 控制環(huán)境溫濕度條件的露點(diǎn)法估算空氣相對濕度的效果??? 環(huán)境空氣溫度、濕度與露點(diǎn)法估算空氣相對濕度的準(zhǔn)確性表現(xiàn)出明顯的相關(guān)關(guān)系，因此在利用露點(diǎn)法進(jìn)行空氣相對濕度估算的實(shí)際應(yīng)用中，在空氣溫度、濕度適宜的環(huán)境條件下，基于露點(diǎn)法估算空氣相對濕度將具有更強(qiáng)的適用性。

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集分別按照環(huán)境條件RH與Tavg數(shù)值升序排列，由于在RH較低或Tavg較低的條件下，露點(diǎn)法估算空氣相對濕度準(zhǔn)確性低，將數(shù)據(jù)集RH與Tavg數(shù)值升序的前25%數(shù)據(jù)剔除，重新進(jìn)行估算準(zhǔn)確性分析。以RH為數(shù)據(jù)篩選依據(jù)，RH數(shù)值升序前25%數(shù)據(jù)量的劃分界限為RH=71%，分析環(huán)境條件RH≥71%的數(shù)據(jù)集，RHdew與RH的R2、MAE、BIAS、CI分別為0.42、6.56%、4.62%、0.99。以Tavg為數(shù)據(jù)篩選依據(jù)，Tavg數(shù)值升序前25%數(shù)據(jù)量的劃分界限為T=7 ℃，分析環(huán)境條件Tavg≥7 ℃的數(shù)據(jù)集，RHdew與RH的R2、MAE、BIAS、CI分別為0.50、7.25%、1.12%、0.98。相較于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集整體分析結(jié)果，以空氣濕度條件作為協(xié)同參照指標(biāo)對露點(diǎn)法估算空氣相對濕度質(zhì)量控制后僅MAE有所減小，CI略增加，其余評價(jià)參數(shù)所指示的估算準(zhǔn)確性反而降低；以溫度作為協(xié)同參照指標(biāo)進(jìn)行質(zhì)量控制后除BIAS略增大以外，其余評價(jià)參數(shù)所指示的估算準(zhǔn)確性均有提升。在實(shí)際應(yīng)用中，結(jié)合環(huán)境溫濕度條件變化的連續(xù)性與可預(yù)測性，以溫度作為協(xié)同參照指標(biāo)對露點(diǎn)法估算空氣相對濕度的質(zhì)量控制以及應(yīng)用場景適宜性判定具有指示意義。

2.3? 基于露點(diǎn)法空氣相對濕度估算的馬鈴薯晚疫病始發(fā)期預(yù)報(bào)效果

以不同海拔馬鈴薯田塊B1～B5為應(yīng)用驗(yàn)證試驗(yàn)點(diǎn)，分析馬鈴薯生育期露點(diǎn)法估算空氣相對濕度的準(zhǔn)確性以及基于露點(diǎn)法估算空氣相對濕度在馬鈴薯晚疫病始發(fā)期預(yù)報(bào)的適用性，結(jié)果見圖6，統(tǒng)計(jì)的實(shí)際病害始發(fā)期日次與預(yù)報(bào)質(zhì)量見表2。可見，2-6月馬鈴薯生育期內(nèi)，露點(diǎn)法得到的日平均空氣相對濕度與田間實(shí)測空氣相對濕度表現(xiàn)出良好的一致性，但隨著馬鈴薯種植區(qū)海拔升高，生育期平均氣溫降低，露點(diǎn)法估算空氣相對濕度的準(zhǔn)確性有所降低，如B1（海拔173 m），研究時(shí)段平均氣溫為18.7 ℃，RHdew與RH擬合線性方程為Y=0.80x+19.17，R2=0.86，一致性表現(xiàn)最好；B5（海拔979 m），研究時(shí)段平均氣溫為15.2 ℃，RHdew與RH擬合線性方程為Y=0.66x+27.37，R2=0.51，一致性略差。

馬鈴薯晚疫病的始發(fā)期由環(huán)境空氣溫濕條件協(xié)同作用決定，不同海拔馬鈴薯田塊（B1～B5）Tavg在生育期內(nèi)（2-6月）表現(xiàn)出明顯的隨海拔降低而降低的趨勢，但是RHavg變化規(guī)律較為復(fù)雜，如B2的RHavg僅為77.2%，主要由于下墊面環(huán)境的局地小氣候作用造成的空氣濕度差異。由于空氣相對濕度偏低，B2處馬鈴薯晚疫病始發(fā)期達(dá)標(biāo)日次也最少，為36 d，其余試驗(yàn)點(diǎn)RHavg均大于80.0%，晚疫病始發(fā)期達(dá)標(biāo)日次為43～69 d?；诼饵c(diǎn)法空氣相對濕度估算的不同海拔田塊馬鈴薯晚疫病始發(fā)期預(yù)報(bào)結(jié)果POK普遍在30.0%以下，B2的POK最低（16.7%）。具體分析可知，漏報(bào)的情況多發(fā)生于濕潤期長度較短的輕等級侵染，或者由于對較長濕潤期的預(yù)報(bào)持續(xù)日數(shù)偏短，對于此類情況，如果是在較長濕潤期的后期發(fā)生漏報(bào)，一般在晚疫病發(fā)生侵染以后達(dá)到防治期的早期會開展及時(shí)防治，不會造成更大的病害危害；如果是在較長濕潤期的前期發(fā)生漏報(bào)，一般可能導(dǎo)致預(yù)報(bào)的晚疫病在馬鈴薯組織內(nèi)循環(huán)代次比實(shí)際偏慢，嚴(yán)重的則可由保護(hù)性防治轉(zhuǎn)為治療性防治，影響較為有限。而空報(bào)的情況則普遍發(fā)生較少，僅B2種植區(qū)FARK略高，說明在空氣相對干燥的環(huán)境下采用露點(diǎn)法估算空氣相對濕度會高估，使其在晚疫病始發(fā)期預(yù)報(bào)中的適用性降低。

3? 討論與結(jié)論

露點(diǎn)法采用日最低空氣溫度下的飽和水汽壓對實(shí)際水汽壓進(jìn)行估算，具有良好的準(zhǔn)確性，估算值與實(shí)測值的R2、MAE、BIAS、CI分別為0.95、1.18 hPa、1.06%、0.99。在實(shí)際水汽壓較大的情況下有所高估。露點(diǎn)法對日平均空氣相對濕度的估算準(zhǔn)確性較好，估算值與實(shí)測值的R2、MAE、BIAS、CI分別為0.44、8.07%、0.11%、0.97。但在實(shí)際空氣相對濕度較小的情況下，存在更為明顯的高估。不同環(huán)境條件對露點(diǎn)法估算空氣相對濕度的準(zhǔn)確性隨環(huán)境濕度增大而增大，實(shí)際空氣相對濕度為60%以上時(shí)，估算準(zhǔn)確性較好；估算準(zhǔn)確性隨環(huán)境溫度的變化表現(xiàn)為環(huán)境溫度在10 ℃以上時(shí)空氣相對濕度的估算效果好。在實(shí)際應(yīng)用中，以溫度作為協(xié)同參照指標(biāo)對露點(diǎn)法估算空氣相對濕度的質(zhì)量控制以及應(yīng)用場景選定具有指示意義。

應(yīng)用露點(diǎn)法估算空氣相對濕度對馬鈴薯晚疫病始發(fā)期進(jìn)行預(yù)報(bào)，預(yù)報(bào)漏報(bào)率普遍在30.0%以下，最低為16.7%。結(jié)合作物病害發(fā)生與防控的實(shí)際情況，露點(diǎn)法估算空氣相對濕度結(jié)果對馬鈴薯晚疫病始發(fā)期具有良好的實(shí)際應(yīng)用效果。但隨著馬鈴薯種植區(qū)海拔升高，生育期平均氣溫降低，馬鈴薯晚疫病始發(fā)期預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性有所降低。

為得到連續(xù)性空氣溫度、濕度樣本數(shù)據(jù)集，本研究選取山地梯度觀測資料作為分析樣本，對露點(diǎn)法估算空氣相對濕度的準(zhǔn)確性與適用條件研究起到有效的數(shù)據(jù)支撐作用。但是重慶地處四川盆地東部，屬中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，常年空氣溫暖濕潤[27]，樣本數(shù)據(jù)集雖然表現(xiàn)出良好的遞變規(guī)律，但偏濕樣本占比較大，空氣干燥條件樣本偏少，使得進(jìn)一步開展干燥環(huán)境條件下露點(diǎn)法估算空氣相對濕度的算法優(yōu)化以及適用條件判定受到一定局限。為提升露點(diǎn)法估算空氣相對濕度在不同環(huán)境條件下的適用性，需擴(kuò)充樣本數(shù)據(jù)集中偏干環(huán)境條件的空氣溫濕度觀測樣本，進(jìn)而在影響估算準(zhǔn)確性的空氣干濕條件閾值以及偏干空氣濕度條件下露點(diǎn)法估算的優(yōu)化做進(jìn)一步研究，從而提升其在作物病蟲害發(fā)生發(fā)展預(yù)測等應(yīng)用場景中的適用性。

參考文獻(xiàn)：

[1]? 路? 粉，孟潤杰，吳? 杰，等. 馬鈴薯晚疫病菌對霜脲氰抗性動(dòng)態(tài)監(jiān)測及藥效驗(yàn)證[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2022，55（18）：3556-3564.

[2]李? 潔，閆? 碩，張? 芳，等.近年來中國馬鈴薯晚疫病的時(shí)空演變特征及防控情況分析[J]. 植物保護(hù)學(xué)報(bào)，2021，48（4）：703-711.

[3]馬旭潔，張文解，楊海玲，等. 臨夏州馬鈴薯晚疫病始發(fā)期的預(yù)測預(yù)報(bào)[J]. 中國農(nóng)業(yè)氣象，2011，32（4）：627-631.

[4]JING D P， GUO J F， JIANG Y Y， et al. Initial detections and spread of invasive Spodoptera frugiperda in China and comparisons with other noctuid larvae in cornfields using molecular techniques[J]. Insect Science，2020，27（4）：780-790.

[5]祝菊澧，梁靜思，張? 佩，等. 基于qPCR和LAMP技術(shù)的馬鈴薯晚疫病菌快速檢測方法[J]. 作物雜志，2019（6）：168-176.

[6]王小燕，趙曉宇，陳恢富，等. 江漢平原小麥孕穗期空氣相對濕度升高的產(chǎn)量效應(yīng)[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，47（19）：3769-3779.

[7]李? 睿，董立強(qiáng)，商文奇，等. 水稻苗期不同噴淋間隔處理對其生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響[J]. 作物雜志，2022（5）：249-254.

[8]武? 強(qiáng)，王? 旭，羅孳孳，等. 巴南銀針產(chǎn)區(qū)茶葉氣候適宜性與氣候品質(zhì)評價(jià)[J]. 氣象科技，2021，49（3）：475-482.

[9]SHAKYWAR R C， DEVI N S， RAJA P， et al. Epidemiology and management of late blight of potato in foot hills of arunachal pradesh[J]. Annals of Plant Protection Sciences，2021，29（3）：231-235.

[10]KARKI H S， HALTERMAN D A. Phytophthora infestans （Late blight） infection assay in a detached leaf of potato[J]. Bio-protocol，2021，11（4）：e3926.

[11]張? 蕾，霍治國，姜? 燕，等. 典型區(qū)域小麥白粉病發(fā)生氣象等級動(dòng)態(tài)預(yù)警模型[J]. 中國農(nóng)業(yè)氣象，2015，36（5）：631-639.

[12]于貴瑞，伏玉玲，孫曉敏，等. 中國陸地生態(tài)系統(tǒng)通量觀測研究網(wǎng)絡(luò)（China FLUX）的研究進(jìn)展及其發(fā)展思路[J]. 中國科學(xué)D輯：地球科學(xué)，2006（S1）：1-21.

[13]謝? 云，張汝正，殷水清，等. 1961-2010年全球變暖背景下中國空氣濕度長期變化特征[J]. 水科學(xué)進(jìn)展，2020，31（5）：674-684.

[14]趙? 丹，張麗霞，周天軍. CMIP6模式對中國東部地區(qū)水循環(huán)的模擬能力評估[J]. 大氣科學(xué)，2022，46（3）：557-572.

[15]周? 括，冉令坤，蔡? 仁，等. 地形追隨垂直運(yùn)動(dòng)方程在南疆極端暴雨中的診斷分析[J]. 大氣科學(xué)，2022，46（3）：745-761.

[16]ALLEN R G， PEREIRA L S， RAES D， et al. Crop evapotranspiration： guidelines for computing water requirements-FAO Irrigation and drainage 56[R]. Rome， Italy：FAO，1998.

[17]LOBIT P， PEREZ L L， LHOMME J P， et al. Retrieving air humidity， global solar radiation， and reference evapotranspiration from daily temperatures： development and validation of new methods for Mexico[J]. Part I： Humidity. Theoretical and Applied Climatology，2018，133（3/4）：751-762.

[18]KIMBALL J S， RUNING S W， NEMANI R R. An improved method for estimating surface humidity from daily minimum temperature[J]. Agricultural and Forest Meteorology，1997，85（1/2）：87-98.

[19]MAJIDI M， ALIZADEH A， VAZIFEDOUST M， et al. Analysis of the effect of missing weather data on estimating daily reference evapotranspiration under different climatic conditions. [J]. Water Resources Management，2015，29（7）：2107-2124.

[20]LOBIT P， GMEZ T， BAUTISTA F， et al. Retrieving air humidity， global solar radiation， and reference evapotranspiration from daily temperatures： development and validation of new methods for Mexico. Part III： reference evapotranspiration[J]. Theoretical and Applied Climatology，2018，133（3/4）：787-797.

[21]GLASSY J M， RUNNING S W. Validating diurnal climatology logic of the MT-CLIM model across a climatic gradient in oregon[J]. Ecological Applications，1994，4（2）：248-257.

[22]HUBBARD K G， MAHMOOD R， CARLSON C. Estimating daily dew point temperature for the northern great plains using maximum and minimum temperature[J]. Agronomy Journal，2003，95（2）：3935-3943.

[23]姜雨璇，查小春. 基于DEM的巴山地區(qū)地貌區(qū)劃研究[J]. 水土保持研究，2022，29（1）：127-132，139.

[24]武? 強(qiáng)，張德軍，郭安紅，等. 基于站點(diǎn)資料的中小起伏山地近地氣溫推算研究[J]. 干旱區(qū)資源與環(huán)境，2022，36（10）：142-150.

[25]謝開云，車興壁，CHRISTIAN D，等. 比利時(shí)馬鈴薯晚疫病預(yù)警系統(tǒng)及其在我國的應(yīng)用[J]. 中國馬鈴薯，2001（2）：67-71.

[26]WILLMOTT， CORT J. Some comments on the evaluation of model performance[J]. Bulletin of the American Meteorological Society，1982，63（11）：1309-1369.

[27]羅孳孳，楊世琦，高陽華，等. 重慶秋馬鈴薯氣候影響因子與種植氣候區(qū)劃[J]. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2014，27（1）：374-379.

（責(zé)任編輯：陳海霞）