蔬菜主要病蟲害發(fā)生流行氣象預(yù)報模型

1、蔬菜主要病蟲害發(fā)生流行氣象預(yù)報模型霜霉病和菜青蟲是蔬菜種植中最常見、 造成損失最大的兩種 主要病蟲害， 是制約蔬菜生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的主要因子， 病蟲害造 成蔬菜的潛在損失在20%- 30%國外對蔬菜霜霉病發(fā)生流行方 面的研究報道較少，國內(nèi)對這方面研究較多。洪傳學(xué)等 1 以初 始菌量、日最高和最低氣溫、 日最高和最低相對濕度等為自變量， 以流行系統(tǒng)的狀態(tài)參量病害發(fā)展事態(tài)為因變量， 通過浸染位點(diǎn)描 述霜霉病流行系統(tǒng)狀態(tài)， 組建了霜霉病流行模擬模型； 孔憲陽等 2 以活動積溫為自變量、病情指數(shù)為因變量初步建立了露地蔬 菜霜霉病預(yù)測模型；何自福等 3 經(jīng)過系統(tǒng)調(diào)查，以流行速率為 因變量，以同期廣州地區(qū)的

2、氣溫、濕度、降水量和雨日等 4 個氣 象因子的累積值為自變量建立了廣州地區(qū)露地蔬菜霜霉病流行 程度的預(yù)測模型。國內(nèi)外對菜青蟲的氣象預(yù)報等級研究鮮有報 道，國內(nèi)研究集中在菜青蟲的發(fā)育生長特點(diǎn)及防治方面， 徐世才 等4 對菜粉蝶 5 個溫度處理下發(fā)育起點(diǎn)溫度和有效積溫進(jìn)行了 分析；葉藝林 5 對室內(nèi)恒溫條件下菜粉蝶越冬后發(fā)育起點(diǎn)溫度 和有效積溫進(jìn)行了研究，得到發(fā)育速率與溫度之間的回歸模型。研究針對蔬菜霜霉病和菜青蟲這兩個主要病蟲害， 建立霜霉 病和菜青蟲流行程度預(yù)測模擬模型， 以期對霜霉病和菜青蟲的發(fā) 生和流行進(jìn)行及時準(zhǔn)確的預(yù)報， 并開發(fā)出一套蔬菜病蟲害氣象等 級預(yù)報業(yè)務(wù)系統(tǒng)，開展長、短期預(yù)報服務(wù)

3、，為蔬菜生產(chǎn)防治管理提供技術(shù)支持，科學(xué)指導(dǎo)蔬菜生產(chǎn)，合理使用農(nóng)藥，提高蔬菜的 品質(zhì)。1 材料與方法資料來源及處理氣象資料 采用孝感市人工氣象觀測站逐日氣象資 料，要素包括風(fēng)、溫度、濕度、光照、降水等。病蟲害資料 蔬菜蟲害數(shù)據(jù)為孝感市植保站觀測的 2005-2012 年蔬菜菜青蟲田間觀測資料， 2005-2009 年資料用于 歷史過程的分析和建模， 2010-2012 年資料用于預(yù)報應(yīng)用驗(yàn)證。 另外霜霉病的觀測資料來自武漢市東西湖區(qū)植保站 2000-2012 年的田間觀測整理資料。除了采用植保站蔬菜病蟲害觀測資料以外， 還開展了田間調(diào) 查， 資料來源于 2010-2012 年在湖北省孝感市和武漢

4、市東西湖 區(qū)針對菜青蟲和霜霉病不定期的田間調(diào)查數(shù)據(jù)， 深入系統(tǒng)地調(diào)查 其分布、病蟲發(fā)生輕重、消長規(guī)律、防治效果等。植物病蟲害田 間調(diào)查很難進(jìn)行全面逐株的調(diào)查， 擬選取一部分樣本來估算總體 情況。不同類別的病蟲害在田間的分布情況不同， 首先確定病蟲 害的田間分布類型，按照分布特點(diǎn)在田間選取調(diào)查樣本。1）病害調(diào)查。在孝感市和東西湖區(qū)選擇大棚種植的萵苣和 露天種植的黃瓜，調(diào)查霜霉病發(fā)生程度、發(fā)生面積、病棚率、病 株率、病葉率、病果率。2）蟲害調(diào)查。在孝感市和東西湖區(qū)選擇露地種植的白菜和 蘿卜這兩種種植面積大、 易受病蟲侵害的蔬菜， 調(diào)查菜青蟲在不 同生育期的發(fā)生程度、百株卵量、百株幼蟲數(shù)、為害葉率以

5、及每 葉蟲量。災(zāi)損資料 災(zāi)損資料包括孝感市 2005-2012 年蔬菜病 蟲害發(fā)生時的作物面積、減產(chǎn)量、損失程度等相關(guān)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；搜 集露地蔬菜病蟲害監(jiān)測資料，包括時間、地點(diǎn)、發(fā)生程度以及病 蟲害發(fā)生時的觀測指標(biāo)。研究方法 利用武漢和孝感地區(qū)大棚種植萵苣霜霉病發(fā)生流行程度數(shù) 據(jù)及氣象資料，研究大棚小氣候中萵苣霜霉病的發(fā)生與流行規(guī) 律。通過對大棚萵苣霜霉病發(fā)生的實(shí)地調(diào)查， 對萵苣霜霉病流行 的相關(guān)氣候因素進(jìn)行了統(tǒng)計分析， 確定了萵苣霜霉病發(fā)生的氣象 指標(biāo)，提出將促病指數(shù)作為萵苣霜霉病流行預(yù)測模型。菜青蟲的發(fā)生發(fā)展與氣象因子關(guān)系密切， 采用統(tǒng)計分析方法 對菜青蟲蟲卵量與溫度、降水、濕度、風(fēng)等氣象要素

6、之間進(jìn)行相 關(guān)分析， 篩選出影響菜青蟲流行的關(guān)鍵氣候因子， 再通過回歸分 析方法得出其定量關(guān)系，據(jù)此得出菜青蟲的發(fā)生預(yù)測模型。2 結(jié)果與分析霜霉病發(fā)生氣象等級預(yù)報模型萵苣霜霉病發(fā)生氣象條件分析 對于大棚萵苣而言， 由于棚內(nèi)相對濕度一般在 75%以上， 且在陰到多云的情況下大 棚內(nèi)的日平均溫度比大氣日平均氣溫高 3 C左右。因此主要考 慮日照時數(shù)的影響。 通過加權(quán)平均， 利用相關(guān)分析法分析了感病 期各氣象要素對蔬菜病害的誘發(fā)程度， 確定了大棚萵苣霜霉病發(fā) 生的氣象指標(biāo)： 12 月中旬至 4 月下旬期間，大氣日平均氣溫5 C、日平均日照時數(shù)w 2 h、風(fēng)速大小與蔬菜病害流行的等級密切相關(guān)。定義日

7、平均氣溫5 C、日平均日照時數(shù)w 2 h、風(fēng)速w 3 m/s為蔬菜 病害促病氣象條件， 滿足條件的當(dāng)天為蔬菜病害致病日。 按照蔬 菜病害最終發(fā)病率， 大棚萵苣蔬菜病害發(fā)生發(fā)展的氣象條件等級 劃分標(biāo)準(zhǔn)如表 1。霜霉病短期預(yù)報模型 在蔬菜病害感病期間，促病氣 象條件對蔬菜病害的影響程度與其出現(xiàn)的時間及持續(xù)的天數(shù)密 切相關(guān)?？紤]兩者影響，蔬菜病害感病期的促病指數(shù)（Z）為：Z=Ai Di （ 1）公式（ 1）中： Ai 為致病日持續(xù)時間對促病指數(shù)的修正系數(shù)；Di為蔬菜病害致病日指數(shù)。當(dāng)日平均氣溫5 C、日照時數(shù)w 2 h的情況下，日平均風(fēng)速w 3 m/s時，Di取1.0 , 3 m/s 根 據(jù)上述計算

8、公式推算出萵苣霜霉病促病指數(shù)， 與調(diào)查的實(shí)際發(fā)生 流行程度進(jìn)行比較和檢驗(yàn)，計算結(jié)果見表 3。從表 3 可以看出大 部分計算結(jié)果與實(shí)際相吻合。 在實(shí)際蔬菜病害預(yù)測中， 先計算前 期的蔬菜病害促病指數(shù)， 再結(jié)合調(diào)查得到的蔬菜病害的實(shí)際發(fā)生 情況以及中長期天氣預(yù)測結(jié)果制作主要蔬菜病害的預(yù)測預(yù)報模霜霉病長期預(yù)報模型 霜霉病以兩種形式越冬，一是以菌絲在種子或者冬季蔬菜上越冬，二是以卵孢子的形式越冬， 而在來年繼續(xù)為害。 菌絲或者卵孢子越冬主要受低溫約束， 故以 1 月份日最低氣溫的平均值作為因子，分析低溫與霜霉病發(fā)生程 度之間的相關(guān)關(guān)系，建立霜霉病年景預(yù)測模型（圖1），得出霜霉病發(fā)生程度年景預(yù)報模型為=

9、18.7 43+4.13 x, r2=0.552 ,回 歸方程顯著。表 4 是霜霉病氣候年景預(yù)測模型計算結(jié)果與實(shí)際發(fā)生程度 的比較， 2010-2012 年數(shù)據(jù)為獨(dú)立檢驗(yàn)結(jié)果。從表 4 可以看出， 模型計算結(jié)果與實(shí)際發(fā)生程度擬合效果較好。菜青蟲發(fā)生程度與氣象條件的關(guān)系及預(yù)測模型菜青蟲發(fā)生程度分級標(biāo)準(zhǔn) 各地的菜青蟲觀測資料格 式不統(tǒng)一，發(fā)生程度存在缺測的情況，鑒于此，對蟲害資料發(fā)生 程度重新分級。 菜青蟲發(fā)生流行時世代疊加且生育期短， 在田間 實(shí)際調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)為害的菜葉上蟲卵共存， 且卵在適宜氣象條 件下幾天便能孵化為幼蟲啃食菜葉。 研究按照百株蟲卵量 （蟲與 卵的合計數(shù)量）作為發(fā)生程度分級標(biāo)

10、準(zhǔn)，共分為 5 級（表 5）。菜青蟲與氣象要素相關(guān)性分析 溫度、降水和濕度、 風(fēng)等氣象要素均可影響害蟲的地區(qū)分布、遷移、生存時期、繁育 與成活率。 根據(jù)菜青蟲生長發(fā)育周期特點(diǎn)， 將田間調(diào)查數(shù)據(jù)與前 15 d 氣象條件進(jìn)行相關(guān)性分析，選取與菜青蟲發(fā)生發(fā)展密切相 關(guān)的氣象條件作為預(yù)測模型的因子。 由表 6 可以得出， 與蟲卵量 相關(guān)性較好的是溫度和降水量， 而相對濕度和風(fēng)速與蟲卵量的相 關(guān)性較差。 由此得出， 菜青蟲發(fā)生發(fā)展與前期溫度和降水量關(guān)系 密切。菜青蟲蟲卵量與溫度的線性關(guān)系 菜青蟲百株蟲卵量 與溫度的線性關(guān)系為：二-3 927.8+254.91 x , r2=0.501 4，回 歸方程顯著

11、。從圖2可知，在1628 C溫度范圍內(nèi)，菜青蟲百 株蟲卵量與溫度呈正相關(guān)， 溫度越高蟲卵量越多， 菜青蟲發(fā)生程 度越重。菜青蟲蟲卵量與降水量的線性關(guān)系 菜青蟲百株蟲卵量與降水量的線性關(guān)系為 =404.5+15.04 x ,r2=0.376 8 ,回歸方程顯著（圖 3）。降水量影響環(huán)境濕度，對菜青蟲的成活率 和繁殖力有較大影響， 在一定降水范圍內(nèi)， 百株蟲卵量與降水量 呈正相關(guān)， 即前期降水量越大蟲卵量越多，菜青蟲發(fā)生流行的程度也越重。菜青蟲發(fā)生流行短期預(yù)測模型由于菜青蟲的發(fā)育階段分為 5 個齡期，而 45 齡幼蟲的危害最大，故需要分析菜青 蟲卵發(fā)育及幼蟲各齡期發(fā)育氣象條件。 光照長短主要影響成

12、蟲產(chǎn) 卵，而菜青蟲卵及幼蟲發(fā)育主要與溫度相關(guān)。 菜青蟲發(fā)育起點(diǎn)溫 度為6 C,有效積溫為217日度，經(jīng)過1015 d發(fā)育為蛹。鑒于菜青蟲的發(fā)育歷期為 1015 d ，而菜青蟲世代疊加， 菜青蟲的整個發(fā)育過程與溫度、 降水和有效積溫關(guān)系密切， 故選 取菜青蟲發(fā)生期前 1015 d 的有效積溫和降水量作為相關(guān)因子 分析與百株蟲卵量的相關(guān)關(guān)系，結(jié)果表明，發(fā)生期前 15 d 的有 效積溫和降水量與百株蟲卵量相關(guān)性最好。有效積溫K=N(T-C),式中，K為菜青蟲發(fā)育歷期有效積 溫；N為發(fā)育歷期，研究取10 d作為相關(guān)因子；T為發(fā)育過程 平均溫度；C為菜青蟲的發(fā)育閾溫度，菜青蟲發(fā)育起始溫度為 6 Co根據(jù)

13、表 7分析結(jié)果可見，菜青蟲百株蟲卵量與前15 d 有效積溫和降水量相關(guān)性最好，故以前 15 d 有效積溫和降水量作為 影響因子， 采用線性回歸方程分析百株蟲卵量與氣溫和降水量的 關(guān)系?；貧w方程為 =13.468 xl+11.741 x2 -3 553.36 , r2=0.724，回歸方程顯著，其中y為百株蟲卵量，x1、x2分別 為菜青蟲發(fā)生期前15 d的有效積溫和降水量。圖 4、圖5分別 為菜青蟲百株蟲卵量與有效積溫和降水量的關(guān)系曲線。根據(jù)菜青蟲預(yù)報模型計算公式推算出菜青蟲蟲卵量， 與2011 年調(diào)查的實(shí)際發(fā)生流行程度進(jìn)行比較和檢驗(yàn)，計算結(jié)果見表 8， 從表8可以看出大部分計算結(jié)果與實(shí)際相吻合

14、。對調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得出，2011年46月的菜青蟲發(fā)生程 度與氣候條件關(guān)系顯著， 而 6 月下旬至 9 月下旬，由于天敵增多、 寄主植物減少、強(qiáng)降雨機(jī)械性沖刷，菜青蟲數(shù)量急劇減少，而 10月又開始增多， 1112月由于氣溫降低，菜青蟲開始化蛹越 冬。故上述預(yù)測模型適合 46月預(yù)測菜青蟲發(fā)生程度。菜青蟲發(fā)生流行長期預(yù)測模型 菜青蟲危害發(fā)生程度 受到蟲情基數(shù)、 氣象條件的影響。 而對發(fā)生危害程度影響比較大 的是上年的蟲情基數(shù)，蛹在冬季受到低溫威脅，部分被凍死，而 部分存活到第二年春季 3、 4 月羽化為成蟲，第一代幼蟲發(fā)生在 4 月上旬至 5 月下旬，第二代幼蟲發(fā)生在 5 月中旬。調(diào)查數(shù)據(jù)顯 示，

15、一年的發(fā)生高峰期均在第二代， 為害最嚴(yán)重的也是這段時期， 故本研究以第二代發(fā)生程度來代表年發(fā)生程度， 分析冬季蛹的受 凍情況與第二代發(fā)生程度的關(guān)系， 建立年景預(yù)報模型。 冬季 1 月 極端氣溫最低，故分析 1 月平均最低氣溫與發(fā)生程度之間的關(guān) 系，如圖 6 所示。年景預(yù)測模型為： =0.361 8 x+4.752 , 其中為發(fā)生程 度，x為1月平均最低氣溫，r2=0.500 5 ,回歸方程顯著。表 9 中數(shù)據(jù)是菜青蟲氣候年景預(yù)測模型計算結(jié)果與實(shí)際發(fā) 生程度的比較，其中 2005-2009 年數(shù)據(jù)為回代檢驗(yàn)結(jié)果， 2010-2012 年數(shù)據(jù)為獨(dú)立檢驗(yàn)結(jié)果，從表 9 可以看出擬合效果較 好。3 小結(jié)通過田