稻飛虱發(fā)生發(fā)展氣象指數(shù)估算模型

陳中云，胡家敏，古書鴻，于 飛，孫納卡，王 備

(1.貴州省氣候中心，貴州 貴陽(yáng) 550002;2.貴州省山地氣候與資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽(yáng) 550002;3.貴州省山地環(huán)境氣候研究所，貴州 貴陽(yáng) 550002;4.貴州省信息中心，貴州 貴陽(yáng) 550002)

1 引言

目前從氣象的角度研究稻飛虱發(fā)生發(fā)展主要利用相關(guān)分析法，從氣象影響機(jī)理入手的研究也有相當(dāng)?shù)姆e累，得到很多有價(jià)值的指標(biāo)。如何利用好這些指標(biāo)，充分發(fā)揮已有研究成果的效益是十分有意義的事。本文在這些指標(biāo)的基礎(chǔ)上，采用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型分析各氣象因子對(duì)稻飛虱發(fā)生發(fā)展的影響程度，最后采用權(quán)重法評(píng)估氣象要素對(duì)稻飛虱發(fā)生發(fā)展的綜合影響。由于稻飛虱發(fā)生發(fā)展是一個(gè)累積過(guò)程，與之對(duì)應(yīng)的氣象條件也是一個(gè)累積過(guò)程，所以提出氣象指數(shù)累積的概念。

稻飛虱屬于遷飛性害蟲(chóng)，它的發(fā)生發(fā)展可以分為兩個(gè)明顯的過(guò)程，一是遷入，二是本地滋生繁衍，前者決定蟲(chóng)口基數(shù)，后者決定危害程度。

溫度、相對(duì)濕度、大雨以上日數(shù)和風(fēng)速是影響稻飛虱遷入和滋生繁衍的4 個(gè)主要?dú)庀笠蜃印?/p>

2 資料和方法

2.1 資料來(lái)源

氣象資料來(lái)源于貴州省84 個(gè)縣級(jí)氣象站2007年、2008年、2009年5—8月的觀測(cè)資料;稻飛虱發(fā)生面積資料來(lái)源于貴州省保總站。

2.2 研究方法

稻飛虱發(fā)生發(fā)展有明顯的兩個(gè)過(guò)程，一是遷入，二是遷入后在本地滋生蔓延，所以本文分別考慮了稻飛虱滋生氣象指數(shù)和稻飛虱遷入氣象指數(shù)，稻飛虱滋生氣象指數(shù)和遷入氣象指數(shù)共同構(gòu)成稻飛虱發(fā)生發(fā)展氣象指數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 稻飛虱滋生氣象指數(shù)

已有的研究［1，2］結(jié)果表明:溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)速是對(duì)稻飛虱滋生繁衍影響最大的3 個(gè)氣象因子(表1)，溫度和相對(duì)濕度是稻飛虱賴以生存的必要條件，由于稻飛虱是有翅害蟲(chóng)，具有有限的遷飛能力，長(zhǎng)距離遷飛必須借助于氣流，本地遷飛時(shí)，如果有風(fēng)相助則更易蔓延，所以風(fēng)速也是影響其本地滋生的因素之一。采用單要素評(píng)估法，分別計(jì)算溫度、相對(duì)濕度，風(fēng)速對(duì)稻飛虱滋生繁衍的貢獻(xiàn)，最后采用加權(quán)法構(gòu)建稻飛虱滋生氣象指數(shù)模型。

表1 稻飛虱菌絲生長(zhǎng)氣象指標(biāo)

3.1.1 稻飛虱滋生繁衍溫度影響估算模型 稻飛虱滋生繁衍上限溫度為30.0℃，最適宜溫度為26.0℃，下限溫度為20.0℃。當(dāng)溫度大于等于上限溫度，或者小于等于下限溫度時(shí)，稻飛虱生長(zhǎng)就會(huì)受到抑制;當(dāng)溫度達(dá)到最適溫度時(shí)，對(duì)稻飛虱滋生繁衍最為有利。(1)式是稻飛虱滋生繁衍溫度影響估算模型。

式中，f(T)為溫度對(duì)稻飛虱滋生繁衍的影響系數(shù);Tmax為稻飛虱滋生繁衍上限溫度;Tmin為稻飛虱滋生繁衍下限溫度;Ts為稻飛虱滋生繁衍最適溫度;T 為實(shí)時(shí)溫度。

3.1.2 稻飛虱滋生繁衍相對(duì)濕度影響估算模型相對(duì)濕度是影響稻飛虱滋生繁衍的重要條件之一，研究和調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)空氣相對(duì)濕度＞90%時(shí)，對(duì)菌絲生長(zhǎng)十分有利，當(dāng)空氣相對(duì)濕度＜90%時(shí)，就受到抑制，且隨著相對(duì)濕度的繼續(xù)降低，抑制作用增大十分迅速，(2)式是相對(duì)濕度影響估算模型:

式中，f(q)為空氣相對(duì)濕度對(duì)稻飛虱滋生繁衍影響系數(shù);q 為空氣相對(duì)濕度。

3.1.3 稻飛虱滋生繁衍風(fēng)速影響估算模型 風(fēng)速為稻飛虱本地遷移提供動(dòng)力，從而間接影響稻飛虱的滋生繁衍。

式中，f(v)為風(fēng)速對(duì)稻飛虱滋生繁衍影響系數(shù);v 為風(fēng)速(m·s－1)。

3.1.4 稻飛虱滋生氣象指數(shù)估算模型 由溫度、空氣相對(duì)濕度、風(fēng)速對(duì)應(yīng)稻飛虱滋生繁衍影響系數(shù)，溫度和空氣相對(duì)濕度是稻飛虱賴以生存的氣候生態(tài)必要條件，風(fēng)速?zèng)Q定本地遷飛范圍，按4∶4∶2的權(quán)重系數(shù)構(gòu)建稻飛虱滋生氣象指數(shù)估算模型?？紤]業(yè)務(wù)服務(wù)的方便性，稻飛虱發(fā)病指數(shù)采用百分制法，(4)式是稻飛虱滋生氣象指數(shù)估算模型:

式中，Pf 為稻飛虱發(fā)病氣象指數(shù)。

3.2 稻飛虱遷入氣象指數(shù)

稻飛虱是借助氣流進(jìn)行遠(yuǎn)距離遷徙，并伴隨大雨以上天氣沉降到地面的。當(dāng)它沉降到地面后，溫度、空氣相對(duì)濕度影響稻飛虱遷入初期的成活率，風(fēng)速為稻飛虱尋找適生地提供動(dòng)力，因此，溫度、空氣相對(duì)濕度、風(fēng)速和大雨以上日數(shù)均是影響稻飛虱遷入氣象指數(shù)的主要因子。見(jiàn)表2。

表2 稻飛虱遷入氣象指標(biāo)

3.2.1 稻飛虱遷入雨日數(shù)影響系數(shù)估算模型 大雨雨日數(shù)越多，稻飛虱沉降次數(shù)就越多，遷入的蟲(chóng)口基數(shù)就越多。稻飛虱遷入雨日數(shù)影響系數(shù)估算模型參照式(3):

式中，f(r)為降水日數(shù)對(duì)稻飛虱遷入影響系數(shù);r 為大雨以上雨日數(shù)，單位d。

3.2.2 稻飛虱遷入風(fēng)速影響系數(shù)估算模型 稻飛虱沉降后有一個(gè)本地成活和本地遷飛問(wèn)題，其影響機(jī)制與滋生完全相同，所以稻飛虱遷入溫度影響系數(shù)估算模型、稻飛虱遷入空氣相對(duì)濕度影響系數(shù)估算模型及稻飛虱遷入風(fēng)速影響系數(shù)估算模型與稻飛虱滋生繁衍溫度影響系數(shù)估算模型、稻飛虱滋生繁衍空氣相對(duì)濕度影響系數(shù)估算模、稻飛虱滋生繁衍風(fēng)速影響系數(shù)估算模型完全相同。

3.2.3 稻飛虱遷入氣象指數(shù)估算模型 由溫度、空氣相對(duì)濕度、降水日數(shù)、風(fēng)速對(duì)應(yīng)稻飛虱遷入的影響系數(shù)，根據(jù)各氣象要素對(duì)稻飛虱遷入的影響程度(大雨日數(shù)、本地風(fēng)速影響最大，空氣相對(duì)濕度次之)，按1∶2∶3.5∶3.5的權(quán)重系數(shù)構(gòu)建稻飛虱遷入氣象指數(shù)估算模型?？紤]業(yè)務(wù)服務(wù)的方便性，稻飛虱遷入氣象指數(shù)同樣采用百分制法，(6)式是稻飛虱遷入氣象指數(shù)估算模型:

式中，Pc 為稻飛虱遷入氣象指數(shù);f(T)為稻飛虱遷入溫度影響系數(shù);f(q)為稻飛虱遷入空氣相對(duì)濕度影響系數(shù);f(r)為稻飛虱遷入雨日數(shù)影響系數(shù);f(v)為稻飛虱遷入風(fēng)速影響系數(shù)。

3.3 稻飛虱發(fā)生發(fā)展氣象指數(shù)

稻飛虱的發(fā)生發(fā)展從對(duì)生產(chǎn)影響最大的角度出發(fā)，可以分為兩個(gè)過(guò)程，一是遷入，二是在本地滋生繁衍，前者決定稻飛虱基數(shù)，后者決定危害程度。(7)式為稻飛虱發(fā)生發(fā)展氣象指數(shù)估算模型:

式中，Z 為稻飛虱發(fā)生發(fā)展氣象指數(shù);Pf 為稻飛虱滋生氣象指數(shù);Pc 為稻飛虱遷入氣象指數(shù)。

3.4 稻飛虱發(fā)生發(fā)展氣象指數(shù)累積

稻飛虱發(fā)生發(fā)展不但在其適生期內(nèi)是一個(gè)連續(xù)的過(guò)程，在沒(méi)有外力的作用下還是一個(gè)累積的過(guò)程，這里的所謂“外力”是指各種稻飛虱防治措施的實(shí)施。就氣象對(duì)稻飛虱發(fā)生發(fā)展影響而言，存在著累積效應(yīng)。(8)式是稻飛虱發(fā)生發(fā)展氣象指數(shù)累積公式。

式中，L 為稻飛虱發(fā)生發(fā)展氣象指數(shù)累積;Z1為稻飛虱適生期開(kāi)始旬稻飛虱發(fā)生發(fā)展氣象指數(shù);Zn為稻飛虱適生期第n 旬稻飛虱發(fā)生發(fā)展氣象指數(shù)

3.5 業(yè)務(wù)檢驗(yàn)情況

利用2009年5—8月貴州省觀測(cè)臺(tái)站氣象資料和同期稻飛虱發(fā)生面積統(tǒng)計(jì)資料進(jìn)行初步分析表明，稻飛虱發(fā)生發(fā)展氣象指數(shù)累積與稻飛虱實(shí)際發(fā)生面積呈明顯的正相關(guān)(圖1)，6月下旬前，氣象指數(shù)累積變化落后于實(shí)際發(fā)生面積的變化，6月下旬后又較實(shí)際發(fā)生面積超前，這與稻飛虱發(fā)生發(fā)展規(guī)律有關(guān)系，稻飛虱在初期主要來(lái)自于外地的遷入量，蟲(chóng)口基數(shù)較小;隨著時(shí)間推移，遷入的在本地不斷滋生繁衍，同時(shí)外地遷入現(xiàn)象同樣存在，蟲(chóng)口基數(shù)不斷增大。所以利用氣象指數(shù)累積預(yù)測(cè)實(shí)際發(fā)生面積時(shí)要特別注意這一點(diǎn)。

圖1 2009年貴州省稻飛虱發(fā)生發(fā)展氣象指數(shù)累計(jì)與實(shí)際發(fā)生面積關(guān)系圖

4 結(jié)論和討論

①稻飛虱發(fā)生發(fā)展氣象影響機(jī)制非常復(fù)雜，事實(shí)上，各種氣象因子總是交互作用，并共同影響稻飛虱的發(fā)生發(fā)展。把復(fù)雜的稻飛虱發(fā)生發(fā)展氣象影響問(wèn)題分解成各個(gè)主要的單因子影響系數(shù)問(wèn)題，最后集成分析，是本文的一個(gè)顯著特點(diǎn);將不同量綱的氣象要素進(jìn)行無(wú)量綱歸一化處理，實(shí)現(xiàn)客觀、定量化分析是本文的又一個(gè)特點(diǎn)。

②稻飛虱各個(gè)主要的單因子影響系數(shù)模型雖然能夠大致描述其影響趨勢(shì)，但從準(zhǔn)確性看是有缺陷的，需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)室法進(jìn)行優(yōu)化;分析結(jié)果等級(jí)的劃分需要進(jìn)一步研究和生產(chǎn)實(shí)踐的驗(yàn)證。稻飛虱滋生氣象指數(shù)和危害程度對(duì)應(yīng);稻飛虱遷入氣象指數(shù)和遷入蟲(chóng)口基數(shù)對(duì)應(yīng);稻飛虱發(fā)生發(fā)展氣象指數(shù)和氣象適宜度對(duì)應(yīng);稻飛虱發(fā)生發(fā)展氣象指數(shù)累積和稻飛虱適生期氣象適宜度對(duì)應(yīng)。需要指出的是，純氣象條件分析是不能預(yù)測(cè)稻飛虱實(shí)際發(fā)生程度和范圍的，只能說(shuō)明其發(fā)生的氣象風(fēng)險(xiǎn)程度。

③本文的分析方法有別于傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)學(xué)法［5，6］，它考慮的是生物的氣候生態(tài)特點(diǎn)，而生物的氣候生態(tài)特點(diǎn)具有相對(duì)的穩(wěn)定性，所以具有良好的普適性和推廣性，這是統(tǒng)計(jì)學(xué)方法難以實(shí)現(xiàn)的。

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