昌吉州冬小麥雪霉雪腐病氣象等級預報

簡詠梅 張建云

摘要：雪霉雪腐病是新疆維吾爾族自治區(qū)昌吉回族自治州冬小麥的主要病害，每年都有不同程度發(fā)生，隨著氣象條件的變化形成了發(fā)病周期。通過搜集1996-2018年病害資料與田間調查，分析冬小麥雪霉雪腐病發(fā)病率與冬季最大積雪深度、≥20cm積雪日數(shù)、≥30cm積雪日數(shù)、3月中旬降水量、3月下旬平均氣溫等19個氣象因子的相關性，篩選出強相關性氣象因子，建立了冬小麥雪霉雪腐病發(fā)生氣象等級預報模型，通過應用檢驗，有比較好的預報效果。

關鍵詞：冬小麥;雪霉雪腐病;氣象等級預報;昌吉州

中圖分類號：S427 文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2020）09-0024-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.09.005

雪霉雪腐?。⊿nowmold）是新疆維吾爾族自治區(qū)昌吉回族自治州（簡稱昌吉州）冬小麥的主要病害，從1950年代有記載以來，每年都有不同程度的發(fā)生，而且隨著氣象條件的變化形成了發(fā)病周期。據(jù)昌吉州農業(yè)技術推廣中心統(tǒng)計，1996-2018年，昌吉州地區(qū)小麥雪霉雪腐病為常發(fā)病害，部分年份遇特殊氣候重發(fā)生（圖1）[1]。

2010年，昌吉州大部分地區(qū)遭遇60年不遇的持續(xù)強降雪天氣，由于降雪量大、氣溫偏低、積雪融化時間長，小麥雪霉雪腐病發(fā)病面積達到38867hm²，部分田塊發(fā)病率達到71.4%。

昌吉州位于北緯43°20′-45°00′，東經(jīng)85°17′-91°32′。東西長541km，南北寬285km，總面積73000km²。地勢南高北低，由東南向西北傾斜，南部是天山山地，中部為廣袤的沖積平原，北部為浩瀚的沙漠盆地，這片區(qū)域習慣上被稱為天山北坡。

昌吉州是農業(yè)生產大區(qū)，也是冬小麥適宜種植區(qū)。全年農作物播種面積約533334hm²，其中冬小麥年播種面積106667hm²，奇臺縣、木壘縣、吉木薩爾縣均是冬小麥種植大縣。冬小麥種植品種主要為新冬18號、新冬22號、新冬41號、新冬17號，占到冬麥播種面積的83.1%，小麥良種覆蓋率達到95%以上。

冬小麥在種植過程中，由于氣候、土壤等因素的影響，容易誘發(fā)小麥雪霉雪腐病。凡存在一定的菌源量，積雪量大、積雪時間長，地面長期處于低溫和潮濕條件下的麥區(qū)都極易發(fā)病。病源主要危害幼苗，發(fā)病輕則分蘗死亡，嚴重減產，重癥田會造成全田毀滅，甚至翻耕改種[2]。

通過研究氣候條件對冬小麥雪霉雪腐病發(fā)生潛勢的影響，建立昌吉州冬小麥雪霉雪腐病發(fā)生氣象等級預測模擬模型，對其發(fā)生和流行程度進行及時準確的預報，可以為昌吉州糧食作物生產管理提供技術支持，科學指導農業(yè)生產，合理使用農藥，提高農作物的品質和產量。

1 資料來源

1.1 氣象資料

據(jù)昌吉州農業(yè)部門監(jiān)測，冬小麥雪霉雪腐病發(fā)生與冬季積雪情況密切相關，發(fā)病關鍵期在返青期前后，播種期（昌吉州冬小麥播種期在9月20日至10月10日）氣候條件影響不大。而昌吉州冬小麥歷年返青期為3月15日前后，因此氣象數(shù)據(jù)采用昌吉州冬小麥種植縣市（奇臺縣、木壘縣、吉木薩爾縣、昌吉市、阜康市、呼圖壁縣、瑪納斯縣）7個氣象觀測站冬季最大積雪深度、≥30cm積雪日數(shù)、≥20cm積雪日數(shù)、≥1cm積雪日數(shù)以及3月逐日氣象資料，要素包括氣溫、降水、5cm地溫、10cm地溫等。

1.2 病害資料

冬小麥播種面積數(shù)據(jù)來源于昌吉州農業(yè)局，雪霉雪腐病害數(shù)據(jù)來源于昌吉州農業(yè)技術推廣中心記載的1996-2018年全州冬小麥雪霉雪腐病發(fā)生面積資料，其中1996-2015年資料用于歷史過程的分析和建模，并根據(jù)預測模型進行歷史回代檢驗，2016-2018年資料用于預報應用驗證。

1.3 田間調查

除了采用昌吉州農業(yè)技術推廣中心植保站歷年冬小麥雪霉雪腐病觀測資料外，還收集2015-2018年奇臺、吉木薩爾、呼圖壁等地春季田間調查數(shù)據(jù)資料，并針對冬小麥雪霉雪腐病開展不定期的田間調查，了解其分布、病害發(fā)生輕重、消長規(guī)律、防治效果等。

2 數(shù)據(jù)處理

使用Microsoft Excel 2010進行數(shù)據(jù)處理并繪制圖表，使用SPSS Statistics 17軟件對冬小麥雪霉雪腐病發(fā)病率與氣象因子進行多重比較和差異顯著性分析。

3 冬小麥雪霉雪腐病流行程度預報方法的研究

3.1 冬小麥雪霉雪腐病發(fā)生程度等級劃分

依照冬小麥雪霉雪腐病發(fā)病率的情況，將冬小麥雪霉雪腐病流行發(fā)生程度劃分為輕度、中度、重度三個等級[3]（表一）。

3.2 冬小麥雪霉雪腐病發(fā)病率與氣象因子相關分析

與冬小麥雪霉雪腐病發(fā)病率相關的氣象因子較多，冬季積雪日數(shù)、冬小麥返青期間的氣溫、降水與冬小麥雪霉雪腐病發(fā)病率密切相關[1，2]。通過對1996-2015年間昌吉州冬季最大積雪深度、≥20cm積雪日數(shù)、3月中旬降水量，3月下旬平均氣溫，3月下旬5cm平均地溫等19個氣象因子與冬小麥雪霉雪腐病發(fā)病率進行相關分析，結果見表2。

從表2可見，除冬季最大積雪深度、≥30cm積雪日數(shù)、≥20cm積雪日數(shù)、3月上旬平均氣溫、3月上旬平均最低氣溫、3月中旬降水量6個氣象因子外，其他13個氣象因子均未能通過0.05水平的顯著性檢驗。

3.2.1 冬小麥雪霉雪腐病發(fā)病率與積雪日數(shù)相關分析小麥雪霉雪腐病病菌在秋季浸染小麥后，冬季在積雪下仍能緩慢發(fā)展，積雪層厚，覆蓋期長，積雪融化和降水使雪層透氣性降低，次年春季土壤解凍，地表濕度增加，病情進一步發(fā)展，并產生大量菌核[4，5]。

當≥30cm積雪日數(shù)超過10d，冬季最大積雪深度超過30cm，冬小麥雪霉雪腐病發(fā)病率呈現(xiàn)顯著上升趨勢。

由于冬季最大積雪深度、≥30cm積雪日數(shù)、≥20cm積雪日數(shù)屬于同一類指標，從偏相關性來看，兩兩之間存在極強的相關性，因此在其中選取一個因子，即}20cm積雪日數(shù)進行分析，見圖2。

由圖2可知，1996-2015年間，當≥20cm積雪日數(shù)上升時，冬小麥雪霉雪腐病發(fā)病率皇明顯上升趨勢。當≥20cm積雪日數(shù)超過40d，冬小麥雪霉雪腐病發(fā)病率較高。

進行相關系數(shù)計算和回歸分析，r=0.67442，F(xiàn)=14.18388，P=0.00154，穩(wěn)定通過0.01水平的顯著性檢驗，表明冬小麥雪霉雪腐病發(fā)病率與≥20cm積雪日數(shù)為顯著正相關關系。

3.2.2 冬小麥雪霉雪腐病發(fā)病率與3月上旬氣溫相關分析春季持續(xù)低溫和回寒對冬小麥返青十分不利，陰雨雪天氣有利于雪腐雪霉病的發(fā)生發(fā)展。昌吉州地區(qū)冬小麥普遍在3月中旬由西到東開始返青，3月上、中旬是冬小麥雪霉雪腐病發(fā)生的關鍵時間節(jié)點。如果3月上旬氣溫偏低，積雪融化緩慢，田間濕度增大，將為小麥雪霉雪腐病病菌抱子的生長繁殖提供有利的環(huán)境條件。

由于3月上旬平均氣溫、3月上旬平均最低氣溫屬于同一類指標，從偏相關性來看，它們有極強的相關性，因此在其中選取一個因子，即3月上旬平均最低氣溫進行分析，結果見圖3。

由圖3可知，1996-2015年間，3月上旬平均最低氣溫越低，冬小麥雪霉雪腐病發(fā)病率越高，而當3月上旬平均最低氣溫升高時，冬小麥雪霉雪腐病發(fā)病率則呈現(xiàn)下降趨勢。

進行相關系數(shù)計算和回歸分析，r=-0.64885，F(xiàn)=12.36101，P=0.00265，穩(wěn)定通過0.01水平的顯著性檢驗，表明冬小麥雪霉雪腐病發(fā)病率與3月上旬平均最低氣溫為顯著負相關關系。

3.2.3 冬小麥雪霉雪腐病發(fā)病率與3月中旬降水量相關分析在3月中旬冬小麥返青的關鍵時間節(jié)點出現(xiàn)持續(xù)降水，土壤濕度增加，光照不足，對冬小麥雪霉雪腐病的發(fā)生發(fā)展十分有利。

由圖4可知，1996-2015年間，當3月中旬降水量增加時，冬小麥雪霉雪腐病發(fā)病率呈現(xiàn)上升趨勢。

進行相關系數(shù)計算和回歸分析r=0.47010，F(xiàn)=4.82278，P=0.04225，穩(wěn)定通過0.05水平的顯著性檢驗，表明冬小麥雪霉雪腐病發(fā)病率與3月中旬降水量為顯著正相關關系。

3.3 冬小麥雪霉雪腐病的氣象預報模型

將昌吉州冬小麥雪霉雪腐病發(fā)病率作為因變量，≥20cm積雪日數(shù)、3月上旬平均最低氣溫、3月中旬降水量3個因素作為自變量，進行回歸分析，建立三元線性回歸模型Y=β₀+β₁X₁+β₂X₂+β₃X₃，其中X₁為≥20cm積雪日數(shù)，X₂為3月上旬平均最低氣溫，X₃為3月中旬降水量[6]。

進行回歸分析可知，相關系數(shù)r-0.84893，方程相關性顯著。從F統(tǒng)計量角度看，三元線性回歸模型通過檢驗（Significance F=0.00019），從t檢驗角度看，≥20cm積雪日數(shù)（X₁）、3月上旬平均最低氣溫（X₂）、3月中旬降水量（X₃）均通過顯著性檢驗（P-value=0.00581，P-value=0.03006，P-value=0.03217）[7，8]。

綜上，可得出冬小麥雪霉雪腐病發(fā)生的氣象預報模型Y=0.1452X₁-0.56778X₂+0.34281X₃-5.24997，R²=0.72068，通過回歸方程顯著性檢驗。

3.4 冬小麥雪霉雪腐病氣象等級預報模型檢驗

3.4.1 歷史回代檢驗 冬小麥雪霉雪腐病氣候年景預測模型計算結果與實際發(fā)生程度的比較見表3。從表3可見，1996-2015年僅有4年預報等級出現(xiàn)誤差，預報等級與實際病害等級相符的比率達到80%，擬合效果較好。

3.4.2 預報檢驗 表4是對2016-2018年數(shù)據(jù)進行獨立檢驗的結果，模型計算結果與實際發(fā)生程度擬合效果較好。

4 小結與討論

通過資料搜集與田間調查，分析冬小麥雪霉雪腐病年度發(fā)生流行程度與氣象環(huán)境因子的關系，建立了昌吉州冬小麥雪霉雪腐病發(fā)生氣象等級預報模型，通過應用檢驗，有比較好的預報效果。

在實際情況中，冬小麥雪霉雪腐病的發(fā)生往往不是一種孤立的因素誘導產生，而是由幾種因素綜合作用形成[9]。除重茬地菌源量積累多、發(fā)病重外，地勢低洼、易積水、土壤瘠薄、土壤黏重、麥苗生長弱、過度密植等都有利于病害的發(fā)生和流行。因此，需要與農業(yè)技術推廣部門建立長期合作關系，跟蹤監(jiān)測病害發(fā)生情況，逐步調整完善預報模型，以期更好地指導當?shù)囟←溕a。

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收稿日期：2019-09-30

作者簡介：簡詠梅（1976-），女，新疆烏魯木齊人，工程師，主要從事氣象服務與應用氣象學研究工作，（電話）18999266012（電子信箱）54423391@qq.com。