氣象因子影響紫稻早稻穗頸瘟發(fā)生的預測分析

陳洪藝，范桂賢，伍小紅，區(qū)永光，周珍丹

（1.新興縣氣象局，廣東新興 527400；2.羅定市氣象局，廣東羅定 527200）

稻瘟病是水稻的主要病害，廣東早稻和晚稻均會發(fā)生。根據稻瘟病為害時期和發(fā)病部位可將其分為不同類型的瘟種，分別為苗瘟、葉瘟、節(jié)瘟、穗頸瘟、谷粒瘟等。穗頸瘟一般發(fā)生在出穗后，以破口抽穗期為關鍵期，造成秕谷、霉病等現(xiàn)象，對水稻的產量及品質有嚴重影響［1-2］。眾多學者對影響水稻生產的氣象災害展開了多角度、多層次的研究，如王華等［3］指出，廣東早稻生產季的氣象災害變化與氣候變化密切相關，可以看作是對全球和中國氣候變暖的一種響應；任義方等［4］以江蘇省宜興和金壇為例，綜合各個氣象因子對促進稻瘟病發(fā)生、發(fā)展的影響，并考慮時間累積效應，有效結合前期和中后期適宜稻瘟病流行的氣象條件，構建綜合稻瘟病指數；黃珍珠等［1］構建了廣東早稻稻瘟病促病氣象指數，并選取陽春、高州、紫金和龍門4個代表站對其進行驗證發(fā)現(xiàn)該指數可作為氣象條件的綜合因子對稻瘟病病情發(fā)展進行預測；郭瑞鴿等［5］利用前人研究得到的稻瘟病氣象指標，基于病害發(fā)生機理，構建了江西省稻瘟病促病氣象指數Z，并基于該指數對江西早稻穗瘟發(fā)生適宜程度進行氣象等級監(jiān)測與預警。本研究利用江西省稻瘟病促病指數模型，結合2010—2017年新興天堂紫稻病蟲害記錄、氣象要素觀測資料，研究氣象因子對紫稻早稻穗頸瘟發(fā)生情況的影響，通過監(jiān)測氣象條件預測新興紫稻早稻穗頸瘟的發(fā)生等級，為廣大農民和紫稻生產企業(yè)提供氣象信息參考。

1 資料與方法

1.1 資料來源

本研究主要對新興縣天堂鎮(zhèn)紫稻早稻發(fā)生穗頸瘟進行氣象條件分析。早稻發(fā)生穗頸瘟統(tǒng)計時段為分蘗期至乳熟期，根據新興紫稻種植基地提供的紫稻病蟲害記錄，新興紫稻早稻發(fā)生穗頸瘟促病氣象指數時間段為4月11日至5月31日，將該時間段的氣象條件（日平均氣溫20～30℃、日平均相對濕度＞90%、日照時數＜1 h、日降水量＞1 mm）代入江西省稻瘟病促病氣象指數模型［5］進行預測分析。所用資料2010—2017年新興天堂紫稻病蟲害記錄由新興縣微豐農業(yè)科技有限公司提供，氣象資料來源于新興縣天堂鎮(zhèn)區(qū)域自動氣象站2010—2017年氣溫、降水資料，由于天堂鎮(zhèn)區(qū)域自動氣象站沒有日照和相對濕度資料，日照時數采用緯度、經度與之最相近的新興國家觀測站（22°42′N，112°12′E）日照資料，相對濕度通過氣象常用表（第1號）《濕度查算表》［6］反查求得。

1.2 研究方法

本研究嘗試利用廣東稻瘟病促病氣象指數Z公式［1］計算得到新興稻瘟病促病氣象指數，并與實際稻瘟病發(fā)生情況進行檢驗分析，兩者趨勢基本一致，但未能通過顯著性水平檢驗，后改用江西省稻瘟病促病指數Z［5］分析新興紫稻早稻穗頸瘟氣象等級，與實際病蟲害發(fā)生程度［1］（發(fā)生程度分級標準：1級為輕發(fā)生、2級為偏輕發(fā)生、3級為中等發(fā)生、4級為偏重發(fā)生、5級為重發(fā)生）趨勢一致，并通過顯著性水平檢驗。因此，本研究采用江西省稻瘟病促病氣象指數Z公式［5］：

其中，i為連續(xù)致病日數，i＝1，2，...，n，n≤51；R為監(jiān)測時段內日雨量≥50 mm的日數（d）；t為監(jiān)測時段內日最低氣溫≤20℃的總日數（d）；ɑn為連續(xù)致病日數為i的權重；Di為監(jiān)測時段內連續(xù)致病日數為i天的出現(xiàn)次數。促病指數Z反映了氣象條件對早稻穗頸瘟發(fā)生的適宜程度，Z值小，則氣象條件對穗頸瘟發(fā)生不利，反之有利。

當氣象指標（日平均氣溫20～30℃、日平均相對濕度＞90%、日照時數＜1 h、日降水量＞1 mm）在監(jiān)測時段內（4月11日—5月31日）的某一天同時滿足時，認為其適宜致病日數為1，連續(xù)2 d同時滿足時，連續(xù)致病日數為2，以此類推，連續(xù)i天同時滿足時，連續(xù)致病日數為i?？紤]到連續(xù)致病日數不同，其對穗頸瘟發(fā)生嚴重程度的貢獻不同，因此對不同連續(xù)致病日數的影響給予不同權重，權重按0.5的等差數列遞增，權重計算公式為

其中，n為連續(xù)致病日數（d）；ɑn為連續(xù)致病日數為n的權重。本研究主要運用數理統(tǒng)計、Excel等方法進行研究。

2 結果與分析

2.1 促病氣象指數與穗頸瘟病蟲害發(fā)生程度檢驗分析結果

選取新興縣天堂鎮(zhèn)紫稻種植基地2010—2017年新興天堂紫稻生產及病蟲害發(fā)生情況記錄和2010—2017年新興氣象要素觀測資料，按照式（1）計算新興紫稻促病氣象指數Z，并將Z值大小參照新興紫稻病蟲害發(fā)生標準劃分新興紫稻穗頸瘟氣象等級為5個等級：1級（Z≤4）、2級（4＜Z≤7）、3級（7＜Z≤11）、4級（11＜Z≤14）、5級（Z＞14），來反映氣象條件對病害發(fā)生的適宜程度。將新興紫稻穗頸瘟氣象等級與實際病蟲害發(fā)生程度進行檢驗分析（表1），兩者趨勢基本一致（圖1），這與黃珍珠等［1］、郭瑞鴿等［6］得出的結論一致，即促病指數Z反映了氣象條件對早稻穗頸瘟發(fā)生的適宜程度，說明促病氣象指數Z的大小能反映穗頸瘟病情發(fā)展情況，Z值大說明穗頸瘟發(fā)生程度重，反之則程度輕。

表1 新興紫稻穗頸瘟氣象等級與實際病蟲害發(fā)生等級

圖1 穗頸瘟氣象等級與實際病蟲害發(fā)生等級對比分析

2.2 新興紫稻病蟲害發(fā)生等級預測模型

由2.1節(jié)可知，新興紫稻穗頸瘟氣象等級與實際病蟲害發(fā)生等級有明顯相關，采用一元回歸分析法，建立Yi與Zi（i為年份）的回歸方程為

式（3）為新興紫稻病蟲害發(fā)生等級預測模型，其中紫稻穗頸瘟氣象等級Zi為自變量，自變量因子個數為1；病蟲害發(fā)生等級Yi為因變量，因變量樣本數為8；該方程相關系數r＝0.815，回歸平方和U＝10.645，殘差平方和 Q＝5.354，F(xiàn)＝14.475，通過F0.05＝5.987顯著性水平檢驗。

2.3 紫稻病蟲害發(fā)生程度預測實例檢驗

用式（3）對2018—2020年新興紫稻病蟲害發(fā)生程度進行延伸預測［7-8］，早稻統(tǒng)計時間段為4月11日至5月31日，將該時間段的氣象條件代入江西省稻瘟病促病氣象指數Z公式和新興紫稻病蟲害發(fā)生等級預測模型分別進行計算分析。從表2可看出，準確率為66%，預測效果較好。因此，用新興紫稻病蟲害發(fā)生等級預測模型對紫稻穗頸瘟進行預測，科學可行，有助于農民提早采取防御措施，減少穗頸瘟的發(fā)生發(fā)展。

表2 新興紫稻穗頸瘟氣象等級預測與實際病蟲害發(fā)生等級檢驗分析

3 結論

1）利用江西省稻瘟病促病指數模型計算新興紫稻促病氣象指數Z，并將Z值大小參照新興紫稻病蟲害發(fā)生等級劃分新興紫稻穗頸瘟為5個氣象等級：1級（Z≤4）、2級（4＜Z≤7）、3級（7＜Z≤11）、4級（11＜Z≤14）、5級（Z＞14）。經檢驗，Z指數能較好地反映氣象條件對病害發(fā)生的適宜程度，Z值大說明穗頸瘟發(fā)生程度重，反之則程度輕。

2）基于回歸分析方法構建了新興紫稻病蟲害發(fā)生等級預測模型，經實例檢驗，該模型預測準確率為66%，預測效果較好，可初步應用于新興紫稻穗頸瘟發(fā)生預測預警等相關農業(yè)氣象業(yè)務和服務中。

本研究中用于實例檢驗的年份太少，需在今后的實際業(yè)務中進一步檢驗和完善，以不斷提高模型的準確性。