蔬菜主要病虫害发生流行气象预报模型

1、蔬菜主要病虫害发生流行气象预报模型霜霉病和菜青虫是蔬菜种植中最常见、 造成损失最大的两种 主要病虫害， 是制约蔬菜生产可持续发展的主要因子， 病虫害造 成蔬菜的潜在损失在20%- 30%国外对蔬菜霜霉病发生流行方 面的研究报道较少，国内对这方面研究较多。洪传学等 1 以初 始菌量、日最高和最低气温、 日最高和最低相对湿度等为自变量， 以流行系统的状态参量病害发展事态为因变量， 通过浸染位点描 述霜霉病流行系统状态， 组建了霜霉病流行模拟模型； 孔宪阳等 2 以活动积温为自变量、病情指数为因变量初步建立了露地蔬 菜霜霉病预测模型；何自福等 3 经过系统调查，以流行速率为 因变量，以同期广州地区的

2、气温、湿度、降水量和雨日等 4 个气 象因子的累积值为自变量建立了广州地区露地蔬菜霜霉病流行 程度的预测模型。国内外对菜青虫的气象预报等级研究鲜有报 道，国内研究集中在菜青虫的发育生长特点及防治方面， 徐世才 等4 对菜粉蝶 5 个温度处理下发育起点温度和有效积温进行了 分析；叶艺林 5 对室内恒温条件下菜粉蝶越冬后发育起点温度 和有效积温进行了研究，得到发育速率与温度之间的回归模型。研究针对蔬菜霜霉病和菜青虫这两个主要病虫害， 建立霜霉 病和菜青虫流行程度预测模拟模型， 以期对霜霉病和菜青虫的发 生和流行进行及时准确的预报， 并开发出一套蔬菜病虫害气象等 级预报业务系统，开展长、短期预报服务

3、，为蔬菜生产防治管理提供技术支持，科学指导蔬菜生产，合理使用农药，提高蔬菜的 品质。1 材料与方法资料来源及处理气象资料 采用孝感市人工气象观测站逐日气象资 料，要素包括风、温度、湿度、光照、降水等。病虫害资料 蔬菜虫害数据为孝感市植保站观测的 2005-2012 年蔬菜菜青虫田间观测资料， 2005-2009 年资料用于 历史过程的分析和建模， 2010-2012 年资料用于预报应用验证。 另外霜霉病的观测资料来自武汉市东西湖区植保站 2000-2012 年的田间观测整理资料。除了采用植保站蔬菜病虫害观测资料以外， 还开展了田间调 查， 资料来源于 2010-2012 年在湖北省孝感市和武汉

4、市东西湖 区针对菜青虫和霜霉病不定期的田间调查数据， 深入系统地调查 其分布、病虫发生轻重、消长规律、防治效果等。植物病虫害田 间调查很难进行全面逐株的调查， 拟选取一部分样本来估算总体 情况。不同类别的病虫害在田间的分布情况不同， 首先确定病虫 害的田间分布类型，按照分布特点在田间选取调查样本。1）病害调查。在孝感市和东西湖区选择大棚种植的莴苣和 露天种植的黄瓜，调查霜霉病发生程度、发生面积、病棚率、病 株率、病叶率、病果率。2）虫害调查。在孝感市和东西湖区选择露地种植的白菜和 萝卜这两种种植面积大、 易受病虫侵害的蔬菜， 调查菜青虫在不 同生育期的发生程度、百株卵量、百株幼虫数、为害叶率以

5、及每 叶虫量。灾损资料 灾损资料包括孝感市 2005-2012 年蔬菜病 虫害发生时的作物面积、减产量、损失程度等相关经济指标；搜 集露地蔬菜病虫害监测资料，包括时间、地点、发生程度以及病 虫害发生时的观测指标。研究方法 利用武汉和孝感地区大棚种植莴苣霜霉病发生流行程度数 据及气象资料，研究大棚小气候中莴苣霜霉病的发生与流行规 律。通过对大棚莴苣霜霉病发生的实地调查， 对莴苣霜霉病流行 的相关气候因素进行了统计分析， 确定了莴苣霜霉病发生的气象 指标，提出将促病指数作为莴苣霜霉病流行预测模型。菜青虫的发生发展与气象因子关系密切， 采用统计分析方法 对菜青虫虫卵量与温度、降水、湿度、风等气象要素

6、之间进行相 关分析， 筛选出影响菜青虫流行的关键气候因子， 再通过回归分 析方法得出其定量关系，据此得出菜青虫的发生预测模型。2 结果与分析霜霉病发生气象等级预报模型莴苣霜霉病发生气象条件分析 对于大棚莴苣而言， 由于棚内相对湿度一般在 75%以上， 且在阴到多云的情况下大 棚内的日平均温度比大气日平均气温高 3 C左右。因此主要考 虑日照时数的影响。 通过加权平均， 利用相关分析法分析了感病 期各气象要素对蔬菜病害的诱发程度， 确定了大棚莴苣霜霉病发 生的气象指标： 12 月中旬至 4 月下旬期间，大气日平均气温5 C、日平均日照时数w 2 h、风速大小与蔬菜病害流行的等级密切相关。定义日

7、平均气温5 C、日平均日照时数w 2 h、风速w 3 m/s为蔬菜 病害促病气象条件， 满足条件的当天为蔬菜病害致病日。 按照蔬 菜病害最终发病率， 大棚莴苣蔬菜病害发生发展的气象条件等级 划分标准如表 1。霜霉病短期预报模型 在蔬菜病害感病期间，促病气 象条件对蔬菜病害的影响程度与其出现的时间及持续的天数密 切相关。考虑两者影响，蔬菜病害感病期的促病指数（Z）为：Z=Ai Di （ 1）公式（ 1）中： Ai 为致病日持续时间对促病指数的修正系数；Di为蔬菜病害致病日指数。当日平均气温5 C、日照时数w 2 h的情况下，日平均风速w 3 m/s时，Di取1.0 , 3 m/s 根 据上述计算

8、公式推算出莴苣霜霉病促病指数， 与调查的实际发生 流行程度进行比较和检验，计算结果见表 3。从表 3 可以看出大 部分计算结果与实际相吻合。 在实际蔬菜病害预测中， 先计算前 期的蔬菜病害促病指数， 再结合调查得到的蔬菜病害的实际发生 情况以及中长期天气预测结果制作主要蔬菜病害的预测预报模霜霉病长期预报模型 霜霉病以两种形式越冬，一是以菌丝在种子或者冬季蔬菜上越冬，二是以卵孢子的形式越冬， 而在来年继续为害。 菌丝或者卵孢子越冬主要受低温约束， 故以 1 月份日最低气温的平均值作为因子，分析低温与霜霉病发生程 度之间的相关关系，建立霜霉病年景预测模型（图1），得出霜霉病发生程度年景预报模型为=

9、18.7 43+4.13 x, r2=0.552 ,回 归方程显著。表 4 是霜霉病气候年景预测模型计算结果与实际发生程度 的比较， 2010-2012 年数据为独立检验结果。从表 4 可以看出， 模型计算结果与实际发生程度拟合效果较好。菜青虫发生程度与气象条件的关系及预测模型菜青虫发生程度分级标准 各地的菜青虫观测资料格 式不统一，发生程度存在缺测的情况，鉴于此，对虫害资料发生 程度重新分级。 菜青虫发生流行时世代叠加且生育期短， 在田间 实际调查过程中发现为害的菜叶上虫卵共存， 且卵在适宜气象条 件下几天便能孵化为幼虫啃食菜叶。 研究按照百株虫卵量 （虫与 卵的合计数量）作为发生程度分级标

10、准，共分为 5 级（表 5）。菜青虫与气象要素相关性分析 温度、降水和湿度、 风等气象要素均可影响害虫的地区分布、迁移、生存时期、繁育 与成活率。 根据菜青虫生长发育周期特点， 将田间调查数据与前 15 d 气象条件进行相关性分析，选取与菜青虫发生发展密切相 关的气象条件作为预测模型的因子。 由表 6 可以得出， 与虫卵量 相关性较好的是温度和降水量， 而相对湿度和风速与虫卵量的相 关性较差。 由此得出， 菜青虫发生发展与前期温度和降水量关系 密切。菜青虫虫卵量与温度的线性关系 菜青虫百株虫卵量 与温度的线性关系为：二-3 927.8+254.91 x , r2=0.501 4，回 归方程显著

11、。从图2可知，在1628 C温度范围内，菜青虫百 株虫卵量与温度呈正相关， 温度越高虫卵量越多， 菜青虫发生程 度越重。菜青虫虫卵量与降水量的线性关系 菜青虫百株虫卵量与降水量的线性关系为 =404.5+15.04 x ,r2=0.376 8 ,回归方程显著（图 3）。降水量影响环境湿度，对菜青虫的成活率 和繁殖力有较大影响， 在一定降水范围内， 百株虫卵量与降水量 呈正相关， 即前期降水量越大虫卵量越多，菜青虫发生流行的程度也越重。菜青虫发生流行短期预测模型由于菜青虫的发育阶段分为 5 个龄期，而 45 龄幼虫的危害最大，故需要分析菜青 虫卵发育及幼虫各龄期发育气象条件。 光照长短主要影响成

12、虫产 卵，而菜青虫卵及幼虫发育主要与温度相关。 菜青虫发育起点温 度为6 C,有效积温为217日度，经过1015 d发育为蛹。鉴于菜青虫的发育历期为 1015 d ，而菜青虫世代叠加， 菜青虫的整个发育过程与温度、 降水和有效积温关系密切， 故选 取菜青虫发生期前 1015 d 的有效积温和降水量作为相关因子 分析与百株虫卵量的相关关系，结果表明，发生期前 15 d 的有 效积温和降水量与百株虫卵量相关性最好。有效积温K=N(T-C),式中，K为菜青虫发育历期有效积 温；N为发育历期，研究取10 d作为相关因子；T为发育过程 平均温度；C为菜青虫的发育阈温度，菜青虫发育起始温度为 6 Co根据

13、表 7分析结果可见，菜青虫百株虫卵量与前15 d 有效积温和降水量相关性最好，故以前 15 d 有效积温和降水量作为 影响因子， 采用线性回归方程分析百株虫卵量与气温和降水量的 关系。回归方程为 =13.468 xl+11.741 x2 -3 553.36 , r2=0.724，回归方程显著，其中y为百株虫卵量，x1、x2分别 为菜青虫发生期前15 d的有效积温和降水量。图 4、图5分别 为菜青虫百株虫卵量与有效积温和降水量的关系曲线。根据菜青虫预报模型计算公式推算出菜青虫虫卵量， 与2011 年调查的实际发生流行程度进行比较和检验，计算结果见表 8， 从表8可以看出大部分计算结果与实际相吻合

14、。对调查数据进行分析得出，2011年46月的菜青虫发生程 度与气候条件关系显著， 而 6 月下旬至 9 月下旬，由于天敌增多、 寄主植物减少、强降雨机械性冲刷，菜青虫数量急剧减少，而 10月又开始增多， 1112月由于气温降低，菜青虫开始化蛹越 冬。故上述预测模型适合 46月预测菜青虫发生程度。菜青虫发生流行长期预测模型 菜青虫危害发生程度 受到虫情基数、 气象条件的影响。 而对发生危害程度影响比较大 的是上年的虫情基数，蛹在冬季受到低温威胁，部分被冻死，而 部分存活到第二年春季 3、 4 月羽化为成虫，第一代幼虫发生在 4 月上旬至 5 月下旬，第二代幼虫发生在 5 月中旬。调查数据显 示，

15、一年的发生高峰期均在第二代， 为害最严重的也是这段时期， 故本研究以第二代发生程度来代表年发生程度， 分析冬季蛹的受 冻情况与第二代发生程度的关系， 建立年景预报模型。 冬季 1 月 极端气温最低，故分析 1 月平均最低气温与发生程度之间的关 系，如图 6 所示。年景预测模型为： =0.361 8 x+4.752 , 其中为发生程 度，x为1月平均最低气温，r2=0.500 5 ,回归方程显著。表 9 中数据是菜青虫气候年景预测模型计算结果与实际发 生程度的比较，其中 2005-2009 年数据为回代检验结果， 2010-2012 年数据为独立检验结果，从表 9 可以看出拟合效果较 好。3 小结通过田