稻飞虱发生发展气象指数估算模型

陈中云，胡家敏，古书鸿，于 飞，孙纳卡，王 备

(1.贵州省气候中心，贵州 贵阳 550002;2.贵州省山地气候与资源重点实验室，贵州 贵阳 550002;3.贵州省山地环境气候研究所，贵州 贵阳 550002;4.贵州省信息中心，贵州 贵阳 550002)

1 引言

目前从气象的角度研究稻飞虱发生发展主要利用相关分析法，从气象影响机理入手的研究也有相当的积累，得到很多有价值的指标。如何利用好这些指标，充分发挥已有研究成果的效益是十分有意义的事。本文在这些指标的基础上，采用适当的数学模型分析各气象因子对稻飞虱发生发展的影响程度，最后采用权重法评估气象要素对稻飞虱发生发展的综合影响。由于稻飞虱发生发展是一个累积过程，与之对应的气象条件也是一个累积过程，所以提出气象指数累积的概念。

稻飞虱属于迁飞性害虫，它的发生发展可以分为两个明显的过程，一是迁入，二是本地滋生繁衍，前者决定虫口基数，后者决定危害程度。

温度、相对湿度、大雨以上日数和风速是影响稻飞虱迁入和滋生繁衍的4 个主要气象因子。

2 资料和方法

2.1 资料来源

气象资料来源于贵州省84 个县级气象站2007年、2008年、2009年5—8月的观测资料;稻飞虱发生面积资料来源于贵州省保总站。

2.2 研究方法

稻飞虱发生发展有明显的两个过程，一是迁入，二是迁入后在本地滋生蔓延，所以本文分别考虑了稻飞虱滋生气象指数和稻飞虱迁入气象指数，稻飞虱滋生气象指数和迁入气象指数共同构成稻飞虱发生发展气象指数。

3 结果与分析

3.1 稻飞虱滋生气象指数

已有的研究［1，2］结果表明:温度、相对湿度、风速是对稻飞虱滋生繁衍影响最大的3 个气象因子(表1)，温度和相对湿度是稻飞虱赖以生存的必要条件，由于稻飞虱是有翅害虫，具有有限的迁飞能力，长距离迁飞必须借助于气流，本地迁飞时，如果有风相助则更易蔓延，所以风速也是影响其本地滋生的因素之一。采用单要素评估法，分别计算温度、相对湿度，风速对稻飞虱滋生繁衍的贡献，最后采用加权法构建稻飞虱滋生气象指数模型。

表1 稻飞虱菌丝生长气象指标

3.1.1 稻飞虱滋生繁衍温度影响估算模型 稻飞虱滋生繁衍上限温度为30.0℃，最适宜温度为26.0℃，下限温度为20.0℃。当温度大于等于上限温度，或者小于等于下限温度时，稻飞虱生长就会受到抑制;当温度达到最适温度时，对稻飞虱滋生繁衍最为有利。(1)式是稻飞虱滋生繁衍温度影响估算模型。

式中，f(T)为温度对稻飞虱滋生繁衍的影响系数;Tmax为稻飞虱滋生繁衍上限温度;Tmin为稻飞虱滋生繁衍下限温度;Ts为稻飞虱滋生繁衍最适温度;T 为实时温度。

3.1.2 稻飞虱滋生繁衍相对湿度影响估算模型相对湿度是影响稻飞虱滋生繁衍的重要条件之一，研究和调查发现，当空气相对湿度＞90%时，对菌丝生长十分有利，当空气相对湿度＜90%时，就受到抑制，且随着相对湿度的继续降低，抑制作用增大十分迅速，(2)式是相对湿度影响估算模型:

式中，f(q)为空气相对湿度对稻飞虱滋生繁衍影响系数;q 为空气相对湿度。

3.1.3 稻飞虱滋生繁衍风速影响估算模型 风速为稻飞虱本地迁移提供动力，从而间接影响稻飞虱的滋生繁衍。

式中，f(v)为风速对稻飞虱滋生繁衍影响系数;v 为风速(m·s－1)。

3.1.4 稻飞虱滋生气象指数估算模型 由温度、空气相对湿度、风速对应稻飞虱滋生繁衍影响系数，温度和空气相对湿度是稻飞虱赖以生存的气候生态必要条件，风速决定本地迁飞范围，按4∶4∶2的权重系数构建稻飞虱滋生气象指数估算模型。考虑业务服务的方便性，稻飞虱发病指数采用百分制法，(4)式是稻飞虱滋生气象指数估算模型:

式中，Pf 为稻飞虱发病气象指数。

3.2 稻飞虱迁入气象指数

稻飞虱是借助气流进行远距离迁徙，并伴随大雨以上天气沉降到地面的。当它沉降到地面后，温度、空气相对湿度影响稻飞虱迁入初期的成活率，风速为稻飞虱寻找适生地提供动力，因此，温度、空气相对湿度、风速和大雨以上日数均是影响稻飞虱迁入气象指数的主要因子。见表2。

表2 稻飞虱迁入气象指标

3.2.1 稻飞虱迁入雨日数影响系数估算模型 大雨雨日数越多，稻飞虱沉降次数就越多，迁入的虫口基数就越多。稻飞虱迁入雨日数影响系数估算模型参照式(3):

式中，f(r)为降水日数对稻飞虱迁入影响系数;r 为大雨以上雨日数，单位d。

3.2.2 稻飞虱迁入风速影响系数估算模型 稻飞虱沉降后有一个本地成活和本地迁飞问题，其影响机制与滋生完全相同，所以稻飞虱迁入温度影响系数估算模型、稻飞虱迁入空气相对湿度影响系数估算模型及稻飞虱迁入风速影响系数估算模型与稻飞虱滋生繁衍温度影响系数估算模型、稻飞虱滋生繁衍空气相对湿度影响系数估算模、稻飞虱滋生繁衍风速影响系数估算模型完全相同。

3.2.3 稻飞虱迁入气象指数估算模型 由温度、空气相对湿度、降水日数、风速对应稻飞虱迁入的影响系数，根据各气象要素对稻飞虱迁入的影响程度(大雨日数、本地风速影响最大，空气相对湿度次之)，按1∶2∶3.5∶3.5的权重系数构建稻飞虱迁入气象指数估算模型。考虑业务服务的方便性，稻飞虱迁入气象指数同样采用百分制法，(6)式是稻飞虱迁入气象指数估算模型:

式中，Pc 为稻飞虱迁入气象指数;f(T)为稻飞虱迁入温度影响系数;f(q)为稻飞虱迁入空气相对湿度影响系数;f(r)为稻飞虱迁入雨日数影响系数;f(v)为稻飞虱迁入风速影响系数。

3.3 稻飞虱发生发展气象指数

稻飞虱的发生发展从对生产影响最大的角度出发，可以分为两个过程，一是迁入，二是在本地滋生繁衍，前者决定稻飞虱基数，后者决定危害程度。(7)式为稻飞虱发生发展气象指数估算模型:

式中，Z 为稻飞虱发生发展气象指数;Pf 为稻飞虱滋生气象指数;Pc 为稻飞虱迁入气象指数。

3.4 稻飞虱发生发展气象指数累积

稻飞虱发生发展不但在其适生期内是一个连续的过程，在没有外力的作用下还是一个累积的过程，这里的所谓“外力”是指各种稻飞虱防治措施的实施。就气象对稻飞虱发生发展影响而言，存在着累积效应。(8)式是稻飞虱发生发展气象指数累积公式。

式中，L 为稻飞虱发生发展气象指数累积;Z1为稻飞虱适生期开始旬稻飞虱发生发展气象指数;Zn为稻飞虱适生期第n 旬稻飞虱发生发展气象指数

3.5 业务检验情况

利用2009年5—8月贵州省观测台站气象资料和同期稻飞虱发生面积统计资料进行初步分析表明，稻飞虱发生发展气象指数累积与稻飞虱实际发生面积呈明显的正相关(图1)，6月下旬前，气象指数累积变化落后于实际发生面积的变化，6月下旬后又较实际发生面积超前，这与稻飞虱发生发展规律有关系，稻飞虱在初期主要来自于外地的迁入量，虫口基数较小;随着时间推移，迁入的在本地不断滋生繁衍，同时外地迁入现象同样存在，虫口基数不断增大。所以利用气象指数累积预测实际发生面积时要特别注意这一点。

图1 2009年贵州省稻飞虱发生发展气象指数累计与实际发生面积关系图

4 结论和讨论

①稻飞虱发生发展气象影响机制非常复杂，事实上，各种气象因子总是交互作用，并共同影响稻飞虱的发生发展。把复杂的稻飞虱发生发展气象影响问题分解成各个主要的单因子影响系数问题，最后集成分析，是本文的一个显著特点;将不同量纲的气象要素进行无量纲归一化处理，实现客观、定量化分析是本文的又一个特点。

②稻飞虱各个主要的单因子影响系数模型虽然能够大致描述其影响趋势，但从准确性看是有缺陷的，需要通过实验室法进行优化;分析结果等级的划分需要进一步研究和生产实践的验证。稻飞虱滋生气象指数和危害程度对应;稻飞虱迁入气象指数和迁入虫口基数对应;稻飞虱发生发展气象指数和气象适宜度对应;稻飞虱发生发展气象指数累积和稻飞虱适生期气象适宜度对应。需要指出的是，纯气象条件分析是不能预测稻飞虱实际发生程度和范围的，只能说明其发生的气象风险程度。

③本文的分析方法有别于传统的统计学法［5，6］，它考虑的是生物的气候生态特点，而生物的气候生态特点具有相对的稳定性，所以具有良好的普适性和推广性，这是统计学方法难以实现的。

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