气象因子影响紫稻早稻穗颈瘟发生的预测分析

陈洪艺，范桂贤，伍小红，区永光，周珍丹

（1.新兴县气象局，广东新兴 527400；2.罗定市气象局，广东罗定 527200）

稻瘟病是水稻的主要病害，广东早稻和晚稻均会发生。根据稻瘟病为害时期和发病部位可将其分为不同类型的瘟种，分别为苗瘟、叶瘟、节瘟、穗颈瘟、谷粒瘟等。穗颈瘟一般发生在出穗后，以破口抽穗期为关键期，造成秕谷、霉病等现象，对水稻的产量及品质有严重影响［1-2］。众多学者对影响水稻生产的气象灾害展开了多角度、多层次的研究，如王华等［3］指出，广东早稻生产季的气象灾害变化与气候变化密切相关，可以看作是对全球和中国气候变暖的一种响应；任义方等［4］以江苏省宜兴和金坛为例，综合各个气象因子对促进稻瘟病发生、发展的影响，并考虑时间累积效应，有效结合前期和中后期适宜稻瘟病流行的气象条件，构建综合稻瘟病指数；黄珍珠等［1］构建了广东早稻稻瘟病促病气象指数，并选取阳春、高州、紫金和龙门4个代表站对其进行验证发现该指数可作为气象条件的综合因子对稻瘟病病情发展进行预测；郭瑞鸽等［5］利用前人研究得到的稻瘟病气象指标，基于病害发生机理，构建了江西省稻瘟病促病气象指数Z，并基于该指数对江西早稻穗瘟发生适宜程度进行气象等级监测与预警。本研究利用江西省稻瘟病促病指数模型，结合2010—2017年新兴天堂紫稻病虫害记录、气象要素观测资料，研究气象因子对紫稻早稻穗颈瘟发生情况的影响，通过监测气象条件预测新兴紫稻早稻穗颈瘟的发生等级，为广大农民和紫稻生产企业提供气象信息参考。

1 资料与方法

1.1 资料来源

本研究主要对新兴县天堂镇紫稻早稻发生穗颈瘟进行气象条件分析。早稻发生穗颈瘟统计时段为分蘖期至乳熟期，根据新兴紫稻种植基地提供的紫稻病虫害记录，新兴紫稻早稻发生穗颈瘟促病气象指数时间段为4月11日至5月31日，将该时间段的气象条件（日平均气温20～30℃、日平均相对湿度＞90%、日照时数＜1 h、日降水量＞1 mm）代入江西省稻瘟病促病气象指数模型［5］进行预测分析。所用资料2010—2017年新兴天堂紫稻病虫害记录由新兴县微丰农业科技有限公司提供，气象资料来源于新兴县天堂镇区域自动气象站2010—2017年气温、降水资料，由于天堂镇区域自动气象站没有日照和相对湿度资料，日照时数采用纬度、经度与之最相近的新兴国家观测站（22°42′N，112°12′E）日照资料，相对湿度通过气象常用表（第1号）《湿度查算表》［6］反查求得。

1.2 研究方法

本研究尝试利用广东稻瘟病促病气象指数Z公式［1］计算得到新兴稻瘟病促病气象指数，并与实际稻瘟病发生情况进行检验分析，两者趋势基本一致，但未能通过显著性水平检验，后改用江西省稻瘟病促病指数Z［5］分析新兴紫稻早稻穗颈瘟气象等级，与实际病虫害发生程度［1］（发生程度分级标准：1级为轻发生、2级为偏轻发生、3级为中等发生、4级为偏重发生、5级为重发生）趋势一致，并通过显著性水平检验。因此，本研究采用江西省稻瘟病促病气象指数Z公式［5］：

其中，i为连续致病日数，i＝1，2，...，n，n≤51；R为监测时段内日雨量≥50 mm的日数（d）；t为监测时段内日最低气温≤20℃的总日数（d）；ɑn为连续致病日数为i的权重；Di为监测时段内连续致病日数为i天的出现次数。促病指数Z反映了气象条件对早稻穗颈瘟发生的适宜程度，Z值小，则气象条件对穗颈瘟发生不利，反之有利。

当气象指标（日平均气温20～30℃、日平均相对湿度＞90%、日照时数＜1 h、日降水量＞1 mm）在监测时段内（4月11日—5月31日）的某一天同时满足时，认为其适宜致病日数为1，连续2 d同时满足时，连续致病日数为2，以此类推，连续i天同时满足时，连续致病日数为i。考虑到连续致病日数不同，其对穗颈瘟发生严重程度的贡献不同，因此对不同连续致病日数的影响给予不同权重，权重按0.5的等差数列递增，权重计算公式为

其中，n为连续致病日数（d）；ɑn为连续致病日数为n的权重。本研究主要运用数理统计、Excel等方法进行研究。

2 结果与分析

2.1 促病气象指数与穗颈瘟病虫害发生程度检验分析结果

选取新兴县天堂镇紫稻种植基地2010—2017年新兴天堂紫稻生产及病虫害发生情况记录和2010—2017年新兴气象要素观测资料，按照式（1）计算新兴紫稻促病气象指数Z，并将Z值大小参照新兴紫稻病虫害发生标准划分新兴紫稻穗颈瘟气象等级为5个等级：1级（Z≤4）、2级（4＜Z≤7）、3级（7＜Z≤11）、4级（11＜Z≤14）、5级（Z＞14），来反映气象条件对病害发生的适宜程度。将新兴紫稻穗颈瘟气象等级与实际病虫害发生程度进行检验分析（表1），两者趋势基本一致（图1），这与黄珍珠等［1］、郭瑞鸽等［6］得出的结论一致，即促病指数Z反映了气象条件对早稻穗颈瘟发生的适宜程度，说明促病气象指数Z的大小能反映穗颈瘟病情发展情况，Z值大说明穗颈瘟发生程度重，反之则程度轻。

表1 新兴紫稻穗颈瘟气象等级与实际病虫害发生等级

图1 穗颈瘟气象等级与实际病虫害发生等级对比分析

2.2 新兴紫稻病虫害发生等级预测模型

由2.1节可知，新兴紫稻穗颈瘟气象等级与实际病虫害发生等级有明显相关，采用一元回归分析法，建立Yi与Zi（i为年份）的回归方程为

式（3）为新兴紫稻病虫害发生等级预测模型，其中紫稻穗颈瘟气象等级Zi为自变量，自变量因子个数为1；病虫害发生等级Yi为因变量，因变量样本数为8；该方程相关系数r＝0.815，回归平方和U＝10.645，残差平方和 Q＝5.354，F＝14.475，通过F0.05＝5.987显著性水平检验。

2.3 紫稻病虫害发生程度预测实例检验

用式（3）对2018—2020年新兴紫稻病虫害发生程度进行延伸预测［7-8］，早稻统计时间段为4月11日至5月31日，将该时间段的气象条件代入江西省稻瘟病促病气象指数Z公式和新兴紫稻病虫害发生等级预测模型分别进行计算分析。从表2可看出，准确率为66%，预测效果较好。因此，用新兴紫稻病虫害发生等级预测模型对紫稻穗颈瘟进行预测，科学可行，有助于农民提早采取防御措施，减少穗颈瘟的发生发展。

表2 新兴紫稻穗颈瘟气象等级预测与实际病虫害发生等级检验分析

3 结论

1）利用江西省稻瘟病促病指数模型计算新兴紫稻促病气象指数Z，并将Z值大小参照新兴紫稻病虫害发生等级划分新兴紫稻穗颈瘟为5个气象等级：1级（Z≤4）、2级（4＜Z≤7）、3级（7＜Z≤11）、4级（11＜Z≤14）、5级（Z＞14）。经检验，Z指数能较好地反映气象条件对病害发生的适宜程度，Z值大说明穗颈瘟发生程度重，反之则程度轻。

2）基于回归分析方法构建了新兴紫稻病虫害发生等级预测模型，经实例检验，该模型预测准确率为66%，预测效果较好，可初步应用于新兴紫稻穗颈瘟发生预测预警等相关农业气象业务和服务中。

本研究中用于实例检验的年份太少，需在今后的实际业务中进一步检验和完善，以不断提高模型的准确性。