我國草地螟輕發年份時空特征及其氣候背景

曾 娟

全國農業技術推廣服務中心, 北京 100125

我國草地螟輕發年份時空特征及其氣候背景

曾 娟*

全國農業技術推廣服務中心, 北京 100125

揭示我國草地螟在長時間序列上的年度間變化規律，探明輕發年份特點和研究意義，闡釋氣候變化背景對草地螟發生的影響方式。分析了1949—2012年我國草地螟發生面積的時間序列和輕重年份差異，利用2006—2012年北方主發區每年各代次各蟲態發生期出現時間、有效持續時間和發生縣點數等數據分析了輕發年份的時空分布特征。在1951—2012年可追溯的時間序列上，研究了北方草地螟主發區(169個具有連續氣象資料的發生站點)年平均氣溫、1月月平均氣溫、6—8月累計降雨量等氣候背景變化趨勢與草地螟年度發生動態的相關性。結果表明：(1)在62年的長時間序列上，我國草地螟輕發年份頻次多于重發年份；(2)輕發年份的總體特征是發生期遲、發生盛期短、發生區域少；(3)大尺度氣象條件變化是引起草地螟年度發生動態波動的重要因素，與1951—2012年年度發生面積進行相關分析發現，年平均氣溫和1月份月平均氣溫與草地螟發生面積呈顯著正相關關系，6—8月累計降雨量與發生面積呈顯著負相關關系。分析指出，輕發年份是草地螟種群長期消長動態中不可忽視的環節，對輕發年份的研究是揭示其年度發生變化規律的重要途徑；在長時間序列的分析方法上，可采用年度發生(幼蟲)面積作為判斷輕重年份發生程度的主要量化指標；利用草地螟發生區多點大尺度氣象數據，與年度發生面積進行相關性分析，可作為闡釋氣候背景影響草地螟長期發生趨勢的方法之一。

草地螟; 輕發; 時空特征; 氣候

草地螟LoxostegesticticalisL.是廣泛分布于歐亞大陸干旱、半干旱地區的世界性害蟲，在暴發年份對農牧業生產造成巨大影響和嚴重威脅；在與氣候、生態等環境條件協同進化的過程中，草地螟具備了遠距離遷飛、滯育、產卵選擇和間歇性暴發等生存對策和環境適應機制，具有種群時空波動的典型現象。在國外，草地螟的研究歷史由來已久，前蘇聯地區從 19 世紀中期至20世紀70年代一直有草地螟大發生的記載[1]；20世紀70年代以后，關于草地螟在西西伯利亞、西伯利亞和遠東地區、哈薩克斯坦以及俄羅斯歐洲部分和亞洲部分的大發生記載也在持續[2-7]。在我國，新中國成立以來，草地螟已經出現了3個暴發為害周期[8]。總體看來，無論從草地螟年度間發生的歷史變化規律來講，還是從年度內發生的時空分布動態來講，不同暴發周期之間、同一個暴發周期內的不同年份之間，草地螟發生期早晚、持續時間長短、重發區域分布和最終為害程度均存在顯著差異，且這種差異不僅體現在大發生年份與輕發年份之間，也體現在總體輕發的不同年份之間。然而，對于暴發周期的研究往往集中分析大發生年份的發生特點、蟲源推演和環境促使因素[9-13]，對輕發年份鮮有關注；而對于輕發年份的記載也往往以單一年度為對象[14-17]，缺乏更為深入的系統性、對比性研究。與重發年份一樣，輕發年份同樣是構成草地螟長周期種群波動不可或缺的環節，因此很有必要對草地螟種群數量低谷期的時空分布特征和主導因素進行研究，這樣有助于對草地螟發生的時空變化規律形成普遍性結論和宏觀性判斷。

本文以草地螟輕發年份為研究對象，總結輕發特點的共同性，比較時空分布的多樣性，分析氣象條件的大尺度變化與草地螟發生輕重的相關性，對掌握草地螟發生危害的年度差異、闡明氣候變化對其發生趨勢的持續影響，提高監測預警水平具有重要意義。

1 資料與方法

1.1 我國草地螟1949—2012年度發生面積波動分析

草地螟蟲情資料系全國農業技術推廣服務中心收集整理。1949—2012年全國草地螟(幼蟲)年度發生面積資料分為三個階段，其中1949—1978年數據引自《中國植物保護五十年》[18]，1979—1995年數據引自《全國植保專業統計資料》，以上兩個時間段內全國草地螟年度發生面積由“大豆草地螟”、“其他糧作草地螟”和“其他經作草地螟”發生面積合計得出；1996—2012年數據由北方農牧區各省草地螟年度發生統計表中各代次(幼蟲)在農田、林地、草場的發生面積數據合計得出。

根據我國草地螟發生面積數據三個歷史階段統計方法、數據涵蓋內容和資料整齊度的差異，且三個暴發周期分別處于三個不同的歷史階段，因此按1953—1959年、1979—1985年、1996—2012年3個暴發周期分別進行年度發生面積的時間序列分析。在同一個暴發周期內，假定其為遵從正態分布的隨機變量，計算年度發生面積序列的均值μ和標準誤σ，以明確序列內的總體發生水平和離散程度，并以(μ±σ)作為得出同一暴發周期內重發生、輕發生年份的閾值劃分標準：發生面積大于(μ+σ)的，計為重發生；發生面積小于(μ-σ)的，計為輕發生；發生面積在(μ-σ)與(μ+σ)之間的，計為一般發生。

1.2 我國草地螟2006—2012年時空分布特征分析

2006—2012年草地螟年度時空分布特征資料，包括我國北方主要發生省份每年各代次各蟲態發生期出現時間、持續時間和發生縣點數。同一年份內的同一項數據，按照草地螟發生主要區域進行細分，具體分為內蒙古中西部(自巴彥淖爾至錫林郭勒盟)、內蒙古東南部(通遼市、赤峰市)、內蒙古東北部(興安盟、呼倫貝爾市)、河北、山西、北京、天津、遼寧、吉林、黑龍江、陜西、寧夏、新疆北疆、新疆南疆共計14個區域。

1.2.1 發生期早晚

每一年份內，分別收集14個草地螟發生區域的越冬代成蟲、一代幼蟲、一代成蟲、二代幼蟲的始見期或盛期，按旬統計同一蟲態在各發生區域出現時間分布頻次，如2006年內蒙古中西部越冬代成蟲始見期為5月14日，則將其歸入5月中旬并計頻次。在Excel中作2006—2012年各蟲態發生期出現早晚頻次的面積堆積圖。

1.2.2 盛期持續時間

每一年份內，分別收集14個草地螟發生區域的越冬代成蟲、一代幼蟲、一代成蟲、二代幼蟲的發生盛期，并乘以各發生區域內的實際見蟲縣點數，得出該區域內該蟲態發生的有效持續時間。利用DPS9.50軟件，對2006—2012年各蟲態發生盛期的有效持續時間進行方差分析(顯著性差異0.05)。

1.2.3 發生區域

每一年份內，分別收集14個草地螟發生區域的越冬代成蟲、一代幼蟲、一代成蟲、二代幼蟲的發生縣點數。在Excel中作2006—2012年各蟲態發生區域數的柱狀圖。

1.3 大尺度氣象條件影響分析

1.3.1 氣象數據處理

氣象資料來自中國氣象數據共享服務網。參照霍治國等[19]分析長時間序列上氣象條件與蟲害發生面積相關性方法，將全國564個氣象站點與我國北方草地螟發生區域(2006—2012年草地螟發生縣級點)進行比對，篩選出169個草地螟發生區氣象站點，采用各氣象站點1951—2012年大尺度氣象資料(1949—1950年所有站點氣象數據缺測)，包括年平均氣溫、1月份平均氣溫和6—8月份累計降水量。

設x因子第i個站點第j年表示為xij(i=1,2,…，169；j=1,2,…，61)，則草地螟發生區第j年x因子的年度平均值為：

(1)

1.3.2 相關性分析

在Excel中，結合草地螟年度發生面積，對1951—2012年草地螟發生區各氣象因子的年度平均值進行時間序列分析，作出各氣象因子和草地螟發生面積年度變化趨勢線，并進行比較。利用DPS9.50軟件，對各氣象因子與草地螟年度發生面積的相關性進行分析，計算得出線性方程及相關指數。

2 結果與分析

2.1 草地螟輕發年份特點

2.1.1 輕發年份頻次多于重發年份

1949—2012年，我國草地螟發生面積的年度變化呈現明顯的周期性，能引起農作物受害的年份集中于3個暴發周期，其余年份為間歇期(圖1)。同一個暴發周期內，根據不同年份發生面積與平均值和標準誤之間關系，區分重發生年(圖1中實心五角星標注)、輕發生年(圖1中空心五角星標注)和一般發生年，結果表明，3個暴發周期內輕發生年份出現頻次多于重發生年份。如，第一暴發周期內(1953—1959年)，3a為輕發生，2a為重發生，2a為一般發生；第二暴發周期內(1979—1985年)，3a為輕發生，1a為重發生，3a為一般發生；第三暴發周期內(1996—2012年)，9a為輕發生，5a為重發生，3a為一般發生。總體來看，暴發周期內，輕發生年份出現比率為48.4%，重發生年份出現比率為25.8%，一般年份出現比率為25.8%，即在暴發周期中輕發生年份占多數。

圖1 我國1949—2012年草地螟發生面積及輕重年份對比Fig.1 Comparison of meadow moth occurrence area during 1949—2012 in China

草地螟間歇期發生面積更能體現“輕發”的普遍性。處于間歇期的年份共有33a，占整個統計周期(64a)的51.6%。間歇期內，發生面積為0的年份有18a，占間歇期的54.5%；發生面積為0—1 萬hm2的年份有4a，發生面積為1—3 萬hm2的年份有8a，二者合計占間歇期的36.4%；其余4a發生面積為5—20 萬hm2。

2.1.2 輕發年份發生期遲

2006—2012年，我國北方每年度各代次各蟲態的發生期頻次分布(14個草地螟發生區域累計值)，總體特點為重發年份發生期偏向提前分布、輕發年份發生期偏向推遲分布，即重發年份發生期偏早、輕發年份發生期偏遲(圖2)。7a中，各代次各蟲態一般出現時期(分布頻次超過50%以上)及頻次比率、提前時期和推遲時期中重發年份和輕發年份的分布頻次具體如下：

圖2 我國草地螟2006—2012年各世代各蟲態發生時期頻次Fig.2 Occurrence frequency of meadow moth in each stage and generation during different periods among 2006—2012 in China

越冬代成蟲始見期 一般出現在4月下旬至5月中旬，出現頻次占66.7%；提前出現時期為4月上旬至中旬，其中，重發年份(2008、2009年)出現4次，輕發年份(2010、2011年)出現3次；推遲出現時期為5月下旬至6月中旬，其中重發年份(2008、2009年)出現4次，輕發年份(2006、2010、2011、2012年)出現9次。

越冬代成蟲盛期 一般出現在5月下旬至6月中旬，出現頻次占56.0%；提前出現時期為4月下旬至5月中旬，其中，重發年份(2009年)出現8次，輕發年份(2011、2012年)出現2次；推遲出現時期為6月中旬至下旬，其中重發年份未出現，輕發年份(2006、2010、2011、2012年)出現8次。

一代幼蟲盛期 一般出現在6月中旬至下旬，出現頻次占71.1%；提前出現時期為6月上旬，其中，重發年份(2008、2009年)出現4次，輕發年份(2010、2011、2012年)出現6次；推遲出現時期為7月上旬至中旬，其中重發年份未出現，輕發年份(2006、2012年)出現2次。

一代成蟲盛期 一般出現在7月上旬至8月上旬，出現頻次占67.7%；提前出現時期為6月下旬，其中，重發年份(2009年)出現1次，輕發年份(2010年)出現5次；推遲出現時期為8月中旬至下旬，其中重發年份(2008年)出現1次，輕發年份(2006年)出現2次。

二代幼蟲盛期 一般出現在7月下旬至8月中旬，出現頻次占63.0%；提前出現時期為7月中旬，其中，重發年份(2009年)出現2次，輕發年份(2010年)出現1次；推遲出現時期為8月下旬至9月中旬，其中重發年份(2008年)出現1次，輕發年份(2006、2010、2012年)出現6次。

2.1.3 輕發年份發生盛期短

我國北方每年度各代次各蟲態發生盛期有效持續時間(14個草地螟發生區域平均值)，2006—2012年的不同年份之間存在顯著性差異，且這種差異集中體現了重發年份與輕發年份的不同(圖3)。具體表現為：

圖3 我國草地螟2006—2012年各世代各蟲態發生盛期有效持續時間Fig.3 Effectively continuing period of meadow moth in each stage and generation among 2006—2012 in China

越冬代成蟲盛期有效持續時間，2009年為299.8 d，2007年為109.6 d，2008年為53.4 d，其余年份為50 d以下；在P≤5%的顯著性水平進行差異分析，2009年(重發年份)顯著多于其他年份，其他年份彼此之間差異不顯著。

一代幼蟲盛期有效持續時間，2009年為223.4 d，2007年為71.4 d，2008年為60.0 d，其余年份為50 d以下；在P≤5%的顯著性水平進行差異分析，2009年(重發年份)顯著多于2006、2010、2011年(均為輕發年份)，2007年(一般發生年份)、2008年(重發年份)和2012年(輕發年份)介于以上二種差異之間。

一代成蟲盛期有效持續時間，2008年為229.6 d，其余年份為40 d以下；在P≤5%的顯著性水平進行差異分析，2008年(重發年份)顯著多于其他年份，其他年份之間差異不顯著。

二代幼蟲盛期有效持續時間，2008年為320.7 d，其余年份為20 d以下；在P≤5%的顯著性水平進行差異分析，2008年(重發年份)顯著多于其他年份，其他年份之間差異不顯著。

2.1.4 輕發年份發生區域少

我國北方每年度各代次各蟲態發生區域涉及縣點數，2006—2012年的不同年份之間存在明顯差異，且這種差異集中體現了重發年份與輕發年份的不同(圖4)。具體表現為：

越冬代成蟲發生區域涉及縣點數，2009年為261個，2007年為110個，2008年為97個，2010—2012年為70—80個，2006年為34個；一代幼蟲發生區域涉及縣點數，2009年為152個，2008年為82個，2007年為79個，2006年及2010—2012年為30—40個。7a間，越冬代成蟲和一代幼蟲的發生區域數差異特點表現一致，即，2009年(重發年份)明顯偏多，輕發年份(2006年、2010—2012年)明顯偏少，2008年(重發年份)和2007年(一般發生年份)居中。

圖4 我國草地螟2006—2012年各世代各蟲態發生區域數(縣級)Fig.4 Occurrence regions (counties) of meadow moth in each stage and generation among 2006—2012 in China

一代成蟲發生區域涉及縣點數，2008年為352個，2009年為88個，2007年及2010—2012年為40—60個，2006年為4個；二代幼蟲發生區域涉及縣點數，2008年為252個，2009年為35個，2007年及2010—2012年為15—25個，2006年為1個。7a間，一代成蟲和二代幼蟲的發生區域數差異特點表現一致，即，2008年(重發年份)明顯偏多，輕發年份及一般發生年份(2006年、2010—2012年及2007年)明顯偏少，2009年(重發年份)居中。

2.2 大尺度氣象條件變化趨勢與草地螟年度發生動態的相關性

2.2.1 年平均氣溫

1951—2012年，我國北方草地螟發生區年平均氣溫(169點平均值)與草地螟年度發生面積的時間序列走勢一致(圖5)。具體表現為：1)在62a的時間序列上，年平均氣溫與年度發生面積總體呈遞增趨勢，且趨勢線斜率近似。2)在草地螟第二、三暴發周期內，年平均氣溫與年度發生面積的走勢高度一致。如第二暴發周期內，年平均氣溫與年度發生面積兩條曲線都出現2個峰，峰型形似；最大峰值同時出現在1982年；在暴發周期開始和結束的年份，兩條曲線同時回落到趨勢線平均值以下。又如第三暴發周期內，年平均氣溫與年度發生面積兩條曲線都出現5個峰，峰型相似；盡管二者峰值出現年份不一致，但重發年份(1999、2002、2004、2008、2009年)對應的年平均氣溫總在各波動區間的峰值位置或次峰位置，而輕發年份(1996、2000、2005、2006、2010—2012)對應的年平均氣溫總在各波動區間的谷值位置或次谷位置；在暴發周期開始和結束的年份，兩條曲線同時回落到趨勢線平均值以下。3)在草地螟發生間歇期和第一暴發周期，由于發生面積總體水平較低，無法比較其與年平均氣溫的趨勢關系。相關性分析表明，年平均氣溫與草地螟發生面積之間呈正相關，其線性方程為：

y=172.53ta-800.92 (F=21.84；df=1,60；R2=0.27；P<0.0001)

(2)

式中，y為草地螟年度發生面積，ta為年平均氣溫。

圖5 草地螟發生面積和年平均氣溫時間序列Fig.5 Time series of meadow moth occurrence area and annual average temperature

2.2.2 1月月平均氣溫

1951—2012年，我國北方草地螟發生區1月份月平均氣溫(169點平均值)與草地螟年度發生面積的時間序列走勢吻合度不高(圖6)。具體表現為：1)在62a的時間序列上，1月月平均氣溫趨勢線較為平緩、增加趨勢并不明顯，與草地螟年發生面積總體增加的趨勢吻合度不高。2)在草地螟第二、三暴發周期內，1月月平均氣溫與年度發生面積的曲線走勢總體一致，但二條曲線在部分波動區間存在“峰谷”錯位的現象。如第二暴發周期內，1月月平均氣溫與年度發生面積兩條曲線都出現2個峰，峰型形似；重發年份(1982年)對應的1月月平均氣溫處于第2個峰的次峰位置，一般發生年份(1980年，處于發生面積曲線的第1個峰值)對應的1月月平均氣溫處于谷值。又如第三暴發周期內，1月月平均氣溫與年度發生面積兩條曲線都出現5個峰，峰型相似；1999、2002、2004年等重發年份對應的1月月平均氣溫處于各波動區間的峰值位置，但重發年份2008年對應的1月月平均氣溫處于該波動區間的谷值位置。3)在草地螟發生間歇期和第一暴發周期，由于發生面積總體水平較低，無法比較其與1月月平均氣溫的趨勢關系。

圖6 草地螟發生面積和1月月平均氣溫時間序列Fig.6 Time series of meadow moth occurrence area and average temperature of January

圖7 草地螟發生面積和6—8月累計降雨量時間序列Fig.7 Time series of meadow moth occurrence area and accumulated precipation during 6—8 month

相關性分析表明，1月月平均氣溫與草地螟發生面積之間呈正相關，其線性方程為：

y=46.3831t1+793.3643 (F=6.32；df=1,60；R2= 0.10；P=0.0147)

(3)

式中，y為草地螟年度發生面積，t1為1月月平均氣溫。

2.2.3 6—8月累計降雨量

1951—2012年，我國北方草地螟發生區6—8月累計降雨量(169點平均值)與草地螟年度發生面積的時間序列走勢相反(圖7)。1)在62a的時間序列上，我國北方草地螟發生區各點平均6—8月累計降雨量總體呈遞減趨勢，與年度發生面積的遞增趨勢相反。2)在草地螟第二、三暴發周期內，6—8月累計降雨量與年度發生面積的走勢相反，尤其是在峰谷位置上大部分相反。如第二暴發周期內，處于發生面積曲線峰值的1982年(重發年份)和1980年(一般發生年份)對應的6—8月累計降雨量處于各波動區間的谷值；而輕發年份(1981、1984、1985年)對應的6—8月累計降雨量處于各波動區間的峰值或次峰值。又如第三暴發周期內，1999年(重發年份)對應的6—8月累計降雨量處于該波動區間的谷值，其他重發年份(2002、2004、2008、2009年)對應的6—8月累計降雨量處于各波動區間的次峰值，而輕發年份(1996、1998、2003、2005、2006、2010、2011、2012年)對應的6—8月累計降雨量都處于各波動區間的峰值或次峰值。3)在草地螟發生間歇期和第一暴發周期，由于發生面積總體水平較低，無法比較其與6—8月累計降雨量的趨勢關系。

相關性分析表明，6—8月累計降雨量與草地螟發生面積之間呈負相關，其線性方程為：

y=-2.0446p+674.6812 (F=7.75；df=1,60；R2= 0.11；P=0.0072)

(4)

式中，y為草地螟年度發生面積，p為6—8月累計降水量。

3 結論與討論

3.1 輕發年份在草地螟種群動態監測中的意義

草地螟是一種大范圍遷飛性害蟲，其種群主要是在農牧交錯區進行繁殖，只有當種群增大到一定程度時，才會大量遷入農田為害農作物[9]。自建國以來，我國對草地螟幼蟲為害農作物面積有了連續記載，記為農區發生面積。因此，本文分析草地螟發生面積的有無或多少，反映了草地螟種群增大到足以引起農作物危害及其危害輕重的情況，也從一個側面反映了我國北方生態系統中草地螟種群的消長動態。結果表明，無論是在暴發周期內，還是間歇期內，輕發年份總是占大多數。這意味著，就我國草地螟種群動態的年際變化而言，在小范圍內保存和延續種群、不進入或少進入農區是常態，大范圍暴發、引起農作物嚴重受害是少數現象。從病蟲害監測預警的角度而言，持續監測“常態”，才有可能把握草地螟種群動態變化的長期規律，從而加強對突發暴發現象的預測預報能力。

3.2 草地螟發生輕重的判斷指標

以年度(幼蟲)發生面積為主要指標進行發生輕重的總體判斷，與年度內各區域、各代次、各蟲態的具體指標(包括發生期出現早晚、發生盛期有效持續時間、發生區域多少)分析結果表現一致。總體趨勢為輕發年份發生期遲、發生盛期短、發生區域少，與之相對應的是，重發年份發生期早、發生盛期長、發生區域多；且輕發年份與重發年份在這些具體指標上存在顯著性差異。

以年度(幼蟲)發生面積為指標的總體判斷適用于長時間序列中不同暴發周期、不同年份之間的比較，具有一目了然的效果。結果表明，暴發周期與間歇期之間、不同暴發周期之間以及同一暴發周期的不同年份間，草地螟發生面積存在輕、重發生的明顯差異，總體發生趨勢與前人分析結果一致[8-9]。同時，本文得出的草地螟發生面積長期序列也與我國草地螟長期發生存在周期性節律的結果一致[20]，結合其太陽黑子活動周期的預測、且基于2010—2012年輕發年份連續出現的事實，可以判斷我國草地螟第三個暴發周期結束、并已進入間歇期。

年度內各代次各蟲態發生期、盛期持續時間和發生區域數等具體指標，除了可以印證輕、重年份的總體趨勢，也可以用于分析同一年份內不同代次和蟲態發生比重的差異。如，通過發生盛期有效持續時間和發生區域數比較，可以看出，同樣為重發年份，2008年是二代幼蟲重發，具體表現為一代成蟲和二代幼蟲盛期有效持續時間及發生區域數明顯高于其他年份；2009年是一代幼蟲重發，具體表現為越冬代成蟲和一代幼蟲有效持續時間及發生區域數明顯高于其他年份；而2008年的越冬代成蟲和一代幼蟲、2009年的一代成蟲和二代幼蟲的對應指標與輕發年份或一般發生年份間都沒有顯著差異。以發生面積、發生期、盛期持續時間、發生區域數等量化指標進行時空分布特征的具體分析，并得出輕、重發生年份之間存在的差異，可作為探究草地螟年度發生時空變化規律的有力支撐。

前人關于草地螟種群動態的研究結果，往往集中于某一年份，多以成蟲燈下蟲量、百步驚蛾量、幼蟲密度等為指標，分析種群數量動態和分布規律[9-17,21]；而本文由于在長時間序列上、全國范圍內進行數據分析的復雜性，沒有采用以上指標。為提高種群動態分析的準確性，同時也適應長時間、大范圍分析的需要，今后可進一步細化指標，如使用蟲量達到一定密度的發生面積、發生區域數等，或更能體現草地螟種群動態的變化規律。

3.3 大尺度氣象條件變化引起草地螟年度發生波動

關于草地螟發生年度差異與氣候環境變化的關系，主要有兩方面的典型事例：一是在大發生年份總是對應出現特別適宜草地螟種群突增和生長發育的環境條件[9,11-13]，如適宜越冬、羽化、產卵和幼蟲發生的溫濕度條件、蜜源、產卵環境和可隨時取食的寄主，適合大規模種群遷入定殖的高空風場和沉降氣流等；二是在輕發年份總是對應出現不適宜的氣象和環境條件[14-17]，如夏季大范圍的高溫干旱、蜜源植被缺乏、生態環境惡化，成蟲羽化產卵和幼蟲孵化等關鍵發育期與氣候環境條件適宜時期不配合等。關于草地螟種群數量與氣象條件相關性的數值研究，主要是在大發生年份、具備大量蟲源的基礎上，分析溫、濕度條件的影響[21]；但在單個發生區(河北康保)，草地螟發生面積和成、幼蟲種群波動的長期序列與溫濕度、降雨量等氣象因子之間的相關性不明確或不穩定[22]。由于草地螟具有適生范圍廣、遷飛能力強、間歇性暴發等特征，同時其滯育、羽化、遷飛、交配、產卵等行為受外界環境條件、特別是受氣象條件的影響十分復雜[23-26]，因此，試圖用一時一地、或者短時間局部區域的氣象條件作用機制來說明長時間、大范圍內的影響規律，是不切實際的。本文選取我國北方草地螟發生區的年平均氣溫、1月月平均氣溫、6—8月累計降雨量(169個氣象站點平均值)作為大尺度氣象條件指標，分析其變化趨勢與草地螟年際發生趨勢的相關性。結果表明，以上3個氣象因子與草地螟年度發生面積在62a的時間序列上存在顯著線性相關。

我國草地螟發生區年平均氣溫呈逐漸增加的趨勢，與全球變暖的趨勢吻合，也與草地螟暴發周期的持續時間、暴發范圍逐步增長的趨勢吻合(P<0.0001)，但1月份月平均氣溫的逐年增加趨勢及其與草地螟年度發生波動的相關性并不十分顯著(P=0.0147)。究其原因，可能是由于草地螟種群擴大是建立在逐年積累的基礎上，氣候變暖使得草地螟越冬場所擴大、越冬基數增加，導致其種群數量年度動態呈現增長趨勢；但由于草地螟越冬幼蟲耐寒力很強，發生區域大部各年度1月月平均氣溫并未超過其平均過冷卻點[27]，1月月平均氣溫并未成為草地螟越冬的限制性因素，因此該因素與草地螟年度發生動態的相關性低于年平均氣溫。在草地螟發生間歇期，年平均氣溫波動上升的趨勢仍然持續，因此，年平均氣溫升高或者說氣候變暖，并不能解釋草地螟暴發的周期性節律；但由于年平均氣溫在總體趨勢及第二、三暴發周期內與草地螟年度發生面積波動的一致性，推測其應該是在草地螟種群積累達到一定程度、促成暴發的主要影響因素之一。

另外，我國草地螟發生區6—8月累計降雨量呈總體減少的趨勢，且在第二、三暴發周期內，其變化動態與草地螟年度發生動態呈現負相關(P=0.0072)，這與一般認為的夏季多雨有利于草地螟發生的觀點相悖。筆者認為可以從兩方面來分析。一是氣象條件影響的尺度不同。從單因素和草地螟發育關鍵期的角度看，夏季多雨有利于提高環境相對濕度、植被覆蓋度、蜜源植物花期盛開程度、產卵寄主幼嫩程度和取食寄主營養豐富度，并可伴隨有利于草地螟遷入的沉降氣流，因而有利于草地螟的發生；然而，本文得出我國草地螟發生區6—8月份累計降雨量總體減少的趨勢，是以62a的時間序列為準線、以其對草地螟種群動態的長期影響為基礎的，兩種分析采用的氣象條件影響尺度不同，因此有可能得出不同的結論。二是該結果提供了一個分析草地螟種群動態變化的新角度。正是由于降雨總體呈減少趨勢，導致我國北方土壤濕度減少[28]、北方農牧交錯帶地表濕潤指數下降、植被覆蓋度降低[29],使我國北方干旱、半干旱區域增加，草地螟適生范圍擴大，同時干旱、脆弱的北方生態系統對草地螟種群的承載和容納能力下降，進一步加大了草地螟向農區轉移并發生為害的幾率。

致謝：感謝內蒙古、河北、山西、吉林、遼寧、黑龍江、北京、天津、陜西、寧夏、新疆等省(區)植保站及各監測點測報技術人員提供大量詳實的草地螟發生情況數據。

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Temporal and spatial patterns of meadow moth (LoxostegesticticalisL.) in mild occurrence years in china and the associated climatic background

ZENG Juan*

NationalAgro-TechnicalExtensionandServiceCentreofChina,Beijing100125，China

This paper revealed the annual population fluctuations of the meadow moth (LoxostegesticticalisL.) and demonstrated the characteristics in mild occurrence years, and the effects of climate change on its occurrence in China. The time series of the meadow moth in occurrence area were analyzed by comparing differences between the severe and mild occurrence years during 1949—2012. The temporal and spatial patterns of the meadow moth in mild occurrence years were demonstrated in the northern agro-pastoral regions of China during 2006—2012, by analyzing the appearance date, lasting period and the number of counties of each development stage and generation annually. On the traceable time series of 1951—2012, the correlation between large-scale climate indices and meadow moth occurrence levels were analyzed, using annual average temperature, average temperature of January and accumulated precipitation during June-August as crucial factors in 169 weather stations with consecutive climatic data, which are located at the occurrence area of the meadow moth. The results showed that: (1) For this migratory and intermittent out-breaking pest, the frequency of mild occurrence years was higher than that of severe occurrence years in the past 62 years. It indicated that mild occurrence was dominant situation rather than severe occurrence in the long term; (2) The mild occurrence years generally characterized by late appearance date, short occurrence duration and small damaged area; (3) The large-scale climate change had significant influence on the inter-annual fluctuation of meadow moth occurrence. The increase of occurrence area was found positively correlated with increase of both annual average temperature and average temperature of January; while, negatively correlated with the accumulated precipitation from June to August during 1951—2012. In conclusion, it is essential to notice the population dynamic of meadow moth in mild occurrence year in a long-term, because it is very important for understanding long term population dynamics and the outbreak patterns. The annual occurrence area could be taken as the major index to quantitatively assess the occurrence level. Correlation analysis between occurrence area and climate factors in large-scale and long-term would be an effective methodology to examine the climatic effects on the meadow moth occurrence.

meadow moth; mild occurrence; temporal and spatial pattern; climate

公益性行業(氣象)科研專項經費項目(GYHY201006026)

2013-10-14;

日期:2014-04-05

10.5846/stxb201305090993

*通訊作者Corresponding author.E-mail: zengjuan@agri.gov.cn

曾娟.我國草地螟輕發年份時空特征及其氣候背景.生態學報,2015,35(6):1899-1909.

Zeng J.Temporal and spatial patterns of meadow moth (LoxostegesticticalisL.) in mild occurrence years in china and the associated climatic background.Acta Ecologica Sinica,2015,35(6):1899-1909.