草地螟2代幼蟲發生的氣象條件等級預報方法
——以興安盟為例

唐紅艷， 王惠貞　(內蒙古生態與農業氣象中心， 內蒙古呼和浩特 010051)

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草地螟2代幼蟲發生的氣象條件等級預報方法
——以興安盟為例

唐紅艷， 王惠貞(內蒙古生態與農業氣象中心， 內蒙古呼和浩特 010051)

摘要[目的]明確興安盟草地螟2代幼蟲的發生規律并建立2代幼蟲與氣象因子的預測模型。[方法]選取1980～2015年草地螟監測資料和同期氣象資料，采用相關分析和典型年份對比分析法，研究影響草地螟2代幼蟲發生的關鍵氣象因子及氣象指標，并采用氣象因子加權方法建立2代幼蟲發生的氣象等級預報模型。[結果]影響草地螟2代幼蟲發生的關鍵氣象因子為溫度、降雨量、相對濕度、降雨日數和高溫日數。當1代成蟲出現蛾峰后1～10 d平均氣溫22.0～24.0 ℃、降雨量30～100 mm、相對濕度60%～80%、降雨日數6～8 d、無高溫日數時，最適宜草地螟1代成蟲產卵、孵化和2代幼蟲發生；而1代成蟲出現蛾峰后1～10 d持續低溫多雨(高濕)或者高溫少雨(低濕)天氣會明顯抑制草地螟1代成蟲產卵和孵化，導致2代幼蟲輕發生甚至不發生；模型檢驗結果表明，有草地螟1代成蟲監測資料的8 a中，適宜發生(1級)和不適宜發生(3級)的回代結果與實際完全相符(占88%)，較適宜發生(2級)的回代結果與實際相差1個等級(占12%)，說明模型預報氣象等級1級和3級效果較好。[結論]研究結果為開展草地螟2代幼蟲氣象預報提供了理論依據。

關鍵詞草地螟2代幼蟲；氣象等級模型；關鍵氣象因子；氣象指標

草地螟(LoxostegesticticalisL.)屬鱗翅目螟蛾科，是我國北方農牧業生產的重要害蟲。興安盟位于內蒙古自治區東北部，地處大興安嶺向松嫩平原過渡地帶，草原面積達303.4萬hm2，占總土地面積的51%，屬于典型的農牧交錯區。草地螟幼蟲屬于雜食性害蟲，半農半牧區的土地利用特點以及分布廣泛的豆科、藜科、百合科等草地螟喜食植物為草地螟的生存和繁殖提供了良好的環境及植被條件。興安盟屬于草地螟危害重發區，多數年份1 a發生1代幼蟲、2代成蟲，個別年份發生2代幼蟲、3代成蟲[1]。由于草地螟2代幼蟲發生時間大都在8月上中旬，正是當地主要作物生長發育的關鍵時期，也是作物植株葉片最大時期，葉片功能喪失后難以恢復，所以其危害程度以及防治難度都遠遠大于1代幼蟲，一旦暴發就會給農牧業生產造成巨大經濟損失。

草地螟的發生、發展除了受自身生物學特性影響外，還受作物種類、耕作栽培制度和環境氣象條件的影響，并以環境氣象條件的影響最顯著。為了掌握氣象條件與草地螟生殖能力的關系，前人在試驗條件下研究了不同溫度、濕度處理對草地螟成蟲壽命、生殖能力、卵孵化率的影響[2-4]，為研究草地螟發生與環境氣象條件的關系奠定了基礎。還有學者通過分析1代幼蟲滯育比例、1代成蟲蟲源數量、環境氣象條件及食物等因素，系統總結了草地螟2代幼蟲發生特征、規律及成因[5-9]，為預測草地螟2代幼蟲發生程度提供了參考。黃紹哲等[10]則通過研究2008年全國草地螟空間分布與氣象條件的關系，確定了影響成蟲、幼蟲空間分布的主導氣象因子，為大尺度草地螟大發生空間分布的預測預報提供了依據。前人研究成果考慮因素較全面，但大部分成果僅限于分析1 a的相關數據，而針對長序列歷史資料和考慮不同氣候年型研究草地螟發生規律并建立預測模型的研究少見報道。為此，筆者通過分析歷史草地螟監測資料與同期氣象資料研究了不同氣候年型草地螟發生規律，并建立了草地螟2代幼蟲與氣象因子的預測模型，以期為開展內蒙古草地螟2代幼蟲氣象預報提供參考。

1資料來源與方法

1.1資料來源草地螟監測資料來源于內蒙古興安盟植保站，包括1980～2015年草地螟1代成蟲始見期、1代成蟲出現蛾峰日期、1代成蟲百步驚蛾量(在野外步行100步目測驚飛的草地螟成蟲數量)、2代幼蟲危害期、2代幼蟲發生面積等；氣象資料來源于內蒙古興安盟8個氣象觀測站1980～2015年的逐日氣象觀測資料，包括平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫、日最高氣溫≥30 ℃和≥35 ℃日數、降雨量、降雨日數(降雨量≥0.1 mm日數)、相對濕度、溫雨系數(溫度/降雨量)等。

1.2研究方法選取興安盟1代成蟲出現蛾峰的年份，分別統計1代成蟲出現蛾峰后第1、1～2、1～3、…、1～18、1～19、1～20天平均氣溫、降雨量、相對濕度、降雨日數、高溫日數、溫雨系數(溫度/降雨量)等影響因子，采用對比分析方法，確定影響草地螟2代幼蟲發生的關鍵期、關鍵氣象因子及其氣象指標；通過1980～2013年氣象因子與2代幼蟲發生面積的相關分析，明確氣象因子的關聯程度，采用加權的方法建立2代幼蟲發生發展氣象條件預報模型，并開展模型回代檢驗和模擬檢驗(2014和2015年)。出現蛾峰的年份蛾峰后1～10 d采用實際日期，未出現蛾峰的年份蛾峰后1～10 d均采用7月25日至8月4日。

2結果與分析

2.1興安盟草地螟2代幼蟲發生概況草地螟1代成蟲出現蛾峰后開始產卵和孵化，若氣象條件適宜，很快進入2代幼蟲期。興安盟草地螟歷史監測資料(表1)表明，草地螟1代成蟲7月中旬開始出現，7月中旬末至8月初進入1代成蟲盛發期，8月上旬末為1代成蟲末期；8月上旬2代幼蟲開始為害農作物，8月上中旬進入危害盛期，8月下旬為2代幼蟲危害末期；8月中旬開始2代幼蟲入土作繭，一小部分以幼蟲越冬，一大部分化蛹羽化，出現2代成蟲，2代成蟲未見產卵現象(飼養觀察)，去向不明[1]。

表1興安盟草地螟2代幼蟲平均發生期

Table 1The average occurrence period of the second generation larvae ofL.sticticalisin Xing’an League

興安盟36 a的草地螟監測資料中有8 a(1980、1982、1998、1999、2001、2007、2008和2013)出現明顯的1代成蟲蛾峰，其中4 a(1980、1982、2001和2008)發生過2代幼蟲危害，另4 a(1998、1999、2007和2013)基本未發生2代幼蟲危害(圖1)。2008年是草地螟2代幼蟲發生最嚴重的一年，造成興安盟58.9萬hm2農田受災，發生范圍之廣、程度之重實屬歷史罕見。

2.2確定草地螟2代幼蟲發生的關鍵氣象因子草地螟2代幼蟲發生面積與6～8月逐旬氣象因子相關分析結果(表2)表明，草地螟1代成蟲產卵孵化期間(7月中下旬)，草地螟2代幼蟲發生面積與平均氣溫呈正相關，與相對濕度、降雨量、降雨日數呈負相關，即該時期氣溫高有利于1代成蟲產卵和孵化，而降雨量大、降雨日數多不利于1代成蟲產卵和孵化，影響最顯著的是7月上旬降雨日數，相關系數通過0.05信度檢驗。草地螟2代幼蟲生長發育及危害期間(8月上中旬)，發生面積仍與平均氣溫呈正相關，與降雨日數、降雨量、相對濕度、高溫日數呈負相關。2代幼蟲危害期間，溫度偏高有利于2代幼蟲快速發育，而降雨量大、相對濕度高和高溫日數多都不利于2代幼蟲生長發育，其中影響最顯著的是8月上旬相對濕度和日最高氣溫≥35 ℃日數，相關系數分別通過0.1和0.05信度檢驗。

表2草地螟2代幼蟲發生面積與氣象因子相關分析結果

Table 2Correlation analysis of occurrence area of the second generation larvae ofL.sticticalisand meteorological factors

注：*表示通過0.1信度的相關檢驗;**表示通過0.05信度的相關檢驗。

Note: * indicates that through the 0.1 correlation test, ** denotes that through the 0.05 correlation test.

2.3建立草地螟2代幼蟲發生的關鍵期及氣象指標由表3可知，影響草地螟2代幼蟲發生的關鍵時期為1代成蟲出現蛾峰后1～10 d，影響的關鍵氣象因子為1代成蟲出現蛾峰后1～10 d的平均氣溫、降雨量、相對濕度、降雨日數和高溫日數。

表3典型年份1代成蟲蛾峰后1～10 d關鍵氣象因子與2代幼蟲發生面積分析結果

Table 3Analysis results of key meteorological factors in 1-10 d after the first-generation adults moths peak and occurrence area of the second generation larvae in the typical year

1980、1982、2001、2008年都是草地螟2代幼蟲大發生年份，上述年份1代成蟲出現蛾峰后1～10 d平均氣溫都在22～24 ℃，與常年同期值比距平絕對值都小于1 ℃；相對濕度在60%～80%，與常年同期值比絕對值都小于10%；降雨量都在30～100 mm，與常年同期值比距平百分率絕對值都在10%～80%，且有6～8 d降雨日數，1～10 d累積降雨量分布較均勻；日最高氣溫≥35 ℃日數不超過1 d。上述氣象條件有利于草地螟1代成蟲產卵和孵化，有利于2代幼蟲大發生。

1998年雖然1代成蟲百步驚蛾量達2 000頭，由于1代成蟲出現蛾峰后1～10 d溫度偏低2.0 ℃、雨量高達181.6 mm(偏多近3倍)、相對濕度維持在90%(偏高21%)，持續低溫、多雨、高濕天氣明顯抑制了草地螟1代成蟲產卵和孵化，致使2代幼蟲未發生。1999年由于1代成蟲出現蛾峰后1～10 d溫度偏高3.0 ℃、雨量只有13.1 mm(偏少73%)，高溫少雨天氣同樣抑制了草地螟1代成蟲產卵和2代幼蟲孵化，所以2代幼蟲未發生。2007年雖然溫度適宜，但1代成蟲蛾峰后1～10 d幾乎無降雨，且蛾峰后連續出現日最高氣溫≥30 ℃日數8 d，其中日最高氣溫≥35 ℃日數達到4 d，極端最高氣溫達38.0 ℃，持續高溫、少雨、低濕天氣同樣抑制了草地螟1代成蟲產卵和2代幼蟲孵化，所以2代幼蟲未發生。2013年7月28日至8月5日興安盟出現明顯降雨過程，降雨量分布均勻，期間溫度偏高2.0 ℃，1代成蟲大量遷入，隨后8月上旬后期出現1代成蟲蛾峰[6]。1代成蟲出現蛾峰后1～10 d溫度偏高3.9 ℃，期間降雨量1.6 mm(偏少94%)，高溫少雨天氣抑制了草地螟1代成蟲產卵和2代幼蟲孵化，所以當地未形成2代幼蟲危害。

1代成蟲出現蛾峰后1～10 d正是當地1代成蟲產卵和2代幼蟲孵化期，此時出現高溫少雨和低溫多雨(高濕)天氣，都不利于1代成蟲產卵和2代幼蟲孵化[1-3]，草地螟2代幼蟲不發生或者輕發生；1代成蟲出現蛾峰后1～10 d溫度、濕度適宜，雨量適中且分布均勻，1代成蟲產卵量多且卵孵化率高，草地螟2代幼蟲大發生的可能性就大。

依據上述分析，結合草地螟生物學特性及前人研究成果，將草地螟2代幼蟲發生的氣象指標劃分為適宜、較適宜和不適宜3個等級(表4)。

2.4建立草地螟2代幼蟲氣象等級預報模型

2.4.1建立氣象等級預報模型。在具備1代成蟲數量的前提下，草地螟2代幼蟲能否發生及發生程度受綜合氣象條件的共同影響，假設氣象等級預報模型為各氣象因子的加權求和，各因子影響程度采用權重方法。

Y=0.2T+0.15R+0.1H+0.5Q+0.05W

(1)

式中，Y為草地螟2代幼蟲發生的氣象等級；T、R、H、Q、W分別代表1代成蟲出現蛾峰后1～10 d的平均氣溫、降雨量、相對濕度、降雨日數和高溫日數，氣象因子按照X=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)進行歸一化處理。根據式(1)計算結果將草地螟2代幼蟲發生的氣象等級劃分為3個等級(表5)。

注：平均氣溫和相對濕度為1代成蟲出現蛾峰后1～10 d的平均值，其他要素為同期合計值。

Note: Average temperature and relative humidity are mean of 1-10 d after peak emergence of first generation adult, other elements are total value of the same period.

表5草地螟2代幼蟲氣象等級

Table 5Meteorological grades of the second generation larvae ofL.sticticalis

當草地螟1代成蟲出現蛾峰后，依據未來1～10 d天氣預報能夠預測草地螟2代幼蟲發生的氣象等級。

2.4.2模型檢驗。根據興安盟草地螟2代幼蟲發生情況將草地螟2代幼蟲實際發生面積占當地當年糧食作物種植面積的比例劃分為3個等級，即發生面積占種植面積比例<1%為3級(輕發生)，1%～10%為2級(中度發生)，≥10%為1級(重度發生)。

將1980～2013年氣象因子歸一化處理后代入式(1)進行回代檢驗。由表6可知，有草地螟1代成蟲監測資料的8 a中，適宜發生(1級)和不適宜發生(3級)的回代結果與實際完全相符(占88%)，較適宜發生(2級)的回代結果與實際相差1個等級(占12%)，說明模型預報氣象等級1級和3級效果較好。由于其他年份無草地螟1代成蟲監測數據，盡管氣象條件適宜，也不會發生2代幼蟲危害。

表6草地螟2代幼蟲發生氣象適宜度模型檢驗結果

Table 6Test results of meteorological suitability model of the second generation larvae ofL.sticticalis

注：√表示回代等級與實際等級完全一致；○表示回代與實際相差1個等級。

Note: √ indicates that the return level is exactly the same as the actual level; ○ indicates that the return has a level difference with actuality.

2014和2015年草地螟發生等級模擬結果顯示，預測的氣象等級均為3級不適宜發生，實際情況是這2 a均未發生2代幼蟲危害，預測結果與實際相符?？傮w來看，建立的草地螟氣象等級預報模型較符合實際，可應用到氣象服務中。

3結論與討論

草地螟2代幼蟲的發生必須具備1代成蟲數量和適宜的氣象條件，在具備1代成蟲數量的前提下，2代幼蟲能否發生關鍵取決于1代成蟲出現蛾峰后1～10 d的氣象條件。該研究表明，影響草地螟2代幼蟲發生的關鍵氣象因子為氣溫、降雨量、相對濕度、降雨日數和高溫日數。當1代成蟲出現蛾峰后1～10 d平均氣溫22.0～24.0 ℃、降雨量30～100 mm、相對濕度60%～80%、降雨日數6～8 d、無高溫日數時，最適宜草地螟1代成蟲產卵、孵化和2代幼蟲發生；而1代成蟲出現蛾峰后1～10 d持續低溫多雨(高濕)或者高溫少雨(低濕)天氣會明顯抑制草地螟1代成蟲產卵和孵化，導致2代幼蟲輕發生甚至不發生，研究結果與1代幼蟲發生條件基本一致[11]。

草地螟的發生受氣溫、降雨量、相對濕度等氣象因子共同影響，建立草地螟氣象等級預報模型能夠較好地反映氣象條件的綜合影響。根據未來1～10 d天氣預報結果，預報草地螟2代幼蟲發生等級，為提前制定草地螟2代幼蟲防控措施提供了參考。模型回代與模擬結果較好，可應用到內蒙古草地螟監測及預報服務中。

在監測到1代成蟲蛾峰的前提下，如果能夠綜合考慮蟲源預測[10]、1代成蟲遷飛軌跡預測[12]和未來氣象條件預測，對于草地螟早期預警和有效防治意義重大。另外，由于2代幼蟲發生年份較少，影響模型準確程度，隨著資料的不斷完善，需進一步提高模型精度。

參考文獻

[1] 尹明浩,吳金花,周存.興安盟草地螟發生與防治[J].內蒙古農業科技,2003(6)：24-26.

[2] 羅禮智,李光博.溫度對草地螟成蟲產卵和壽命的影響[J].昆蟲學報,1993,36(4)：459-464.

[3] 魏倩，趙曉麗，杜俊嶺，等.草地螟成蟲生殖力與溫濕度關系的研究[J].中國植保導刊,1987(S1):9-13.

[4] 孟正平，陳玉寶，劉一凌.草地螟生殖力及卵孵化與濕度的關系[J].中國植保導刊,1987(S1): 115-120.

[5] 曾娟,姜玉英.我國2012年草地螟發生特點與原因分析[J].植物保護,2014,40(1):142-148.

[6] 曾娟,姜玉英.2013 年我國草地螟輕發特點與原因分析[J].中國植保導刊,2014,34(11):46-52.

[7] 武清彪,李衛偉,張崎,等.2003年山西省二代草地螟發生與消長原因分析及防治對策[J].山西農業科學,2004,32(3)：58-60.

[8] 張利增,張莉萍,沈成,等.張家口市2008年二代草地螟幼蟲大發生原因分析及防控措施[J].河北北方學院學報,2009,25(4):26-29.

[9] 羅禮智,黃紹哲,江幸福,等.我國2008年草地螟大發生特征及成因分析[J].植物保護,2009,35(1):27-33.

[10] 黃紹哲,羅禮智,姜玉英,等.我國2008 年草地螟大發生種群空間分布特征[J].植物保護,2011,37(4):76-81.

[11] 唐紅艷,牛寶亮.影響草地螟一代幼蟲發生的關鍵氣象因子及指標研究[J].中國農學通報,2010,26(18):270-274.

[12] 韓經緯,陳素華,閆偉兄,等.草地螟越冬代成蟲遷飛的氣象條件分析[J].中國農業氣象,2013,34(3):332-337.

The Forecast Method of Meteorological Degree Influencing the Occurrence of the Second Generation Larvae ofLoxostegesticticalisL.—Taking Xing’an League as an Example

TANG Hong-yan, WANG Hui-zhen

(Inner Mongolia Ecological and Agricultural Meteorological Center, Hohhot, Inner Mongolia 010051)

Key wordsThe second generation larvae ofLoxostegesticticalisL.; Meteorological degree model; Key meteorological factors; Meteorological indexes

Abstract[Objective] The aim was to determine the occurrence law of the second generation larvae ofLoxostegesticticalisL. in Xing’an League and establish meteorological factors prediction model. [Method] On basis of the observational data ofL.sticticalis. from 1980 to 2015 and contemporaneous meteorological data, the key meteorological factors and indexes influencing the occurrence of the second generation larvae ofL.sticticaliswere established by means of the correlation analysis and the typical year contrastive analysis. As well as, by means of the weighted method of meteorological factors, the prediction model of meteorological degree about the occurrence of the second generation larvae ofL.sticticaliswas built. [Result] The key meteorological factors included temperature, precipitation, relative humidity, rainy days and high temperature days. Firstly, for 1 to 10 days after moths peak of the first-generation adults appeared, the optimum conditions for spawning and hatching of adults and occurrence of the second generation larvae were mean temperature ranges from 22.0 ℃ to 24.0 ℃, precipitation ranges from 30 mm to 100 mm, relative humidity ranges from 60% to 80% and rainy days from 6 to 8, yet, without high temperature days. Secondly, during the same period the continuous low temperature and more rain (high humidity) weather or high temperature and less rain (low humidity) weather could obviously inhibit the first-generation adults from spawning and hatching, it resulted in the light damage or the nonoccurrence of the second generation larvae ofL.sticticalis. From the inspection for simulation, we found that in 8 years with the observational data of the first-generation adults, the part which the result of back substitution about suitable for happen (level 1) or not suitable for happen (level 3) were fully consistent with the actual situation had accounted to eighty eight percent. However the result of back substitution about the medium suitable for happen (level 2) had the different of a degree compared with the actual situation, the part was fourteen percent. It revealed that the prediction result of model for the level 1 and the level 3 meteorological degree was accurate. [Conclusion] Research results offers theoretical basis for carrying out the meteorological prediction of the second generation larvae ofL.sticticalis.

基金項目內蒙古自然科學基金項目(2012MS0609)。

作者簡介唐紅艷(1966- )，女，遼寧建平人，高級工程師，從事農業氣象研究。

收稿日期2016-02-18

中圖分類號S 812.6;S 433.4

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)07-163-04