咸陽市冬小麥病蟲害氣象風險預報技術研究

中圖分類號：S512 文獻標識碼：A 文章編號：0488-5368（2025）06-0087-05

Abstract：The major diseases and pests afecting winter wheat include stripe rust，Fusarium head blight，aphids，and red spider mites.This study utilized data on temperature，precipitation，sunshine duration，and relative humidity from 12 meteorological stations in Xianyang，covering the period from 2014 to 2024，as independent variables to analyze and predict the development trends of these diseases and pests.The objective is to develop meteorological risk forecasting techniques for winter wheat pests and diseases.Pearson correlation analysis was conducted to examine the relationships between meteorological factorsand the affected areas of the two major diseases and two key pests.Significant meteorological variables identified through the correlation analysis were used to construct multiple linear regresson models，which were subsequently validated.The validation results indicated thatthe predicted affected areas deviated fromthe actual values byO to 1O.7 thousand hectares，with an accuracy rate of 93.2% . The maximum absolute difference between the predicted and observed severity levels was 1（on astandardized scale），with no extreme errors，therebysatisfying the demand of the agricultural sector for accurate meteorological forecasts concerning winter wheat diseases and pests.

Key Words： Winter Wheat ; Diseases and pests；Meteorological factors; Correlation; Risk forecasting

咸陽市位于陜西省關中腹地，地處暖溫帶，屬大陸性季風氣候，四季分明，光、熱、水資源較豐富。小麥是咸陽市主要農作物之一，種植面積約為

21.23萬 hm² 。農作物病蟲害是影響作物產量及品質的主要不利因素。隨著全球氣候變化和農業結構調整，農作物病蟲害的發生與致災趨于復雜化，咸陽冬小麥常見病蟲害發生面積趨勢表現為：赤霉病及紅蜘蛛發生面積呈上升趨勢、條銹病年度波動較大、蚜蟲呈下降趨勢。這些病蟲害的發生發展與氣象條件密切相關，因此，研究冬小麥病蟲害氣象因子特征及風險預報技術，對于增強農業生物災害成災的可預見性，提高防御農業災害的整體技術水平，保障糧食作物健康、持續發展具有重大作用和深遠意義。

基于氣象視角的冬小麥病蟲害預報方法包括數理統計預報法、模糊數學預報法、灰色系統預報法、人工神經網絡預報法、“3S”技術預報方法等，通過不同的預報方法，建立相關預報模型，可以提前預測病蟲害發生風險，指導農業生產。基于數理統計預報方法是最早被提出來，也是應用最廣的一種方法，包括直線回歸分析、多項式分析和多元線性回歸分析等，該方法具有建模簡單，使用方便等特點。近年來，國內很多學者通過不同方法對作物病蟲害氣象預測建立了不同的預測模型，劉偉昌等的河南省小麥病蟲害氣象預測預報模型研究[2];李勇等的鳳岡縣水稻病蟲害預測模型組建3；曲靜等的西安地區玉米主要病蟲害的氣象預測[4；霍志國等的試論開展中國農作物病蟲害危害流行的長期氣象預測研究5；林鍇等的基于物聯網的蔬菜主要病蟲害動態氣象預報模型[6]；楊淑香等的內蒙古東北部落葉松早落病發生發展的氣象預測；孫亞麗等的農業氣象服務在農作物病蟲害防治中的應用8等，這些方法的大多側重于單一病蟲害，而對于多時段、多氣象因子和多種冬小麥病蟲害的預測模型研究偏少。本研究選用2014-2024年共計11a咸陽地區主要冬小麥病蟲害與相應的氣溫、降水、日照、相對濕度等氣象要素，建立冬小麥病蟲害預報預測模型，研究咸陽冬小麥病蟲害風險預報方法，為冬小麥病蟲害防治、田間管理、產量預測等提供決策依據和參考。

1.1 資料來源

主要冬小麥病蟲害資料來源咸陽市植物檢疫站，2014-2024年咸陽地區常年發生的小麥病蟲害主要包括條銹病、白粉病、赤霉病、莖基腐病、紋枯病、蚜蟲、紅蜘蛛、吸漿蟲、地下害蟲等，本文選取具有代表性的條銹病、赤霉病和蚜蟲、紅蜘蛛進行分析研究。

氣象資料來源于咸陽市氣象局12個縣區的地面觀測數據，選取2013－2024年冬小麥生育期主要氣象資料（包括播種當年10月至次年6月共計27旬平均氣溫、降水量、日照時數和相對濕度）。觀測過程嚴格遵循《地面氣象觀測規范》（QX/T45-2020），設備定期校準維護，異常數據經多站點交叉驗證與人工復核修正，并按統一格式整合為12個縣區空間平均值，確保數據完整性（無缺失時段）、準確性（誤差率 lt;1% ）和規范性（標準化存儲與調用）。

1.2 研究方法

利用Pearson相關性分析，計算氣象因子與冬小麥四種主要病蟲害發生面積的相關性，挑選相關性系數高且通過信度檢驗的氣象因子，舍棄未通過檢驗的因子，用篩選出來的氣象因子，通過多元線性回歸方程進行建模，通過檢驗對模型進行篩選，得到最終的預測模型。

農業部門根據病蟲害導致冬小麥病株率、病葉率、病情指數等綜合指標，將病蟲害發生程度劃分為5個等級。本文主要分析氣象條件對病蟲害發生、發展趨勢的影響。根據每種病蟲害20年來最大發生面積的整數除以5求出級差，劃分為5個等級，風險程度分別為（0，d為1級，輕發生；（d，2d為2級，偏輕發生；（2d，3d]為3級，中等發生；（3d，4d]為4級，偏重發生； （gt;4d ）為5級，重發生。

根據上述分類方法得出的結果如下（表1）。

1資料來源與方法

2 發生概況與結果分析

2.1冬小麥主要病蟲害發生概況

據農業部門調查及統計顯示，近年來咸陽冬小麥種植面積逐年遞減，而部分病蟲害發生面積卻逐年增加，條銹病、赤霉病、蚜蟲、紅蜘蛛是冬小麥主要病蟲害。小麥條銹病是由條形柄銹菌引起的，該病在小麥出苗至成熟整個生育期都有可能會發生，流行年份可減產 20%～30% ，嚴重時可減產 50% ：小麥赤霉病又稱爛穗病，由多種鐮刀菌侵染所引起，從苗期到穗期均可發生，嚴重發生時可造成30% 以上減產；小麥蚜蟲又名“蜜蟲子”，常聚集在幼苗和葉莖上，取食小麥的汁液，致使小麥千粒重下降，一般可減產 20%～30% ，嚴重時達 50% 左右，這三種病蟲害都是我國一類農作物病蟲害。小麥紅蜘蛛是陜西省二類農作物蟲害，主要以春季為害為主，刺吸小麥葉片汁液，一旦被侵害會導致植株矮小，發育不良，重者干枯死亡。

圖1是咸陽市近10年冬小麥主要病蟲害發生面積變化趨勢圖，可以看出，近10年來咸陽市冬小麥主要病蟲害發生面積從大到小依次是蚜蟲、紅蜘蛛、條銹病、赤霉病;蚜蟲在2015年發生面積最大，為21.33萬 hm² ，2020年發生面積最小，15.99萬hm² ，年均發生面積18.51萬 hm² ，整體呈下降趨勢；紅蜘蛛在2014年發生面積最大，為17.33萬hm²，2018 年發生面積最小，為13.2萬 hm² ，年均發生面積15.46萬 hm² ，整體呈上升趨勢;條銹病在2021年發生面積最大，為16.43萬 hm² ，2016年發生面積最小，為0.93萬 hm² ，年均發生面積6.45萬 hm² ，整體上下波動較大；赤霉病在2023年發生面積最大，為10.29萬 hm² ，2020年發生面積最小，為0.85萬 hm² ，年均發生面積4.4萬 hm² ，整體呈上升趨勢。

2.2冬小麥主要病蟲害氣象因子預報模型

通過Pearson相關性分析，選取通過信度雙尾顯著性檢驗的氣象因子作為自變量（表2），自變量之間不存在多重共線性，四種病蟲害分別作為因變量進行多元線性回歸分析，回歸模型殘差基本服從正態分布，運行結果穩定可靠；模型擬合程度 R² 分別為 99.4% .96.9% 86.1% ） 88.5% ，擬合效果較好（表3）。回歸模型和回歸系數顯著性 值均小于0.05，通過了F檢驗、T檢驗，說明模型可用，能夠滿足基于氣象條件對冬小麥病蟲害發生面積預測的要求。

2.3冬小麥病蟲害氣象因子預報檢驗

使用歷史不同時期氣象資料代入病蟲害預測模型進行檢驗（圖2），發現病蟲害發生的預測面積與實際發生面積差值在 0～1.07 萬 hm² ；表4中風險等級歷史預測準確率在 93.2% ，其預測等級與實際等級差的絕對值最大為1，無發生預測成重發生或重發生預測成輕發生極端錯誤現象，預測效果較好。

3 結論與討論

（1）近年來，咸陽市冬小麥蚜蟲、紅蜘蛛、條銹病、赤霉病四類病蟲害對小麥生產構成顯著威脅，年均發生面積分別為18.51萬 hm²，15.46 萬 hm² 、6.45萬 hm²?0.85 萬 hm² ，其發展趨勢依次呈現下降、上升、年際波動和上升特征。基于Pearson相關性分析發現，病蟲害發生面積與降水、氣溫、相對濕度等氣象因子具有顯著關聯性（ α∝0.05 。通過構建多元線性回歸模型，預測面積與實際面積差值可控制在 0～1.07 萬 hm² ，歷史風險等級擬合準確率達 93.2% 。通過模型預測結果，可提前發布病蟲害氣象風險預警，幫助農戶科學制定噴藥、輪作等防治措施，減少農藥濫用和防治成本。結合病蟲害發展趨勢，農業部門可動態調整區域防控資源（如藥劑儲備、技術培訓），優先聚焦紅蜘蛛、赤霉病等上升型病蟲害高發區域。

（2）氣象預測病蟲害受多種氣象因素影響，由于數據獲取和計算復雜度較高，本研究選取與病蟲害相關性顯著的降水、氣溫、相對濕度及日照時數作為核心氣象因子進行回歸分析，但所選因子覆蓋維度仍存在局限。例如，風速、風向、地溫及土壤相對濕度等潛在關聯因子尚未納入研究體系。未來研究可優先驗證風速、土壤濕度等單一變量對病蟲害的獨立影響機制，通過敏感性分析量化其對預測模型的精度貢獻度，并分階段將這些因子整合至現有回歸模型中，以規避多變量同步引入導致的模型

過擬合風險。

（3）冬小麥病蟲害發生發展趨勢受到多種因素的影響，除氣象因素外，還與病蟲害基數、小麥品種、抗病能力、種植結構、農事操作、病蟲害防控措施等多種因素息息相關，多數因素資料難以獲取或無法進行定量化分析，未來還需要進行探索性研究。

參考文獻：

[1] 王淑梅.基于氣象視角的農作物病蟲害預測預報研究概況[J].中國植保導刊，2009（12）：13-16.

[2] 劉偉昌，王君，陳懷亮，等.河南省小麥病蟲害氣象預測預報模型研究[J].氣象與環境科學，2008（8）：29-32.

[3] 李勇，劉建國，余楠，等.鳳岡縣水稻病蟲害預測預報模型組件[J].貴州氣象，2004（增刊）：29-34.

[4] 曲靜，王昱，曹瑛，等.西安地區玉米主要病蟲害的氣象預測[J].作物研究，2014，28（6）：661-664.

[5] 霍志國，劉萬才，邵振潤，等.試論開展中國農作物病蟲害危害流行的長期氣象預測研究[J].自然災害學報，2000（2）：117-121.

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[7] 楊淑香，陳素華.內蒙古東北部落葉松早落病發生發展的氣象預測[J].中國農學通報，2015，31（25）：19-23.

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