草地螟2代幼虫发生的气象条件等级预报方法——以兴安盟为例

唐红艳， 王惠贞　(内蒙古生态与农业气象中心， 内蒙古呼和浩特 010051)



草地螟2代幼虫发生的气象条件等级预报方法
——以兴安盟为例

唐红艳， 王惠贞(内蒙古生态与农业气象中心， 内蒙古呼和浩特 010051)

摘要[目的]明确兴安盟草地螟2代幼虫的发生规律并建立2代幼虫与气象因子的预测模型。[方法]选取1980～2015年草地螟监测资料和同期气象资料，采用相关分析和典型年份对比分析法，研究影响草地螟2代幼虫发生的关键气象因子及气象指标，并采用气象因子加权方法建立2代幼虫发生的气象等级预报模型。[结果]影响草地螟2代幼虫发生的关键气象因子为温度、降雨量、相对湿度、降雨日数和高温日数。当1代成虫出现蛾峰后1～10 d平均气温22.0～24.0 ℃、降雨量30～100 mm、相对湿度60%～80%、降雨日数6～8 d、无高温日数时，最适宜草地螟1代成虫产卵、孵化和2代幼虫发生；而1代成虫出现蛾峰后1～10 d持续低温多雨(高湿)或者高温少雨(低湿)天气会明显抑制草地螟1代成虫产卵和孵化，导致2代幼虫轻发生甚至不发生；模型检验结果表明，有草地螟1代成虫监测资料的8 a中，适宜发生(1级)和不适宜发生(3级)的回代结果与实际完全相符(占88%)，较适宜发生(2级)的回代结果与实际相差1个等级(占12%)，说明模型预报气象等级1级和3级效果较好。[结论]研究结果为开展草地螟2代幼虫气象预报提供了理论依据。

关键词草地螟2代幼虫；气象等级模型；关键气象因子；气象指标

草地螟(LoxostegesticticalisL.)属鳞翅目螟蛾科，是我国北方农牧业生产的重要害虫。兴安盟位于内蒙古自治区东北部，地处大兴安岭向松嫩平原过渡地带，草原面积达303.4万hm2，占总土地面积的51%，属于典型的农牧交错区。草地螟幼虫属于杂食性害虫，半农半牧区的土地利用特点以及分布广泛的豆科、藜科、百合科等草地螟喜食植物为草地螟的生存和繁殖提供了良好的环境及植被条件。兴安盟属于草地螟危害重发区，多数年份1 a发生1代幼虫、2代成虫，个别年份发生2代幼虫、3代成虫[1]。由于草地螟2代幼虫发生时间大都在8月上中旬，正是当地主要作物生长发育的关键时期，也是作物植株叶片最大时期，叶片功能丧失后难以恢复，所以其危害程度以及防治难度都远远大于1代幼虫，一旦暴发就会给农牧业生产造成巨大经济损失。

草地螟的发生、发展除了受自身生物学特性影响外，还受作物种类、耕作栽培制度和环境气象条件的影响，并以环境气象条件的影响最显著。为了掌握气象条件与草地螟生殖能力的关系，前人在试验条件下研究了不同温度、湿度处理对草地螟成虫寿命、生殖能力、卵孵化率的影响[2-4]，为研究草地螟发生与环境气象条件的关系奠定了基础。还有学者通过分析1代幼虫滞育比例、1代成虫虫源数量、环境气象条件及食物等因素，系统总结了草地螟2代幼虫发生特征、规律及成因[5-9]，为预测草地螟2代幼虫发生程度提供了参考。黄绍哲等[10]则通过研究2008年全国草地螟空间分布与气象条件的关系，确定了影响成虫、幼虫空间分布的主导气象因子，为大尺度草地螟大发生空间分布的预测预报提供了依据。前人研究成果考虑因素较全面，但大部分成果仅限于分析1 a的相关数据，而针对长序列历史资料和考虑不同气候年型研究草地螟发生规律并建立预测模型的研究少见报道。为此，笔者通过分析历史草地螟监测资料与同期气象资料研究了不同气候年型草地螟发生规律，并建立了草地螟2代幼虫与气象因子的预测模型，以期为开展内蒙古草地螟2代幼虫气象预报提供参考。

1资料来源与方法

1.1资料来源草地螟监测资料来源于内蒙古兴安盟植保站，包括1980～2015年草地螟1代成虫始见期、1代成虫出现蛾峰日期、1代成虫百步惊蛾量(在野外步行100步目测惊飞的草地螟成虫数量)、2代幼虫危害期、2代幼虫发生面积等；气象资料来源于内蒙古兴安盟8个气象观测站1980～2015年的逐日气象观测资料，包括平均气温、日最高气温、日最低气温、日最高气温≥30 ℃和≥35 ℃日数、降雨量、降雨日数(降雨量≥0.1 mm日数)、相对湿度、温雨系数(温度/降雨量)等。

1.2研究方法选取兴安盟1代成虫出现蛾峰的年份，分别统计1代成虫出现蛾峰后第1、1～2、1～3、…、1～18、1～19、1～20天平均气温、降雨量、相对湿度、降雨日数、高温日数、温雨系数(温度/降雨量)等影响因子，采用对比分析方法，确定影响草地螟2代幼虫发生的关键期、关键气象因子及其气象指标；通过1980～2013年气象因子与2代幼虫发生面积的相关分析，明确气象因子的关联程度，采用加权的方法建立2代幼虫发生发展气象条件预报模型，并开展模型回代检验和模拟检验(2014和2015年)。出现蛾峰的年份蛾峰后1～10 d采用实际日期，未出现蛾峰的年份蛾峰后1～10 d均采用7月25日至8月4日。

2结果与分析

2.1兴安盟草地螟2代幼虫发生概况草地螟1代成虫出现蛾峰后开始产卵和孵化，若气象条件适宜，很快进入2代幼虫期。兴安盟草地螟历史监测资料(表1)表明，草地螟1代成虫7月中旬开始出现，7月中旬末至8月初进入1代成虫盛发期，8月上旬末为1代成虫末期；8月上旬2代幼虫开始为害农作物，8月上中旬进入危害盛期，8月下旬为2代幼虫危害末期；8月中旬开始2代幼虫入土作茧，一小部分以幼虫越冬，一大部分化蛹羽化，出现2代成虫，2代成虫未见产卵现象(饲养观察)，去向不明[1]。

表1兴安盟草地螟2代幼虫平均发生期

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

兴安盟36 a的草地螟监测资料中有8 a(1980、1982、1998、1999、2001、2007、2008和2013)出现明显的1代成虫蛾峰，其中4 a(1980、1982、2001和2008)发生过2代幼虫危害，另4 a(1998、1999、2007和2013)基本未发生2代幼虫危害(图1)。2008年是草地螟2代幼虫发生最严重的一年，造成兴安盟58.9万hm2农田受灾，发生范围之广、程度之重实属历史罕见。

2.2确定草地螟2代幼虫发生的关键气象因子草地螟2代幼虫发生面积与6～8月逐旬气象因子相关分析结果(表2)表明，草地螟1代成虫产卵孵化期间(7月中下旬)，草地螟2代幼虫发生面积与平均气温呈正相关，与相对湿度、降雨量、降雨日数呈负相关，即该时期气温高有利于1代成虫产卵和孵化，而降雨量大、降雨日数多不利于1代成虫产卵和孵化，影响最显著的是7月上旬降雨日数，相关系数通过0.05信度检验。草地螟2代幼虫生长发育及危害期间(8月上中旬)，发生面积仍与平均气温呈正相关，与降雨日数、降雨量、相对湿度、高温日数呈负相关。2代幼虫危害期间，温度偏高有利于2代幼虫快速发育，而降雨量大、相对湿度高和高温日数多都不利于2代幼虫生长发育，其中影响最显著的是8月上旬相对湿度和日最高气温≥35 ℃日数，相关系数分别通过0.1和0.05信度检验。

表2草地螟2代幼虫发生面积与气象因子相关分析结果

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

注：*表示通过0.1信度的相关检验;**表示通过0.05信度的相关检验。

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代幼虫发生的关键期及气象指标由表3可知，影响草地螟2代幼虫发生的关键时期为1代成虫出现蛾峰后1～10 d，影响的关键气象因子为1代成虫出现蛾峰后1～10 d的平均气温、降雨量、相对湿度、降雨日数和高温日数。

表3典型年份1代成虫蛾峰后1～10 d关键气象因子与2代幼虫发生面积分析结果

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代幼虫大发生年份，上述年份1代成虫出现蛾峰后1～10 d平均气温都在22～24 ℃，与常年同期值比距平绝对值都小于1 ℃；相对湿度在60%～80%，与常年同期值比绝对值都小于10%；降雨量都在30～100 mm，与常年同期值比距平百分率绝对值都在10%～80%，且有6～8 d降雨日数，1～10 d累积降雨量分布较均匀；日最高气温≥35 ℃日数不超过1 d。上述气象条件有利于草地螟1代成虫产卵和孵化，有利于2代幼虫大发生。

1998年虽然1代成虫百步惊蛾量达2 000头，由于1代成虫出现蛾峰后1～10 d温度偏低2.0 ℃、雨量高达181.6 mm(偏多近3倍)、相对湿度维持在90%(偏高21%)，持续低温、多雨、高湿天气明显抑制了草地螟1代成虫产卵和孵化，致使2代幼虫未发生。1999年由于1代成虫出现蛾峰后1～10 d温度偏高3.0 ℃、雨量只有13.1 mm(偏少73%)，高温少雨天气同样抑制了草地螟1代成虫产卵和2代幼虫孵化，所以2代幼虫未发生。2007年虽然温度适宜，但1代成虫蛾峰后1～10 d几乎无降雨，且蛾峰后连续出现日最高气温≥30 ℃日数8 d，其中日最高气温≥35 ℃日数达到4 d，极端最高气温达38.0 ℃，持续高温、少雨、低湿天气同样抑制了草地螟1代成虫产卵和2代幼虫孵化，所以2代幼虫未发生。2013年7月28日至8月5日兴安盟出现明显降雨过程，降雨量分布均匀，期间温度偏高2.0 ℃，1代成虫大量迁入，随后8月上旬后期出现1代成虫蛾峰[6]。1代成虫出现蛾峰后1～10 d温度偏高3.9 ℃，期间降雨量1.6 mm(偏少94%)，高温少雨天气抑制了草地螟1代成虫产卵和2代幼虫孵化，所以当地未形成2代幼虫危害。

1代成虫出现蛾峰后1～10 d正是当地1代成虫产卵和2代幼虫孵化期，此时出现高温少雨和低温多雨(高湿)天气，都不利于1代成虫产卵和2代幼虫孵化[1-3]，草地螟2代幼虫不发生或者轻发生；1代成虫出现蛾峰后1～10 d温度、湿度适宜，雨量适中且分布均匀，1代成虫产卵量多且卵孵化率高，草地螟2代幼虫大发生的可能性就大。

依据上述分析，结合草地螟生物学特性及前人研究成果，将草地螟2代幼虫发生的气象指标划分为适宜、较适宜和不适宜3个等级(表4)。

2.4建立草地螟2代幼虫气象等级预报模型

2.4.1建立气象等级预报模型。在具备1代成虫数量的前提下，草地螟2代幼虫能否发生及发生程度受综合气象条件的共同影响，假设气象等级预报模型为各气象因子的加权求和，各因子影响程度采用权重方法。

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

(1)

式中，Y为草地螟2代幼虫发生的气象等级；T、R、H、Q、W分别代表1代成虫出现蛾峰后1～10 d的平均气温、降雨量、相对湿度、降雨日数和高温日数，气象因子按照X=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)进行归一化处理。根据式(1)计算结果将草地螟2代幼虫发生的气象等级划分为3个等级(表5)。

注：平均气温和相对湿度为1代成虫出现蛾峰后1～10 d的平均值，其他要素为同期合计值。

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代幼虫气象等级

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

当草地螟1代成虫出现蛾峰后，依据未来1～10 d天气预报能够预测草地螟2代幼虫发生的气象等级。

2.4.2模型检验。根据兴安盟草地螟2代幼虫发生情况将草地螟2代幼虫实际发生面积占当地当年粮食作物种植面积的比例划分为3个等级，即发生面积占种植面积比例<1%为3级(轻发生)，1%～10%为2级(中度发生)，≥10%为1级(重度发生)。

将1980～2013年气象因子归一化处理后代入式(1)进行回代检验。由表6可知，有草地螟1代成虫监测资料的8 a中，适宜发生(1级)和不适宜发生(3级)的回代结果与实际完全相符(占88%)，较适宜发生(2级)的回代结果与实际相差1个等级(占12%)，说明模型预报气象等级1级和3级效果较好。由于其他年份无草地螟1代成虫监测数据，尽管气象条件适宜，也不会发生2代幼虫危害。

表6草地螟2代幼虫发生气象适宜度模型检验结果

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

注：√表示回代等级与实际等级完全一致；○表示回代与实际相差1个等级。

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年草地螟发生等级模拟结果显示，预测的气象等级均为3级不适宜发生，实际情况是这2 a均未发生2代幼虫危害，预测结果与实际相符。总体来看，建立的草地螟气象等级预报模型较符合实际，可应用到气象服务中。

3结论与讨论

草地螟2代幼虫的发生必须具备1代成虫数量和适宜的气象条件，在具备1代成虫数量的前提下，2代幼虫能否发生关键取决于1代成虫出现蛾峰后1～10 d的气象条件。该研究表明，影响草地螟2代幼虫发生的关键气象因子为气温、降雨量、相对湿度、降雨日数和高温日数。当1代成虫出现蛾峰后1～10 d平均气温22.0～24.0 ℃、降雨量30～100 mm、相对湿度60%～80%、降雨日数6～8 d、无高温日数时，最适宜草地螟1代成虫产卵、孵化和2代幼虫发生；而1代成虫出现蛾峰后1～10 d持续低温多雨(高湿)或者高温少雨(低湿)天气会明显抑制草地螟1代成虫产卵和孵化，导致2代幼虫轻发生甚至不发生，研究结果与1代幼虫发生条件基本一致[11]。

草地螟的发生受气温、降雨量、相对湿度等气象因子共同影响，建立草地螟气象等级预报模型能够较好地反映气象条件的综合影响。根据未来1～10 d天气预报结果，预报草地螟2代幼虫发生等级，为提前制定草地螟2代幼虫防控措施提供了参考。模型回代与模拟结果较好，可应用到内蒙古草地螟监测及预报服务中。

在监测到1代成虫蛾峰的前提下，如果能够综合考虑虫源预测[10]、1代成虫迁飞轨迹预测[12]和未来气象条件预测，对于草地螟早期预警和有效防治意义重大。另外，由于2代幼虫发生年份较少，影响模型准确程度，随着资料的不断完善，需进一步提高模型精度。

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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.

基金项目内蒙古自然科学基金项目(2012MS0609)。

作者简介唐红艳(1966- )，女，辽宁建平人，高级工程师，从事农业气象研究。

收稿日期2016-02-18

中图分类号S 812.6;S 433.4

文献标识码A

文章编号0517-6611(2016)07-163-04