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隨著抗蟲棉的廣泛種植,棉盲蝽為害日益加重。根據冀中南地區的田間調查:盲蝽發生高峰期,平均百株蟲頭數可高達70頭,百株受害率超過60%,葉片平均受害率超過80%,頂尖生長點受害率超過50%,蕾鈴脫落中的40%~60%是由盲蝽引起的[1];棉盲蝽使棉花的產量和品質降低,輕者減產10%左右,重者減產達50%以上[2],嚴重的造成絕產[3]。為減輕棉盲蝽給農業經濟造成的嚴重損失,科技工作者加大了對棉盲蝽的研究力度,張孝羲等[4]、張耀進等[5]介紹了棉盲蝽的預測原理和方法;章炳旺等[6]對安徽省轉Bt基因棉田主要害蟲發生動態進行了研究;劉仰青等[7]從盲蝽的分布、危害、抗藥性產生和發展等方面進行了綜述和展望;徐文華[8]比較分析了江蘇沿海地區轉Bt基因抗蟲棉與常規棉2類棉田昆蟲種群的差異;李進步等[9]對新疆棉區主要害蟲的演替及其機理進行了分析。崔金杰等[10]在中國農業科學院棉花研究所試驗農場,通過對田間小區的調查,研究了轉雙價基因棉田主要害蟲和天敵的種群消長規律。目前,對棉盲蝽的研究主要集中在其演變規律和防治措施方面,對棉盲蝽發生流行與氣象條件關系的研究相對較少。吳昊等[11]利用小波分析方法,對近28年來鄱陽湖北部棉花盲蝽發生等級的規律性進行了研究,建立了棉花盲蝽長期預報模式與中短期氣象條件適宜度預報模式;王震[12]研究了不同寄主對江蘇綠盲蝽與中黑盲蝽適合度的影響,初步建立了盲蝽成蟲發生期與發生量中期預測模型。河北省邯鄲市是棉花優勢產區。自1996年引進轉Bt基因棉,1998年以來普遍種植,棉田害蟲格局隨之變化,盲蝽取代棉鈴蟲成為棉田的主要害蟲。近年來,綠盲蝽在邯鄲棉田已成為危害棉花多種蝽中的優勢種,造成棉花不同程度的減產。開展當地綠盲蝽發生流行與氣象條件的關系研究,建立綠盲蝽發生情況的預報模型,對于科學防治、有效減少棉盲蝽造成的損失具有重要意義。

1資料和方法采用的資料為邯鄲市農業局植保站提供的田間監測資料,包括2004—2009年的綠盲蝽各生高峰期、各生量等相關生物數據。邯鄲市氣象局資料室提供了2003-2009年的氣象資料,包括年、月、旬平均和最高最低氣溫、相對濕度、降水量、日照時數等數據。對邯鄲市2004-2009年綠盲蝽的監測資料進行整理,根據綠盲蝽發生程度、盛發期及相應時段的天氣特點,分析綠盲蝽發生情況與氣象條件的關系,找出綠盲蝽發生與氣象環境條件以及盲蝽自身變化的規律性;將歷史資料分析和模型研究相結合,利用SPSS統計軟件,采用灰色關聯度分析和多因子逐步回歸分析方法,在綠盲蝽各生程度、盛發時間、平均溫度、雨量、濕度、日照時數等相關因子中篩選出4~5個相關顯著的預報因子,建立各代綠盲蝽發生期和發生程度的預測模型。在回歸方程的組建中,自變量要少而精,且在時間效應上應具有一定的前瞻性,在數據特性上應具有較好的量化度。

2邯鄲棉田綠盲蝽發生規律

2.1綠盲蝽為害等級劃分按照全國農業技術推廣服務中心《棉盲蝽測報技術規范》進行劃分。邯鄲棉田綠盲蝽一年發生五代,以二、三、四代危害重,因此,重點進行二、三、四代為害程度和發生盛期的預報。《棉盲蝽測報技術規范》對五生級別未做規定,經邯鄲市農業局植保站專家研究,五代分級指標參照四代執行。代次劃分:以卵作為世育的起點蟲態,以越冬后的卵作為當年的一代卵;依次類推,劃分為一代卵、一代若蟲、一代成蟲;二代卵、二代若蟲、二代成蟲;三代卵、三代若蟲、三代成蟲等。發生程度分級指標:以主害生盛期平均百株蟲量(包括成蟲和若蟲)定發生程度,分為5級,即輕發生(1級)、偏輕發生(2級)、中等發生(3級)、偏重發生(4級)、大發生(5級),各級指標見表

1。2.2邯鄲綠盲蝽發生等級和程度的劃分對2004—2009年邯鄲棉田綠盲蝽各生高峰期、各生量等田間觀測資料,根據盲蝽不同代次的發生量和盛期出現時間,按照《棉盲蝽測報技術規范》進行代次和發生程度級別劃分,結果見表2。邯鄲棉田綠盲蝽發生盛期劃分:第一代盛期一般出現在5月份,第二代盛期一般出現在6月份,第三代盛期一般出現在7月份,第四代盛期一般出現在8月份,第五代盛期一般出現在9月份。各生具體時期見表3。

3邯鄲棉田綠盲蝽預報因子的篩選

3.1預報因子的選擇綠盲蝽本身具有極強的適應和繁殖能力,其發生與上生情況、前期平均氣溫、相對濕度、降水量、光照時長關系密切。分別以月和旬不同時間尺度的氣象要素作為預報因子進行研究。按照以上原則,確定了影響邯鄲棉田綠盲蝽蟲情因子和氣象因子共42個,包括:上一代綠盲蝽發生程度和時間,發生期上月及當月(包括上、中、下旬)平均及最高、最低氣溫,降水量,日照時數,平均及最大、最小相對濕度,年平均氣溫和最高、最低平均氣溫等。

3.2預報因子的初篩考慮相關性不顯著的預報因子會影響預測效果,利用灰色關聯度法對42個因子進行初步篩選,將有較大影響的因子作為自變量,進行逐步回歸分析,確定影響第一代、第二代、第三代、第四代棉田綠盲蝽的預報因子。首先確定比較數列和參考數據,以綠盲蝽發生程度為母因素,以氣象因子為子因素;采用極值化方法(即每一變量值與變量最小值之差除以該變量取值的全距,標準化后將各變量的取值范圍限于0~1)對原始數據列和比較數據列進行處理,使之無量綱化、歸一化。然后利用標準化數據求數列X0和Xi的絕對差值,根據公式求關聯系數,取分辨系數p=0.5。之后求關聯度γ;一般γ>0.6則可認為該因素具有一定的影響。邯鄲棉田綠盲蝽各生程度預報因子初篩結果見表4。邯鄲棉田綠盲蝽各生盛期預報因子初篩結果見表5。入選的發生盛期的預報因子與發生程度預報因子類似,涵蓋了年、月、旬等不同時間尺度的氣象因子,包括平均和最高最低氣溫、降水量、平均和最小相對濕度、日照時數,并包括綠盲蝽自身的生物潛能。

4預報方程的建立從上述灰色關聯度法初篩得到的預報因子中選出30個左右的因子作為自變量,引入預報方程;采用逐步回歸分析,經過因子的引入和剔除,最終篩選出最優預報因子5個,組建邯鄲棉田綠盲蝽第一代到第四代每生程度和盛發期的預報模型。

4.1各生程度的預報方程各生程度預測方程形式如下:yi=Ci+a1ix1i+a2ix2i+a3ix3i+a4ix4i+a5ix5i.第一代棉田綠盲蝽發生程度預報方程為y1=-2.556+1.373x11+0.07x21-0.031x31+0.018x41+0.002x51.預報因子包括上代綠盲蝽發生程度、5月中旬相對濕度、4月平均相對濕度、4月上旬降水量、5月中旬日照時數。第二代綠盲蝽發生程度預報方程為y2=0.584+1.093x12-0.015x22-0.031x32+0.004x42+0.002x52.預報因子包括上代綠盲蝽發生程度、5月中旬降水量、6月上旬日照時數、5月日照時數、6月中旬日照時數。第三代綠盲蝽發生程度預報方程為y3=-53.57+2.207x13+0.162x23-0.012x33-0.120x43+0.002x53.預報因子包括7月平均最低氣溫、6月上旬相對濕度、6月下旬降水量、年平均氣溫、7月下旬日照時數。第四代綠盲蝽發生程度預報方程為y4=-60.755+0.724x14-0.079x24+0.555x34+0.030x44+0.0004x54.預報因子包括8月最小相對濕度、7月平均相對濕度、8月平均相對濕度、年平均最低氣溫、7月下旬日照時數。

4.2各代盛發期的預報方程各生盛期的預測方程為:yi=Ci+a1ix1i+a2ix2i+a3ix3i+a4ix4i+a5ix5i.第一代綠盲蝽盛發期預報方程為y1=20.217-0.776x11-0.598x21-0.300x31-0.006x41-0.002x51.預報因子包括:上代綠盲蝽盛發期時間、5月平均氣溫、5月最小相對濕度、4月下旬日照時數、5月中旬平均氣溫。第二代綠盲蝽盛發期預報方程為y2=-7.332+0.017x12+0.435x22+0.116x32+0.0004x42+0.0004x52.預報因子包括:6月中旬日照時數、5月最小相對濕度、6月下旬平均氣溫、5月上旬日照時數、5月中旬日照時數。第三代綠盲蝽盛發期預報方程為y3=49.718-5.102x13-0.262x23+0.016x33+0.002x43+0.045x53.預報因子包括:年平均最低氣溫、6月上旬降水量、6月中旬降水量、6月下旬日照時數、7月平均最低氣溫。第四代綠盲蝽盛發期預報方程為y4=27.312-0.163x14+0.017x24-0.269x34+0.005x44-0.005x54.預報因子包括8月下旬平均氣溫、7月中旬日照時數、7月下旬相對濕度、8月中旬降水量、7月下旬日照時數。

5預測結果檢驗

5.1盲蝽發生程度預測檢驗對盲蝽發生程度預測進行回代檢驗(表6),可以看出1~4代盲蝽發生程度預測模型的歷史回檢的擬合率較高,按四舍五入只有二代預測模型中在2005年計算得出數值為5.7,與實況有偏差,由于發生程度分級中只有5級,超過5級按5級處理,因此預測結果仍為準確。1~4代盲蝽發生程度預測模型的歷史回檢的擬合率為100%。

5.2盲蝽盛發期預測檢驗對盲蝽盛發期預測進行回代檢驗(表7),采用四舍五入方式可以看出,1~4代盲蝽盛發期預測模型的歷史擬合率達100%。

6小結和討論

根據棉田綠盲蝽發生特點結合發生期及前期的氣象條件,選擇溫度、相對濕度、降水量、日照時數等相關要素,以月和旬不同時間尺度的氣象要素作為預報因子,并考慮其自身的生物學特性,將上一生情況作為預報因子。利用灰色關聯度法對預報因子進行初篩,確定每一代綠盲蝽發生程度和發生盛期的預報因子;針對綠盲蝽各生程度和發生盛期分別組建了預報預測模型。影響棉田綠盲蝽發生程度和發生盛期的環境因素眾多而且比較復雜。綠盲蝽觀測資料過于分散,沒有完整、可利用的分縣資料,資料時間序列較短,對預報的準確性和穩定性有一定影響。本文中對邯鄲地區棉田綠盲蝽的發生趨勢預報只是分級別的定性預報,在精細化的預報方面還需進一步努力,提高預報預測的準確率,為盲蝽的科學防治提供指導依據,以保障棉花生產與控害減災工作。