積雪和冬季氣候條件對棉鈴蟲年發(fā)生程度的影響

黃健，馬雷凱

（1.中國氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所，新疆烏魯木齊 830002；2.中亞大氣科學(xué)研究中心，新疆烏魯木齊 830002；3.克州氣象局，新疆阿圖什 845350；4.新疆氣象局編譯室，新疆烏魯木齊 830002）

積雪和冬季氣候條件對棉鈴蟲年發(fā)生程度的影響

黃健1，2，馬雷凱3，4

（1.中國氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所，新疆烏魯木齊 830002；2.中亞大氣科學(xué)研究中心，新疆烏魯木齊 830002；3.克州氣象局，新疆阿圖什 845350；4.新疆氣象局編譯室，新疆烏魯木齊 830002）

為揭示積雪厚度及冬季氣候條件對棉鈴蟲年發(fā)生程度的影響，通過對2002—2008年新湖總場棉鈴蟲發(fā)生情況和氣象資料進(jìn)行統(tǒng)計分析，結(jié)果表明，積雪厚度與年發(fā)生程度呈顯著正相關(guān)，2月氣溫和冬季氣溫與年發(fā)生程度呈顯著負(fù)相關(guān)，年發(fā)生程度與11月和12月的降水呈正相關(guān)，與1月降水呈負(fù)相關(guān)，偏最小二乘回歸法分析表明，12月降水的相對影響率最大為93.7%。這些結(jié)果可作為預(yù)測棉鈴蟲年發(fā)生程度的氣象指標(biāo)。

棉鈴蟲；發(fā)生程度；積雪

棉鈴蟲（Helicoverpa armigera（Hübner））是世界廣泛分布的一種植食性害蟲[1-2]，通常以蛹的形式在土壤中越冬[2-3]。在中國大部分地區(qū)一年能產(chǎn)生四、五代，在溫帶只有滯育蛹能成功越冬[4]。北方棉鈴蟲越冬通常是被積雪覆蓋，這將提高土壤溫度有利于棉鈴蟲越冬[5]，而積雪具有較低的導(dǎo)熱性和較高的反照率，積雪融化需要大量熱量，這使融雪期有大量的水進(jìn)入土壤，這將極大地影響土壤熱機(jī)制和微氣候[6]。各地氣候條件不同，棉鈴蟲的抗寒能力也不相同[7]，新疆型棉鈴蟲抗寒能力最強(qiáng)[8-9]，這使得棉鈴蟲在各地有不同的越冬存活率[5，8-9]，進(jìn)而引發(fā)棉鈴蟲來年不同的發(fā)生程度。然而，積雪對棉鈴蟲越冬蛹的影響多集中于定性研究[8-9]，究竟積雪厚度及冬季氣候條件對棉鈴蟲年發(fā)生程度有多大的影響少有報道。本文擬通過相關(guān)資料分析，探討積雪厚度及冬季氣候條件對棉鈴蟲年發(fā)生程度的影響，找出相關(guān)預(yù)警指標(biāo)，為預(yù)測預(yù)報及防治提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

2002—2008年的棉鈴蟲發(fā)生程度資料由新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)六師新湖總場農(nóng)技推廣病蟲測報站提供，氣象資料由當(dāng)?shù)貧庀笳咎峁Ｄ臧l(fā)生程度按全國統(tǒng)一劃分標(biāo)準(zhǔn)分為1～5級[10]，即1級:輕發(fā)生；2級:中等偏輕發(fā)生；3級:中等發(fā)生；4級:中等偏重發(fā)生；5級:重發(fā)生,級數(shù)越大表示發(fā)生越嚴(yán)重。

發(fā)生程度與氣象因子關(guān)系用泊松相關(guān)和回歸分析，統(tǒng)計顯著性定為P<0.05。共線性是多因素分析的一種普遍現(xiàn)象。最小二乘法回歸方程由于較高的共線性，會把本應(yīng)正確的預(yù)測因子作為非顯著變量而去除[11]，最小二乘法回歸方程增加了相關(guān)性的標(biāo)準(zhǔn)誤導(dǎo)致產(chǎn)生不穩(wěn)定的結(jié)果[12]。因此，要采用偏最小二乘法回歸進(jìn)行分析。它是一種新型的多元統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析方法，是一種多因變量對多自變量的回歸建模方法[13]，它還可以解決過度擬合的問題，被認(rèn)為是優(yōu)于主成分分析的方法[14]。偏最小二乘法回歸在本文中被用于確定各氣象因子對發(fā)生程度的相對影響率。所有統(tǒng)計分析用SPSS 17.0。

2 結(jié)果與分析

2.1 年發(fā)生程度與最大雪深的關(guān)系

棉鈴蟲年發(fā)生程度與最大雪深呈顯著相關(guān)，最大雪深每增加1 cm，年發(fā)生程度增加0.261個等級（圖1）。即雪深越大，有利于提高棉鈴蟲蛹的越冬存活率，增加了更大程度危害發(fā)生的可能性。

圖1 棉鈴蟲發(fā)生程度與最大雪深的關(guān)系

2.2 年發(fā)生程度與2月氣溫的關(guān)系

棉鈴蟲年發(fā)生程度與2月氣溫呈顯著負(fù)相關(guān)，2月平均氣溫、平均高溫、平均低溫每增加1℃，發(fā)生程度分別下降0.371、0.418、0.312個等級（圖2）。2月平均高溫對棉鈴蟲年發(fā)生程度的影響作用最大，2月平均低溫影響作用最小。

2.3 年發(fā)生程度與冬季氣溫的關(guān)系

棉鈴蟲年發(fā)生程度與冬季氣溫呈顯著負(fù)相關(guān)，冬季平均氣溫、平均高溫、平均低溫每增加1℃，年發(fā)生程度分別下降0.851、0.908、0.706個等級（圖3）。冬季平均高溫對棉鈴蟲年發(fā)生程度的影響作用最大，冬季平均低溫影響作用最小。

2.4 年發(fā)生程度與降水的關(guān)系

棉鈴蟲年發(fā)生程度與11月、12月降水量呈顯著正相關(guān)，而與1月降水量呈顯著負(fù)相關(guān)。冬季11月、12月降水量每增加1 mm，年發(fā)生程度分別上升0.015、0.154個等級（圖4）。而一月降水量的增加卻會降低其年發(fā)生程度。

2.5 年發(fā)生程度的多元分析

圖2 棉鈴蟲年發(fā)生程度與2月氣溫的關(guān)系

圖3 棉鈴蟲發(fā)生程度與冬季氣溫的關(guān)系

圖4 棉鈴蟲發(fā)生程度與降水的關(guān)系

對各氣象因子進(jìn)行共線性診斷表明，各因子間存在共線性，因此采用偏最小二乘回歸法分析，年發(fā)生程度的方程為Y=0.002X1-0.027X2+0.003X3-0.077X4+0.031X5-2.567，X1、X2、X3、X4、X5分別是12月降水量、2月平均氣溫、11月降水量、冬季平均最低氣溫、最大雪深，其對棉鈴蟲年發(fā)生程度的相對影響率分別為：93.7%、2.7%、0.8%、2.6%、0.1%。可見在該地，12月降水量對棉鈴蟲發(fā)生程度起了決定性作用。這可能是由于北疆地區(qū)棉鈴蟲越冬蛹滯育解除時間在11月中下旬，而后進(jìn)入休眠期，此時的降水形成了積雪，持續(xù)較長時間不融化，對地溫起到提升作用，有利于提高越冬存活率，進(jìn)而增加了年發(fā)生程度。

3 結(jié)論

（1）最大雪深越厚越能增加年發(fā)生程度的級別。最大雪深是一個地區(qū)冬季最大降水量的一個指標(biāo)，其厚薄程度直接影響到土壤溫度的變化[15]，隨著雪深的增加，保溫作用在增大[16]，因而提高了土壤溫度和越冬蛹的存活率[5]。本研究中，因該地自11月至4月的土壤溫度缺失，無法做相關(guān)分析，但可以推測因較厚的積雪覆蓋導(dǎo)致土壤溫度高于氣溫，這有利于棉鈴蟲蛹越冬，并增加更大發(fā)生程度的可能性。積雪對土壤凍融深度的影響要大于土壤濕度以及植被覆蓋的影響[17]，它的厚度、存在時間長短直接影響到地氣之間的能量交換[18-19]。1994年12月10—30日北京西郊一次大雪降溫過程，導(dǎo)致棉鈴蟲死亡率急劇上升[8]，原因是積雪形成晚，持續(xù)時間短，融化較快，增大了土壤濕度，因為入土后飽和土壤含水量對棉鈴蟲種群有毀滅性影響，在蛹期高的土壤含水量還會縮短出土成蟲的壽命和繁殖力[20]。本研究中，積雪覆蓋時間與年發(fā)生程度呈正相關(guān)但不顯著；另外沒有土壤濕度的相關(guān)數(shù)據(jù)，故沒有分析其影響作用。呂昭智等[21]認(rèn)為積雪天數(shù)可以作為預(yù)測黃地老虎（Agrotis segetum）的一個重要參考指標(biāo)。在本研究中，積雪天數(shù)與年發(fā)生程度呈正相關(guān)，但相關(guān)性不顯著（R2=0.112，P=0.462）。

（2）2月氣溫和冬季氣溫越高，棉鈴蟲年發(fā)生程度越低。前人認(rèn)為2月和冬季氣溫升高有利于提高棉鈴蟲越冬蛹的存活率[5]，但本研究是針對年發(fā)生程度，不是越冬代的發(fā)生程度，因此結(jié)果不一致。同時也說明年發(fā)生程度還有其他因子在影響，在今后的研究中要考慮這些因素。

（3）11月、12月降水量會增加年發(fā)生程度，而1月降水增加會降低年發(fā)生程度。這是因為在當(dāng)?shù)?1月、12月降水增加會更早形成積雪，對土壤溫度起到提升作用，有利于蛹越冬，從而增加年發(fā)生程度的可能性。1月降水增加使得雪被厚度增加，提高了土壤溫度，但也增加了融雪的時間，融雪時土壤濕度會增大，這并不利于越冬蛹的羽化，越冬存活率會降低，進(jìn)而降低了年發(fā)生程度。但12月的降水不能形成穩(wěn)定的積雪則會增大棉鈴蟲蛹的死亡率[7]。

（4）棉鈴蟲年發(fā)生程度受多種因素影響。本文中12月降水的相對影響率最高，但這是在缺乏其他影響因子下產(chǎn)生的，因為土壤溫度、土壤濕度、融雪時間、土壤性質(zhì)等因素均缺乏，無法做相關(guān)分析，致使產(chǎn)生目前的結(jié)果。事實上棉鈴蟲滯育的解除和成蟲春天的羽化取決于當(dāng)?shù)赝寥罍囟萚22]，低溫和土壤相對含水量是越冬蛹死亡的主要因子[9]。因此，在今后的分析研究中，應(yīng)考慮多種因素，才能盡可能得出更為科學(xué)的結(jié)論。

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Effects of Snow Cover and Meteorological Conditions in Winter on Occurrence Scales of Helicoverpa armigera

HUANG Jian1，2，MA Leikai3，4
（1.Institute of DesertMeteorology，China Meteorological Administration，Urumqi 830002,China；2.Central Asian Research Center for Atmospheric Sciences,Urumqi830002，China；3.Kezhou Meteorological Bureau，Atushi845350，China；4.The Editorial Departmentof Xinjiang Meteorological Bureau，Urumqi830002，China）

In order to explain the effects of depth of snow cover and meteorological conditions in winter on occurrence scales of Helicoverpa armigera（Hübner），the data of occurrence scales and meteorology in Xinhu farm from 2002 to 2008 were analyzed.The results showed that the relationship between the depth of snow cover and the occurrence scales was a significant positive correlation,and the relationships between air temperatures in February and winter and occurrence scales were significant negative correlations,and the relationships between precipitation in November and December and the occurrence scales were significant positive correlations,and the relationship between the precipitation in January and the occurrence scales was a significant negative correlation.The analysis used by the partial least squares showed that the precipitation in December had the greatest effect on occurrence scales,amounting to 93.7%.The results could be used asmeteorological indexes of predicting occurrence scales of Helicoverpa armigera（Hübner）.

Helicoverpa armigera（Hübner）；occurrence scale；snow cover

S165.28

B

1002-0799（2016）05-0025-04

10.3969/j.issn.1002-0799.2016.05.004

2015-09-29

國家自然基金（41275119）資助。

黃健（1974-），副研究員，主要從事生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象研究。E-mail：dietsmart@sina.com

黃健，馬雷凱.積雪和冬季氣候條件對棉鈴蟲年發(fā)生程度的影響[J].沙漠與綠洲氣象，2016，10（5）：25-28.