奇异交叉谱分析方法在中国南方稻纵卷叶螟发生预测中的应用

利用奇异交叉谱分析方法(SCSA),对中国南方水稻主产区中广西全州、重庆秀山、湖南湘阴和江苏张家港4个代表站点1994-2014年稻纵卷叶螟田间逐日赶蛾量资料和与4站虫量相关性最显著的环流因子进行耦合周期分析,通过重建耦合分量序列(RCCS)对分量序列的时间变化特征进行探讨,并采用SCSA-AR方法对稻纵卷叶螟发生量进行外推预测。结果表明:预测结果与实际情况基本吻合。对预测平均误差(ME)、平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)及预测值与实况值的符号相关率(RSC)进行计算,4站综合平均的ME为-0.071、MAE为0.349、RMSE为0.446、RSC为0.75,表明预测误差较小,预测序列较稳定,预报精度较高,可将此方法推广应用于中国南方稻区稻纵卷叶螟的发生趋势预测。     

温度影响下的稻纵卷叶螟实验种群动态的系统动力学模拟

温度是影响稻纵卷叶螟（Cnaphalocrocis medinalis Guenee）发育、存活和繁殖的关键生态因子之一。研究温度与稻纵卷叶螟种群数量变动的关系,可为害虫种群的控制提供科学依据。本文根据稻纵卷叶螟在不同温度处理下（19.0℃,22.0℃,25.0℃,28.0℃,31.0℃）的实验种群生命表,利用系统动力学的相关理论和方法构建仿真模型,对稻纵卷叶螟实验种群的数量动态进行了模拟,在此基础上预测成虫的产卵量,并通过敏感性分析确定了成虫产卵的最适温度。结果显示,在初始卵量均为100标准粒的情况下,温度过高（〉25.0℃）不利于稻纵卷叶螟实验种群低龄幼虫的生存和发育,温度过低或过高均不利于实验种群后期的发育和繁殖;随着温度的上升,稻纵卷叶螟的存活率和生殖力迅速提高,温度为25.0℃时世代存活率、次代产卵量达到最高值,分别为19.67%和1488.4头;稻纵卷叶螟成虫的最高产卵量出现在24.9℃。研究表明了系统动力学模型在害虫种群发育动态及预测方面有着良好的应用潜力。     

基于多时相HJ卫星遥感影像的稻纵卷叶螟发生情况监测

以江苏省高邮市汤庄镇2013年水稻田为研究区,以相同时期HJ-1A/1B卫星影像为数据源,提取研究区内水稻全生育期受稻纵卷叶螟危害的归一化植被指数（NDVI）、增强型植被指数(EVI)、近红外反射率（NIR）的光谱特征参数,揭示虫害发生及其演变特征,分析这些光谱特征参数与虫害发生、发展和危害程度之间的关系。结果表明：（1）稻纵卷叶螟虫害发生越严重,光谱特征参数变化越明显;（2）定性分析表明稻纵卷叶螟危害程度与两个田块的光谱特征参数差异均呈正相关关系。（3）对3个衡量指标和水稻卷叶率的定量相关分析表明,DNIR（正常水稻与受害水稻的NIR差值）与水稻卷叶率呈极显著相关（P<0.01）,DEVI（正常水稻与受害水稻的EVI差值）与水稻卷叶率呈显著相关（P<0.05）,而DNDVI（正常水稻与受害水稻的NDVI差值）与水稻卷叶率相关性不明显。可见,利用环境小卫星影像动态监测和预警稻纵卷叶螟的发生发展状况是可行的,可为虫害动态监测提供一种可能的方法。     

稻鸭共作系统中稻纵卷叶螟种群控制的模拟

为研究系统动力学方法在害虫种群的优化管理和预测等研究中的应用,以稻纵卷叶螟第二代种群为研究对象,分析了稻鸭共作系统中捕食性天敌蜘蛛及鸭对稻纵卷叶螟生长发育的影响,构建了相应的系统动力学框架模型,并利用STELLA软件对稻纵卷叶螟种群的数量动态进行了模拟和预测。结果表明,当第二代稻纵卷叶螟初始的百穴卵量为100粒,稻田蜘蛛密度为每百穴12.623头,如果同时考虑鸭对3龄幼虫期稻纵卷叶螟卷苞60%的捕食率,稻纵卷叶螟成虫的密度可降至每百穴9.129头,鸭的捕食可使稻纵卷叶螟第三代卵期末的百穴卵量减少约6.7%     

用二类判别法预测稻纵卷叶螟主害代发生程度

摘要根据Fisher判别准则,对重庆市黔江区1993-2010年稻纵卷叶螟主害代发生程度及6-7月主要气象因子进行统计分析,建立了模型D=661X+38X2,回测检验拟合率达94.4％.利用该模型对2011年稻纵卷叶螟主害代进行预测,其结果与发生程度吻合.     

全程机械化生产对双季稻病虫草发生及产量的影响

为探索不同翻耕栽植方式对双季稻病虫草发生和产量的影响,对旋耕-机插、旋耕+牛耕-机插、牛耕-机插、旋耕-手插等4种翻耕栽植方式进行了比较试验。结果表明,未施药区4种翻耕栽植方式早稻主要病虫草为纹枯病（Rhizoctonia solani）、稻纵卷叶螟（Cnaphalocrocis medinalis）、鸭舌草（Monochoria vaginalis）和稗草（Echinochloa crusgalli）,晚稻主要病虫草为纹枯病、稻纵卷叶螟、稻飞虱（Sogatella furcifera,Nilaparvata lugens）、鸭舌草和稗草。在肥水管理相同的条件下,早、晚稻纹枯病病情指数孕穗期分别为8.25～13.31和17.60～23.10,乳熟期分别达13.75～20.90和20.02～23.76,其中旋耕-手插方式重于旋耕-机插方式,牛耕-机插方式重于旋耕-机插方式。早稻二代稻纵卷叶螟发生较重,卷叶率为15.03%～16.67%;晚稻四代和五代稻纵卷叶螟发生较重,卷叶率分别为29.67%～33.48%和60.09%～65.45%,4种翻耕栽植方式早、晚稻稻纵卷叶螟发生量差异不显著。晚稻稻飞虱前期虫口密度偏低,齐穗期为425～550头/百丛,至乳熟期达1 200～1 600头/百丛,其中以旋耕-手插处理虫口密度最高,旋耕-机插虫口密度最低。早稻稻田杂草有鸭舌草、稗草、矮慈姑、千金子、水竹叶等,均以鸭舌草和稗草为优势种群,分别占总草的68.00%和29.70%;晚稻稻田杂草有鸭舌草、稗草、节节菜、千金子、香附子、空心莲子草等,均以鸭舌草和稗草为优势种群,分别占总草的69.60%和17.40%。早、晚稻以牛耕-机插处理杂草发生量最大,其次分别为旋耕+牛耕-机插和旋耕-机插处理,旋耕-手插处理杂草发生量最小。测产对比方差分析表明,4个种翻耕栽植方式产量差异不显著。在病虫草发生初期,选用适当的农药可有效控制不同翻耕栽植方式病虫草发生,早、晚稻平均增产10.00%和7.88%。该研究为双季稻区水稻全程机械化生产病虫草防治技术的推广提供参考。     

丰都县稻纵卷叶螟的发生与防治

稻纵卷叶螟是重庆市丰都县主要的水稻迁飞性害虫,近几年其为害呈加重趋势。阐述了稻纵卷叶螟在丰都县的发生原因和特点,提出了"准确测报、科学用药、治前控后"的防治对策。     

稻纵卷叶螟发生的气象条件等级预报

通过对桂林地区近5a水稻稻纵卷叶螟发生资料与气象资料进行对比分析,选择影响桂林地区稻纵卷叶螟发生的气象因子(温度、降水、风向、风速、湿度),考虑前期气象条件和虫源数,采用回归分析方法,建立水稻稻纵卷叶螟迁飞的气象条件等级预报模型。模型中的预报对象为气象条件综合等级,分长期和短期预报,将各预报对象和预报因子划分为5级,用当地气象台发布的月、季度及一周天气预报结论,综合分析前期虫源数是否有利,对未来月、季和1~7d逐日影响稻纵卷叶螟迁飞的气象条件等级进行预报。预报业务系统实用性强,逐日预报准确率达到了70%以上,在生产实践中发挥了积极的作用。     

用P20型植保无人机减量施药防治稻纵卷叶螟

为探讨植保无人机（UAV）减量施药对水稻病虫害的防治效果,该研究采用P20型植保无人机进行水稻田间施药作业。分别在水稻分蘖末期、孕穗期开展了两种施药液量（15、22.5 L/hm2）的水稻冠层雾滴沉积试验,以及两种施药液量下480、540、600 mL/hm2 3种农药剂量（阿维·氯苯酰推荐剂量的80%、90%、100%）的防治稻纵卷叶螟减量施药田间药效试验,并与背负式电动喷雾器（Knapsack Electric Sprayer,KES）人工施药的常规防治方法进行施药效果对比。雾滴沉积试验结果表明,水稻冠层上部的雾滴分布均匀性优于水稻冠层下部;施药液量15、22.5 L/hm2的冠层上部雾滴沉积有显著差异,且施药液量22.5 L/hm2的冠层上部雾滴沉积显著优于施药液量15 L/hm2。药效试验结果表明,农药剂量越大稻纵卷叶螟防治效果越好,采用农药剂量100%的植保无人机施药防治效果最好,并优于KES人工施药;施药液量15、22.5 L/hm2的稻纵卷叶螟防治效果有显著差异,且施药液量22.5 L/hm2较15 L/hm2的防治效果更好;处理T2（施药液量15 L/hm2、农药剂量90%）、处理T4（施药液量22.5 L/hm2、农药剂量80%）与KES人工施药的防治效果没有显著差异。采用植保无人机施药防治稻纵卷叶螟,施药液量22.5 L/hm2可以获得更好的雾滴沉积和稻纵卷叶螟防治效果;施药液量22.5 L/hm2时,减少20%的农药剂量也能保证稻纵卷叶螟防治效果。该结果对水稻田间植保无人机减量施药具有实践指导意义。     

基于大气环流特征量的白背飞虱发生程度短期预报模型

利用1979-2011年NCEP逐日气象再分析资料及长江中下游稻区白背飞虱逐候灯诱数据,通过对白背飞虱迁入量与主要大气环流特征量进行相关分析,建立了长江中下游稻区13个植保站的白背飞虱迁入始见期、北迁高峰期、南迁高峰期和终见期4个时段白背飞虱候发生程度的BP神经网络短期预报模型。结果表明:(1)白背飞虱候迁入量与上一候500hPa高度的西太平洋副高面积指数(IA)、副高西伸指数(IW)、东亚大槽指数(H500)呈极显著正相关,与西风指数(IEARW)呈极显著负相关,与IW的相关系数较低,为0.397,与IA、IEARW、H500的相关系数均高达0.78以上。(2)白背飞虱候迁入量与上一候850hPa位势高度(hgt)、垂直速度(omega)、纬向风速(uwnd)、经向风速(vwnd)呈极显著正相关,其中与hgt的相关系数较低,为0.354,与omega、uwnd、vwnd的相关系数均达0.8以上。(3)选取与白背飞虱迁入量相关显著的大气环流特征量为预报因子,按5级发生程度对白背飞虱迁入量进行分级处理,建立了迁入始见期、北迁高峰期、南迁高峰期和终见期白背飞虱候发生程度共4个BP神经网络预报模型,模型的预检准确率稳定在80%以上,可应用于该区白背飞虱短期预测预报。研究结果对揭示气象因子对白背飞虱迁入和发生的影响规律,作好其发生程度的预测预报,适时、有效防控白背飞虱为害具有积极意义。     

准双周大气低频振荡对江岭稻区褐飞虱迁入的影响

探明准双周大气低频振荡对中国褐飞虱迁入的影响,可为褐飞虱的延伸期预报提供重要的参考依据。根据1979-2015年中国105个植物保护站的逐日褐飞虱灯诱资料、同期NCEP/NCAR全球逐日气象再分析资料,筛选出具有典型褐飞虱偏重以上发生特征的年份(2010年),分析江岭稻区褐飞虱迁入量与准双周低频大气振荡之间的关系;利用HYSPLIT轨迹计算模型对迁入典型站点的褐飞虱种群作后向轨迹分析,探讨大气低频流场对褐飞虱迁飞路径和虫源地的影响。结果表明:(1)2010年8-9月江岭稻区褐飞虱迁入量存在显著的10~20d振荡周期;(2)同期850h Pa和925h Pa两个高度的风场、位势高度场及垂直速度场均存在10~20d的显著低频周期,且褐飞虱迁入量的低频振荡与这些大气物理量的低频振荡呈显著相关;(3)前期江岭稻区主要受低频西南风的影响,褐飞虱种群随西南风由西南稻区向江岭稻区输送,后期部分褐飞虱种群随东北风由江淮稻区向江岭稻区输送;(4)褐飞虱种群的后向轨迹模拟计算结果,进一步验证了迁入江岭稻区的褐飞虱的轨迹和虫源地与低频风场的盛行基本一致。     

江苏省褐飞虱迁入量的中长期预测模型

根据1983-2010年江苏省褐飞虱灯诱资料及1982-2010年全球海温场资料和美国国家环境预测中心（NCEP）气象再分析资料,对江苏稻区代表站高邮、通州和宜兴的褐飞虱迁入量与前一年1月-当年6月太平洋海温场、前一年12月-当年6月中南半岛近地表气温场和前一年7月-当年6月北半球大气环流特征量的相关关系进行分析,并运用逐步回归方法建立一系列褐飞虱年总迁入量的预测预报方程。结果表明：（1）高邮、通州和宜兴3站的褐飞虱迁入量在不同时空阈限内与太平洋海温场、中南半岛气温场和北半球大气环流特征量之间存在不同程度的相关性。3站褐飞虱迁入量的对数值与前一年海温场呈负相关,其中与通州和宜兴站褐飞虱迁入量对数值相关显著的海温区主要分布在北、中太平洋,高邮站则在南太平洋;高邮站褐飞虱迁入量的对数值与前一年12月和当年4月中南半岛西南部的近地表气温场呈正相关,通州站与前一年12月和当年2、3月中南半岛北部的近地表气温场呈负相关,宜兴站与当年1、3月中南半岛西南部的近地表气温场呈正相关、与当年4月中南半岛大部的近地表气温场呈负相关;3站褐飞虱迁入量的对数值主要与前一年7月-当年6月的各副高指数、各极涡指数、大西洋欧洲环流型、亚洲纬向环流指数、东亚槽强度、冷空气强度、西太平洋编号台风强度、南方涛动指数等相关显著。（2）从上述海温场、气温场和环流特征量中筛选出显著相关（P<0.05）的因子作为预测因子,建立褐飞虱年迁入量的预测模型,并筛选出回检正确率70%以上、预检正确率66.7%以上模型17个,适用性评估表明,各模型的预报结果与实测值基本吻合,表明模型可应用于单站褐飞虱年迁入量的预测。     

改进RetinaNet的水稻冠层害虫为害状自动检测模型

中国现行的水稻冠层害虫为害状田间调查方法需要测报人员下田目测为害状发生情况,此种人工调查方法存在客观性差、效率低与劳动强度大等问题。近几年,诸多学者开始利用深度学习方法来识别植物病虫为害状,但大多针对单株或单个叶片上病虫害种类进行识别研究。该研究采集了水稻冠层多丛植株上稻纵卷叶螟和二化螟为害状图像,提出一种改进RetinaNet的水稻冠层害虫为害状自动检测模型。模型中采用ResNeXt101作为特征提取网络,组归一化(Group Normalization,GN)作为归一化方法,改进了特征金字塔网络(Feature Pyramid Network,FPN)结构。改进后的RetinaNet模型对2种害虫为害状区域检测的平均精度均值达到93.76%,为实现水稻害虫为害状智能监测提供了理论依据和技术支持。     

甘肃省长江流域大(暴)雨引发泥石流危险程度评价

运用甘肃省长江流域11个气象站1971-2000年30a整编气象资料及5个农业气象观测站1981-2000年1m土层内的土壤湿度资料，分析了该地大（暴）雨发生频率及大（暴）雨易发时段不同深度层次的土壤含水量、可容纳水量的变化，构建了评价当地大（暴）雨引发泥石流的评价指数。结果表明，在发生大雨时，西汉水流域的泥石流发生可能性大于白龙江流域。发生暴雨时，白龙江发生泥石流的可能性大于西汉水流域。     

Implementing an Operational Ozone Forecasting System Based on WRF/CALMET/CALGRID Models: a 5-Month Case Study over Tuscany, Italy

An ozone forecasting system has been developed based on the CALGRID photochemical dispersion model. The system is implemented as an experimental operational web service at the LaMMA Consortium to forecast ozone pollution over Tuscany region, Italy. It takes advantage of two daily forecasts, one reproducing the meteorology over Tuscany and the other providing chemical boundary conditions. Meteorological forecasts are performed by the Weather Research and Forecasting Nonhydrostatic Mesoscale Model (WRF-NMM) mesoscale model, which is operative at LaMMA for the daily forecasting service. Calculated at a 10-km resolution, WRF-NMM outputs are downscaled to the 4-km system’s final resolution through the CALMET diagnostic model. Daily boundary conditions are forecast by the CHIMERE dispersion model of the PREV'AIR European air quality forecasting system. Since CHIMERE uses the MELCHIOR chemical mechanism, a suitable species conversion was required to the SAPRC-90 mechanism implemented in CALGRID. Emission data are provided by the Regional Inventory of the Sources of Emissions of the Tuscan Regional Authority. Each day, a 96-h simulation is run starting from 00 UTC of the preceding day, used to merely initialize the system, resulting in a 3-day forecast of ozone from today issued to the web in terms of ozone daily mean and maximum concentrations over Tuscany. The system was experimentally run over May to September 2007, resulting in a good accuracy compared to station observations.     

黑龙港流域气象生态因子对夏玉米粒重的影响

连续９年定点试验研究表明,在黑龙港流域生态多下,灌浆时间长短对夏玉米粒重的作用大于灌浆速度;灌浆期间平均气温低、气温日较差大、降雨总量在２００ｍｍ左右,有利于延长灌浆时间,从而有利于提高夏玉米粒重,其中主要因子是平均气温。研究认为,在此区域热量资源能满足夏播中熟玉米灌浆期间光合作用脏持积累的生理要求。     

基于流域单元的岷江上游泥石流危险性评价

泥石流的形成需要具备高陡的地形、充足的水源以及丰富而松散的固体物源三个基本条件,当山区小流域具备上述条件时,都有发生泥石流的可能。选取岷江上游区域作为研究区,以数字高程模型（DEM）作为基础数据,运用均值变点法和河网密度法结合遥感影像,实现研究区内小流域划分;针对影响泥石流形成的三个基本条件,以小流域作为评价单元,选取地层岩性、断裂密度、平均坡度、形状系数、沟道比降、24 h最大降雨量等六个评价指标,应用主成分分析法计算各因子的权重,实现岷江上游地区的泥石流危险性评价。分析结果表明,评价的结果能较好的反映出岷江上游的泥石流灾害分布情况,为该区泥石流灾害的防治提供了参考和依据。