河北省小麦白粉病基于气象条件预测模型研究及服务系统构建

摘要

小麦是河北省最重要粮食作物之一，在保障区域粮食安全中具有重要意义。小麦白粉病是一种由禾本科布氏白粉菌引起的气候型病害。近年来，小麦白粉病发病程度和面积都维持在一个较高水平，已成我国小麦生产中的重要病害之一。河北麦区是白粉病的常发区，流行年份常造成小麦严重减产。目前，白粉病的防治主要依靠小麦抽穗扬花期的一喷三防，用药量和施药时期均缺乏指导，过量用药现象较为严重。因此，科学准确的对白粉病进行测报，对于完善河北麦区白粉病防控工作有重要意义。
　　本研究在分析河北麦区白粉病发生特征的基础上，划分了重度、轻度发生年份不同的气候年型;采用SPSS软件，将河北麦区7站1983～2010年白粉病发生程度与同期气象资料进行相关分析，筛选出关键气象因子，应用t检验对白粉病轻、重分布区进行差异性检验;通过Fisher判别准则，构建了白粉病发生程度的判别分级模型，并利用历史资料回检，分析模型准确度。基于小麦白粉病多个预警、预报、评估气象指标与模型，采用地理信息系统（简称GIS）等技术，研制了小麦白粉病气象服务系统。主要研究结果如下:
　　1.河北麦区白粉病每年均有发生，一般间隔3～6年会重度发生一次，发生面积总体呈上升趋势。
　　2.参考国家有关降水与气温距平分级标准，根据河北麦区白粉病在重度、轻度发生年气温、降雨变化规律不同，分为不同气候年型:(1)气温年型，以拔节期作为分期临界期，可分为:①重度流行年型:整期偏低，前期高温后期偏低;②轻度流行年型:整期偏高，前期低温后期偏高。(2)降雨年型，以返青期作为分期临界期，可分为:①重度流行年型:整期雨水偏多，前期少雨后期雨水偏多，前期多雨、后期雨水偏少;②轻度流行年型:整期雨水偏少，雨水接近常年。即返青以后气温接近常年或偏低，拔节后降雨偏多是白粉病发生的有利气候年型。
　　3.通过将小麦白粉病流行趋势与3月下旬～4月中旬平均气温、平均最高气温、平均最低气温、平均相对湿度、总降雨量、总日照时数、平均风速、总雨日数分别进行相关分析，明确了3月下旬～4月中旬平均相对湿度为影响河北省小麦白粉病流行趋势的关键气象因子，二者呈显著正相关关系。
　　4.应用t检验分区验证方法对河北省小麦白粉病轻、重区进行差异性分析，结果显示轻、重区差异不显著，不必分区建立模型。
　　5.构建了以河北省小麦白粉病发生程度为因变量，以3月下旬～4月中旬平均相对湿度、降雨量、雨日数及日最高气温的平均值为自变量的预测判别模型，预测模型准确率达85％以上，适合在河北省小麦白粉病预测工作中推广。
　　6.基于GIS，采用Studio9.0、MSSQL2005、C＃等技术，研发了集数据采集、加工处理、病害监测预警、中长期预报等功能为一体的河北省小麦白粉病气象服务系统。该系统集成了地面观测气象数据、病害资料数据库等7类数据库100余种基础数据，实现了集小麦白粉病监测预警、预测预报、影响评估等为一体的服务应用功能。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 小麦白粉病研究现状

1．1．1 小麦白粉病分布与危害

1．1．2 小麦白粉病病原与症状

1．1．3 小麦白粉病病害循环

1．1．4 小麦白粉病发生与流行影响因素

1．2 小麦白粉病基于气象因子测报研究现状

1．2．1 数理统计预报方法

1．2．2 模糊数学方法

1．2．3 人工神经网络方法

1．2．4 其他方法

1．3 病虫害预测服务系统研究现状

1．4 研究目的和意义

2．材料与方法

2．1 资料获取及处理

2．1．1 小麦白粉病发生特征及产量损失研究资料

2．1．2 小麦白粉病气候年型研究资料

2．1．3 小麦白粉病基于Fisher判别准则的中期判别模型及系统开发研究资料

2．2 研究方法

2．2．1 相关分析

2．2．2 t检验

2．2．3 Fisher判别分析

2．2．4 河北省小麦白粉病气象预测模型的验证

2．2．5 基于GIS的小麦白粉病服务系统构建

3 结果与分析

3．1 河北省历年小麦白粉病发生特征及产量损失

3．1．1 河北省历年小麦白粉病发生特征分析

3．1．2 河北省历年因小麦白粉病造成的产量损失分析

3．2 河北省小麦白粉病不同气候年型特征分析

3．2．1 不同年型气温变化规律

3．2．2 不同年型降雨变化规律

3．2．3 河北省小麦白粉病分要素总体年型规律

3．3 河北省小麦白粉病基于Fisher判别准则预测模型

3．3．1 主要气象因子筛选

3．3．2 t检验分区

3．3．3 预测模型建立

3．3．4 模型检验

3．4 河北省小麦白粉病气象服务系统

3．4．1 系统总体结构

3．4．2 数据库构建与管理

3．4．3 预警、预测及评估

3．4．4 数理统计方法

3．4．5 产品制作与分发

4 讨论

4．1 小麦白粉病发生特征及产量损失

4．2 小麦白粉病气候年型规律分析

4．3 小麦白粉病预测因子选取

4．4 病害轻重分区研究

4．5 病害预测预报方法

4．6 病虫害防控服务系统构建与应用

5 结论

参考文献

在读期间发表的学术论文

作者简介

致谢