下面文章主要基于構(gòu)建的綜合稻曲病指數(shù)及相應(yīng)劃分的氣象適宜度等級，利用歷史氣象資料、水稻生育期資料以及兩套精細(xì)化預(yù)報產(chǎn)品，針對2015年和2017年稻曲病典型發(fā)生年份，結(jié)合病害監(jiān)測時段中易于病菌入侵和流行的氣象條件，選擇病害起報時間，分別給出了基于歐洲中期天氣預(yù)報中心細(xì)網(wǎng)格預(yù)報產(chǎn)品和江蘇省氣象局精細(xì)化預(yù)報產(chǎn)品的稻曲病流行氣象適宜度等級預(yù)測結(jié)果。

　　關(guān)鍵詞：水稻稻曲病,病害指數(shù),氣象適宜度,等級預(yù)測,精細(xì)化預(yù)報

　　水稻稻曲病俗稱“富貴病”，與稻瘟病菌侵染器官不同，該病僅發(fā)生于穗部，危害谷粒，在病菌不斷繁殖的過程中，以消耗病稻谷粒和鄰近稻粒大量養(yǎng)分的方式，阻礙其營養(yǎng)輸送，造成空秕粒增多，千粒重下降，進(jìn)而影響水稻產(chǎn)量和品質(zhì)。

　　自20世紀(jì)30-40年代開始，我國南北稻區(qū)每年都有不同程度的稻曲病發(fā)生。近年來，隨著水稻品種的更新、栽培新技術(shù)的推廣以及施肥水平的提高，稻曲病已成為水稻生產(chǎn)上一種常見的病害，一旦發(fā)病常常導(dǎo)致大流行，其中以遼寧、四川、湖南、云南和湖北等地發(fā)病較為嚴(yán)重，病穗率一般為5%～10%，重病田可達(dá)30%以上[1-5]。

　　同樣，江蘇省也是稻曲病流行區(qū)域，如何從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)病害防治的需要出發(fā)，在天氣預(yù)報、氣候預(yù)測的基礎(chǔ)上，結(jié)合稻曲病發(fā)生指標(biāo)和氣象適宜度等級判定技術(shù)，預(yù)測未來天氣對水稻病害發(fā)生發(fā)展的影響，是氣象為農(nóng)業(yè)服務(wù)的重點工作之一。

　　水稻稻曲病的發(fā)生發(fā)展與大尺度氣候背景及小尺度氣象要素之間有著密切的關(guān)系。國內(nèi)稻曲病發(fā)生氣象條件和預(yù)測預(yù)報研究主要可以分為以下三大類：第一類是關(guān)于氣象因子與稻曲病發(fā)生關(guān)系的基礎(chǔ)性研究，主要涉及病菌侵染循環(huán)過程、發(fā)生規(guī)律及其適宜的環(huán)境因素等方面。

　　張夕林[6]采用逐步回歸分析的方法，以水稻成熟期病株率作為病害流行程度指標(biāo)，對其與水稻生長后期有關(guān)氣象因子進(jìn)行相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)影響稻曲病發(fā)病程度的決定因子是9月上中旬的平均降雨量。烏偉剛[7]指出水稻從孕穗期到其后的一個月內(nèi)，日平均溫度在20～30℃，日平均相對濕度在80%以上有利于稻曲病的發(fā)生，并且破口期陰雨天氣能明顯加重稻曲病的危害程度。

　　第二類是關(guān)于稻曲病氣象等級預(yù)報研究，主要根據(jù)稻曲病發(fā)生條件，總結(jié)有利于病害發(fā)生的氣象指標(biāo)，利用回歸等統(tǒng)計方法構(gòu)建氣象適宜度指數(shù)，并進(jìn)行稻曲病氣象等級預(yù)報。李漢一[8]從稻曲病致病氣象條件出發(fā)，利用多元回歸統(tǒng)計的方法建立了陜西省城固縣水稻指示品種的菌源消長系數(shù)和齊穗前后10d氣候之間的關(guān)系，準(zhǔn)確地量化地預(yù)測晚熟水稻稻曲病。

　　蘇榮瑞等[9]在稻曲病感病關(guān)鍵生育期孕穗至齊穗期氣象要素與稻曲病病穗率相關(guān)分析的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了稻曲病發(fā)生發(fā)展的氣象條件預(yù)報等級指標(biāo)，建立了病害發(fā)生趨勢氣象預(yù)報模型。第三類是關(guān)于稻曲病流行空間分布特征以及風(fēng)險評估與區(qū)劃研究。朱秋云等[10]分析了遼寧稻曲病的空間分布特征和成因，得到聚集型的分布與氣象因素和田間病情密切相關(guān)的結(jié)論。類似地，唐春生等[11]也分析了湖南兩系雜交稻稻曲病病穗、病粒的空間分布特征。陳德西等[12]利用全國153個縣的水稻主要病害測報資料，結(jié)合水稻病害發(fā)生面積等因素，以病害發(fā)生程度為主要指標(biāo)形成了我國水稻主要病害的分布區(qū)劃圖。

　　目前，江蘇省常州、南通等地已初步探明了水稻稻曲病流行的氣象條件和受病害侵染關(guān)鍵時期[13]。結(jié)合前人的研究成果，任義方等[14]又分別從發(fā)病、致病和成災(zāi)風(fēng)險三個角度進(jìn)行了江蘇省稻曲病流行的風(fēng)險評估，并考慮不同連續(xù)適宜發(fā)病天數(shù)對稻曲病流行程度的影響，利用最優(yōu)化技術(shù)，構(gòu)建了綜合稻曲病指數(shù)來判別氣象條件適宜度等級。

　　在此基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步提高水稻病害的監(jiān)測預(yù)報服務(wù)能力，本文擬從水稻稻曲病侵染發(fā)病規(guī)律和近十年來病害的實際發(fā)生情況出發(fā)，結(jié)合已構(gòu)建的綜合稻曲病指數(shù)和等級劃分結(jié)果，通過對典型個案的分析和不同天氣預(yù)報產(chǎn)品應(yīng)用效果的評估，著重討論稻曲病發(fā)生氣象適宜度等級動態(tài)預(yù)報技術(shù)，為江蘇水稻病害的精細(xì)化實時監(jiān)測預(yù)警和防控評估提供技術(shù)支撐。

　　1資料來源

　　江蘇省72個氣象站從1959-2015年的逐日氣象資料和8個農(nóng)業(yè)氣象站25年以上水稻生育期資料來自江蘇省氣象局;2005-2015年江蘇稻曲病觀測資料，包括稻曲病發(fā)生面積、防治面積、挽回?fù)p失、實際損失、病穗率、實際病害發(fā)生程度等，以及2015年和2017年水稻稻曲病大面積普查的病穗率、發(fā)生面積等病害發(fā)生實況記錄來自江蘇省作物栽培站。

　　兩套天氣預(yù)報產(chǎn)品為：

　　1)來自歐洲中期天氣預(yù)報中心ECMWF(EuropeanCentreforMedium-RangeWeatherForecasts)集成預(yù)報系統(tǒng)IFS(Inte-gratedForecastingSystem)，空間分辨率為0.125°的細(xì)網(wǎng)格預(yù)報產(chǎn)品。

　　2)來自江蘇省氣象局精細(xì)化集成最優(yōu)預(yù)報系統(tǒng)“瑞風(fēng)”RIOF(RefinedIntegrationOptimalForecast)，空間分辨率為0.03°的精細(xì)化預(yù)報產(chǎn)品，并分別應(yīng)用于2015年和2017年稻曲病典型發(fā)生年，進(jìn)行稻曲病發(fā)生氣象適宜度等級動態(tài)預(yù)報。其中“瑞風(fēng)”業(yè)務(wù)系統(tǒng)自2016年在江蘇省氣象局正式業(yè)務(wù)化，為江蘇省精細(xì)化預(yù)報業(yè)務(wù)生成基礎(chǔ)產(chǎn)品。

　　該系統(tǒng)中采用滑動平均、卡爾曼濾波、多模式集成、頻率擬合等技術(shù)對來自歐洲中期天氣預(yù)報中心的IFS、美國國家海洋和大氣管理局/國家環(huán)境預(yù)報中心的全球預(yù)測系統(tǒng)GFS(GlobalForecastSys-tem)以及中國國家局?jǐn)?shù)值預(yù)報中心的全球中期數(shù)值預(yù)報與臺風(fēng)數(shù)值預(yù)報一體化系統(tǒng)T639等國家機(jī)構(gòu)研發(fā)的系統(tǒng)模式生成的天氣預(yù)測產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋應(yīng)用處理，集成得到一套包括日平均氣溫，日最高氣溫、日最低氣溫，相對濕度，風(fēng)速以及降水等氣象要素在內(nèi)的精細(xì)化格點預(yù)報產(chǎn)品。目前，“瑞風(fēng)”系統(tǒng)已逐步代替歐洲中期天氣預(yù)報中心的集成預(yù)報系統(tǒng)IFS在江蘇省氣象局進(jìn)行業(yè)務(wù)化應(yīng)用。

　　2江蘇省稻曲病發(fā)生的基本情況

　　2.1病害侵染發(fā)病規(guī)律

　　稻曲病主要以菌核和厚垣孢子在土壤、病谷粒內(nèi)及健谷穎殼上越冬，翌年7-8月間產(chǎn)生大量子囊孢子和分生孢子。孢子借助氣流傳播散落，在水稻孕穗-破口期侵害花器和幼器，后期則侵入幼嫩穎果的外表，蔓延到胚乳中，大量增殖并形成黃色塊狀的孢子座，造成谷粒發(fā)病。通常，病粒在水稻揚(yáng)花末期至灌漿初期出現(xiàn)，一穗中僅有幾個或十幾個穎殼變?yōu)榈厩�病粒。氣象條件在稻曲病菌侵染過程中起著促發(fā)性作用。

　　溫度影響病菌的生長和繁殖，水稻幼穗形成期至成熟期，氣溫24～32℃病菌發(fā)育良好，26～28℃病菌生長最適宜，溫度低于12℃或高于36℃不能生長。降水量和相對濕度主要影響病菌的侵入和擴(kuò)散，幼穗形成期雨量多利于病菌侵入，稻曲病菌的子囊孢子和分生孢子均借風(fēng)雨侵入花器，穗期至成熟期雨量多利于病菌后期擴(kuò)散，雨日數(shù)愈多、雨量偏多，田間濕度大，日照少，稻曲病發(fā)生越重;相對濕度越高(70%～80%)，稻曲病菌子囊孢子和分生孢子侵入量越多，發(fā)病越重。

　　可見，氣象因子在稻曲病的侵染循環(huán)和發(fā)生發(fā)展過程中起著至關(guān)重要的作用，稻曲病發(fā)生強(qiáng)度、范圍和持續(xù)時間與氣象要素存在著較為顯著的關(guān)系。此外，生產(chǎn)管理、種植方式以及水稻品種的差異也會導(dǎo)致病害發(fā)生程度不一致。例如施氮過量或穗肥過重加重病害發(fā)生，連作地塊發(fā)病重。一般晚熟品種比早熟品種發(fā)病重，稈矮、穗大、葉片較寬而角度小，耐肥抗倒伏和適宜密植，穎殼表面粗糙無茸毛的品種，有利于稻曲病的發(fā)生。

　　2.2病害實際發(fā)生情況

　　2005-2015年江蘇省稻曲病發(fā)生面積，病害發(fā)生情況隨時間變化呈波動特征，其中2005年、2008年、2009年和2011年稻曲病發(fā)生面積均超過了80萬hm2，近年稻曲病發(fā)生面積穩(wěn)控在50萬hm2以下。

　　自2007年開始，對稻曲病的防御措施和預(yù)測預(yù)報等服務(wù)手段逐步提高，防治面積在128.58萬～195.88萬hm2，病害造成實際損失0.31萬～2.47萬t，挽回收獲損失10.56萬～20.66萬t。近年來隨著防治面積的不斷擴(kuò)大，因稻曲病造成的實際損失低于1萬t。據(jù)江蘇省氣象局農(nóng)情記載發(fā)現(xiàn)，稻曲病高發(fā)年份在水稻破口抽穗前后均出現(xiàn)了持續(xù)降水過程，極其有利于病菌侵染和病害流行。若是能夠基于構(gòu)建的綜合稻曲病指數(shù)和等級劃分結(jié)果，結(jié)合精細(xì)化天氣預(yù)報產(chǎn)品，監(jiān)測預(yù)測水稻稻曲病的發(fā)生流行程度和等級，及時給出防御措施和建議，那么因水稻病害造成的損失可以進(jìn)一步有效降低。

　　3綜合稻曲病指數(shù)構(gòu)建和等級劃分

　　通常，江蘇水稻的抽穗開花期正值高溫季節(jié)，溫度條件適宜孢子傳播和繁殖，濕度條件成為孢子傳播蔓延的制約因素。綜合稻曲病病害潛育期、侵染敏感期和發(fā)病集中期，選取7-9月作為稻曲病發(fā)生流行的氣象條件監(jiān)測期，該時段覆蓋了水稻的拔節(jié)、孕穗、抽穗和乳熟期。同時，將逐日氣象條件滿足日平均溫度為22～28℃，相對濕度>80%，日降水量>0.1mm的情況定義為致病日。

　　4稻曲病氣象適宜度等級動態(tài)預(yù)報

　　4.1動態(tài)預(yù)報思路基本介紹

　　動態(tài)預(yù)報思路和目的：在實際預(yù)報中，一旦水稻進(jìn)入拔節(jié)期即開始監(jiān)測和預(yù)報病害的發(fā)生情況，根據(jù)日氣溫、相對濕度、降水量等氣象要素實況，結(jié)合中、短期天氣預(yù)報產(chǎn)品，提取判定致病日所需氣象要素的預(yù)測結(jié)果，求算綜合稻曲病指數(shù)值，從而實現(xiàn)稻曲病發(fā)生氣象適宜度等級和可能流行程度的動態(tài)監(jiān)測，直至乳熟期結(jié)束監(jiān)測。

　　在實際服務(wù)中，可利用稻曲病發(fā)生氣象適宜度等級預(yù)報結(jié)果，結(jié)合各地區(qū)作物長勢、稻曲病菌源、水稻品種類型及水肥管理措施等情況，形成預(yù)報意見和服務(wù)產(chǎn)品，及時向生產(chǎn)部門提供決策依據(jù)。動態(tài)預(yù)報方法和技術(shù)：從水稻進(jìn)入拔節(jié)期至預(yù)報日，這段過去時間的日平均氣溫、相對濕度、日照時數(shù)等氣象要素采用自動氣象觀測站點的實況觀測資料;考慮到預(yù)報產(chǎn)品在江蘇省氣象局更替使用的情況，從預(yù)報日開始至其后7d，這段未來時間的氣象要素分別采用歐洲中期天氣預(yù)報中心IFS和江蘇省氣象局“瑞風(fēng)”RIOF系統(tǒng)生成的精細(xì)化天氣預(yù)報產(chǎn)品來預(yù)報稻曲病氣象適宜度等級。這里所謂的“動態(tài)預(yù)報”，即預(yù)報時次逐日更新，通過不斷地累加分析從監(jiān)測期開始的有利于病害發(fā)生的氣象條件，判斷未來稻曲病發(fā)生的氣象條件適宜程度及其發(fā)生等級;同時通過不斷更替利用最新的預(yù)報產(chǎn)品和實際觀測資料，以7d為一周期的預(yù)報準(zhǔn)確率可逐日提高。

　　4.2病害典型發(fā)生個案分析

　　4.2.1基于IFS細(xì)網(wǎng)格預(yù)報產(chǎn)品的病害預(yù)測

　　2015年7月受持續(xù)降水影響，淮河以南大部分地區(qū)農(nóng)田一度受淹，加之持續(xù)低溫寡照，水稻分蘗質(zhì)量下降;28日起以晴熱高溫天氣為主，利于水稻曬田和拔節(jié)長穗;8月后期受臺風(fēng)影響，降水多，日照少，溫度低，水稻基部節(jié)間變長、莖稈充實度不高、病蟲危害加重。以制作8月31日的稻曲病動態(tài)預(yù)報產(chǎn)品為例，利用當(dāng)天歐洲中期天氣預(yù)報中心IFS系統(tǒng)生成的7d細(xì)網(wǎng)格預(yù)報產(chǎn)品以及前期實際氣象要素觀測數(shù)據(jù)，可求算出8月31日-9月6日期間任意一天的綜合稻曲病指數(shù)。

　　從未來7天整個江蘇稻曲病逐步發(fā)生發(fā)展情況可以看出，淮北東北部和江蘇西南部地區(qū)適宜稻曲病流行。同時，根據(jù)指標(biāo)等級劃分結(jié)果判定，至9月6日南京、宜興、吳縣地區(qū)以及睢寧、沭陽-連云港-贛榆一帶的綜合稻曲病指數(shù)Z>10，氣象適宜度等級為3級，稻曲病可能出現(xiàn)大流行。

　　據(jù)江蘇省植物保護(hù)站調(diào)查：8月下旬丘陵、淮北雜交秈稻始見病穗，重發(fā)田塊病穗率達(dá)15%，病粒率0.1%。8月下旬至9月上旬多陣雨天氣，利于大面積粗稈大穗型粳稻品種稻曲病流行，如睢寧高作鎮(zhèn)0.35hm2水稻‘Ⅱ優(yōu)1259’，于8月11日破口前11d防治，9月6日調(diào)查平均病穗率32.5%。

　　據(jù)10月中旬危害定局后調(diào)查，2015年稻曲病全省偏輕發(fā)生，發(fā)生面積28.78萬hm2，沿江、丘陵、沿淮及淮北感病品種中等至偏重流行，病穗率1%～5%、病粒率0.1%～1%，重發(fā)田塊病穗率10%～40%、病粒率1%～10%。可見，實際稻曲病發(fā)生程度和區(qū)域范圍，尤其是病害中等至偏重流行的情況與預(yù)報結(jié)果基本相符。

　　5結(jié)論與討論

　　從水稻稻曲病侵染循環(huán)和發(fā)病規(guī)律的分析結(jié)果可以看出，水稻稻曲病是一種典型的“氣象型”病害，其病菌的侵染循環(huán)過程與氣象條件息息相關(guān)，具體來說溫度主要影響病菌的生長發(fā)育;在適溫范圍內(nèi)，降雨或持續(xù)高濕影響病菌孢子的形成、萌發(fā)和侵入過程;而光照通過影響寄主生長發(fā)育來促進(jìn)病害的流行。

　　本文結(jié)合2005年-2015年水稻稻曲病高發(fā)年份的實際發(fā)生情況說明了水稻破口抽穗前后持續(xù)降水過程是稻曲病適宜流行的主要氣象條件，并指出近年來隨著防御措施和服務(wù)手段的提高，因病害造成的水稻實際損失面積得到了的穩(wěn)定控制。

　　為了進(jìn)一步提高對稻曲病的監(jiān)測預(yù)警能力，基于構(gòu)建的綜合稻曲病指數(shù)和相應(yīng)的氣象適宜等級，設(shè)計了稻曲病氣象條件適宜程度等級動態(tài)預(yù)報的基本思路和方法，以2015年和2017年稻曲病典型發(fā)生年為例，分別結(jié)合歐洲中期天氣預(yù)報中心IFS和江蘇省氣象局RIOF系統(tǒng)生成的細(xì)網(wǎng)格預(yù)報產(chǎn)品，給出了自起報日開始，未來1～7d整個江蘇稻曲病逐步發(fā)生發(fā)展的情況。根據(jù)預(yù)報結(jié)果得到2015年9月6日南京、宜興、吳縣地區(qū)以及睢寧、沭陽-連云港-贛榆一帶，以及2017年9月12日睢寧-新沂-東海一帶以及射陽、濱海、高淳、溧水、溧陽周邊地區(qū)的稻曲病發(fā)生氣象適宜度等級達(dá)到3級，非常適宜病害大流行，該預(yù)測結(jié)果與江蘇省植物保護(hù)站調(diào)查情況基本相符。

　　水稻稻曲病防治最佳施藥時期是抽穗前3～7d，進(jìn)行第一次施藥，其次是齊穗期，對水稻感病品種要進(jìn)行第二次施藥。一般破口初期施藥所起的防控作用最大，占70%;齊穗期施藥所起作用占30%。稻曲病氣象適宜等級預(yù)測方法中，以7-9月作為稻曲病發(fā)生流行的氣象條件監(jiān)測期，該時段覆蓋了水稻的拔節(jié)-乳熟階段、病害易侵染流行階段以及施藥防控病害的關(guān)鍵階段，預(yù)報模型從7月起即可逐日滾動地給出未來1～7d的稻曲病氣象適宜度等級，具有較高的時效性。

　　若各地生產(chǎn)管理指導(dǎo)部門能夠結(jié)合稻曲病氣象適宜度等級預(yù)測結(jié)果和田間水稻孕穗、抽穗、齊穗的實際情況，及時調(diào)度藥具機(jī)械和人力，定點定位地提前在稻曲病預(yù)測高發(fā)地區(qū)有針對性地開展第一、第二次施藥工作，將對稻曲病的化學(xué)防控具有實際指導(dǎo)意義。

　　本文將綜合稻曲病指數(shù)和未來1～7d精細(xì)化天氣預(yù)報產(chǎn)品有機(jī)結(jié)合，實現(xiàn)了對稻曲病發(fā)生氣象適宜度等級的連續(xù)動態(tài)預(yù)測，對水稻病害的防治工作起到了良好的預(yù)警作用。同時，通過探索將稻曲病預(yù)測結(jié)果從空間分辨率10m級(基于歐洲中期天氣預(yù)報中心IFS系統(tǒng)生成的細(xì)網(wǎng)格預(yù)報產(chǎn)品)細(xì)化至空間分辨率m級(基于江蘇省氣象局RIOF系統(tǒng)生成的細(xì)網(wǎng)格預(yù)報產(chǎn)品)，有效解決了農(nóng)用天氣預(yù)報中的重要技術(shù)難點，對未來作物病害氣象適宜程度預(yù)報技術(shù)方法的研究起到示范作用。實際在水稻病害的發(fā)生發(fā)展中，氣象條件、寄主生長情況和病菌基數(shù)三者的影響缺一不可，水稻品種類型和水肥管理措施等因素對病害發(fā)生程度的影響至關(guān)重要，也是今后需要進(jìn)一步關(guān)注的重點。

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　　農(nóng)業(yè)類期刊推薦：《農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學(xué)報》(月刊)1993年創(chuàng)刊，由農(nóng)業(yè)部主管，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學(xué)會、原農(nóng)業(yè)部科技司共同主辦，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)國家重點實驗室承辦。是我國農(nóng)業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域唯一的學(xué)術(shù)期刊。它反映我國農(nóng)業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域最新的科研成果，促進(jìn)國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流。