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生态环境·植保

基于气象因子的耒阳市油菜菌核病发生预测模型构建

  • 谷云勇 1 ,
  • 严涛 2 ,
  • 贺武生 1 ,
  • 龙飞 1 ,
  • 李丁华 3 ,
  • 邓高国 4
展开
  • 1. 湖南省耒阳市农业农村局,湖南耒阳 421800
  • 2. 湖南省耒阳市植保植检站,湖南耒阳 421800
  • 3. 湖南省耒阳市公平圩镇农业综合服务中心,湖南耒阳 421800
  • 4. 湖南省耒阳市东湖圩镇农业综合服务中心,湖南耒阳 421800

谷云勇(1978—),男,湖南耒阳人,从事植物保护、农业技术推广工作。

Copy editor: 胡立萍

收稿日期: 2025-03-11

  网络出版日期: 2025-11-28

Prediction model for sclerotinia stem rot occurrence of rapeseed in Leiyang City based on meteorological factors

  • GU Yunyong 1 ,
  • YAN Tao 2 ,
  • HE Wusheng 1 ,
  • LONG Fei 1 ,
  • LI Dinghua 3 ,
  • DENG Gaoguo 4
Expand
  • 1. Agricultural and Rural Affairs Bureau of Leiyang City, Leiyang 421800, China
  • 2. Plant Protection and Quarantine Station of Leiyang City, Leiyang 421800, China
  • 3. Agricultural Comprehensive Service Center of Gongpingwei Town, Leiyang City, Leiyang 421800, China
  • 4. Agricultural Comprehensive Service Center of Donghuwei Town, Leiyang City, Leiyang 421800, China

Received date: 2025-03-11

  Online published: 2025-11-28

摘要

本研究基于湖南省耒阳市2004—2024年的气象数据和油菜菌核病发生情况的监测数据,采用相关性分析和逐步回归分析法,探讨气温、降水量、雨日数、日照时数等气象要素对油菜菌核病发生的影响,并建立病害发生风险预测回归方程。结果表明,3月下旬和4 月上旬的降水量与油菜的病株率和病害的发生面积呈正相关;气温和日照时数与菌核病害的发生相关性较小;3月下旬和4月下旬的雨日数对油菜菌核病的发生影响较大。以油菜的病株率和病害的发生面积为因变量Y,降水量和雨日数为自变量X,建立4个气象单因子预测方程和2个复合气象预测方程,6个方程的F检验在0.01水平均具有统计学意义;回测验证表明,复合气象预测方程Y4=-11.363 8+0.119 6X1+0.109 7X2Y4为病害发生面积,X1X2分别为3月下旬、4月上旬降水量)和Y6=17.112 9+0.109 2X1+0.105 9X2-0.477 5X3-0.521 2X4Y6为病害发生面积,X1X2X3X4分别为3月下旬、4月上旬降水量和2月上旬、2月中旬雨日数)的预测值与实际值之间的拟合误差≤±2的年份占比较高,预测准确度高。综合表明,以降水量和雨日数为气象因子,建立的预测方程(4)和(6)更适宜应用于研究区的油菜菌核病预测。

本文引用格式

谷云勇 , 严涛 , 贺武生 , 龙飞 , 李丁华 , 邓高国 . 基于气象因子的耒阳市油菜菌核病发生预测模型构建[J]. 安徽农学通报, 2025 , 31(22) : 78 -81 . DOI: 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.22.016

Abstract

Based on the meteorological data and monitoring data of sclerotinia stem rot occurrence of rapeseed in Leiyang City, Hunan Province from 2004 to 2024, this study employed correlation analysis and stepwise regression analysis to explore the effects of meteorological factors (e.g., temperature, precipitation, rainy days, and sunshine duration) on the occurrence of sclerotinia stem rot, and established multiple regression equations for disease occurrence risk prediction. The results showed that the precipitation in late March and early April was positively correlated with the disease plant rate and disease occurrence area of rapeseed. Temperature and sunshine duration had weak correlations with the occurrence of sclerotinia stem rot. The number of rainy days in late March and late April had a significant impact on the occurrence of rapeseed sclerotinia stem rot. Taking the disease plant rate and disease occurrence area of rapeseed as the dependent variable Y, and precipitation and rainy days as the independent variables X, 4 single-meteorological-factor prediction equations and 2 composite-meteorological-factor prediction equations were established. All 6 equations were statistically significant at the 0.01 level in the F-test (P<0.01). Back-test verification indicated that the composite-meteorological-factor prediction equations, Y4=-11.363 8+0.119 6X1+0.109 7X2 (where Y4 was the disease occurrence area; X1, X2 were the precipitation in late March, precipitation in early April, respectively) and Y6=17.112 9 + 0.1092X1 + 0.105 9X2 - 0.477 5X3 - 0.521 2X4 (where Y6 was the disease occurrence area; X1, X2, X3, and X4 were the precipitation in late March, precipitation in early April, number of rainy days in early February, and number of rainy days in mid-February, respectively), had a high proportion of years with a fitting error between predicted and actual values≤±2, showing high prediction accuracy.In conclusion, the prediction equations(4) and (6), established with precipitation and rainy days as meteorological factors are more suitable for the prediction of rapeseed sclerotinia stem rot in the study area.

油菜菌核病是由核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)侵染引起的一种病害,在油菜主要种植地区均有发生,一般发病率在10%~30%,严重时可高达80%[1-2]。该病害为害范围广泛,在油菜整个生育期间均可发生,以油菜花期到成熟期发病较为严重[3];其可侵染油菜的茎、角果等多个部位,以茎部受害造成的损失较为突出,该病害侵害油菜茎秆部位时,可能引起白秆现象,造成油菜减产[2]
湖南耒阳是油菜种植大县,菌核病常年发生较严重。根据植保部门统计,该地区油菜菌核病中等偏重以上年份居多,常年发生面积在10 000~20 000 hm²,造成油菜产量损失较重。油菜菌核病的发生受菌源数量、栽培管理、品种抗性及气候条件等多种因素综合影响[4]。秦虎强等[5]通过建立病情预测模型,探究油菜菌核病田间发生流行的影响因子,结果表明,病原菌数量和气候因子是影响该病害流行发生的关键因子。阐明不同气候因子对油菜菌核病的具体影响,对农业生产具有重要的指导意义。基于此,本文对研究区2004—2024年的油菜茎秆发病率及发生面积与气温、降水量、雨日数、日照时数等气象要素的相关性进行分析,并建立多元回归预测方程,以提升油菜菌核病预测的准确度,为油菜菌核病的预测与防治提供参考。

1 材料与方法

1.1 数据来源

油菜菌核病的发生情况数据来源于研究区植保植检站2004—2024年病情稳定期的油菜平均茎秆发病率(病株率)及病害发生面积数(于油菜成熟期,在5个定点乡镇中的每个定点随机选取5个区块进行调查)。气象数据由气象部门提供,为2004—2024 年逐日气象要素资料。研究从中筛选了对菌核病有影响的4个主要气象因子,包括日平均气温、日照时数、降水量及雨日数,并对2—4月的各因子按旬(上、中、下旬)和月两个尺度进行汇总与统计。

1.2 试验方法

1.2.1 相关性分析

采用Excel软件统计油菜菌核茎秆发病率、发生面积的调查数据及气象要素数据。利用DPS 软件[6],分析平均气温、日照时数、降水量及雨日数与油菜茎秆发病率、发病面积的相关性。

1.2.2 气象因子预测回归方程的建立

利用逐步回归分析法,对每年2—4月上、中、下旬雨日数、降水量与油菜茎秆发病率和病害发生面积进行回归分析。分别以油菜茎秆发病率和病害发生面积为因变量Y,雨日数和降水量为自变量X,建立预测菌核病发生的多元回归方程。

2 结果与分析

2.1 气象要素与油菜菌核病的相关性

2.1.1 降水量

表1可知,3月下旬、4月上旬的降水量与油菜菌核病的发生呈正相关(P<0.01);其余降水量与油菜菌核病的发生相关性均无统计学意义(P>0.05)。其中3月下旬降水量与油菜病株率的相关系数为0.739 6,与病害发生面积的相关系数为0.710 8,说明3月下旬与4 月上旬的降水量越多,病害发生就越严重。
表1 2—4 月各气象因子与油菜病株率及病害发生面积的相关系数
气象因子 病害指标 2月 3月 4月
上旬 中旬 下旬 上旬 中旬 下旬 上旬 中旬 下旬
降水量 病株率 0.434 1 -0.073 4 0.116 0 -0.161 3 0.109 7 0.739 6** 0.543 2** -0.090 5 0.142 4
发病面积 0.395 9 -0.124 9 0.122 0 -0.097 9 0.182 7 0.710 8** 0.557 8** -0.107 3 0.100 4
气温 病株率/% -0.252 7 0.188 4 -0.101 0 0.271 8 -0.062 2 0.018 3 0.237 5 0.376 8 -0.314 4
发病面积 -0.225 5 0.237 6 -0.064 4 0.269 7 -0.087 9 0.016 5 0.230 5 0.371 5 -0.321 0
雨日数 病株率/% -0.427 0* -0.152 2 0.104 0 -0.214 5 0.221 1 0.531 4* 0.089 8 0.089 8 0.537 7**
发病面积 -0.401 8 -0.197 7 0.110 0 -0.190 9 0.261 0 0.472 5* 0.090 0 0.090 0 0.483 5*
日照时数 病株率/% -0.348 6 0.304 1 0.083 7 0.131 3 -0.109 9 -0.354 9 0.023 0 0.343 4 -0.190 9
发病面积 -0.300 2 0.372 2 0.123 3 0.138 1 -0.142 8 -0.340 0 0.004 9 0.339 1 -0.188 7

注:**和*分别表示指标间的相关性在0.01和0.05水平具有统计学意义。

2.1.2 气温

表1可知,2—4月的温度对油菜菌核病的发生虽有一定的影响,但指标间的相关性均无统计学意义(P>0.05),说明研究区温度对油菜菌核病的发生影响较小,但可为油菜菌核病预测提供一些参考。

2.1.3 雨日数

表1可知,3月下旬的雨日数与病害发生呈正相关(P<0.05),其与油菜病株率和病害发生面积的相关系数分别为0.531 4、0.472 5。4月下旬的雨日数与油菜病株率呈正相关(P<0.01),相关系数为0.537 7;与病害发生面积呈正相关(P<0.05),相关系数为0.483 5。说明3月下旬与4月下旬的雨日数越多,病害发生越重。

2.1.4 日照时数

表1可知,2—4月各旬的日照时数与病害指标的相关性均无统计学意义(P>0.05),说明研究区的日照时数对油菜菌核病的发生影响较小。

2.2 气象单因子预测回归方程的建立

2.2.1 雨日数预测回归方程构建

利用逐步回归分析法,以油菜病株率为因变量Y1,2月中旬雨日数、3月中旬雨日数、3月下旬雨日数、4月上旬雨日数、4月下旬雨日数为自变量X1X2X3X4X5,建立预测菌核病发生的多元回归方程(1):Y1=-8.520 4-1.091 9X1+0.887 6X2+0.907 8X3+1.382 2X4+1.939 6X5。其中,F=7.556 3,P<0.01,回归方程具有统计学意义。同样,以病害发生面积为因变量Y2,2月中旬雨日数、4月上旬雨日数、4月下旬雨日数为自变量X1X2X3,建立预测菌核病发生的多元回归方程(2):Y2=7.402 3-1.320 5X1+1.409 5X2+2.599 1X3。其中,F=7.011 8,P<0.01,回归方程具有统计学意义。
多元回归方程(1)与(2)虽都可用作油菜菌核病发生预测,但预测精度不够高。利用多元回归方程进行回测检验,拟合误差≤±2的有8年,占38.1%;±2<拟合误差≤±4的有6年,占28.6%;拟合误差>±4的有7年,占33.3%。

2.2.2 降水量预测回归方程构建

利用逐步回归分析法,以油菜病株率为因变量Y3,3月下旬降水量、4月上旬降水量为自变量X1X2,建立预测菌核病发生的多元回归方程(3):Y3=1.339 3+0.119 1X1+0.103 3X2。其中,F=96.881 9,P<0.01,回归方程具有统计学意义。以病害发生面积为因变量Y4,3月下旬降水量、4月上旬降水量为自变量X1X2,建立预测菌核病发生的多元回归方程(4):Y4=-11.363 8+0.119 6X1+0.109 7X2F= 71.526 8,P<0.01,回归方程具有统计学意义。
多元回归方程(3)与(4)是3月下旬降水量、4月上旬降水量与田间菌核病害发生情况之间相关性的表述,应用其对往年菌核病发生情况进行验证,预测准确度较高。其中,多元回归方程(4)比多元回归方程(3)精度更高。利用多元回归方程(4)对2004—2024年的菌核病发生情况进行回测,拟合误差≤±2的有13年,占61.9%。±2<拟合误差≤±4的有6年,占28.6%。拟合误差>±4仅有2年,占9.5%(图1)。
图1 回归方程(4)观测值与拟合值比较

2.3 复合气象要素预测回归方程构建

为进一步提升回归方程预测的精确率,充分发挥降水量、气温、雨日数、日照时数等复合气象要素与油菜菌核病流行的关联性,通过逐步回归分析法,筛选出回归系数达到显著水平的复合气象因子,以油菜病株率为因变量Y5,3月下旬降水量、4月上旬降水量、2月中旬雨日数为自变量X1X2X3,建立预测菌核病发生的多元回归方程(5):Y5=2.701 8+0.120 0X1+0.101 0X2-0.301 7X3。其中,F=77.767 7,P<0.01,回归方程具有统计学意义。以病害发生面积为因变量Y6,3月下旬降水量、4月上旬降水量、2 月上旬雨日数、2 月中旬雨日数为自变量X1X2X3X4,建立预测菌核病发生的多元回归方程(6):Y6=17.112 9+0.109 2X1+0.105 9X2-0.477 5X3-0.521 2X4F=58.320 9,P<0.01,回归方程具有统计学意义。
通过雨日数、降水量复合气象建立的预测回归方程(5)与(6)预测精确度均较高。利用方程(6)对2004—2024年病害发生情况进行回测检验,拟合误差≤±2的有16年,占比76.2%;±2<拟合误差≤±4的有5年,占比23.8%。由此表明,引入复合气象因子后预测准确率明显提高。
图2 回归方程(6)观测值与拟合值比较

3 结论与讨论

油菜菌核病是一种真菌性病害,其病菌的生长发育和侵染过程与气候条件密切相关。本文对研究区2004—2024年菌核病田间发生面积、病株率与气象要素进行相关性分析,结果表明,3月下旬和4月上旬的降水量与病害发生呈正相关,该时期降水量多,菌核病害发生严重。其次是3月下旬和4月下旬的雨日数与油菜菌核病的发生也较为密切,雨日数增多会使病害趋重。日照时数、温度与油菜菌核病发生有一定的相关性,但相关性较小。本研究结果与朱金良等[7]的研究结果基本一致。研究区油菜从2月中下旬进入初花期,3月中旬至4月上旬为盛花期,4月中旬进入终花期。油菜花期病害发生程度与降水量呈正相关,即降水量越多,病害发生越严重,具体原因如下:该时期气温适宜,降水多湿度大,病原菌核活跃,能产生大量的囊子孢子;同时油菜处于花期时自身抗病性相对较弱,风雨对植株造成机械损伤,病菌容易侵染,雨水天气也有利于病菌的传播[8-9]
本研究利用逐步回归分析法,建立多元预测回归方程,利用2004—2024年病害发生情况进行回测验证,回归方程(4)、(6)的精准程度高,预测拟合误差小,适用于研究区油菜菌核病发生情况预测。在实际应用中,可根据收集到的不同气象信息数据选择不同的回归方程进行预测。
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