[科普中國]-病蟲害氣象學(xué)

定義

病蟲害氣象學(xué)（plant disease and pest meteorology）是指研究與病蟲害，主要指植物病蟲害之發(fā)生、蔓延和測報、防治有密切關(guān)系的氣象條件，并借以預(yù)報病蟲害的發(fā)生與防治適期的工作領(lǐng)域。1

應(yīng)用研究氣象條件與病蟲害發(fā)生規(guī)律及地理分布的相互關(guān)系，可以預(yù)報出病、蟲害的發(fā)生時期與可能達(dá)到的程度，能為防治工作提供依據(jù)。1

學(xué)科形成過程氣象是生物的一種重要的資源兼環(huán)境條件。絕大多數(shù)生物生活于大氣環(huán)境之中，即使長時間生活于水中或土壤中的生物，也離不開空氣，更不用說常年生活在大氣環(huán)境中的農(nóng)作物了。農(nóng)作物本身與大氣密切相關(guān)，這形成了眾所周知的農(nóng)業(yè)氣象學(xué)。為害農(nóng)作物的病害和蟲害，也與氣象條件息息相關(guān)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐者在千百年的生產(chǎn)實踐中，在與各種自然災(zāi)害做斗爭的努力中，取得過豐收年景，積累了大量的成功經(jīng)驗；也經(jīng)受過自然災(zāi)害的破壞，遭受過災(zāi)害減產(chǎn)歉收乃至絕收給予的打擊，從中吸取了慘痛的教訓(xùn)。在農(nóng)業(yè)災(zāi)害中歸并起來主要不外乎氣象災(zāi)害和病蟲害這兩個大類。社會的需要，尤其是農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)，戰(zhàn)天斗地的實際需要，鞭策多學(xué)科的研究者探索農(nóng)業(yè)災(zāi)害的奧秘，以期在認(rèn)識災(zāi)害的若干規(guī)律的基礎(chǔ)上提出減輕災(zāi)害的有力措施建議，供生產(chǎn)管理者和實踐者借鑒應(yīng)用。在以往千百年的研究探索中，研究者之間有分有合，有合有分。隨著科學(xué)的發(fā)展，科學(xué)分工越來越細(xì)，產(chǎn)生的科學(xué)分支便越來越多。一些人專門研究關(guān)系到氣象災(zāi)害本源的天氣、氣候的問題．研究大氣動力和熱力機制，他們就是近代、現(xiàn)代科學(xué)中的氣象學(xué)家。像在國際上久負(fù)盛名的挪威氣象學(xué)派首創(chuàng)人皮葉克尼斯，挪威的佩特森，著名美籍瑞典氣象學(xué)家羅斯貝，我國當(dāng)代著名氣象學(xué)家竺可楨、趙九章、葉篤正等。也有人專門研究農(nóng)業(yè)害蟲，像當(dāng)代著名的昆蟲學(xué)家陳世驤、邱式邦、馬世駿、林昌善、李光博等。也有人專門研究農(nóng)業(yè)植物病害，像當(dāng)代著名植物病理學(xué)家沈其益、裘維蕃、曾士邁等。在分支越來越細(xì)的同時，各個學(xué)科之間的相互聯(lián)系也變得越來越密切。這就使得一些研究者注意到了包括植保與氣象等學(xué)科在內(nèi)的有關(guān)學(xué)科間的相互滲透，病蟲氣象可謂這種滲透的范例之一。2

我國關(guān)于病蟲氣象的早期的現(xiàn)代研究工作大約始于20世紀(jì)50年代。從理論研究來說，從事昆蟲生態(tài)的一些研究者，首先注重氣象生態(tài)在病蟲害研究中的應(yīng)用。在國外學(xué)習(xí)過的一些生態(tài)研究者，注意到早期成果的引進(jìn)。比如，早在1931年英國的烏瓦羅夫發(fā)表了專著《昆蟲與氣候》，該書強調(diào)了昆蟲大發(fā)生與氣候之間的關(guān)系。1954年澳大利亞安德烈華斯和波斯發(fā)表的著作中，強調(diào)了氣候在昆蟲種群波動中的作用。1954年馬世駿在《氣象學(xué)報》上發(fā)表昆蟲與氣象關(guān)系的論文。1957年馬世駿著《昆蟲動態(tài)與氣象》一書的出版，實際為我國現(xiàn)代病蟲氣象研究拉開了序幕。在我國，植物病害與氣象結(jié)合研究，始于20世紀(jì)50年代末至60年代初。1962年曾世邁發(fā)表《小麥條銹病春季流行規(guī)律的數(shù)理分析》一文，標(biāo)志著我國病害與氣象關(guān)系定量研究的起點。2

在60、70年代，我國在病蟲氣象方面的業(yè)務(wù)工作是開展得很廣泛的，但當(dāng)時多重實踐多重感性認(rèn)識卻有忽略理性總結(jié)提高的傾向，以致從事這方面工作人員沒有能很好地總結(jié)經(jīng)驗，很少有人涉獵國際動態(tài)，更沒有發(fā)表文章的場合，一些本來很可能有價值的見解只存留于當(dāng)事人心中，沒有得到很好的交流；當(dāng)事人轉(zhuǎn)行或退休，這些有用的經(jīng)驗和見解便隨之付諸東流。2

自70年代末至80年代中期，由于在科技部門學(xué)習(xí)全國科學(xué)大會精神．引導(dǎo)科技人員學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論、提倡總結(jié)經(jīng)驗、開展學(xué)術(shù)交流并鼓勵科技人員發(fā)表文章．使病蟲氣象從單純業(yè)務(wù)實踐和普及走向理論與實踐恰當(dāng)結(jié)合的正確道路，促進(jìn)了在感性認(rèn)識基礎(chǔ)上理性認(rèn)識的提高：一些基層工作人員和重視深入基礎(chǔ)的上級專業(yè)研究部門的人員，對積累的經(jīng)驗作科學(xué)總結(jié)，并跟蹤國際動態(tài)，經(jīng)過進(jìn)一步研究，寫出有一定水平的文章，或在會議上交流或在學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表。那段時間及直到80年代末，可以說是病蟲氣象迅速發(fā)展時期，它使我國病蟲氣象業(yè)務(wù)研究也能走出國門，走向國際，這可以說是病蟲氣象學(xué)框架醞釀形成的一個基礎(chǔ)階段。2

90年代初至今這20多年時間，是該學(xué)科正式形成的重要階段。其主要標(biāo)志是數(shù)學(xué)建模方法在其中的應(yīng)用，高新技術(shù)在其中的應(yīng)用并得以輻射、廣泛推廣。這些使該學(xué)科雛形接近突顯，屬于小荷初露尖尖角初期。此時寫出較多文字對農(nóng)業(yè)病蟲氣象予以系統(tǒng)講述，隨著可持續(xù)發(fā)展應(yīng)運而生的該學(xué)科的主旨大體輪廓初見，對其加以總結(jié)可以說是適宜的時機到來了。2

學(xué)科地位在整個科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中，病蟲害氣象學(xué)當(dāng)然只不過是一個細(xì)微的分支學(xué)科，它建筑在若干基礎(chǔ)學(xué)科知識之上，并作為多種應(yīng)用學(xué)科與實用技術(shù)向前發(fā)展的哺育者。與它的形成直接有關(guān)的，是作為它的三大支柱的學(xué)科——植物病理學(xué)、昆蟲學(xué)和氣象學(xué)。這三大支柱學(xué)科可借喻為病蟲害氣象學(xué)的哺育者的發(fā)展，必然為病蟲氣象學(xué)提供必要的血液，而植病、昆蟲和氣象，無疑是建立在更為概括的基礎(chǔ)的學(xué)科——地球科學(xué)和生物科學(xué)的基礎(chǔ)之上。而地球科學(xué)和生物科學(xué)又離不開數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)和天文學(xué)，可將數(shù)理化視為一塊基石，也可視為各學(xué)科的心臟。當(dāng)然，基礎(chǔ)學(xué)科總是在哲學(xué)基礎(chǔ)上創(chuàng)建的。這些認(rèn)識符合錢學(xué)森早年發(fā)表的論基礎(chǔ)科學(xué)那篇文章所界定的概念。這樣一來，病蟲害氣象學(xué)，可以說是建立在基礎(chǔ)科學(xué)主要分支這個大動脈之上的一只微血管。當(dāng)然，這一學(xué)科發(fā)展并不是均勻地依賴于基礎(chǔ)學(xué)科的若干分支。要使其發(fā)展，研究者須注意從若干基礎(chǔ)學(xué)科中直接或間接地汲取新鮮血液。比如，數(shù)學(xué)中出現(xiàn)的許多新方法，像20世紀(jì)20年代出現(xiàn)的積分回歸，30年代出現(xiàn)的柯爾莫果洛夫檢驗，40年代出現(xiàn)的蒙特卡羅方法，50、60年代出現(xiàn)的逐步回歸方法、模糊數(shù)學(xué)，70年代出現(xiàn)的改進(jìn)車貝雪夫多項式、均勻設(shè)計，80年代出現(xiàn)的灰色控制系統(tǒng)、馬氏決策規(guī)劃、可拓邏輯，90年代出現(xiàn)的聯(lián)系數(shù)學(xué)等，都被一些病蟲害氣象研究者較快地掌握，并在一定期間內(nèi)以病蟲氣象為目標(biāo)，有的放矢地運用于其中。2

植物病害成因植物病害形成的因素，是寄主、病原物和環(huán)境條件。一般情況下，當(dāng)寄主與病原物之間的配合沒有很大變化時，環(huán)境條件中氣象條件的變化常成為病害發(fā)生與否的主導(dǎo)因素。氣象條件，也是決定害蟲的生長發(fā)育、繁殖和行為活動以及發(fā)生期、發(fā)生量、危害程度的主導(dǎo)因素之一。1

蟲害氣象要素不同害蟲對不同寄主作物為害，都涉及氣象要素。一般說來，溫度、濕度、日照等是其中主要氣象要素；而對于遷飛性害蟲的成蟲，風(fēng)和垂直氣流的作用，也是不可忽視的。

病害氣象要素病害與氣象要素關(guān)系，可概括為氣象要素對病害侵入期、潛育期、發(fā)病期、侵染循環(huán)和流行的影響。

其中，植物病害的流行，尤其是大流行，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)乃至整個社會帶來的危害非常嚴(yán)重。多年來，植物病理研究者，對植病流行一直下大力氣加以分析、綜合。在流行原因中，氣象要素被普遍認(rèn)為是其重要因子。植病流行與氣象要素關(guān)系密切，其中溫度、水分(涉及相對濕度、絕對濕度、飽和差、露點溫度等具體要素。降水量、降水強度等要素)，風(fēng)力、日照等比較重要氣象要素，相對重要性依具體致病微生物及其傳輸機制而異。一般來說，真菌性氣傳病害，在病原物接觸寄主植物的感病部位后直到成功定植的階段，影響病原物較重要的氣象要素是溫度和水分，傳輸主要受風(fēng)的左右。2