气候变暖情景下褐飞虱Nilaparvata lugens St（？）l越冬界限和发生世代的分析

【摘要】：褐飞虱Nilaparvata lugens St(?)l是亚洲各稻区的主要害虫之一，属于典型的r对策昆虫，其种群发生受气候影响明显。近年来全球气温呈明显上升趋势，其中又以中国所处的北半球温带地区升温更为明显。气候变暖势必会影响褐飞虱的生物学特性和行为，例如，分布区域、越冬区域、发育速率、发生世代和迁飞等，进而影响褐飞虱的种群动态。深入了解未来气候变暖对褐飞虱的可能影响对指导未来褐飞虱综合治理、保障粮食安全具有一定的指导意义。本文基于GIS（地理信息系统）技术，分四个时段（baseline1961-1990、2020s、2050s和2080s）分析了褐飞虱越冬界限分布，并定量分析了相应越冬区面积的变化趋势。同时，为降低气候变暖预测的不确定性影响，提高评价结果的可信度，采用了15个大气环流模型（Global Circulation Models，GCM）和三个气候情景（A2、A1B和B1，分别代表“高”、“中”和“低”温室气体排放情景）。基于A2情景下经降尺度处理的区域气候模型PRECIS（ProvidingRegional Climates for Impacts Studies）模拟气象数据，利用有效积温模型分析了华北、华中和华南三个稻区9个代表性站点三个时段（1961-1990、1991-2020和2021-2050）内褐飞虱发生世代随气候变暖的变化趋势。主要研究结果如下: 1.越冬北界和间歇越冬区面积变化。2020s、2050s和2080s三个时段越冬北界较baseline时段都呈现北移趋势，北移幅度随时段的推进而增大，而且各时段内不同气候情景之间分布图式与北移幅度有所差异。越冬北界在西南地区的北移幅度小于南部和东南部地区。相对于baseline时段，2020s间歇越冬区面积在A2、A1B与B1情景下分别平均增加14.15%、20.39%和11.47%，2050s分别平均增加41.09%、42.57%和29.66%，2080s分别平均增加92.11%、76.14%和46.27%。时段、模型和气候情景对间歇越冬区面积增大的影响存在差异，各因素方差变异贡献率大小为：时段时段*模型模型时段*气候情景*模型气候情景时段*气候情景气候情景*模型，分别占39.01%、17.5%、13.5%、10.21%、6.82%、6.66%和6.32%。 2.安全越冬北界和安全越冬区面积变化。同越冬北界一样，2020s、2050s和2080s三个时段安全越冬北界较baseline时段有不同程度的北移，北移幅度也随时段的推进而增大，其中A2和A1B情景较B1情景北移更为明显。安全越冬北界在西南地区的北移幅度小于南部和东南部地区。相对baseline时段，2020s安全越冬区在A2、A1B与B1情景下分别平均增加0.61、0.84和0.46倍，2050s分别平均增加2.24、2.36和1.17倍，2080s分别平均增加6.33、5.35和2.35倍。时段、模型和气候情景对安全越冬区面积增大的影响存在差异，各因素的方差变异贡献率大小为：时段模型时段*模型气候情景时段*气候情景时段*气候情景*模型气候情景*模型，分别占53.69%、14.57%、9.72%、8.74%、7.61%、2.91%和2.76%。 3.发生世代数变化。A2情景下，除1961-1990时段华中稻区发生世代数呈略微下降趋势外，三大稻区在各时段发生世代整体都呈上升趋势，但显著水平和上升速率在站点和时段间存在一定差异。1961-2050年，三大稻区发生世代增加速率分别为华南0.2代/10a、华中0.1代/10a和华北0.08代/10a。发生世代在不同时段内表现出不同程度的年际波动性。2021-2050时段三大稻区发生世代较1961-1990时段增加代数分别为华北稻区小于0.5代、华中稻区0.5-1.0代、华南稻区1.0-1.4代。 综上所述，褐飞虱越冬界限随气候变暖呈北移趋势，相应的越冬区也随之增大，这种趋势随时间推进逐渐增强，而且A2和A1B情景较B1情景更为明显。西南地区越冬界限受气候变暖影响较小。尽管A2是高温室气体排放情景，其间歇越冬区和安全越冬区面积增大比例（或倍数）直到2080s才超过A1B情景。全国范围内褐飞虱发生世代随气候变暖整体呈上升趋势，世代增加数由南至北逐渐减小。气候变暖存在较强年际波动性，进而可以引起褐飞虱发生世代数年际间差异明显。到2050年，华中和华北稻区褐飞虱发生世代增加不足一代，而华南稻区很可能增加1代左右。 【关键词】：气候变暖 褐飞虱 越冬北界 安全越冬北界 发生世代 GIS
【学位授予单位】：河北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S433.89
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第一章 引言13-19
• 1 气候变暖现状13
• 2 气候变暖及其对农业昆虫的影响13-14
• 2.1 生长发育速率加快、繁殖世代增加13
• 2.2 物候期提前13-14
• 2.3 分布及越冬范围扩大14
• 2.4 作物—害虫—天敌同步性改变14
• 2.5 种群数量发生改变14
• 3 气候变暖与褐飞虱14-17
• 3.1 褐飞虱14-15
• 3.2 气候变暖对褐飞虱的影响15-17
• 4 目前存在的问题及本文的研究意义17
• 5 主要研究内容17-19
• 第二章 未来气候变暖对褐飞虱越冬界限的可能影响19-43
• 1 材料与方法19-21
• 1.1 越冬界限区划指标19
• 1.2 气象数据19-21
• 1.3 越冬界限绘制及越冬区面积分析21
• 2 结果与分析21-42
• 2.1 越冬北界对气候变暖的响应21-32
• 2.2 安全越冬北界对气候变暖的响应32-42
• 3 结论和讨论42-43
• 第三章 未来气候变暖对褐飞虱发生世代的可能影响43-56
• 1 材料与方法43-46
• 1.1 研究站点分布43-44
• 1.2 气象数据来源及处理44
• 1.3 褐飞虱发生世代计算方法44
• 1.4 各站点褐飞虱发生期44
• 1.5 褐飞虱发育起点和有效积温常数44-45
• 1.6 计算褐飞虱发生世代45
• 1.7 确定基准时段所用气象数据45
• 1.8 分析褐飞虱发生世代变化趋势45
• 1.9 分析褐飞虱发生世代可能增加代数45-46
• 2 结果与分析46-54
• 2.1 基于实测气象数据与模拟气象数据的发生世代比较46-47
• 2.2 各站点和稻区不同时段发生世代的变化趋势47-53
• 2.3 2021-2050 时段发生世代的可能变化53-54
• 3 结论与讨论54-56
• 第四章 全文结论与讨论56-58
• 1 结论56-57
• 2 讨论57-58
• 参考文献58-64
• 附录 中国南方 270 个气象站点64-71
• 在读期间发表论文71-72
• 作者简介72-73
• 致谢73-74

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