钉螺是血吸虫唯一的中间宿主，钉螺密度、面积、活螺框出现率等一直是血吸虫病预防的重要指标。钉螺生长繁殖离不开温度、水等气象环境条件^{[1, 2]}。研究显示，冬季温度升高会使钉螺体内一氧化氮合酶（NOS）发生变化，有利于其生存^[3]，钉螺分布范围与温度有很大关系^[4]；而夏季温度高于32 ℃后，钉螺活动逐渐受到抑制^[5]。土壤含水量高低对钉螺产卵数量会产生影响^[6]；水对螺卵有抑制作用^{[7, 8, 9]}。自然条件下钉螺密度消长受自然和非自然因素影响。全球气候变暖引发的温度和降水变化对血吸虫病及钉螺扩散与消长的影响是热点问题^{[1, 5]}。本研究利用地处江汉平原的潜江市钉螺查螺资料及气象数据，借鉴农作物产量预测或气象灾害评估分析中作物产量趋势分离思路^{[10, 11, 12]}，探讨气象因子与钉螺密度的关系。

1. 资料来源：钉螺资料来源于湖北省潜江市血吸虫病预防控制所，采用1990－2014年春季查螺资料。潜江市当年的钉螺密度（只/0.1 m²）＝当年全市捕获活螺总数/当年全市调查总框数（只/框，框大小为0.33 m×0.33 m）；潜江市当年活螺框出现率＝当年全市有活螺的总框数/当年全市调查总框数；钉螺资料包括所有27个乡镇、管理区、农场的全部300多个自然村查螺资料，全市春季查螺面积年平均高于1.4×10⁸/m²。

气象资料包括气温（℃）、降水量（mm）、日照时数（h）等均来自湖北省气象信息档案室。本研究所指冬季为上年12月至当年2月；月（季）平均温度为月（季）内各日日平均气温的平均值，月（季）平均最低温度为月（季）内各日日最低气温的平均值；月（季）降水量或日照时数分别为月（季）内各日降水量或日照时数之和。

2. 计算及评估方法：参照文献[10, 11, 12]计算钉螺密度：

式中，O为实际钉螺密度或活螺框出现率；Oh为钉螺趋势密度或活螺框趋势出现率；Om为钉螺气象密度或活螺框气象出现率；δ为不可预测的白噪声。钉螺趋势密度采用一阶自回归模型进行拟合与分解。即：

式中，Oh_t为第t年的钉螺趋势密度或活螺框趋势出现率；O_t-1为第t－1年的实际钉螺密度或活螺框出现率；a、b为待定参数。第t年的气候钉螺密度Om受气候变化影响，由于上年密度不同基数，相同气象条件下钉螺密度或活螺框出现率的变化绝对量会产生很大差异，因此进一步进行相对变换：

式中Y为钉螺气象密度或活螺框变化百分率（变化率）；其他同上。

1. 钉螺趋势密度：统计学计算得到钉螺趋势密度数学模拟模型：

式（4）、（5）中，OD_t－1、OL_t－1分别表示第t－1年的钉螺密度与活螺框出现率；OD_ht、OL_ht分别表示第t年钉螺趋势密度与活螺框趋势出现率。利用公式（4）和公式（5）计算得到的钉螺趋势密度与实际钉螺密度值、活螺框趋势出现率与实际活螺框出现率逐年变化情况，结果显示，钉螺密度与活螺框出现率的趋势计算值与实际值之间的相关系数为0.985 0、0.972 8，其相关性均达到99.9%信度检验水平。钉螺密度与活螺框出现率分别以年12.37%、14.75%速率下降，下降趋势均十分明显，见图 1。

图 1 钉螺趋势密度计算

图选项

2. 温度对钉螺密度影响：1月、冬季平均最低温度升高1 ℃，钉螺密度变化率、活螺框变化率将分别提高6.705%、17.281%，见图 2。

图 2 钉螺密度变化率、活螺框变化率与1月及冬季 平均最低气温相关分析

图选项

（1）钉螺密度：对钉螺密度变化率影响最大是1月平均温度，相关系数为0.682 5，相关性达到99.9%的信度检验水平。进一步分析密度变化率与其他温度的相关性，结果显示，上年12月20日至2月10日钉螺密度与平均温度的相关系数为0.618 6，与1月平均最低温度相关性更好，相关系数为0.685 2。温度偏低时，钉螺密度变化率＜0，反之＞0，即温度低有利于钉螺密度下降，反之有利于钉螺密度上升，见图 1。

（2）活螺框：对活螺框影响最大的分别是1、2月温度，其相关性均达到99.9%的信度检验水平；其次是上年12月和3月温度，其相关性达到90%的信度检验水平；与其他月份的相关性均较低。活螺框变化率与冬季平均最低温度的相关性更好，其相关系数为0.763 6。冬季温度偏低，活螺框变化率为负值，即冬季气温低有利于活螺框出现率减少，反之冬季温度高有利于活螺框出现率增加，见图 2。

3. 降水对钉螺密度影响：水是钉螺生长繁殖的必要条件之一。分析降水与钉螺密度变化率、活螺框变化率关系发现，各月降水量与其相关性均不明显；与3个月以上时间尺度的降水有一定关系。钉螺密度变化率与冬春季降水有较好的线性相关性，与上年11月至当年4月、上年12月至当年4月、1－4月降水距平百分率的相关系数分别为0.505 5、0.500 0、0.488 4，其中前两项均通过了信度为99%的检验；与其他季节降水相关性均较低。与密度变化率相似，活螺框变化率与冬春季降水相关性较好，与上年11月至当年4月、上年12月至当年4月、1－4月降水距平百分率的相关系数分别为0.404 0、0.394 6、0.362 1，前两项通过信度为95%的检验，最后一项通过信度为90%的检验。

1990－2014年潜江市降水偏少20%以上有5年，其中4年钉螺密度变化率为负值；降水偏多20%以上也有5年，期间钉螺密度变化率均为正值。进一步分析发现密度变化率、活螺框气象变化率与上年11月至当年4月降水距平百分率呈现更显著的指数关系，见图 3。

图 3 钉螺密度变化率、活螺框变化率与上年11月至 当年4月降水距平百分率相关分析

图选项

4. 日照对钉螺密度影响：钉螺密度变化率、活螺框变化率均与3－5月、上年9－11月日照时数有一定的相关性。密度变化率、活螺框变化率与3－5月日照时数呈负相关，相关系数分别为-0.412 9、-0.422 7；与上年9－11月日照时数为正相关，相关系数分别为0.366 7、0.438 2；相关性均通过90%的信度检验。与其他时间段日照时数相关性不明显。

5. 钉螺密度与气象统计模型的建立：在单因子相关分析的基础上，选择有显著影响的气象因子，运用逐步回归方法分别得到钉螺密度变化率、活螺框变化率的统计回归模型：

式（6）、（7）中YD、YL分别为密度变化率、活螺框变化率；T₁、T_12-2分别为1月、冬季平均最低气温、R_11-4为上年11月至当年4月降水距平百分率；S_9-11、S_3-5分别为上年9－11月、3－5月日照时数。对模型参数估计和检验结果显示各参数均有统计学意义（P＜0.05），其中1月最低温度和冬季平均最低温度统计学意义最好，影响最大。

将模型式（4）、（6）或（5）、（7）分别代入模型（1）中，即分别得到了自然环境条件下钉螺密度、活螺框百分率的预测模型。利用模型进行检验，结果显示，钉螺密度的模拟计算值与实测值相关系数为0.996 0；活螺框出现率的相关系数为0.985 6。经F值检验，回归方程（6）、（7）均达99.9%的检验水平。钉螺密度、活螺框变化量模拟绝对值的相对误差分别为7.3%、8.8%，具有较好的精度。

和其他生物一样，在自然环境中钉螺生存、生长发育与繁殖受自然和非自然两种因素的影响。本研究采用一阶自回归的时间趋势方法分析社会因素（灭螺、科技进步、水利工程等）和气象因素对钉螺密度消长的影响；该方法简化了复杂的社会因素的影响，客观实用。本研究引入该方法排除社会因素对钉螺密度的影响，有利于更客观地研究分析自然条件下不同气象因子对钉螺密度消长的影响。

本研究显示，自然条件下温度是影响江汉平原潜江市钉螺消长的最大气象环境因子，其中冬季温度影响最大。1月平均最低温度升高（或降低）1 ℃，将会导致钉螺密度上升（或下降）5.078%～6.705%；冬季平均最低温度升高（或降低）1 ℃，活螺框出现率上升（或下降）15.521%～15.928%。可见降低越冬期环境温度可抑制钉螺生殖腺或睾丸发育及繁殖能力^{[5, 13]}，能获得一定的灭螺效果。

本研究结果还显示，降水对钉螺密度的影响次于温度，影响最大的时段是上年11月至当年4月，钉螺密度变化率、活螺框变化率与这一时段降水距平百分率呈现较显著的指数相关关系。上年11月至当年4月降水偏少，特别是冬春连旱有利于抑制钉螺密度的升高，如1999年11月至2000年4月潜江市降水距平百分率为-41.4%，冬季1月平均最低温度略偏低，该年属于历史上典型的冬春连旱年^[14]，该年钉螺密度变化率、活螺框变化率分别-10.2%、-30.2%。分析还发现上年9－11月日照时数与钉螺密度有显著的正相关性，与已有研究结果相似^{[15, 16, 17]}，其影响机制还有待进一步研究。

在单因子相关分析的基础上，本研究分别建立了钉螺密度气象变化率、活螺框气象变化率与温度、降水、日照等气象因子的回归统计模型。该模型的钉螺密度、活螺框出现率模拟值相对绝对平均误差分别为7.3%、8.8%；具有较好的精度，可应用于钉螺密度的预估。