水稻條紋葉枯病流行風(fēng)險(xiǎn)源和影響指標(biāo)

呂秋霞 程兆榜 何敦春

摘要：水稻條紋葉枯病歷史上多次流行并造成嚴(yán)重?fù)p失，具暴發(fā)性、間歇性特點(diǎn)。水稻條紋葉枯病流行及防控研究是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，風(fēng)險(xiǎn)源和影響指標(biāo)確定是首要工作。運(yùn)用等級(jí)全息建模理論，結(jié)合文獻(xiàn)分析、專家訪談對(duì)水稻條紋葉枯病流行風(fēng)險(xiǎn)源和影響指標(biāo)進(jìn)行篩選和歸類，提出介體灰飛虱蟲量、帶毒率、帶毒蟲量、氣溫、雨量、水稻品種抗病性、生產(chǎn)方式、水稻和小麥種植與收獲的方式、時(shí)期以及時(shí)間交疊、化學(xué)防治措施等可作為水稻條紋葉枯病流行風(fēng)險(xiǎn)的影響指標(biāo)，旨在為病害流行防控研究和實(shí)踐提供更清晰的思路和視角。

關(guān)鍵詞：水稻條紋葉枯病;流行風(fēng)險(xiǎn);全面風(fēng)險(xiǎn)管理;影響指標(biāo);預(yù)測(cè)預(yù)警

中圖分類號(hào)： S435.111.4+9 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號(hào)：1002-1302（2019）07-0104-04

植物病害的發(fā)生是植物在生物因素和非生物因素作用下，植物代謝功能失調(diào)所引起的植物生命系統(tǒng)的不協(xié)調(diào);植物病害的流行是植物生命系統(tǒng)在生物因素和非生物因素作用下，人為干預(yù)不當(dāng)所引起的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的不協(xié)調(diào)[1]。正如其他植物病原生物一樣，人類的病害管理活動(dòng)，有時(shí)會(huì)破壞生態(tài)平衡，起到橋梁過渡作用，導(dǎo)致農(nóng)田有害生物的再猖獗，這和原始森林、野生植物有很大不同[2]。水稻條紋病毒（Rice stripe virus，簡(jiǎn)稱RSV）所致的水稻條紋葉枯病亦是如此，其生物因素（如病原生物、寄主植物、傳毒介體）、非生物因素（如溫度、降水量等）在一定程度上可歸納為自然因素，人為干預(yù)（如品種選用、耕作方式、市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)行為、消費(fèi)偏好、信息流等）可歸納為人為因素[3]。RSV危害水稻主要通過抑制水稻生長發(fā)育影響產(chǎn)量以及傳毒介體昆蟲灰飛虱取食對(duì)水稻產(chǎn)生的直接損害。但由于水稻自身的補(bǔ)償機(jī)制和自身免疫功能，RSV的發(fā)病并非一定會(huì)造成損失，只有病情在達(dá)到一定閾值時(shí)其指數(shù)才會(huì)與損失顯著相關(guān)。換句話說，水稻條紋葉枯病流行風(fēng)險(xiǎn)的結(jié)果是造成損失，水稻條紋葉枯病是風(fēng)險(xiǎn)事件，在各風(fēng)險(xiǎn)源因素影響下，水稻條紋葉枯病風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)展到一定程度后才引起損失。風(fēng)險(xiǎn)是面向未來的，歸因于自然因素的發(fā)展和人為決策（如病害防控、耕作安排等）。水稻條紋葉枯病流行是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，各風(fēng)險(xiǎn)源因素相互影響，厘清、劃分和闡明這些因素，對(duì)分析、管理病害流行風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要，直接影響防控效果和效益。因此，本研究借助全面風(fēng)險(xiǎn)管理（total risk management，簡(jiǎn)稱TRM）的等級(jí)全息建模（hierarchical holographic modeling，簡(jiǎn)稱HHM）[4]和文獻(xiàn)分析方法[5]，建立生物災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)、環(huán)境誘災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)和人為致災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的三大風(fēng)險(xiǎn)子系統(tǒng)指標(biāo)體系，并據(jù)此開展深入的專家訪談以進(jìn)一步篩選出全面精確的影響指標(biāo)，以期為分析水稻條紋葉枯病流行規(guī)律、風(fēng)險(xiǎn)形成機(jī)制、預(yù)測(cè)預(yù)警、管理決策等提供依據(jù)。

1 研究方法

1.1 全面風(fēng)險(xiǎn)管理

全面風(fēng)險(xiǎn)管理是一個(gè)系統(tǒng)化的、基于統(tǒng)計(jì)的整體過程，它的基礎(chǔ)是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和管理的量化分析[4]，提出了等級(jí)多目標(biāo)框架的研究思路。全面風(fēng)險(xiǎn)管理提出了在等級(jí)多目標(biāo)框架內(nèi)研究風(fēng)險(xiǎn)源、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)管理，使風(fēng)險(xiǎn)研究是基于實(shí)際的，并具有全面性、邏輯性、合理性。根據(jù)全面風(fēng)險(xiǎn)管理，水稻條紋葉枯病流行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估必須要回答3個(gè)問題：哪里可能會(huì)流行？流行的可能性有多大？損失情況如何？也必須要回答風(fēng)險(xiǎn)管理的4個(gè)問題：能做什么？有何選擇（根據(jù)成本、收益和風(fēng)險(xiǎn)如何權(quán)衡）？目前管理決策對(duì)未來選擇有何影響[4]？等級(jí)全息建模是全面風(fēng)險(xiǎn)管理的一個(gè)重要方法，目的在于捕捉和展現(xiàn)一個(gè)系統(tǒng)（眾多視角、維度、方面中）的內(nèi)在不同特征和本質(zhì)[4]。等級(jí)全息建模的價(jià)值和關(guān)鍵在于可更便利評(píng)估子系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)及其對(duì)整個(gè)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的影響[4]。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)訪談法（德爾菲法）

在等級(jí)全息建模分析結(jié)果基礎(chǔ)上，提出比較全面的可能影響指標(biāo)并列表供討論。參考德爾菲法的原理和步驟[6]，逐個(gè)向預(yù)先設(shè)定好的科學(xué)家、科研工作者、植保一線工作者、農(nóng)戶、植保企業(yè)調(diào)查這些指標(biāo)采用的合理性，在這個(gè)過程中，被調(diào)查者之間不能相互討論，不橫向聯(lián)系，只能與調(diào)查者接觸。經(jīng)多輪反復(fù)征詢、修改、補(bǔ)充后，整理形成專家們較為一致的觀點(diǎn)（指標(biāo)體系）。這種方法較為可靠，具廣泛代表性。根據(jù)德爾菲法的實(shí)施程序[6]，開展有針對(duì)性的調(diào)查：（1）向被調(diào)查組成員開展初始調(diào)查，收集他們所有觀點(diǎn);（2）發(fā)起第2次調(diào)查（說明其他人意見），請(qǐng)其對(duì)其他人觀點(diǎn)進(jìn)行評(píng)估;（3）發(fā)起第3次調(diào)查（針對(duì)第2次調(diào)查結(jié)果），請(qǐng)其闡明觀點(diǎn)或評(píng)價(jià)。

1.3 文獻(xiàn)歸納法

通過文獻(xiàn)檢索、閱讀、整理，歸納出水稻條紋葉枯病流行風(fēng)險(xiǎn)的影響因素，以及這些影響因素的主要參數(shù)，同時(shí)參考和結(jié)合其他植物病毒相關(guān)影響因素，形成比較詳盡的影響指標(biāo)體系。據(jù)此向?qū)＜液鸵痪€工作者開展多輪咨詢，進(jìn)一步篩選和確定水稻條紋葉枯病流行風(fēng)險(xiǎn)的影響指標(biāo)體系。

2 水稻條紋葉枯病流行風(fēng)險(xiǎn)源

風(fēng)險(xiǎn)是不利影響的嚴(yán)重程度和發(fā)生概率的一種度量[7]，水稻條紋葉枯病流行風(fēng)險(xiǎn)是一種不確定性，即特定時(shí)空環(huán)境條件中水稻生命系統(tǒng)在自然因子和人為因子互作下平衡狀態(tài)被打破而發(fā)生災(zāi)變和致?lián)p的概率，不僅受自然因子影響，也受人為因子影響。例如，2000年后江蘇省全面秈稻改粳稻帶來了21世紀(jì)初水稻條紋葉枯病的大流行。從全面風(fēng)險(xiǎn)管理角度結(jié)合專家訪談結(jié)果，水稻條紋葉枯病流行有3個(gè)風(fēng)險(xiǎn)源，即生物災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)、環(huán)境誘災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)、人為致災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。生物災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)子系統(tǒng)至少取決于3個(gè)因子——病毒、介體、寄主;環(huán)境誘災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)子系統(tǒng)由自然因素組成，如氣候等;人為致災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)子系統(tǒng)由技術(shù)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、政治等因素組成，如耕作方式、植保技術(shù)能力、信息服務(wù)、品種選擇、稻米品種的消費(fèi)偏向、稻米品質(zhì)的市場(chǎng)導(dǎo)向、植保成本、農(nóng)殘標(biāo)準(zhǔn)、市場(chǎng)準(zhǔn)入、法律法規(guī)等。為獲取風(fēng)險(xiǎn)源可能的各個(gè)方面，開發(fā)出水稻條紋葉枯病流行風(fēng)險(xiǎn)源的等級(jí)全息建?？蚣埽▓D1）。

3 水稻條紋葉枯病流行風(fēng)險(xiǎn)影響指標(biāo)

植物病毒病流行至少取決于4個(gè)因子——病毒、介體、寄主、環(huán)境條件[8]。對(duì)于RSV而言，早期階段對(duì)該病害的認(rèn)識(shí)比較簡(jiǎn)單，將RSV與灰飛虱作為簡(jiǎn)單的宿主關(guān)系;在1968年以后才開始著眼于水稻-RSV-灰飛虱的病三角關(guān)系[9];目前越來越多學(xué)者認(rèn)為環(huán)境對(duì)水稻條紋葉枯病的流行也有影響[10-11]。人為因素雖然在病害防控中發(fā)揮重要作用，但也有可能反過來促進(jìn)病害的持續(xù)暴發(fā)流行[12]，這實(shí)際上就是病五角關(guān)系。病五角相互作用，病五角的每個(gè)角又受不同因素影響，這些因素也相互作用，有的還交錯(cuò)在一起，錯(cuò)綜復(fù)雜。農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中植物病害的發(fā)生和流行是在人為干預(yù)下生物因素和非生物因素互作的結(jié)果，主要涉及3個(gè)方面：不利于寄主植物的因素、利于病原生物的因素、失衡的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)[3]。如果僅從靶標(biāo)病蟲出發(fā)顯然會(huì)產(chǎn)生防控實(shí)踐導(dǎo)向的偏差，應(yīng)正視影響植物病害流行和防控中的主要問題。

3.1 生物災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)子系統(tǒng)的可能影響指標(biāo)

3.1.1 病原生物 病原生物的致病性是指它所具有的破壞寄主和引起病變的能力，衡量致病性強(qiáng)弱程度的指標(biāo)是致病力，致病力是病原生物與寄主植物互作的結(jié)果，也包括侵襲力，即病原生物克服寄主防御在寄主體內(nèi)定殖、擴(kuò)展的能力[1]。致病性決定了植物病毒能否在寄主上流行的潛力，病毒致病性變異決定了病害能否再猖獗的潛力[13]。與水稻條紋葉枯病流行有關(guān)的病原生物可能影響指標(biāo)主要有侵襲力、致病力、適生性、變異性。RSV屬于RNA病毒，廣泛分布于不同生態(tài)環(huán)境區(qū)域，致病性分化可能在所難免[14]。致病性變異是植物病毒與寄主互作的表型變異，其分布生態(tài)位的多樣化可能導(dǎo)致RSV具有豐富的遺傳多樣性，因此RSV的分子變異是現(xiàn)實(shí)存在的。對(duì)RSV的分子變異目前有較多的研究，RSV基因間隔區(qū)的變異可能是RSV在不同環(huán)境下克服不同強(qiáng)度選擇壓力的結(jié)果[15]。然而RSV在分子水平上較為保守，其變異可能并不是其流行的主導(dǎo)因素，目前尚無這方面的證據(jù)。

3.1.2 傳毒介體昆蟲灰飛虱 與水稻條紋葉枯病流行有關(guān)的灰飛虱可能影響指標(biāo)主要包括獲毒能力、傳毒能力、越冬場(chǎng)所、有效毒源、活動(dòng)能力（遷飛性）、適生性。從病五角出發(fā)，除了灰飛虱內(nèi)在參數(shù)因子及與RSV互作外，還與寄主植物、人類互作，同時(shí)還受到環(huán)境影響，其影響指標(biāo)選擇要考慮到這些方面?；绎w虱主要分布在東亞溫帶稻區(qū)，各生態(tài)區(qū)的繁殖代數(shù)、生活史、年度消長存在一定差異[16]。江蘇省灰飛虱1年發(fā)生6代，冬季（12—3月）灰飛虱在寄主植物上越冬，4—5月或6月初在麥田中出現(xiàn)第1代，6月在稻田中出現(xiàn)第2代，7—8月在稻田中出現(xiàn)第3代，8—9月在稻田中出現(xiàn)第4代，9—10月在稻田中出現(xiàn)第5代，10月在稻田中出現(xiàn)第6代并以若蟲形態(tài)在過渡寄主上越冬[17]。目前報(bào)道的RSV傳播介體主要是灰飛虱，最短獲毒時(shí)間為10～15 min，病毒在介體內(nèi)的循回期為3～30 d[18]。若蟲獲毒效率高于成蟲，雌蟲獲毒效率高于雄蟲[19]?；绎w虱帶毒率與蟲源性質(zhì)密切相關(guān)，來自病株上的蟲源帶毒率較高，而來自健株上的蟲源帶毒率較低?；绎w虱活動(dòng)能力較強(qiáng)，據(jù)報(bào)道可由我國向日本遷飛，具有遠(yuǎn)距離遷飛能力[20]，但其毒源主要是來自本地，還是外來傳入，或兩者兼有，尚有待進(jìn)一步查證。

3.1.3 寄主水稻 與水稻條紋葉枯病流行有關(guān)的寄主可能影響指標(biāo)有主要寄主范圍、水稻抗性、生育階段等。RSV寄主范圍較廣，包括水稻、小麥、大麥、燕麥、玉米、小黑麥、看麥娘、早熟禾、狗尾草、馬唐、山羊草、稗草等80多種禾本科植物[19]，RSV也可侵染本氏煙草和擬南芥[21]，但RSV主要的寄主是水稻。RSV與寄主互作還有一個(gè)結(jié)果，即抗病性或感病性?？共⌒詮?qiáng)弱能抑制或促進(jìn)水稻條紋葉枯病流行，秈稻相對(duì)于粳稻抗病，而且RSV侵襲不同生育階段的寄主所表現(xiàn)出的致病性與寄主水稻所表現(xiàn)出來的抗病性也會(huì)有所差異，隨著病株生長，抗性不斷增強(qiáng)[22]，早稻輕于中稻、晚稻。水稻品種對(duì)RSV的抗感性是條紋葉枯病流行的決定因子之一[23]。水稻條紋葉枯病在江蘇等地大流行與感病品種武育粳3號(hào)的大面積種植密切相關(guān)。

3.2 環(huán)境誘災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)子系統(tǒng)的可能影響指標(biāo)

與水稻條紋葉枯病流行有關(guān)的環(huán)境可能影響指標(biāo)主要有氣候、地理?xiàng)l件等，這些因子人為都無法干預(yù)。氣候條件是水稻病毒病發(fā)生最重要的環(huán)境條件，如溫度、濕度、降水量、日照、大風(fēng)、霜、雪等要素，其中冬春溫度可能是最主要的指標(biāo)[24]，降水量可能也有一定影響，且降水可能影響介體遷飛，若遇降水介體可能更易于大量遷入和快速降入大田[25]。也有報(bào)道稱，地理?xiàng)l件如地勢(shì)（背山、平原）等也可能影響水稻條紋葉枯病的流行程度。氣候可能是RSV傳播介體灰飛虱蟲量的影響因素[26]，特別是暖冬能為越冬灰飛虱存活提供更適宜的條件，春季溫度高能促進(jìn)灰飛虱的生長和繁殖。

3.3 人為致災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)子系統(tǒng)的可能影響指標(biāo)

與水稻條紋葉枯病流行有關(guān)的人為干預(yù)可能影響指標(biāo)主要有植保方式、耕作制度和生產(chǎn)方式。盡管社會(huì)經(jīng)濟(jì)等因素能通過生產(chǎn)者行為來影響水稻條紋葉枯病流行，但人為干預(yù)最直接的表現(xiàn)形式是耕作制度、生產(chǎn)布局和植物保護(hù)，這實(shí)際上是形成或改變農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的過程。每次水稻病毒流行無不與當(dāng)?shù)氐咎锷鷳B(tài)環(huán)境變化緊緊相連，該變化創(chuàng)造了有利于病毒及傳毒介體，卻不利于寄主植物生長的環(huán)境。這些因素對(duì)水稻條紋葉枯病流行的影響是當(dāng)前相關(guān)研究中比較薄弱的環(huán)節(jié)。但還是有些學(xué)者認(rèn)為水稻條紋葉枯病流行與早熟品種的大面積推廣、冬季小麥大面積種植、水稻播栽時(shí)間以及早稻與晚稻種植時(shí)間的交錯(cuò)、播種期、移栽期相關(guān)[27-28]。此外，防控水稻條紋葉枯病中殺蟲劑的大量使用，帶來灰飛虱抗藥性上升的同時(shí)，也造成稻田物種多樣性和種群數(shù)量減少，削弱了自然調(diào)控灰飛虱的作用。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道[27-28]，結(jié)合實(shí)際調(diào)查，殺蟲劑大量使用、水稻生產(chǎn)方式（不同品種的種植面積和方式，播種、移栽、收割時(shí)間）、小麥生產(chǎn)方式（播種面積和種植方式，播種、收割時(shí)間）可能影響水稻條紋葉枯病流行。

4 結(jié)論與展望

在病原生物災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)子系統(tǒng)中，病原生物在寄主（灰飛虱、水稻）體內(nèi)易于生存，適生性不成問題[29-30]，對(duì)于灰飛虱而言，情況卻有很大不同，其生存受到諸多因素干擾，如氣候條件、過渡寄主等。對(duì)于病原生物的致病性、侵襲力指標(biāo)在多次水稻條紋葉枯病持續(xù)流行中已被證實(shí)是客觀存在的。病原生物的變異性在不同生態(tài)區(qū)有所差異，但若僅研究某一生態(tài)區(qū)某一周期的流行情況，變異性可以忽略。因此，從RSV本身來研究其與病害流行的相關(guān)性，或據(jù)其預(yù)測(cè)病害嚴(yán)重程度，可能不是最佳角度，但從RSV-灰飛虱-水稻互作考慮可能更合適。在RSV-灰飛虱中，灰飛虱的獲毒能力、傳毒能力、越冬場(chǎng)所、有效毒源、活動(dòng)能力（遷飛性）、適生性等指標(biāo)十分重要。在RSV-水稻中，水稻品種抗性、群體抗性可能影響水稻條紋葉枯病流行，這實(shí)際上是致病性與抗病性的此消彼長。在環(huán)境誘災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)子系統(tǒng)中，氣候的影響可能大于地理?xiàng)l件，不同地理?xiàng)l件可能會(huì)在某個(gè)年份產(chǎn)生影響，但對(duì)生物因素來講，其適生性更多是受氣候條件制約，尤其是溫度、降水量等指標(biāo)。在人為致災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)子系統(tǒng)中，對(duì)病原生物難以直接干預(yù)，而更多的是從灰飛虱和水稻入手，如耕作制度、生產(chǎn)方式、品種布局、抗病品種選育與應(yīng)用、化學(xué)防治等。此外，盡管市場(chǎng)信息、消費(fèi)偏好、供需關(guān)系、防控效益等社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素也可間接影響病害流行風(fēng)險(xiǎn)及防控，只是由于難以定量化及厘清各種貢獻(xiàn)、邊界問題，尚未得到深入研究，但卻是未來值得研究的方向。根據(jù)上述研究結(jié)果建立水稻條紋葉枯病流行風(fēng)險(xiǎn)的影響指標(biāo)體系（圖2），并建議以此為依據(jù)開展后續(xù)研究，如水稻條紋葉枯病流行及防控的時(shí)空動(dòng)態(tài);揭示影響病害流行的關(guān)鍵自然因子，并建立預(yù)測(cè)報(bào)模型;闡明人為因子對(duì)病害流行的作用，并提出以不同措施調(diào)控關(guān)鍵自然因子的分級(jí)管理策略。

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