南豐蜜橘黃龍病發(fā)生氣候風險區(qū)劃

涂婷 李昕 何壽仁

摘要 本文針對南豐縣代表點的南豐蜜橘黃龍病的發(fā)生與氣候條件的關系進行相關性分析，使用Excel圖表、線性氣候傾向率、相關分析等方法分析南豐縣氣候條件對黃龍病發(fā)生的影響，由此確定南豐蜜橘黃龍病發(fā)生的有利氣候條件指標。從風險基本理論出發(fā)，建立了包括氣候條件出現概率和柑橘木虱占種植面積比兩個環(huán)境因子的氣候風險模型，并劃分了高、中、低風險，基于GIS對南豐蜜橘黃龍病發(fā)生氣候風險進行了區(qū)劃。區(qū)劃結果表明：南豐縣琴城鎮(zhèn)、萊溪鄉(xiāng)、洽灣鎮(zhèn)、太源鄉(xiāng)為低風險地區(qū)，市山鎮(zhèn)、桑田鎮(zhèn)、太和鎮(zhèn)、三溪鄉(xiāng)、付坊鄉(xiāng)、紫霄鎮(zhèn)、白舍鎮(zhèn)東部為中風險地區(qū)，而白舍鎮(zhèn)西部靠近紫霄鎮(zhèn)小部分地區(qū)為高風險區(qū)。

關鍵詞 南豐縣;蜜橘黃龍病;柑橘木虱;氣候風險區(qū)劃

中圖分類號：S43文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）04–0003–04

柑橘黃龍病又稱“黃枯病”“黃梢病”，最先發(fā)生于我國廣東地區(qū)，隨著全球氣候變暖影響，柑橘黃龍病隨之也出現“北擴”現象。自2014年以來，南豐縣蜜橘黃龍病開始發(fā)生流行，至2018年黃龍病全面暴發(fā)，截至2020年黃龍病病株全部清除完畢，南豐蜜橘黃龍病已成為造成南豐蜜橘生產上發(fā)病損失最重的病害。黃龍病病源為類立克次體細菌，該病源主要通過帶病苗木、接穗等繁殖材料傳播，而黃龍病的唯一傳播蟲介為柑橘木虱，防控黃龍病的關鍵是防治柑橘木虱。南豐縣的地理位置、氣候環(huán)境有利于柑橘木虱的繁殖。何壽仁等[1]通過研究發(fā)現南豐縣柑橘木虱的發(fā)生流行在有利氣候條件下比不利氣候條件下大，其中以氣溫影響最大;其次，南豐縣特有的環(huán)境因素也加劇了柑橘黃龍病的流行，南豐縣暖冬易造成黃龍病的廣泛流行。

據統(tǒng)計資料顯示，2014年南豐縣初步發(fā)現柑橘黃龍病，2018年達高峰期，到2019年采取相應防治黃龍病措施后，全縣柑橘黃龍病病樹全部清除成功。本文對柑橘黃龍病病害進行風險辨識，大體可認為病害的致災因子是柑橘木虱，承災體是南豐蜜橘，孕災環(huán)境主要包括天氣氣候條件、地形地貌等因素。本文開展南豐蜜橘黃龍病發(fā)生氣候風險區(qū)劃研究，旨在客觀地揭示南豐蜜橘黃龍病發(fā)生的地域差異，受氣候因素及柑橘木虱情況等影響的可能性，為在以后的南豐蜜橘生產中進行黃龍病分區(qū)預報，以此提高預報預測的及時性和準確性，在綜合防治方面做到區(qū)別對待、分類指導，針對性地為南豐蜜橘黃龍病的防治提供科學依據。

1 資料與方法

氣象要素資料：南豐國家氣象觀測一級站1958—2019年大氣探測資料，南豐縣12個鄉(xiāng)鎮(zhèn)近10 a探測資料。包括了1月極端最低氣溫、日最低氣溫小于0℃累計日數、日最低氣溫小于-2.0℃累計日數、5月降水日數、9月降水日數、年平均最低氣溫、年平均氣溫、大風日數、日照等氣候資料。南豐蜜橘黃龍病病株資料主要來源于南豐縣蜜橘產業(yè)局，南豐蜜橘總種植面積資料主要來源于南豐縣統(tǒng)計局。

2 南豐蜜橘黃龍病與氣候條件關系分析

2.1 黃龍病病菌滋生、蔓延的氣候條件

根據農業(yè)農村局及蜜橘產業(yè)局的近年黃龍病普查數據及南豐蜜橘黃龍病發(fā)生氣候風險區(qū)劃研究課題小組成員觀測顯示，南豐蜜橘黃龍病的發(fā)生與氣象條件有著密切關系，氣候的變化是影響其發(fā)生、發(fā)展蔓延的重要因素[1-2]。黃龍病病菌在適宜的溫濕度條件下能夠正常的生長、發(fā)育和繁殖，孢子在適宜的溫度下能夠萌發(fā)。黃龍病病菌菌絲生長的最適宜溫度在20℃以上，卵形分生孢子萌發(fā)的適宜溫度為15℃～25℃。宗德華等[3]提出5月以后突然出現27℃的高溫有利于黃龍病真菌滋生;且當5月日平均氣溫≥25℃時，黃龍病病源就開始存在，同時滿足相對濕度≥80%時，最有利于黃龍病的發(fā)生和傳播。

2.2 柑橘木虱發(fā)生流行的氣候條件

柑橘木虱是黃龍病病原的唯一傳播媒介，有柑橘木虱的區(qū)域就有柑橘黃龍病，防治木虱也是防治黃龍病的關鍵。從柑橘木虱角度出發(fā)，研究柑橘木虱發(fā)生的氣候條件，推算出黃龍病發(fā)生的氣象指標。柑橘木虱是喜溫性昆蟲，木虱在8℃以下時靜止不動，14℃時能飛會跳。冬季低溫是限制柑橘木虱分布的主要因素，也是影響其種群數量變動的關鍵因子之一。周啟明等[4]在室內的測定結果表明：在連續(xù)7 d的-2℃～0℃低溫條件下，柑橘木虱成蟲死亡率達55.3%，連續(xù)10 d的-2℃～0℃低溫條件下柑橘木虱成蟲全部死亡。白先進等[5]調查結果表明：日平均溫度2℃以下連續(xù)13 d以上，連續(xù)4 d最低溫度低于0℃以下，使柑橘木虱成蟲全部死亡，死亡率達100%。柑橘木虱死亡原因，除持續(xù)長時間低溫冰凍被直接凍死外，還因木虱長時間不能取食，體內貯藏能量又逐漸消耗而死亡。在自然條件下，連續(xù)低溫冰凍天氣對柑橘木虱越冬成蟲具有致命打擊，平均死亡率超過99.9%，但是仍有殘存的柑橘木虱活蟲，殘存的柑橘木虱繁殖能力更強，當年就可以將種群數量恢復到正常狀態(tài);即便是柑橘木虱100%死亡的寄生植物，種群數量在次年也能得到恢復。冬季氣溫越高的地區(qū)，越冬成蟲越多，并且柑橘木虱喜歡陽光充足的地方，光照強度大，光照時間長，木虱成蟲存活率高，繁殖量大，發(fā)生嚴重[6]。強度為11 000 lx以下、每天光照時間在18 h以內，光照強度越大，光照時間越長，柑橘木虱雌成蟲的產卵前期越短，產卵量越大，死亡率越低。柑橘木虱在陽光充足，綠葉層稀疏，通透性良好的橘園中發(fā)生活動頻繁，發(fā)生嚴重[7]。柑橘木虱在南豐縣發(fā)生7代左右，據2018—2019年兩年的觀測：夏梢（第三代）和秋梢（第七代）2個梢期蟲口密度最大。5月份降水日的增多有利于夏梢抽發(fā)且不利于病蟲害防治，一定程度上增加了黃龍病的發(fā)生概率，9月份后因防治病蟲害的次數減少，帶病毒的木虱易吸食晚秋梢傳播黃龍病，另一方面，9月降水日會直接影響柑橘晚秋梢生長數量[8]。晚秋梢數量的減少在一定程度上減少了成蟲產卵率，且幼蟲主要在晚秋梢上取食，晚秋梢量少造成幼蟲食量不夠，減少了幼蟲量。而木虱又以幼蟲和蛹越冬，9月降水日數間接影響了木虱越冬數量。此外，木虱還具有遷飛性，大風有利于病菌的傳播，特別是近地面的大風還會幫助害蟲遷飛傳播，柑橘木虱借助大風會傳播到周圍下風方的果園[9-10]。

2.3 南豐蜜橘黃龍病發(fā)生氣候條件等級劃分

據調查，截至2019年，南豐縣13個鄉(xiāng)鎮(zhèn)（場）均發(fā)現柑橘木虱、黃龍病，2020年已全部按流程清除完畢，重點發(fā)生的鄉(xiāng)鎮(zhèn)（場）主要有白舍、三溪、紫霄、傅坊等，并且呈從南向北遞減分布趨勢，且靠南的橘園蟲株率高、蟲口密度大。將南豐縣黃龍病病株6年的普查數據與冬季日最低氣溫≤0℃累積日數、冬季日最低氣溫≤-2℃累積日數、1月極端最低氣溫、春季平均空氣相對濕度、5月氣溫≥25℃累積日數進行相關性分析，再結合各個氣象因子年際變化趨勢及相關系數（表1）。

結合柑橘黃龍病病菌孢子萌發(fā)生理氣象指標、柑橘木虱越冬氣象指標，對南豐縣2014—2019年柑橘黃龍病病株樹、增長率的氣候背景進行分析（表2）。在2014年至2019年，病株數及病株增長率總體呈上升水平，僅有2017年呈負增長，其余年份都為正增長水平，尤以2018年增長明顯，比上年度增加178倍，與上一年度柑橘木虱越冬數，及本年度春季氣候條件有著緊密關系，加之柑橘黃龍病具有一定的潛伏期，早期田間癥狀不明顯，所以2018年柑橘黃龍病病株數量劇增。柑橘黃龍病病菌滋生、蔓延期間，2014年至2019年空氣濕度均≥75%，≥80%的年份有4年，病田率增長量超過50%的年份中有3年相對濕度在80%以上。5月日平均氣溫≥25℃且日最高氣溫≥30℃累積日數多數年份在5 d以上。病田率增長量超過50%的年份中有1年大于15 d。1月極端最低氣溫僅有1年>0℃，3年<-2℃，-2℃<2年<0℃。冬季日最低氣溫≤0℃累積日數僅有1年為20 d，4年>5 d，2年<2 d。冬季日最低氣溫≤-2℃累積日數3年為5 d，兩年為2 d。值得注意的是，2017年1月極端氣溫0.6℃，冬季日最低氣溫≤0℃累積日數0 d，大大的增加了2018年柑橘木虱越冬基數。2018年春季平均相對濕度75%，5月氣溫≥25℃且日最高氣溫≥30℃累積日數高達17 d，大大的增加了2018年柑橘黃龍病病株數量。

同時，通過對各個氣象因子與年際變化關系（表2），可以看到冬季日最低氣溫≤0℃累積日數、冬季日最低氣溫≤-2℃累積日數、1月極端最低氣溫、春季平均空氣相對濕度都達極顯著負相關關系，其中冬季日最低氣溫≤0℃累積日數、冬季日最低氣溫≤-2℃累積日數、1月極端最低氣溫的變化，均有利于柑橘黃龍病的發(fā)生、發(fā)展和流行。與春季平均空氣相對濕度呈極顯著負相關關系，說明其不利于柑橘黃龍病的發(fā)生、發(fā)展和流行。由此看來，黃龍病的發(fā)生、發(fā)展和流行與上一年度的越冬氣溫條件和春季的濕度條件、5月氣溫條件相關密切，越冬期的溫度變化與對柑橘木虱的越冬基數作用明顯，而又因南豐縣整體來說最低氣溫小于-2℃的時間占少數，且差異不明顯，較難體現對黃龍病發(fā)生的影響，反而小于0℃的累計日數較多，且差異明顯，更能體現對黃龍病發(fā)生的影響。春季的濕度條件、5月的氣溫條件對黃龍病病菌的滋生蔓延則有著非常大的作用。

綜合上述分析，結合南豐縣多年氣候背景情況、參考相關文獻及咨詢相關專家，本文大體可以確定南豐蜜橘黃龍病發(fā)生、發(fā)展、流行的氣候條件等級指標（表3）。

3 南豐蜜橘黃龍病發(fā)生氣候風險模型的建立及風險等級劃分

3.1 南豐蜜橘黃龍病發(fā)生氣候風險模型的建立

從農業(yè)氣象災害的風險分析理論出發(fā)，農業(yè)氣象災害的發(fā)生條件包含致災因子、承災體、孕災環(huán)境。南豐蜜橘黃龍病發(fā)生，經過風險辨識、資料分析對比、專家咨詢等得出結論：黃龍病致災因子為柑橘木虱、黃龍病病菌，承災體南豐蜜橘，孕災環(huán)境主要為天氣氣候條件、地形地貌條件。根據自然災害風險計算公式，建立南豐蜜橘黃龍病發(fā)生風險指數（F）計算模型：F=S×T;S=（a1×H1+a2×H2）×100;T=b×E。式中：F為南豐蜜橘黃龍病發(fā)生風險度;H1、H2為某鄉(xiāng)鎮(zhèn)2010—2019年出現適宜、次適宜于南豐蜜橘黃龍病發(fā)生氣候條件的頻率;E為2010—2019南豐縣某鄉(xiāng)鎮(zhèn)蜜橘種植面積占總耕地面積百分比的平均值，a1、a2、b為各因子權重系數。

利用HAP法對3個因子的權重系數進行確定，南豐蜜橘黃龍病發(fā)生風險性為第一層次，發(fā)生的氣候條件及蜜橘種植面積比作為第二層次，而發(fā)生條件的適宜性與次適宜性為第二層次氣候條件中的第三層次。

通過對比分析歷年資料及采取專家咨詢的方法，確定氣候條件占主導地位，結合層次分析法中的判斷矩陣標度及含義表來構成其判斷矩陣（表4）。

即構成的矩陣為：

氣候條件=。對第二層次的相對權重系數進行計算和一致性檢驗。計算的結果是氣候條件的權重系數為0.8，小麥種植面積為0.2，且該結果通過了一致性檢驗。

相對第一層次，第三層次中適宜發(fā)生的氣候條件比次適宜氣候條件稍重要，構成判斷矩陣（表5）。

即構成的矩陣為：

氣候條件=。對第三層次次的相對權重系數進行計算和一致性檢驗。計算的結果是適宜氣候條件的權重系數為0.75，次適宜氣候條件為0.25，且該結果也通過了一致性檢驗。因此，對小麥條銹病冬繁農業(yè)氣候風險計算模型中的3個因子所賦予的權重系數分別是：a1=0.8×0.75=0.6，a2=0.8×0.25=0.2，b=0.2。

3.2 風險等級的劃分

利用南豐蜜橘發(fā)生氣候風險模型，計算南豐縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)南豐蜜橘發(fā)生的氣候風險度值。結果表明，風險度值處于0～5.47之間，其中大部分地方風險值處于中間值。

為了消除不同量綱對評價風險指標影響，利用極差正規(guī)化的方法將各鄉(xiāng)鎮(zhèn)南豐蜜橘發(fā)生氣候風險度值>0的數據進行處理，以達到對南豐蜜橘黃龍病發(fā)生氣候風險進行等級劃分的目的，即：X=Xi-Xmin /Xmax-Xmin，式中：X為第i項氣象災害指標的量化值，0≤X≤1;Xi為某點風險度值，Xmin為風險度值序列內最小值，Xmax為風險度值序列內最大值。

經處理后的數值序列范圍皆為0～1，然后對數據按0～0.3、0.3～0.6、0.6～1作為劃分各風險值低、中和高的界限值，同時也得到了劃分南豐蜜橘黃龍病發(fā)生氣候風險等級數值范圍（表6）。

4 基于GIS南豐蜜橘黃龍病發(fā)生氣候風險區(qū)劃

利用ARCGIS的空間分析模塊中的克里金插值（Kriging）法，結合南豐蜜橘黃龍病發(fā)生氣候風險等級指標對南豐蜜橘氣候風險度進行區(qū)劃（圖1）。

如圖1所示，南豐蜜橘黃龍病發(fā)生氣候風險等級分為3個區(qū)：（1）低風險區(qū)：南豐縣低風險區(qū)主要為琴城鎮(zhèn)、萊溪鄉(xiāng)、太源鄉(xiāng)、洽灣鎮(zhèn)。南豐縣東北地區(qū)：含琴城鎮(zhèn)、萊溪鄉(xiāng)、洽灣鎮(zhèn)、太源鄉(xiāng)。該區(qū)的1月極端氣溫低，氣候較為干燥，空氣相對濕度較低，12月次年2月最低氣溫小于0℃累積日數多，且該區(qū)蜜橘種植比例較低，均低于10%，使得出現南豐蜜橘黃龍病適宜氣候條件出現頻率低于10%，次適宜于條件也低于40%。因此，該區(qū)也成為南豐蜜橘黃龍病發(fā)生氣候低風險區(qū)。其中，需要強調的是琴城鎮(zhèn)內有河流穿過，灌溉條件較好，果園有良好的土壤濕度，一定程度上增加了沿河地帶發(fā)生黃龍病的風險度。（2）中風險區(qū)：南豐縣絕大部分地區(qū)。南豐縣市山鎮(zhèn)、桑田鎮(zhèn)、太和鎮(zhèn)、三溪鄉(xiāng)、付坊鄉(xiāng)、紫霄鎮(zhèn)、白舍鎮(zhèn)東部。此6個鄉(xiāng)鎮(zhèn)絕大部分處于南豐中部地區(qū)，1月極端最低氣溫水平較低，12月至次年2月小于0℃累積日數較多，濕度條件好，5月平均氣溫≥25℃、最高氣溫>30℃累計日數水平較高，次適宜條件頻率在40%～70%，整體氣候條件較有利于黃龍病病菌滋生和柑橘木虱繁殖蔓延。其中，有5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)（桑田鎮(zhèn)、太和鎮(zhèn)、三溪鄉(xiāng)、付坊鄉(xiāng)、紫霄鎮(zhèn)）的蜜橘種植比例不高。值得一提的是，市山鎮(zhèn)為南豐縣蜜橘種植面積最多的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，但該地整體適宜蜜橘黃龍病產生的氣候條件頻率為0，造成該地發(fā)生黃龍病的氣候風險為中等，另外三溪鄉(xiāng)地處軍峰山角，氣溫水平條件較低，且蜜橘種植面積比例較低，但是該地5月氣候條件好，高溫高濕日數較多，鄰近有包坊水庫引水灌溉，濕度條件好，適合黃龍病病菌滋生和木虱繁殖蔓延，處于山腳，病蟲害防治難度高，從而造成適宜蜜橘黃龍病產生的風險處于中等水平。（3）高風險區(qū)：南豐縣白舍鎮(zhèn)西部及紫霄鎮(zhèn)小部分地區(qū)該鎮(zhèn)1月極端最低氣溫高，空氣濕度大水分條件好，5月高溫高濕累積日數多，出現適宜黃龍病發(fā)生的氣候條件頻率為30%～50%，次適宜條件頻率在40%～70%之間，整體氣候條件利于柑橘黃龍病的發(fā)生。同時，該鎮(zhèn)西部是南豐蜜橘主要種植區(qū)域之一。因而，該區(qū)是南豐蜜橘黃龍病發(fā)生氣候風險最高區(qū)域。另外，該區(qū)在地理位置上處于南豐縣南端。因此，該區(qū)常年有較多的柑橘木虱繁殖，從而成為南豐蜜橘黃龍病發(fā)生氣候風險最高區(qū)域。

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責任編輯：黃艷飛