任義方 羅曉春 吳佳文

摘要：為研究適宜赤霉病發(fā)生發(fā)展的氣象條件和關(guān)鍵影響時(shí)段，提高小麥氣象型病害監(jiān)測(cè)能力，通過(guò)分析赤霉病歷史發(fā)生特點(diǎn)和規(guī)律，結(jié)合江蘇省歷史氣象資料、小麥赤霉病系統(tǒng)田和大田調(diào)查資料，給出不同關(guān)鍵時(shí)段小麥赤霉病的氣象促病指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，從小麥自身受病害侵染敏感性和促病氣象條件發(fā)生概率出發(fā)，分別定義感病風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)和促病風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)來(lái)構(gòu)建發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了在病害監(jiān)測(cè)時(shí)段中單點(diǎn)和區(qū)域的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。研究表明，小麥孕穗-抽穗、抽穗-開花、開花-乳熟階段適宜病害發(fā)生的氣象條件不同，日平均氣溫>14 ℃、>16 ℃、>18 ℃和相對(duì)濕度>70%、>68%、>70%是各個(gè)階段易于促進(jìn)赤霉病發(fā)生發(fā)展的氣象指標(biāo)。江蘇4月下旬開始小麥赤霉病存在發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)，累積發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)度超過(guò)70%的集中發(fā)病期在5月4—21日，且蘇南大部和沿淮淮北中部地區(qū)為病害高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)，須要結(jié)合關(guān)鍵發(fā)病時(shí)段和區(qū)域加強(qiáng)病害防御。

關(guān)鍵詞：小麥赤霉病;氣象條件;風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估;發(fā)育階段;發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)

中圖分類號(hào)：S435.121.4+5?? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A? 文章編號(hào)：1002-1302（2020）06-0092-06

小麥赤霉病在我國(guó)廣泛分布，北起黑龍江春麥區(qū)，南至華南冬麥區(qū)。各地病害發(fā)生程度均不相同，以長(zhǎng)江中下游地區(qū)流行頻率最高，江蘇各麥區(qū)赤霉病已成為小麥生產(chǎn)上最具威脅的病害之一。赤霉病流行年份可造成小麥減產(chǎn)20%～50%，甚至絕收[1-3]。

小麥赤霉病是一種“氣象型”病害，其侵染循環(huán)過(guò)程與氣象因子息息相關(guān)。赤霉病子囊孢子的病菌最先侵染花藥，其次是穎片內(nèi)側(cè)壁，遇到適宜的水分和溫度，即侵入麥穗組織，吸取養(yǎng)料。經(jīng)過(guò)2～5 d的潛育期，就能表現(xiàn)出病癥，并在病穗上長(zhǎng)出菌絲和大量的分生孢子，遇雨可引起再次侵染。國(guó)內(nèi)在赤霉病發(fā)生規(guī)律及防治技術(shù)方面的基礎(chǔ)性研究較多。如吳佳文等對(duì)2015年病害典型發(fā)生年份，從江蘇小麥赤霉病見(jiàn)病期、發(fā)生面積和區(qū)域，及其與生育進(jìn)程差異的關(guān)系進(jìn)行了研究[4];楊俊杰等介紹了2014年小麥赤霉病在湖北全省麥區(qū)的發(fā)生概況和特點(diǎn)，并給出了相應(yīng)的防控對(duì)策[5]。除了分析赤霉病流行典型年份病害發(fā)生規(guī)律外，探討促使病害發(fā)展的影響因子也是學(xué)者們的研究重點(diǎn)。如謝忠萍等通過(guò)對(duì)江蘇省射陽(yáng)縣小麥赤霉病發(fā)生影響因子進(jìn)行探究后，發(fā)現(xiàn)小麥赤霉病的發(fā)生與春季稻樁上的赤霉菌子囊殼數(shù)量及4月下旬至5月上旬的降雨日數(shù)和日平均風(fēng)速有關(guān)[6];徐云等分時(shí)段分析了不同溫濕度組合出現(xiàn)頻率與赤霉病病穗率間的相關(guān)性，給出了適宜赤霉病發(fā)生發(fā)展的農(nóng)田小氣候溫濕度條件[7];馮成玉等指出，海安地區(qū)小麥感病期內(nèi)，日均溫12 ℃以上、相對(duì)濕度82%以上的天氣時(shí)段越長(zhǎng)，赤霉病的發(fā)病越重[8];王軍等通過(guò)對(duì)南譙區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)赤霉病病株率的聚集度測(cè)定和相應(yīng)土壤含水量的監(jiān)測(cè)，分析發(fā)現(xiàn)土壤相對(duì)含水量與病株率呈正相關(guān)關(guān)系[9]。在探究促使病害發(fā)展影響因子的同時(shí)，不同學(xué)者針對(duì)病害影響的敏感時(shí)段也開展了相關(guān)研究。張漢琳認(rèn)為，小麥赤霉病發(fā)生與流行的影響因素有氣候因素、病原菌量、寄主生育期以及品種等，花期是感病的關(guān)鍵期[10];王向陽(yáng)等指出，赤霉病的發(fā)生與小麥抽穗前和抽穗揚(yáng)花期的降雨量、相對(duì)濕度和光照時(shí)數(shù)等氣象指標(biāo)有關(guān)[11];陳永明等認(rèn)為，氣象條件對(duì)小麥赤霉病發(fā)生的影響可分為小麥抽穗前、抽穗-開花期、開花之后3個(gè)階段[12]。

近年來(lái)，江蘇小麥赤霉病的發(fā)生具有見(jiàn)病期早、后期病情上升快、流行范圍廣、重發(fā)區(qū)域明顯、品種間發(fā)病程度差異大的特點(diǎn)[4]。目前，研究多集中在小麥赤霉病流行適宜氣象條件的定性分析方面，關(guān)于全省赤霉病流行定量氣象風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究仍較少。為進(jìn)一步研究適宜赤霉病發(fā)生發(fā)展的氣象條件，提高小麥病害的監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)服務(wù)能力，本研究根據(jù)江蘇歷年赤霉病觀測(cè)和氣象資料，首先分析赤霉病歷史發(fā)生特點(diǎn)和規(guī)律，其次從小麥自身受病害侵染敏感性和促病氣象條件發(fā)生概率出發(fā)，分別定義感病風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)和促病風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)來(lái)構(gòu)建發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，進(jìn)而開展病害監(jiān)測(cè)時(shí)段中單點(diǎn)和區(qū)域的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

1 資料與方法

1.1 資料介紹

江蘇省72個(gè)氣象站1980—2018年的逐日氣象資料，10個(gè)農(nóng)業(yè)氣象站（徐州、沭陽(yáng)、贛榆、濱海、盱眙、淮安、大豐、興化、如皋和昆山）1980—2018年小麥生育期資料，作物發(fā)育期信息主要用于提取小麥赤霉病危害敏感的關(guān)鍵時(shí)段。8個(gè)小麥赤霉病病害觀測(cè)站點(diǎn)（洪澤、儀征、興化、東臺(tái)、通州、金壇、宜興和張家港站）2000—2015年的病穗率和發(fā)生面積的觀測(cè)資料，13個(gè)地市2011—2018年小麥系統(tǒng)田和大田病穗率、病情指數(shù)的觀測(cè)資料，以及大田調(diào)查資料，包括發(fā)生面積、防治面積、實(shí)際損失和挽回?fù)p失。病害發(fā)生情況用于分析赤霉病發(fā)生規(guī)律和特點(diǎn)，以及驗(yàn)證氣象適宜度等級(jí)判定和預(yù)報(bào)結(jié)果。

1.2 赤霉病發(fā)生規(guī)律分析方法

1.2.1 適宜氣象條件分析 氣象條件對(duì)小麥赤霉病發(fā)生的影響可分為3個(gè)階段：第1階段，小麥抽穗前天氣條件主要影響赤霉病菌子囊和子囊孢子的形成和積累;第2階段，抽穗-開花期天氣條件尤其是溫濕度直接與子囊孢子的擴(kuò)散和侵染有關(guān);第3階段，開花之后的天氣條件影響病害發(fā)展程度。因此，結(jié)合8個(gè)小麥赤霉病病害觀測(cè)站點(diǎn)15年的病害發(fā)生記錄，分不同生育階段，統(tǒng)計(jì)不同病害發(fā)生程度下相應(yīng)的平均氣溫和相對(duì)濕度，來(lái)分析赤霉病發(fā)生的氣候背景，為病害氣象促病指標(biāo)的確定提供依據(jù)。具體的生育階段劃分為孕穗-抽穗、抽穗-開花、開花-乳熟3個(gè)階段;病害發(fā)生程度分為輕、中、重3個(gè)等級(jí)，對(duì)應(yīng)最終穗發(fā)病率（DR）分別為 DR≤10%、10%40%。

1.2.2 病害發(fā)生規(guī)律分析 分別從時(shí)間和空間的角度來(lái)分析小麥赤霉病的發(fā)生規(guī)律。首先，結(jié)合2011—2018年江蘇省小麥赤霉病發(fā)生面積、防治面積、挽回?fù)p失和實(shí)際損失的分析，來(lái)體現(xiàn)江蘇小麥赤霉病的時(shí)間發(fā)生特征;其次，通過(guò)各市小麥赤霉病病穗率多年平均情況的統(tǒng)計(jì)，來(lái)體現(xiàn)小麥赤霉病在江蘇的空間分布特征。

1.3 赤霉病氣象風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

小麥本身受病害影響關(guān)鍵時(shí)段與適宜氣象條件出現(xiàn)時(shí)間的吻合程度越高，對(duì)赤霉病發(fā)生發(fā)展越起到促進(jìn)作用。因此，從小麥自身受病害侵染敏感性和促病氣象條件發(fā)生概率出發(fā)，分別定義感病風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)和促病風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，進(jìn)而構(gòu)建發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)來(lái)分析和評(píng)估江蘇小麥赤霉病流行的氣象風(fēng)險(xiǎn)?？紤]到小麥赤霉病病菌侵染小麥的關(guān)鍵期是揚(yáng)花階段，同時(shí)揚(yáng)花期前后的氣象因子對(duì)病害最終發(fā)生程度也有影響。因此，定義整個(gè)孕穗-乳熟階段作為赤霉病氣象因素影響時(shí)段來(lái)開展病害監(jiān)測(cè)。江蘇省小麥孕穗至乳熟階段的起止時(shí)間隨地域、年份不同而有一定差異，一般在4月10日至5月31日之間，將其作為病害監(jiān)測(cè)期，來(lái)跟蹤病害發(fā)生發(fā)展的過(guò)程。

1.3.1 感病風(fēng)險(xiǎn) 為明確監(jiān)測(cè)期間受病害影響敏感生育階段的主要分布形態(tài)特征，定義感病風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（Cov）為

1.3.2 促病風(fēng)險(xiǎn) 從氣象因子促病發(fā)生概率的角度，分析小麥病害監(jiān)測(cè)期間容易促進(jìn)赤霉病發(fā)生發(fā)展的時(shí)段，定義促病風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（Dis）為

1.3.3 發(fā)病風(fēng)險(xiǎn) 從受侵染作物生長(zhǎng)特性和致災(zāi)因子發(fā)生條件出發(fā)，分析小麥赤霉病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。赤霉病的發(fā)生時(shí)期和危害程度與小麥發(fā)病敏感期和氣象條件適宜期的重合度密切相關(guān)。因此，綜合小麥赤霉病的發(fā)病敏感高覆蓋期和氣象條件易促病期的影響，定義赤霉病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)度指數(shù)（RD）為式中：RDi為病害監(jiān)測(cè)期第i天的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)度指數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 赤霉病發(fā)生特征和規(guī)律分析

2.1.1 赤霉病歷年發(fā)生特點(diǎn) 從2011—2018年江蘇省赤霉病發(fā)生面積（圖1）來(lái)看，2012年、2014年、2015年、2016年、2018年江蘇地區(qū)赤霉病呈中等偏重以上流行，年發(fā)生面積超過(guò)100萬(wàn)hm2，占當(dāng)年小麥種植面積的50%以上。其中，2012年發(fā)生面積達(dá)154萬(wàn)hm2，實(shí)際損失72.4萬(wàn)t，病害在江淮、蘇南局部地區(qū)偏重以上流行，全省平均自然病穗率達(dá) 46.9%;其次為2015年，發(fā)生面積為149萬(wàn)hm2，實(shí)際損失11.2萬(wàn)t，病害在沿淮及里下河地區(qū)偏重以上流行，全省平均自然病穗率達(dá)25.9%。隨著防控技術(shù)提高，赤霉病防治效果明顯提升，除2012年、2016年實(shí)際損失72.4萬(wàn)、20.7萬(wàn)t外，其他年份基本可以控制在10萬(wàn)t以下。

從各市小麥赤霉病病穗率多年平均分布情況（圖2）可見(jiàn)，病害發(fā)生常態(tài)具有“北輕南重”的規(guī)律，淮北地區(qū)小麥病害發(fā)病程度輕，其中連云港市多年平均病穗率最低，僅為7%;江淮之間南部和蘇南大部分地區(qū)小麥病害發(fā)病程度中，多年平均病穗率在22.0%左右;沿淮、里下河地區(qū)及蘇南部分地市小麥病害發(fā)病程度重，尤其是淮安市和鹽城市多年平均病穗率最高，達(dá)35.0%以上。

2.1.2 赤霉病侵染發(fā)病規(guī)律 在赤霉病的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中，隨著小麥生育期的推進(jìn)，氣象因子具有動(dòng)態(tài)變化的特征。由表1統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，小麥不同生育階段促病氣象因子的氣候背景不同，從孕穗至乳熟期，適宜病害流行的氣溫從14 ℃逐步升高至 19 ℃，相對(duì)濕度處于68%～77%。可見(jiàn)，溫度的促病條件隨生育進(jìn)程而升高，相對(duì)濕度的促病條件在抽穗-開花期最低。主要是由于抽穗-開花期是小麥?zhǔn)懿『Σ【秩镜淖蠲舾衅?，田間濕度過(guò)大或有降水過(guò)程出現(xiàn)就極其容易存在病害病菌萌發(fā)、繁殖和入侵的風(fēng)險(xiǎn)，因此其適宜病害發(fā)生的閾值相較于孕穗-抽穗期和開花-乳熟期的低些。同時(shí)，對(duì)于不同病害程度來(lái)說(shuō)，基本上符合氣溫越高，相對(duì)濕度越大，病害流行程度越重的規(guī)律。

相應(yīng)地，小麥赤霉病發(fā)生程度本身也具有一定的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律和特征。從興化典型赤霉病發(fā)生年份的病穗率分析結(jié)果（圖3）來(lái)看，顯癥初期（小麥開花后10 d）病穗率逐步增加;中期（小麥乳熟前后）病穗率增加速度最快;后期（小麥接近成熟）病穗率增加速度逐步減緩。此外，同一地區(qū)不同年份間，赤霉病發(fā)生程度存在的差異與適宜病害發(fā)生的氣象因素有關(guān)。2012年赤霉病病穗率明顯要高于

2014年和2015年，主要是因?yàn)?012年3月1—6日、15—20日出現(xiàn)低溫連陰雨寡照天氣，導(dǎo)致小麥拔節(jié)期間生育進(jìn)程明顯推遲，部分地區(qū)發(fā)生濕漬害，根系發(fā)育受影響;前期小麥體質(zhì)弱，田間病菌量高，加之4月29日至5月1日，正值小麥抽穗揚(yáng)花又出現(xiàn)3天連陰雨天氣，高溫、高濕、寡照的氣象條件致使小麥赤霉病偏重發(fā)生。

2.2 赤霉病氣象風(fēng)險(xiǎn)分析和評(píng)估

2.2.1 單點(diǎn)發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 考慮空間分布代表性，以常州和連云港為例，結(jié)合式（1），從感病風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果（圖4-a）可以發(fā)現(xiàn)，常州感病影響時(shí)段在4月18日至5月9日覆蓋概率最高，累積概率占整個(gè)監(jiān)測(cè)時(shí)段（4月10日至5月31日）的64%;連云港感病時(shí)段在4月30日至5月16日覆蓋概率最高，累積概率占整個(gè)監(jiān)測(cè)時(shí)段的43%。同時(shí)可以明顯地看到，感病影響時(shí)段常州早于連云港，主要是因?yàn)樾←溕诖嬖谧阅舷虮蓖坪蟮默F(xiàn)象。結(jié)合公式（2），從促病風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果（圖4-b）看，促病風(fēng)險(xiǎn)在整個(gè)監(jiān)測(cè)時(shí)段存在波動(dòng)性，但也具有逐步增大的規(guī)律性。常州4月10—30日平均促病風(fēng)險(xiǎn)為21%，5月平均促病風(fēng)險(xiǎn)增至44%;連云港4月10—30日平均促病風(fēng)險(xiǎn)為26%，5月平均促病風(fēng)險(xiǎn)增至36%?？梢?jiàn)，小麥開花后適宜的氣象條件提高了赤霉病加重的可能性。結(jié)合公式（3），從發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果（圖4-c）可以發(fā)現(xiàn)，小麥赤霉病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)度隨時(shí)間變化存在2個(gè)大值區(qū)域。常州赤霉病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)度大值區(qū)分布在4月16—21日和4月28日至5月14日，平均發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)度分別為26%和34%，其累積發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)度分別占整個(gè)監(jiān)測(cè)時(shí)段的16%和59%;連云港赤霉病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)度大值區(qū)分布在4月25日至5月8日和5月17—27日，平均發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)度分別為36%和30%，其累積發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)度分別占整個(gè)監(jiān)測(cè)時(shí)段的41%和28%。可見(jiàn)，相對(duì)于常州來(lái)說(shuō)，連云港發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)度發(fā)生大值區(qū)時(shí)段偏晚。

2.2.2 區(qū)域發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 基于赤霉病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)度的求算方法，選出各站歷年中最高發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)度量值和累積發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)度>50%、>70%、>90%出現(xiàn)時(shí)間，分析整個(gè)江蘇省小麥赤霉病發(fā)病的風(fēng)險(xiǎn)分布特征，從而更好地把握小麥病害監(jiān)測(cè)預(yù)警的重點(diǎn)區(qū)域和關(guān)鍵時(shí)期。

江蘇省各地赤霉病最高發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)度的大值區(qū)主要分布在蘇南大部和沿淮淮北中部地區(qū)，最高發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)度的小值區(qū)主要分布在徐州和連云港東部地區(qū)（圖5），且該分布趨勢(shì)與赤霉病病穗率多年平均分布情況（圖4）較為一致。累積發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)度>50%、>70%、>90%在全省出現(xiàn)的時(shí)段分別為4月28日至5月11日、5月4—21日和5月11—27日，其空間分布基本上呈現(xiàn)從南向北逐步推遲的趨勢(shì)，句容-儀征-揚(yáng)州和興化一帶出現(xiàn)最早，泗陽(yáng)-漣水-淮陰-洪澤-寶應(yīng)片區(qū)出現(xiàn)最晚（圖6）。

3 結(jié)論與討論

利用2011—2018年病害觀測(cè)資料，從時(shí)間變化的角度分析了小麥赤霉病的歷史發(fā)生和損失情況，從空間分布的角度分析了赤霉病病穗率的常態(tài)分布特征，給出了病害典型發(fā)生年份中病害發(fā)生面積、實(shí)際損失和平均自然病穗率等基本情況，并指出病害發(fā)生常態(tài)具有“北輕南重”的規(guī)律。

進(jìn)一步分不同關(guān)鍵生育階段、不同赤霉病病害等級(jí)描述病害發(fā)生的氣候背景，并指出小麥孕 穗- 抽穗、抽穗-開花、開花-乳熟階段適宜病害發(fā)生的氣象條件不同，日平均氣溫>14 ℃、>16 ℃、>18 ℃ 和相對(duì)濕度>70%、>68%、>70 ℃ 是各個(gè)階段易于促進(jìn)赤霉病發(fā)生發(fā)展的氣象指標(biāo)，有效地避免了使用單一促病指標(biāo)出現(xiàn)過(guò)度或疏漏判定氣象條件適宜病害發(fā)生的情況。

考慮到小麥本身受病害影響關(guān)鍵時(shí)段與適宜氣象條件出現(xiàn)時(shí)間的吻合程度越高，病害流行程度越重，從小麥自身受病害侵染敏感性和促病氣象條件發(fā)生概率出發(fā)，設(shè)定小麥孕穗期-乳熟期（4月10日至5月31日）為病害監(jiān)測(cè)時(shí)段，分別定義感病風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)和促病風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)來(lái)構(gòu)建發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)在病害發(fā)生發(fā)展監(jiān)測(cè)時(shí)段中單點(diǎn)和區(qū)域的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

通過(guò)區(qū)域發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估發(fā)現(xiàn)，江蘇省各地赤霉病最高發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)度的大值區(qū)主要分布在蘇南大部和沿淮淮北中部地區(qū)，小值區(qū)主要分布在徐州和連云港北部地區(qū);累積發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)度>50%、>70%、>90%在全省出現(xiàn)的時(shí)段分別為4月28日至5月11日、5月4—21日和5月11—27日，空間分布基本上呈現(xiàn)從南向北逐步推遲的趨勢(shì)。在實(shí)際病害防治實(shí)施過(guò)程中，可針對(duì)病害高發(fā)時(shí)段和區(qū)域，加強(qiáng)病害防范，及時(shí)提供氣象服務(wù)保障，做好田間病害的防治和調(diào)查工作。

適宜的氣象條件只是赤霉病流行的必要條件，并不是充分條件。本研究主要從氣象角度對(duì)赤霉病的發(fā)生進(jìn)行評(píng)估，研究結(jié)果為赤霉病發(fā)生的氣象適宜度等級(jí)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)提供了良好的基礎(chǔ)。此外，赤霉病的發(fā)生還受特殊地形、小麥品種、種植方式、菌源基數(shù)、栽培措施、防病方式等因素的影響，有待進(jìn)一步研究氣象條件對(duì)病害的影響機(jī)制。

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