張吉民，彭科曼，楊世瓊，梁 平，倫緒勇，謝俊英

(1.貴州省黔東南苗族侗族自治州氣象局，貴州 凱里 556000；2.貴陽市氣象局，貴州 貴陽 550002；3.貴州省山地環(huán)境氣候研究所，貴州 貴陽 550002)

0 引言

麻江藍(lán)莓作為黔東南州主要經(jīng)濟(jì)作物之一，其綜合產(chǎn)值在2017年達(dá)2.5億元。2018年，州委州政府印發(fā)了《黔東南州藍(lán)莓產(chǎn)業(yè)建設(shè)工作實(shí)施方案》，力爭到 2020 年全州建成藍(lán)莓基地1.3萬hm2。但隨著藍(lán)莓種植面積急劇增長，特別是大規(guī)模連片種植，各地塊間自然隔離較少，病原大規(guī)模流行傳播風(fēng)險(xiǎn)大，對藍(lán)莓的產(chǎn)量造成極大危害。2014年因藍(lán)莓灰霉病導(dǎo)致減產(chǎn)70%左右。

目前，國內(nèi)外針對藍(lán)莓灰霉病的研究大多集中在其病原病理、抗性及防治技術(shù)方面，而針對灰霉病流行的氣象條件研究較少。如金義蘭等[1]通過對貴州部分藍(lán)莓種植基地病害進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)藍(lán)莓灰霉病是貴州藍(lán)莓的主要病害之一；周德才[2]認(rèn)為藍(lán)莓灰霉病病原在土壤或病株中越冬后，于翌年氣溫回暖和雨水偏多時侵染，若遇連陰雨將迅速形成二次侵染；戴啟東等[3]認(rèn)為引起藍(lán)莓灰霉病的病原為灰葡萄孢菌，并初步得到了該菌生長溫度、萌發(fā)溫度等規(guī)律。Carisse O等[4]研究發(fā)現(xiàn)藍(lán)莓減產(chǎn)與灰葡萄孢菌關(guān)系密切，并設(shè)計(jì)了有空氣平均濕度參與的藍(lán)莓減產(chǎn)模型。此外，很多學(xué)者也關(guān)注到了灰葡萄孢菌對其他作物的影響。

為積極響應(yīng)國務(wù)院關(guān)于《農(nóng)作物病蟲害防治條例》中提出的農(nóng)作物病蟲害預(yù)防控制方案需根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件等因素制定，基于黔東南州藍(lán)莓生產(chǎn)種植現(xiàn)狀、藍(lán)莓灰霉病近年的實(shí)地調(diào)研結(jié)果，本文圍繞氣象條件與該病害爆發(fā)流行展開分析討論，嘗試構(gòu)建黔東南州藍(lán)莓灰霉病的氣象風(fēng)險(xiǎn)綜合指數(shù)，以期對今后藍(lán)莓灰霉病的預(yù)防提供一定參考，減少灰霉病發(fā)生率和發(fā)生范圍，最大限度保證藍(lán)莓優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。

1 資料和方法

1.1 資料來源

麻江、丹寨國家氣象站1987—2019年逐日平均氣溫、平均相對濕度、降雨日數(shù)，以及2018、2019年藍(lán)莓種植園基地氣溫、相對濕度、降雨資料來自于“貴州省氣象數(shù)據(jù)查詢與顯示系統(tǒng)”。

1.2 藍(lán)莓灰霉病流行的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)時段

仇智靈[6]發(fā)現(xiàn)藍(lán)莓灰霉病主要侵染花、幼果、果柄、葉片和新梢等幼嫩器官，認(rèn)為2013年臨安藍(lán)莓減產(chǎn)主要為4月長期低溫多雨所致，這與藍(lán)莓謝花后花瓣不易脫落并形成腐爛霉層有關(guān)。董克鋒等[7]分析認(rèn)為灰霉病以藍(lán)莓?dāng)』?、干枯的柱頭及傷殘葉片為最易感染部位，并發(fā)現(xiàn)開花授粉期較其他開花結(jié)果期感染發(fā)病重。同時，筆者團(tuán)隊(duì)在分析2012—2018年多個藍(lán)莓種植基地灰霉病流行狀況后發(fā)現(xiàn)，花期灰霉病感染狀況與當(dāng)年病害減產(chǎn)有密切關(guān)聯(lián)。因此，本文認(rèn)為藍(lán)莓灰霉病流行的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)時段應(yīng)為藍(lán)莓開花期。結(jié)合前期調(diào)研及文獻(xiàn)[8-10]，將藍(lán)莓灰霉病流行的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)時段定為開花期，即每年3月1日—4月30日。

1.3 研究方法

1.3.1 病原生長的氣象環(huán)境指標(biāo) 藍(lán)莓灰霉病的病原為灰葡萄孢菌，灰葡萄孢菌及其孢子均有較寬的生長溫度要求，為5～30 ℃；環(huán)境濕度要求相對較窄，孢菌生長及孢子分生均要求85%以上的較高濕度。因此，藍(lán)莓灰霉病氣象風(fēng)險(xiǎn)等級的建立首先考慮了灰葡萄孢菌生長的氣象環(huán)境指標(biāo)，綜合分析前人研究成果[1-4]，確定灰葡萄孢菌生長氣象環(huán)境指標(biāo)(表1)。

表1 灰葡萄孢菌生長的氣象環(huán)境指標(biāo)Tab.1 Meteorological and environmental indexes of botrytis cinerea growth

在灰葡萄孢菌生長氣象環(huán)境指標(biāo)的基礎(chǔ)上，根據(jù)麻江藍(lán)莓各種基地技術(shù)人員介紹，確定藍(lán)莓開花期灰霉病的逐日氣象風(fēng)險(xiǎn)等級指標(biāo)，用以判定藍(lán)莓開花期內(nèi)每天發(fā)生灰霉病的氣象風(fēng)險(xiǎn)等級。

1.3.2 藍(lán)莓開花期灰霉病氣象風(fēng)險(xiǎn)綜合指數(shù) 在分析麻江、丹寨1987—2019年國家氣象站地面觀測資料的基礎(chǔ)上，選取每年3—4月并篩選出日平均氣溫、日平均空氣相對濕度、連續(xù)雨日等氣象要素，將藍(lán)莓開花期逐日氣象要素劃分為5個風(fēng)險(xiǎn)等級(見表2)。綜合每日的氣象風(fēng)險(xiǎn)等級判定當(dāng)年的藍(lán)莓開花期灰霉病氣象風(fēng)險(xiǎn)綜合指數(shù)，在嘗試了對不同風(fēng)險(xiǎn)等級設(shè)置權(quán)重系數(shù)仍未能得出與實(shí)際吻合的結(jié)論后，本文設(shè)計(jì)了藍(lán)莓開花期灰霉病氣象風(fēng)險(xiǎn)綜合指數(shù)I(后文簡稱“綜合指數(shù)”)，定義如下：

(1)

其中，Dn為藍(lán)莓開花期逐日灰霉病氣象風(fēng)險(xiǎn)等級日數(shù)，其中D1為輕級日數(shù)、D2為中級日數(shù)、D3為重級日數(shù)，D4為特重級日數(shù)。該綜合指數(shù)的意義為：綜合指數(shù)越高，則藍(lán)莓開花期灰霉病氣象風(fēng)險(xiǎn)越高，越易造成藍(lán)莓灰霉病的感染與爆發(fā)；反之，則不利于灰霉病的感染與爆發(fā)。

1.3.3 指標(biāo)和指數(shù)驗(yàn)證 為了驗(yàn)證逐日氣象風(fēng)險(xiǎn)等級指標(biāo)、氣象風(fēng)險(xiǎn)綜合指數(shù)的合理性，利用序列分析法和M-K突變檢驗(yàn)法，對麻江、丹寨近30 a的灰霉病氣象風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估；利用烏卡坪、龍奔等藍(lán)莓種植園的區(qū)域站資料對灰霉病開花期氣象風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行驗(yàn)證。

2 結(jié)果與分析

2.1 藍(lán)莓灰霉病逐日氣象風(fēng)險(xiǎn)等級指標(biāo)

當(dāng)溫、濕條件適宜時，灰葡萄孢菌5 d即可產(chǎn)生大量分生孢子,15 d左右即能形成黑色、不規(guī)則形狀的菌核[3]，連續(xù)7 d空氣相對濕度與藍(lán)莓灰霉病減產(chǎn)量相關(guān)性較好[4]，此外植株葉片“掛濕”也與灰霉病爆發(fā)有密切關(guān)聯(lián)[5]。因此，根據(jù)灰葡萄孢菌生長的氣象環(huán)境指標(biāo)、麻江藍(lán)莓基地花期灰霉病發(fā)生調(diào)研情況，設(shè)計(jì)了有平均氣溫、平均空氣相對濕度及連續(xù)雨日參與的藍(lán)莓花期灰霉病的逐日氣象風(fēng)險(xiǎn)等級指標(biāo)(表2，T為日平均氣溫，U為日平均空氣相對濕度)，將藍(lán)莓開花期灰霉病逐日氣象風(fēng)險(xiǎn)等級劃分為無、輕級、中級、重級和特重級5個等級。

表2 藍(lán)莓開花期灰霉病的逐日氣象風(fēng)險(xiǎn)等級指標(biāo)Tab.2 Indexes of daily meteorological risk grade of gray mold in blueberry blossom period

2.2 歷年藍(lán)莓花期灰霉病氣象綜合指數(shù)分析

2.2.1 綜合指數(shù)年際演變特征 圖1是1987—2019年麻江、丹寨藍(lán)莓開花期灰霉病氣象綜合指數(shù)演變圖，可見麻江、丹寨的綜合指數(shù)大致為同位相演變，綜合指數(shù)年際差異較大；麻江逐年綜合指數(shù)普遍低于丹寨，且均維持在11以下；丹寨逐年綜合指數(shù)高低振蕩明顯，綜合指數(shù)≥25的年份是1997年、2008年、2014年和2016年(近12 a中就有3 a)，2014年為近33 a最大綜合指數(shù)(74)，這與當(dāng)年因嚴(yán)重灰霉病藍(lán)莓減產(chǎn)70%相吻合，2016年綜合指數(shù)達(dá)到了42，為第二高值，當(dāng)年藍(lán)莓產(chǎn)量明顯少于上年。

圖1 1987—2019年麻江、丹寨藍(lán)莓開花期灰霉病氣象綜合指數(shù)演變圖Fig.1 Evolution chart of botrytis cinerea meteorological composite index in Majiang and Danzhai Blueberry blossom period from 1987 to 2019

圖2為麻江、丹寨1987—2019年藍(lán)莓花期灰霉病氣象風(fēng)險(xiǎn)綜合指數(shù)的M-K統(tǒng)計(jì)曲線，可見，麻江(丹寨)于1988年(1987年)起長期維持正位相振蕩。表明麻江(丹寨)于1988年(1987年)起綜合指數(shù)有持續(xù)增長趨勢，但這種增長趨勢僅在部分年份超過顯著性水平0.05臨界線(u0.05=±1.96)，故可判定綜合指數(shù)未形成顯著的連續(xù)增長；麻江在2015—2019年出現(xiàn)持續(xù)超過顯著性水平0.05臨界線的增長趨勢，但接近序列邊界，其是否存在穩(wěn)定的顯著增長趨勢難以確定。從UF與UB交點(diǎn)位置可見，丹寨(麻江)綜合指數(shù)在1987—1988年存在突變點(diǎn)，但考慮到突變點(diǎn)臨近分析序列邊界，認(rèn)為該突變點(diǎn)可信度不高；而麻江綜合指數(shù)分別在2000—2001年、2009—2010年出現(xiàn)突變點(diǎn)，結(jié)合UF振蕩位相可認(rèn)為麻江綜合指數(shù)分別在1989—2000年、2010—2019年存在增長加快的振蕩趨勢，在2001—2009年存在增長減緩的振蕩趨勢。

圖2 1987—2019年綜合指數(shù)的M-K統(tǒng)計(jì)量曲線(a為麻江，b為丹寨)Fig.2 M-K statistical curve of composite Index from 1987 to 2019 (a is Majang,b is Danzhai)

2.2.2 高綜合指數(shù)影響因子分析 為分析較高綜合指數(shù)出現(xiàn)的原因，取綜合指數(shù)I≥25的年份作為代表年進(jìn)行分析。較高綜合指數(shù)均出現(xiàn)在丹寨，由表3可見高逐日風(fēng)險(xiǎn)等級日數(shù)并非是造成高綜合指數(shù)的關(guān)鍵，較多的中低風(fēng)險(xiǎn)等級日數(shù)也能造成較高的綜合指數(shù)。這與前文介紹的廣大學(xué)者對灰霉病侵染和爆發(fā)的研究成果基本一致，即果園長期維持利于灰葡萄孢菌及其孢子生長發(fā)育的氣象環(huán)境，對引發(fā)和加重果園灰霉病有重要作用。

表3 代表年綜合指數(shù)隱性因子Tab.3 The recessive factors of annual composite index in typical year

2.2.3 綜合指數(shù)在藍(lán)莓種植區(qū)域站評估驗(yàn)證 選取有氣象觀測資料且可代表麻江藍(lán)莓的烏卡坪、龍奔藍(lán)莓種植基地進(jìn)行分析評估，由于上述站點(diǎn)2018年起才有相對完整可靠的氣象觀測數(shù)據(jù)序列和藍(lán)莓花期灰霉病發(fā)生情況的跟蹤調(diào)查，因此僅對2018—2019年進(jìn)行評估驗(yàn)證。

表4顯示：2018年兩基地的綜合指數(shù)均明顯低于2019年，表明2019年藍(lán)莓開花期灰霉病爆發(fā)風(fēng)險(xiǎn)高于2018年。走訪調(diào)查結(jié)果也證實(shí)：2018年兩基地均未實(shí)際出現(xiàn)灰霉病，而2019年均出現(xiàn)一定程度的灰霉病，但沒有大流行。可見，2018年和2019年兩基地的實(shí)地調(diào)研結(jié)果與指數(shù)具有客觀一致性。該綜合指數(shù)對藍(lán)莓灰霉病的防范具有一定的客觀指示意義。

表4 烏卡坪、龍奔2018年和2019年綜合指數(shù)及相關(guān)因子Tab.4 The composite index and related factors of Ukaping Longben in 2018 and 2019

3 結(jié)論與討論

①麻江、丹寨的藍(lán)莓開花期灰霉病氣象風(fēng)險(xiǎn)綜合指數(shù)自80年代后期至2019年均維持一定增長趨勢，有必要加強(qiáng)藍(lán)莓氣象服務(wù)以防范大氣候背景帶來的灰霉病爆發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。

②有日平均氣溫、平均相對濕度及連續(xù)雨日參與的藍(lán)莓花期灰霉病的逐日氣象風(fēng)險(xiǎn)等級指標(biāo)，可用于花期灰霉病的監(jiān)測、預(yù)報(bào)服務(wù)；以該等級指標(biāo)構(gòu)建的綜合指數(shù)I能較好反映當(dāng)年灰霉病嚴(yán)重程度。

③高風(fēng)險(xiǎn)等級日數(shù)并非是造成高綜合指數(shù)的關(guān)鍵，較多的中低風(fēng)險(xiǎn)等級日數(shù)累積也能造成較高的綜合指數(shù)，同樣也能引發(fā)嚴(yán)重的灰霉病爆發(fā)流行。

目前設(shè)計(jì)的藍(lán)莓灰霉病氣象風(fēng)險(xiǎn)等級指標(biāo)及綜合指數(shù)，未考慮大風(fēng)、冰雹等造成枝葉機(jī)械損傷帶來的高感染風(fēng)險(xiǎn)，也未考慮因管理水平不同造成的果園郁閉程度高帶來的高感染風(fēng)險(xiǎn)。由于灰霉病自2014年才影響麻江藍(lán)莓的生產(chǎn)、樣本相對較少，本研究中灰霉病氣象風(fēng)險(xiǎn)評估方法可用性仍待進(jìn)一步驗(yàn)證，從當(dāng)前評估結(jié)果來看，有必要繼續(xù)加強(qiáng)藍(lán)莓氣象服務(wù)相關(guān)專業(yè)技術(shù)產(chǎn)品的研究開發(fā)。