臨夏地區(qū)馬鈴薯環(huán)腐病氣候動態(tài)預(yù)測模式

賈小琴，孫玉蓮，王 琨，蔡廣珍

（1.中國氣象局蘭州干旱氣象研究所，甘肅省干旱氣候變化減災(zāi)重點實驗室，甘肅 蘭州 730020；2.甘肅省臨夏州氣象局，甘肅 臨夏 731100）

中國是世界第一馬鈴薯生產(chǎn)大國，在過去30年中，馬鈴薯種植面積和總產(chǎn)量呈快速增加的趨勢[1]。截至2010年，中國馬鈴薯種植面積與產(chǎn)量分別達到472萬hm2和8154萬t，較前幾年大幅度增加。馬鈴薯環(huán)腐病俗稱黃眼圈、轉(zhuǎn)圈爛等，是馬鈴薯栽培地區(qū)的重要病害[2]。該病主要侵染馬鈴薯的維管束系統(tǒng)，進而危害塊莖的維管束環(huán)，使塊莖失去食用和種用價值。近年來，由于生產(chǎn)中大面積推廣感病品種及栽培措施的不得當(dāng)，使我國北方馬鈴薯產(chǎn)區(qū)的環(huán)腐病再次普遍發(fā)生，而且具有日益嚴重的趨勢[3-4]。據(jù)甘肅農(nóng)業(yè)部門普查，田間發(fā)病率平均為20%，減產(chǎn)13%以上，嚴重的減產(chǎn)60%以上，并造成儲藏期間大批爛窖。在馬鈴薯產(chǎn)區(qū)危害性更大，可引起死苗和嚴重萎蔫[5]。環(huán)腐病主要通過種薯傳播蔓延，而種薯帶菌又是馬鈴薯環(huán)腐病歷年發(fā)病和遠距離傳播的主要侵染源，由此可見,控制種薯病原菌是防治馬鈴薯環(huán)腐病蔓延的重要措施。因此對該病菌的研究日顯重要[5-8]。根據(jù)臨夏州植保站提供的歷史數(shù)據(jù)看，1990～2011年全州每年平均發(fā)生面積達 10125 hm2，實際損失每年達722.8萬元。損失十分嚴重，開展氣象預(yù)測和服務(wù)十分必要。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

臨夏地區(qū)位于甘肅省南部，地理坐標為東經(jīng)103°11′，北緯 35°35′，平均海拔 2000 m，是東部季風(fēng)區(qū)、西北干旱區(qū)及青藏高原高寒區(qū)三大自然區(qū)的交匯地帶，受西風(fēng)環(huán)流和季風(fēng)環(huán)流兩個系統(tǒng)的影響，具有較為典型的大陸性季風(fēng)氣候特征[9-10]。

1.2 資料來源與方法

臨夏地區(qū)馬鈴薯種植面積、種植區(qū)域、受災(zāi)面積等資料來源于臨夏自治州植保站1990～2011年觀測試驗資料，參考同期馬鈴薯物候觀測資料。同期各類氣象數(shù)據(jù)來源于臨夏地區(qū)半干旱區(qū)（臨夏市）1990～2011年、陰濕氣候區(qū)和政縣1990～2011年氣象觀測實測資料。馬鈴薯環(huán)腐病的發(fā)生是生物因子在適宜的氣象條件下發(fā)生作用的結(jié)果[11-12]。通過計算臨夏地區(qū)氣溫、降水、相對濕度與馬鈴薯環(huán)腐病受災(zāi)面積的相關(guān)系數(shù)，選取與環(huán)腐病相關(guān)好的前期氣象要素作為預(yù)報因子（均通過0.05的信度檢驗），分別建立了馬鈴薯環(huán)腐病發(fā)病面積不同區(qū)域、不同階段的氣象預(yù)測模型。采用相關(guān)分析及多元回歸分析方法[13]研究馬鈴薯受災(zāi)面積與各種氣象因子之間的關(guān)系。

2 結(jié)果與分析

2.1 臨夏地區(qū)陰濕氣候區(qū)馬鈴薯環(huán)腐病動態(tài)氣象預(yù)測模式

2.1.1 早期環(huán)腐病氣象預(yù)測模式

通過對預(yù)報因子進行顯著性檢驗，自由度df2=18，F(xiàn)=4.0394，判別系數(shù)0.4024，選用和政縣4月相對濕度、5月降水量≥0.1 mm日數(shù)、6月降水量，建立陰濕氣候區(qū)早期環(huán)腐病氣象方程：

式中：Y—受災(zāi)面積（hm2）；X1—和政縣4月相對濕度（%）；X2—5月降水量 ≥ 0.1 mm 日數(shù)（d）；X3—6月降水量（mm）。

利用方程（1）對1990～2011年的產(chǎn)量進行回報檢驗，把回報受災(zāi)面積和當(dāng)年實際發(fā)生的災(zāi)害面積進行對比分析（圖1），可以看出依據(jù)臨夏地區(qū)陰濕氣候區(qū)早期環(huán)腐病早期氣候因子預(yù)測的受災(zāi)面積和當(dāng)年實際發(fā)生的災(zāi)害面積趨勢很好，回報預(yù)測準確率TS=81%。

2.1.2 晚期環(huán)腐病氣象預(yù)測模式

通過對預(yù)報因子進行顯著性檢驗，自由度df2=18，F(xiàn)=6.0103，判別系數(shù)0.5004，選用和政縣4月相對濕度、5月降水量≥0.1 mm日數(shù)、6月降水量，建立陰濕氣候區(qū)晚期環(huán)腐病氣象方程：

圖1 臨夏地區(qū)陰濕氣候區(qū)早期環(huán)腐病受災(zāi)面積和預(yù)測面積對比Figure1 Comparison of early stage bacterial ring rot affected area and prediction area in the wet climate zone of Linxia area

式中：Y—受災(zāi)面積（hm2）；X1—和政縣7月份降水量（mm）；X2—9月份降水量≥0.1 mm日數(shù)（d）；X3—9月份平均氣溫（℃）。

利用方程（2）對1990～2011年的產(chǎn)量進行回報檢驗，把回報受災(zāi)面積和當(dāng)年實際發(fā)生的災(zāi)害面積進行對比分析（圖2），可以看出依據(jù)臨夏地區(qū)陰濕氣候區(qū)晚期環(huán)腐病早期氣候因子預(yù)測的受災(zāi)面積和當(dāng)年實際發(fā)生的災(zāi)害面積趨勢很好，回報預(yù)測準確率TS=73%。

圖2 臨夏地區(qū)陰濕氣候區(qū)晚期環(huán)腐病受災(zāi)面積和預(yù)測面積對比Figure2 Comparison of later stage bacterial ring rot affected area and prediction area in the wet climate zone of Linxia area

2.2 臨夏地區(qū)半干旱氣候區(qū)環(huán)腐病氣象預(yù)測模式

2.2.1 早期環(huán)腐病氣象預(yù)測模式

通過對預(yù)報因子進行顯著性檢驗，自由度df2=18，F(xiàn)=6.7494，判別系數(shù)0.5294，選用臨夏市5月降水量、6月相對濕度、5月相對濕度，建立干旱氣候區(qū)早期環(huán)腐病氣象方程：

式中：Y—受災(zāi)面積（hm2）；X1—臨夏市5月降水量（mm）；X2—6月相對濕度（%）；X3—5月相對濕度（%）。

利用方程（3）對1990～2011年的產(chǎn)量進行回報檢驗，把回報受災(zāi)面積和當(dāng)年實際發(fā)生的災(zāi)害面積進行對比分析（圖3），可以看出依據(jù)臨夏地區(qū)干旱、半干旱氣候區(qū)早期環(huán)腐病早期氣候因子預(yù)測的受災(zāi)面積和當(dāng)年實際發(fā)生的災(zāi)害面積趨勢很好。回報預(yù)測準確率TS=73%。

2.2.2 晚期環(huán)腐病氣象預(yù)測模式

通過對預(yù)報因子進行顯著性檢驗，自由度df2=18，F(xiàn)=4.039判別系數(shù)0.4024，選用臨夏市9月平均溫度、9月降水量、9月降水量≥0.1 mm日數(shù)，建立干旱氣候區(qū)晚期環(huán)腐病氣象方程：

式中：Y—受災(zāi)面積（hm2）；X1—臨夏市9月平均溫度（℃）；X2—9月降水量（mm）；X3—9月降水量≥0.1 mm日數(shù)（d）。

圖3 臨夏地區(qū)半干旱氣候區(qū)早期環(huán)腐病受災(zāi)面積和預(yù)測面積對比Figure3 Comparison of early stage bacterial ring rot affected area and prediction area in the semiarid climate zone of Linxia area

利用方程（4）對1990～2011年的產(chǎn)量進行回報檢驗，把回報受災(zāi)面積和當(dāng)年實際發(fā)生的災(zāi)害面積進行對比分析（圖4），可以看出依據(jù)臨夏地區(qū)干旱、半干旱氣候區(qū)晚期環(huán)腐病早期氣候因子預(yù)測的受災(zāi)面積和當(dāng)年實際發(fā)生的災(zāi)害面積趨勢很好。回報預(yù)測準確率TS=73%。以上模式都可以直接投入生產(chǎn)。

圖4 臨夏地區(qū)半干旱氣候區(qū)晚期環(huán)腐病實際受災(zāi)面積和預(yù)測面積對比Figure4 Comparison of later stage bacterial ring rot affected area and prediction area in the semiarid climate zone of Linxia area

3 討論

近年來隨著淀粉加工業(yè)的發(fā)展和商品薯外銷量的增加，臨夏地區(qū)馬鈴薯種植面積逐年擴大，但由于氣候變暖，種植品種抗病性較差，導(dǎo)致馬鈴薯環(huán)腐病發(fā)生危害嚴重，每年受災(zāi)面積約0.1～2萬hm2。為了有效控制其發(fā)生危害，提高馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)，2010～2011年連續(xù)2年對馬鈴薯環(huán)腐病的發(fā)生規(guī)律進行了調(diào)查，并結(jié)合發(fā)生特點，采取了一系列行之有效的綜合預(yù)測措施，收到了顯著的防治效果[14]。

近幾年，由于馬鈴薯市場價格上漲，馬鈴薯種植面積不斷增加，但農(nóng)民農(nóng)事操作管理粗放，對環(huán)腐病認識不夠，防治病害意識差，使得馬鈴薯環(huán)腐病常有發(fā)生，嚴重影響了馬鈴薯的商品性和經(jīng)濟效益[15]。為此，我們針對馬鈴薯環(huán)腐病的發(fā)生與防治進行了大量的研究工作，總結(jié)出馬鈴薯環(huán)腐病的發(fā)病原因與氣象條件之間的相關(guān)性及不同發(fā)病階段的對應(yīng)關(guān)系，通過當(dāng)年氣象條件分析，為來年馬鈴薯環(huán)腐病發(fā)病趨勢做提前預(yù)測，且各預(yù)測模式準確率達到73%～81%，做到有的放矢，防控有序。

根據(jù)模型和氣候因子，臨夏地區(qū)可以科學(xué)有效防治馬鈴薯環(huán)腐病，并根據(jù)氣候因子，指導(dǎo)調(diào)整馬鈴薯作物栽植面積。馬鈴薯產(chǎn)量豐欠不僅是復(fù)雜氣候影響的結(jié)果，還涉及土壤、生物科技投入、其他病蟲害等諸多因子的影響。本文只側(cè)重生態(tài)氣候變化因子為依據(jù)展開對馬鈴薯環(huán)腐病發(fā)病原因的初步研究，在綜合其他方面信息上還有待進一步研究和探討。

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