甘肅河東地區小麥條銹病菌(Puccinia striiformis f.sp.tritici)越冬氣候區劃

萬 信，許彥平，韓蘭英，姚曉紅，賈建英

（1蘭州區域氣候中心，蘭州730020；2甘肅省天水市氣象局，甘肅天水741018）

0 引言

小麥條銹病是甘肅小麥生產上重要的病害之一，流行頻率在55%以上[1]，其越冬后菌源向東部關中、南部四川等地傳播，成為當地及下游中國冬麥主產區春季銹病流行主要感染源區[2]。限制小麥條銹病越冬和春季流行的主要環境因素除溫度外，降雨（雪）和環境相對濕度條件尤為重要[3-5]。但目前越冬指標仍沿用20世紀80年代的調查和試驗研究結果，即冬季最冷月平均氣溫低于-8～ -6℃則不能越冬，關于積雪覆蓋，若麥田僅有積雪覆蓋，即使降到-10℃，銹菌也能越冬的定性描述，缺少定量分析。近年來小麥條銹病區劃及流行研究較多，馬占鴻、高建孟[6-9]等采用GIS、地統計學(geostasistics)、聚類分析、CPSO-SVM等方法進行了全國及種植大區小麥條銹病越冬區劃分區研究，取得了滿意效果。但上述方法主要是基于溫度指標和實地考察的基礎上半經驗半理論研究成果，對降水、濕度等其他氣象條件考慮不多，其結論也僅有可越冬和不可越冬兩級區劃。

小麥條銹病流行，經歷細菌孢子越夏、越冬2個關鍵環節后，成活的細菌孢子才可滋生發展，進入春季流行階段。小麥潛育病葉是小麥條銹病菌孢子越冬主要形式，隴南、天水等冬季不太寒冷地區小麥銹菌越冬后，隨春季氣溫回升和降水量的增多而大面積流行，屬既能越夏又能越冬的全國最重要的菌源區和控制流行的戰略要地。河東地區由于獨特的地理、氣候及地形結構，有甘南高原、隴中黃土高原及隴南山地三大地質結構，海拔高差大，氣候類型多樣，涵蓋隴中北部冷溫帶半干旱、隴中南部冷溫帶半濕潤、隴南北部暖溫帶濕潤、隴南南部北亞熱帶半濕潤和甘南高寒帶濕潤5種氣候類型[10-11]。越冬區域的詳細劃分難度極大，國內前期可供參考的相關研究成果極少[12-13]。特別是20世紀90年代以來，隨著全球氣候變暖和小麥耕作制度的改變，小麥種植區域及小麥條銹病越冬及流行情況也發生明顯變化。因此，亟待利用GIS技術和小麥條銹病最新調查資料，綜合考慮越冬區溫度、降水及濕度等氣象條件，進行可越冬、不可越冬和易越冬3個氣候區域，明確越冬區域范圍，為制定小麥條銹病綜合治理方案，保障小麥生長安全提供依據。

1 區劃方法

1.1 區劃依據

許彥平等[14]利用定西、臨夏、平涼、天水和隴南5市（州）2001—2016年調查資料，綜合考慮冬季最冷時段7天平均氣溫、入冬以來（12月1日至最冷時段終日）降水量及期間相對濕度，修訂建立了比較完善的條銹病越冬氣象指標，依據病情指數、病田率與最冷時段7天平均氣溫及降水量的關系，得到越冬氣象指標。以冬季最冷時段7天平均氣溫為主導指標，入冬以來（12月1日至最冷時段終日）降水量為輔助指標，進行小麥條銹病越冬氣候區劃（表1）。

表1 甘肅河東不同降水區域小麥條銹病越冬溫度值分布表

1.2 區劃指標及方法

依據修訂的越冬氣象指標，首先計算河東各氣象站夏季最冷時段7天平均氣溫、入冬以來降水量多年（1981—2016年）平均值，各站最冷時段出現最早、最晚時間。研究區冬季最冷時段平均氣溫與海拔高度的相關效果顯著，海拔高度每升高100 m，溫度下降0.7℃（降水量、大氣相對濕度隨海拔高度變化不大，可忽略不計），據此推算出各縣區不同海拔高度的平均氣溫。據計算結果，隴中、甘南和隴南南部入冬以來區域降水量多年（1981—2016年）平均值在4.5 mm以下，隴中北部和甘南區域最冷7天平均氣溫為-10.7～ -9.8℃，基本無銹菌可越冬區域，隴南南部平均氣溫為-1.1℃，冬小麥種植區域銹菌基本都可越冬；河東其余地方降水量為4.5～ 7.5 mm，綜合考慮降水量、冬小麥種植面積等因素，給出分級標準（表2），易越冬區、可越冬區和不可越冬區對應的最冷時段7天日平均溫度分別為≥-8.0、-8.1～ -9.9、≤-10℃，依據病田率與氣溫的關系，計算得到三級溫度指標對應的越冬病田率為＞20%、1%～ 20%、＜1%。

表2 甘肅河東地區小麥條銹病越冬指標分布表

關于不同區域不同海拔高度精細化分級越冬氣候區劃可參考文獻很少，所以本研究主要參照各氣象站最冷時段7天平均氣溫多年均值、依據氣溫與海拔高度關系推算出的不可越冬區海拔高度下限分布情況，并參考李振岐、商鴻生[15]等研究結果，將甘肅省河東小麥條銹病越冬區分為隴南南部、隴南北部、渭河流域與關山地帶、隴東黃土高原南部、慶陽市北部和隴中南部越冬區6個分區，白銀區和景泰縣雖有河谷川道低海拔可越冬氣候區域，但面積很少且無冬小麥種植，所以不另分區。隴南南部為北亞熱帯半濕潤氣候區，隴南北部為暖溫帯濕潤區，慶陽市北部屬冷溫帶半干旱區，其他越冬區主要位于隴中南部冷溫帶半濕潤氣候區。

2 結果與分析

2.1 越冬氣候區劃

利用地理信息系統(GIS)制作區劃圖（圖1），可以看出，易越冬區主要分布在隴南市、天水市的渭河流域、甘南州東部舟曲和迭部縣的白龍江流域，可越冬區主要位于平涼市六盤山以東地區和慶陽市南部，其次是天水市，隴中南部低海拔河谷川道地帶也有部分可越冬區。

圖1 甘肅河東地區小麥條銹病越冬氣候區劃

2.2 越冬區分區評述

隴南南部北亞熱帯半濕潤氣候冬麥區(Ⅰ)。包括隴南市南部的武都、文縣，甘南州東部的舟曲和迭部縣。冬季最冷時段7天多年平均氣溫0.6℃（不包括迭部氣象站的-6.0℃）、前期降水量2.6 mm、空氣相對濕度在51%左右。武都、文縣、舟曲和迭部氣象站海拔高度分別為1082、1017、1401、2401 m，海拔最低的地方分別為667、550、1173、1500 m。海拔2500 m以上地帶為不可越冬區，2100 m以下易越冬區主要位于武都、文縣和甘南州東部的白龍江流域，區域范圍也較廣，2100～ 2500 m為可越冬區。

隴南北部暖溫帯濕潤冬麥區(Ⅱ)。包括隴南市中北部的大部分縣區。冬季最冷時段7天多年平均氣溫-4.1℃、前期降水量5.9 mm、空氣相對濕度在63%左右。中東部氣象站海拔高度在1000 m左右、海拔最低的地方在700 m左右，北部的宕昌、西和、禮縣氣象站海拔高度在1600 m左右、海拔最低的地方在1100 m左右。海拔2000 m以上地帶為不可越冬區，1600 m以下易越冬區主要位于中東部，區域范圍廣，1600～ 2000 m為可越冬區。

渭河流域與關山地帶冷溫帶半濕潤冬麥區(Ⅲ)。包括天水市和平涼市的莊浪縣。冬季最冷時段7天多年平均氣溫-6.5℃、前期降水量6.8 mm、空氣相對濕度在59%左右。大多縣氣象站海拔高度為1100～ 1400 m、張家川和莊浪縣在1600 m以上，海拔最低的為1100～ 1400 m、麥積最低的是760 m。海拔1800 m以上地帶為不可越冬區，天水市渭河流域海拔1400 m以下為易越冬區、1400～ 1800 m為可越冬區；關山地帶的清水、張家川和莊浪縣1800 m以下均為可越冬區，無易越冬區。

隴東黃土高原南部冷溫帶半濕潤冬麥區(Ⅳ)。包括平涼市六盤山以東各縣區以及西部的靜寧縣、慶陽市南部的西峰、寧縣和正寧縣。冬季最冷時段7天多年平均氣溫-8.3℃、前期降水量7.1 mm、空氣相對濕度在62%左右。大多縣氣象站海拔高度為1100～ 1400 m，海拔最低的地方為1000～ 1300 m，海拔1600 m以上地帶為不可越冬區，類似于隴中南部，該區域也無易越冬區，海拔1600 m以下可越冬區域范圍最廣。

慶陽市北部冷溫帶半干旱冬麥區(Ⅴ)。包括慶陽市中北部的環縣、華池、慶城、鎮原和合水5個縣。冬季最冷時段7天多年平均氣溫-9.0℃、前期降水量6.1 mm、空氣相對濕度在56%左右。該區域大多縣氣象站海拔高度為1100～ 1300 m，海拔最低的為1000～ 1200 m。海拔1200 m以上地帶為不可越冬區，隴中南部，該區域無易越冬區，可越冬區域范圍很少。

隴中南部冷溫帶半濕潤氣候冬春麥混種區(Ⅵ)。包括定西市、臨夏州、蘭州市榆中縣、和白銀市會寧縣。冬季最冷時段7天多年平均氣溫-9.8℃、前期降水量3.9 mm、空氣相對濕度在63%左右。該區域大多縣區氣象站海拔高度為1700～ 2100 m，海拔最低的地方為1600～ 1900 m。計算分析得到海拔1800 m以上地帶為不可越冬區，類似于慶陽市北部，該區域無易越冬區，可越冬區域范圍也很少。

3 討論

3.1 條銹病菌越冬海拔高度上升，且向西向北有所擴展

孫智泰等研究表明[4,10,15]，隴東1400 m以下、隴南1600 m以下地帶小麥條銹病均可越冬。與20世紀相比，隴東黃土高原南部、渭河流域與關山地帶、隴南北部和隴南南部可越冬海拔高度上限分別上升了200、200、400、900 m，且擴展到了隴中南部海拔1800 m以下和慶陽市北部1200 m以下地帶。即隨著以冬季增溫為主要特點的氣候變暖和作物種植結構變化等因素的影響，河東地區小麥條銹病越冬海拔高度有上升的趨勢，并且向西向北有所擴展，與近年來調查及研究結論基本一致[16]。

3.2 高海拔可越冬區域氣候區劃結果需要進一步驗證

以往越冬分區僅有隴東和隴南[17-19]，本研究根據氣候特點分了6個區域，所以得到隴南北部和隴南南部小麥條銹病越冬海拔高度上升了400 m和900 m的結論；另外，區劃研究主要以氣候為依據，為進一步開展工作提供氣候依據，高海拔特別是介于易越冬和不可越冬之間的可越冬區域，不一定都有冬小麥種植，所以還需要進一步調查分析驗證。

4 結論

4.1 易越冬區

主要分布于天水市、隴南市。易越冬區海拔高度上限，天水市渭河流域為1400 m，隴南北部為1600 m，主要集中于中東部的徽縣、成縣、康縣和兩當縣，隴南南部武都、文縣和甘南州東部的白龍江流域為2100 m。

4.2 不可越冬區

主要分布于各地高海拔區域，不可越冬區海拔高度下限，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ區分別為2500、2000、1800、1600、1200、1800 m，其中Ⅴ和Ⅵ區的絕大部分地方都不可越冬。

4.3 可越冬區

介于低海拔易越冬和高海拔不可越冬之間，隴中南部1800 m以下和慶陽市北部1200 m以下，可越冬區面積都很少；隴東黃土高原南部1600 m以下，面積較大；關山地帶的清水、張家川和莊浪縣1800 m以下，天水市渭河流域海拔1400～ 1800 m，隴南北部1600～ 2000 m，隴南南部2100～ 2600 m地帶。

4.4 各分區區劃指標對應的具體值

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ區冬季最冷7天普遍出現在1月上、中旬，主要集中于1月5—15日，冬季最冷時段7天多年平均氣溫分別為 0.6、-4.1、-6.5、-8.3、-9.0、-9.8℃，入冬以來（12月1日至最冷時段終日）降水量，隴南南部(Ⅰ)和隴中南部(Ⅵ)為2.6、3.9 mm，其余地方為4.4～ 7.1 mm。