懷化地區稻曲病氣候風險時空特征分析

易 永,張龍杰,張 偉,普建才

（1.懷化市氣象局，湖南 懷化 418000；2.懷化市植保站，湖南 懷化 418000）

稻曲病為一種黃曲霉病，是影響稻米品質的主要病害之一［1-3］，發生稻曲病的稻米對人體有害，不能食用。為有效防治稻曲病，確保稻米質量安全，有學者對稻曲病的發生發展與氣象環境的關系開展了深入研究。前人研究［4-7］表明，孕穗期-灌漿前期的適溫、多雨、少光的氣象條件極其有利于稻曲病的發生發展。圍繞相關氣象因子，有學者探索了基于氣象條件的短期稻曲病預測方法［8］，構建了稻曲病病穗率氣象等級模型［9］、稻曲病氣象適宜等級指數模型［10］、稻曲病粒率的數學模擬模型［11］以及稻曲病情指數的預測模型［12］，對預測稻曲病的發生發展提供了有益借鑒。

懷化位于湖南省西部偏南，地處我國西南地區東部，屬云貴高原東側余脈及武陵-雪峰山區，生態環境優越，氣候屬亞熱帶季風氣候，雨熱同期，是理想的優質稻種植基地［13］。懷化還是全國三個雜交水稻制種基地市之一，已建成國家級雜交水稻制種基地縣4 個、省級2個；建成雜交水稻種子生產基地產業集群和優勢區域5 個，創建“規?；?、機械化、標準化、集約化、信息化”雜交水稻種子生產基地18個。目前鮮見對懷化地區稻曲病氣候風險進行系統分析的報道，因此，借鑒前人研究，構建懷化地區稻曲病病穗率氣候模擬模型，分析懷化地區稻曲病時空氣候風險特征，為當地優質水稻生產季節安排和基地布局提供依據，同時為分析我國西南地區東部其他區域的稻曲病時空氣候風險特征提供參考。

1 資料與方法

1.1 資料來源

稻曲病發生情況資料采用2016—2020年懷化地區沅陵、溆浦、新晃、靖州、會同、通道等6 個縣市植保站的30 組稻曲病最終病穗率觀測資料。由于稻曲病定點觀測在縣城城郊進行，因此采用對應的國家站地面氣象資料作為建立病穗率氣候模擬模型的平行氣象資料，綜合考慮地理特征、數據質量、建站時長等因素，選取全市107 個自動氣象站2011—2021年觀測資料。

1.2 稻曲病病穗率氣候模擬模型構建

研究表明，稻曲病的發生和水稻孕穗-灌漿前期（乳熟）的氣象條件密切相關［4-7］，參照現有各類稻曲病模擬模型氣象因子算法［9-12］，利用各氣象站在對應孕穗-乳熟期的平均氣溫、日較差、雨量、濕潤指數、稻曲病綜合氣象因子［9］，以及R2020（日雨量）分別大于等于0.1 mm、5 mm、10 mm、20 mm 的降雨日數（以下簡稱雨日）等數據，分別計算其與稻曲病病穗率的相關系數，找出與稻曲病病穗率顯著相關的關鍵因子，在此基礎上運用SPSS建立稻曲病病穗率氣候模擬模型，以關鍵氣象因子及模擬病穗率作為稻曲病氣候風險指數，進行稻曲病氣候風險時空特征分析。

1.3 稻曲病氣候風險時空特征分析

根據懷化地區近30年一季稻物候觀測資料分析可知，當地一季稻從孕穗到乳熟大約30 d。應用以上建立的稻曲病病穗率氣候模擬模型，利用2011—2020年107 個自動站氣象資料，以30 d為步長，每年從7月1日至8月20日，向后滾動計算出稻曲病的模擬病穗率，然后計算模擬病穗率的逐日10年平均值。通過分析懷化地區主要平均孕穗-乳熟期（7月16日—8月14日）和整個孕穗-乳熟適宜季節（7月1日—8月20日）滾動平均病穗率，找出稻曲病分布的地理特征。同時，按200 m 以下、200～400 m、400～600 m、600 m 以上分別隨機選取海拔分布均勻的4個代表站，繪制稻曲病模擬病穗率及雨日時間變化趨勢圖，以找出稻曲病氣候風險時間變化規律及稻曲病氣候風險相對較低或較高時段。

2 結果與分析

2.1 稻曲病病穗率模擬模型

根據稻曲病病穗率觀測數據及平行氣象數據計算得出，濕潤度、平均氣溫、日較差、降水量、R2020≥0.1 mm 雨日、R2020≥5 mm 雨日、R2020≥10 mm雨日、綜合指數與病穗率的相關系數分別為0.047 5、－0.116 9、－0.113 3、0.086 1 、0.477 9、0.336 9、0.016 1、0.341 6。其中，R2020≥0.1 mm 雨日與病穗率顯著相關，相關系數為0.477 9，通過P=0.01極顯著相關檢驗，其他因子均未通過P=0.05 的顯著相關檢驗。因此，以病穗率為因變量、R2020≥0.1 mm 雨日為自變量，利用SPSS進行線性、二次項、復合、增長、對數、s 曲線等趨線估算，得到二次項（倒拋物線）為最優回歸曲線（圖1），并建立最優回歸模型：y=0.030 4x2－0.444 8x＋2.543 9。模型R2=0.561 6，通過P=0.01 顯著相關檢驗。如圖1所示，總體上懷化地區稻曲病病穗率隨R2020≥0.1 mm雨日的增多呈升高趨勢。

圖1 2016—2020年懷化地區稻曲病病穗率隨R2020≥0.1 mm 雨日增加的變化

2.2 稻曲病氣候風險空間分布特征

統計懷化地區主要孕穗-乳熟期及適宜季節R2020≥0.1 mm 雨日，并利用稻曲病病穗率模擬模型所得的模擬病穗率可知，雨日和稻曲病病穗率的地理分布特征基本相同。從R2020≥0.1 mm 雨日分析，懷化地區主要孕穗-乳熟期的R2020≥0.1 mm 雨日為7.3～16.6 d，適宜季節R2020≥0.1 mm 雨日為19.5～39.6 d。東部雪峰山區R2020≥0.1 mm 雨日最多，其次為西部云貴高原余脈山區及南部南嶺山脈，而較開闊的沅水及其支流河谷平地地區R2020≥0.1 mm 雨日相對較少。從模擬病穗率分析，懷化多數區域模擬病穗率低于5%，屬于稻曲病不易發生地區；沅陵西北部武陵山區和溆浦-中方-洪江的雪峰山區模擬病穗率略高，為3%～5.3%，其他地區模擬病穗率在3%以下，其中較開闊的沅水及其支流河谷平地地區模擬病穗率在2%以下。

此外，模擬分析統計表明，懷化地區R2020≥0.1 mm 雨日、稻曲病模擬病穗率和海拔關系密切：主要孕穗-乳熟期及適宜季節兩個時期的平均R2020≥0.1 mm 雨日海拔200 m 以下地區分別為9.4 d、25.2 d，海拔200～400 m 地區分別為10.6 d、27.8 d，海拔400～600 m 地區分別為11.8 d、30.2 d，海拔600 m 以上地區分別為12.7 d、31.6 d，兩個時期R2020≥0.1 mm 雨日和海拔的相關系數分別為0.495 9、0.537 8，通過P=0.01極顯著性檢驗；主要孕穗-乳熟期及適宜季節兩個時期的稻曲病模擬病穗率，海拔200 m 以下地區分別為1.6%、1.7%，海拔200～400 m 地區分別為2.0%、2.1%，海拔400～600 m 地區分別為2.3%、2.4%，海拔600 m 以上地區分別為2.9%、3%，兩個時期病穗率和海拔的相關系數分別為0.516 4、0.565 3，通過P=0.01 極顯著性檢驗，相關系數較R2020≥0.1 mm雨日有所增大。

2.3 稻曲病氣候風險的時間變化規律

2.3.1 海拔200 m 以下地區 由圖2 可知，在海拔200 m 以下地區，雨日及模擬病穗率大小隨環境變化表現出一定差異，地處武陵山區的軍大坪站雨日最多、模擬病穗率最高，模擬病穗率最大值為2.5%；地處開闊河谷地帶的安江站、辰溪站、沅陵站雨日偏少，模擬病穗率相對較低，其中辰溪站模擬病穗率最低，最小值為1.2%。各站雨日及模擬病穗率變化趨勢基本一致，均呈“V”字形，以7月中旬至下旬開始孕穗階段的模擬病穗率較低，但雨日最低時段相對靠前。

圖2 海拔200 m以下地區代表站稻曲病模擬病穗率及30 d雨日變化趨勢

2.3.2 海拔200～400 m 地區 由圖3 可知，在海拔200～400 m 地區，地處山區的賀家田站雨日最多，模擬病穗率最高，最大值為2.6%，魚市站其次，地處開闊河谷地帶的靖州站、芷江站雨日較少、模擬病穗率最低，其中芷江站模擬病穗率最小值為1.2%。各站模擬病穗率變化趨勢與海拔200 m 以下地區相仿，同樣呈“V”字形變化，且以7月中旬中期至下旬開始孕穗階段的模擬病穗率較低，但雨日呈拋物線變化趨勢，雨日最少時段也明顯提前。

圖3 海拔200～400 m地區代表站稻曲病模擬病穗率及30 d雨日變化趨勢

2.3.3 海拔400～600 m 地區 由圖4 可知，在海拔400～600 m 地區，地處雪峰山主脈西側群山間的葛竹坪站雨日最多、模擬病穗率最高，最大值為4.3%，其他地處相對孤立開闊山區的大樹坳站、鐵坡站、溪口村站雨日稍少、模擬病穗率稍低，其中溪口村站模擬病穗率最低，最小值為1.8%。各站模擬病穗率總體呈拋物線變化趨勢，以8月上旬前期開始孕穗階段的模擬病穗率相對較高。海拔433 m的溪口村站和海拔529 m 的鐵坡站以7月底以前開始孕穗階段的模擬病穗率相對較低；海拔480 m 的大樹坳站以7月下旬中期前和8月下旬后開始孕穗階段的模擬病穗率相對較低；海拔589 m 的葛竹坪站以7月中旬中期前和8月中旬后開始孕穗階段的模擬病穗率相對較低。各站雨日變化趨勢與模擬病穗率基本一致。

圖4 海拔400～600 m地區代表站稻曲病模擬病穗率及30 d雨日變化趨勢

2.3.4 海拔600 m 以上地區 由圖5 可知，在海拔600 m 以上地區，地處雪峰山主脈的龍莊灣站模擬病穗率最高，最大值為5.6%，地勢稍低的雪峰山區的黃巖站和大華站次之，地處云貴高原東側下沉氣流區山區的凳寨站模擬病穗率最低，最小值為2.3%。海拔600～900 m的凳寨站、大華站、黃巖站模擬病穗率變化趨勢較平直，8月中旬以后呈下降趨勢；海拔1 222 m 的龍莊灣站模擬病穗率呈拋物線變化趨勢，7月底前開始孕穗階段的模擬病穗率相對較低，8月上旬開始孕穗階段的模擬病穗率相對較高。各站雨日變化趨勢與病穗率基本一致。

圖5 海拔600 m以上地區代表站稻曲病模擬病穗率及30 d雨日變化趨勢

3 結論

通過建立稻曲病病穗率氣候模擬模型對懷化地區稻曲病氣候風險的空間分布特征及時間變化規律進行分析，結果表明，懷化各地的稻曲病病穗率實測值和模擬值均較小，多數區域稻曲病平均病穗率低于5%，總體為稻曲病不易發生區，適宜發展優質稻。相關性分析表明，懷化地區稻曲病病穗率主要受孕穗-乳熟期R2020（日雨量）≥0.1 mm 雨日的影響，海拔較高的東部雪峰山區R2020≥0.1 mm 雨日最多，西部云貴高原余脈山區及南部南嶺山脈其次，海拔較低、地形較開闊的沅水及其支流河谷平地地區R2020≥0.1 mm 雨日相對較少，各站雨日變化趨勢和病穗率基本一致。因此，從稻曲病病穗率的空間分布特征看，懷化地區稻曲病病穗率隨海拔升高呈增大趨勢，開闊的河谷地帶稻曲病氣候風險偏低，山區的稻曲病氣候風險相對較高。其中，沅陵西北側武陵山區、溆浦-中方-洪江交界的雪峰山區稻曲病病穗率略高，為3%～5.3%，稻曲病發生風險相對偏大，原因在于前者為東北冷空氣路徑的迎風坡，后者為西風帶迎風坡，地形條件有利于產生降水，雨日較多。懷化地區稻曲病氣候風險空間分布特征的形成原因與前人研究結論基本一致，即導致田間濕度大的氣象條件有利于稻曲病發生［1-6］。

從稻曲病病穗率的時間變化特征看，海拔400 m 以下地區稻曲病模擬病穗率呈明顯的“V”字形變化，以7月中旬中期至7月下旬開始孕穗階段的模擬病穗率相對較低；海拔400～600 m地區稻曲病模擬病穗率呈一定的拋物線變化趨勢，7月下旬開始孕穗階段的模擬病穗率相對較低，8月上旬開始孕穗階段的模擬病穗率相對較高；海拔600～900 m 地區稻曲病模擬病穗率變化趨勢相對較平直，8月中旬開始孕穗階段逐步下降；海拔600 m 以上地區模擬病穗率變化趨勢與海拔400～600 m 地區相仿，8月上旬開始孕穗階段的模擬病穗率相對較高?？傮w上，懷化地區稻曲病病穗率在7月下旬開始孕穗階段最低。

雖然懷化地區總體為稻曲病不易發生區，但若發生稻曲病會對水稻造成極大影響，必須重視其防治，尤其是懷化較高海拔地區為林區，水分涵養條件較好，環境濕潤，同時由于山腰和山頂對氣流的抬升作用，易形成雨霧，雨日較多，有利于優質稻米形成的同時，也有利于稻曲病發生發展，因此，對于種植于較高海拔山區和抽穗揚花較遲的晚稻、再生稻，需加強防治。可采取選用無害種子、深耕減少病原、合理密植、合理施用氮肥、選擇稻曲病發生率較低的孕穗-乳熟、孕穗期及抽穗期進行化學防治等措施，以減少稻曲病危害［13］。