南丰蜜橘黄龙病发生气候风险区划

涂婷 李昕 何寿仁

摘要 本文针对南丰县代表点的南丰蜜橘黄龙病的发生与气候条件的关系进行相关性分析，使用Excel图表、线性气候倾向率、相关分析等方法分析南丰县气候条件对黄龙病发生的影响，由此确定南丰蜜橘黄龙病发生的有利气候条件指标。从风险基本理论出发，建立了包括气候条件出现概率和柑橘木虱占种植面积比两个环境因子的气候风险模型，并划分了高、中、低风险，基于GIS对南丰蜜橘黄龙病发生气候风险进行了区划。区划结果表明：南丰县琴城镇、莱溪乡、洽湾镇、太源乡为低风险地区，市山镇、桑田镇、太和镇、三溪乡、付坊乡、紫霄镇、白舍镇东部为中风险地区，而白舍镇西部靠近紫霄镇小部分地区为高风险区。

关键词 南丰县;蜜橘黄龙病;柑橘木虱;气候风险区划

中图分类号：S43文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2021）04–0003–04

柑橘黄龙病又称“黄枯病”“黄梢病”，最先发生于我国广东地区，随着全球气候变暖影响，柑橘黄龙病随之也出现“北扩”现象。自2014年以来，南丰县蜜橘黄龙病开始发生流行，至2018年黄龙病全面暴发，截至2020年黄龙病病株全部清除完毕，南丰蜜橘黄龙病已成为造成南丰蜜橘生产上发病损失最重的病害。黄龙病病源为类立克次体细菌，该病源主要通过带病苗木、接穗等繁殖材料传播，而黄龙病的唯一传播虫介为柑橘木虱，防控黄龙病的关键是防治柑橘木虱。南丰县的地理位置、气候环境有利于柑橘木虱的繁殖。何寿仁等[1]通过研究发现南丰县柑橘木虱的发生流行在有利气候条件下比不利气候条件下大，其中以气温影响最大;其次，南丰县特有的环境因素也加剧了柑橘黄龙病的流行，南丰县暖冬易造成黄龙病的广泛流行。

据统计资料显示，2014年南丰县初步发现柑橘黄龙病，2018年达高峰期，到2019年采取相应防治黄龙病措施后，全县柑橘黄龙病病树全部清除成功。本文对柑橘黄龙病病害进行风险辨识，大体可认为病害的致灾因子是柑橘木虱，承灾体是南丰蜜橘，孕灾环境主要包括天气气候条件、地形地貌等因素。本文开展南丰蜜橘黄龙病发生气候风险区划研究，旨在客观地揭示南丰蜜橘黄龙病发生的地域差异，受气候因素及柑橘木虱情况等影响的可能性，为在以后的南丰蜜橘生产中进行黄龙病分区预报，以此提高预报预测的及时性和准确性，在综合防治方面做到区别对待、分类指导，针对性地为南丰蜜橘黄龙病的防治提供科学依据。

1 资料与方法

气象要素资料：南丰国家气象观测一级站1958—2019年大气探测资料，南丰县12个乡镇近10 a探测资料。包括了1月极端最低气温、日最低气温小于0℃累计日数、日最低气温小于-2.0℃累计日数、5月降水日数、9月降水日数、年平均最低气温、年平均气温、大风日数、日照等气候资料。南丰蜜橘黄龙病病株资料主要来源于南丰县蜜橘产业局，南丰蜜橘总种植面积资料主要来源于南丰县统计局。

2 南丰蜜橘黄龙病与气候条件关系分析

2.1 黄龙病病菌滋生、蔓延的气候条件

根据农业农村局及蜜橘产业局的近年黄龙病普查数据及南丰蜜橘黄龙病发生气候风险区划研究课题小组成员观测显示，南丰蜜橘黄龙病的发生与气象条件有着密切关系，气候的变化是影响其发生、发展蔓延的重要因素[1-2]。黄龙病病菌在适宜的温湿度条件下能够正常的生长、发育和繁殖，孢子在适宜的温度下能够萌发。黄龙病病菌菌丝生长的最适宜温度在20℃以上，卵形分生孢子萌发的适宜温度为15℃～25℃。宗德华等[3]提出5月以后突然出现27℃的高温有利于黄龙病真菌滋生;且当5月日平均气温≥25℃时，黄龙病病源就开始存在，同时满足相对湿度≥80%時，最有利于黄龙病的发生和传播。

2.2 柑橘木虱发生流行的气候条件

柑橘木虱是黄龙病病原的唯一传播媒介，有柑橘木虱的区域就有柑橘黄龙病，防治木虱也是防治黄龙病的关键。从柑橘木虱角度出发，研究柑橘木虱发生的气候条件，推算出黄龙病发生的气象指标。柑橘木虱是喜温性昆虫，木虱在8℃以下时静止不动，14℃时能飞会跳。冬季低温是限制柑橘木虱分布的主要因素，也是影响其种群数量变动的关键因子之一。周启明等[4]在室内的测定结果表明：在连续7 d的-2℃～0℃低温条件下，柑橘木虱成虫死亡率达55.3%，连续10 d的-2℃～0℃低温条件下柑橘木虱成虫全部死亡。白先进等[5]调查结果表明：日平均温度2℃以下连续13 d以上，连续4 d最低温度低于0℃以下，使柑橘木虱成虫全部死亡，死亡率达100%。柑橘木虱死亡原因，除持续长时间低温冰冻被直接冻死外，还因木虱长时间不能取食，体内贮藏能量又逐渐消耗而死亡。在自然条件下，连续低温冰冻天气对柑橘木虱越冬成虫具有致命打击，平均死亡率超过99.9%，但是仍有残存的柑橘木虱活虫，残存的柑橘木虱繁殖能力更强，当年就可以将种群数量恢复到正常状态;即便是柑橘木虱100%死亡的寄生植物，种群数量在次年也能得到恢复。冬季气温越高的地区，越冬成虫越多，并且柑橘木虱喜欢阳光充足的地方，光照强度大，光照时间长，木虱成虫存活率高，繁殖量大，发生严重[6]。强度为11 000 lx以下、每天光照时间在18 h以内，光照强度越大，光照时间越长，柑橘木虱雌成虫的产卵前期越短，产卵量越大，死亡率越低。柑橘木虱在阳光充足，绿叶层稀疏，通透性良好的橘园中发生活动频繁，发生严重[7]。柑橘木虱在南丰县发生7代左右，据2018—2019年两年的观测：夏梢（第三代）和秋梢（第七代）2个梢期虫口密度最大。5月份降水日的增多有利于夏梢抽发且不利于病虫害防治，一定程度上增加了黄龙病的发生概率，9月份后因防治病虫害的次数减少，带病毒的木虱易吸食晚秋梢传播黄龙病，另一方面，9月降水日会直接影响柑橘晚秋梢生长数量[8]。晚秋梢数量的减少在一定程度上减少了成虫产卵率，且幼虫主要在晚秋梢上取食，晚秋梢量少造成幼虫食量不够，减少了幼虫量。而木虱又以幼虫和蛹越冬，9月降水日数间接影响了木虱越冬数量。此外，木虱还具有迁飞性，大风有利于病菌的传播，特别是近地面的大风还会帮助害虫迁飞传播，柑橘木虱借助大风会传播到周围下风方的果园[9-10]。

2.3 南丰蜜橘黄龙病发生气候条件等级划分

据调查，截至2019年，南丰县13个乡镇（场）均发现柑橘木虱、黄龙病，2020年已全部按流程清除完毕，重点发生的乡镇（场）主要有白舍、三溪、紫霄、傅坊等，并且呈从南向北递减分布趋势，且靠南的橘园虫株率高、虫口密度大。将南丰县黄龙病病株6年的普查数据与冬季日最低气温≤0℃累积日数、冬季日最低气温≤-2℃累积日数、1月极端最低气温、春季平均空气相对湿度、5月气温≥25℃累积日数进行相关性分析，再结合各个气象因子年际变化趋势及相关系数（表1）。

结合柑橘黄龙病病菌孢子萌发生理气象指标、柑橘木虱越冬气象指标，对南丰县2014—2019年柑橘黄龙病病株树、增长率的气候背景进行分析（表2）。在2014年至2019年，病株数及病株增长率总体呈上升水平，仅有2017年呈负增长，其余年份都为正增长水平，尤以2018年增长明显，比上年度增加178倍，与上一年度柑橘木虱越冬数，及本年度春季气候条件有着紧密关系，加之柑橘黄龙病具有一定的潜伏期，早期田间症状不明显，所以2018年柑橘黄龙病病株数量剧增。柑橘黄龙病病菌滋生、蔓延期间，2014年至2019年空气湿度均≥75%，≥80%的年份有4年，病田率增长量超过50%的年份中有3年相对湿度在80%以上。5月日平均气温≥25℃且日最高气温≥30℃累积日数多数年份在5 d以上。病田率增长量超过50%的年份中有1年大于15 d。1月极端最低气温仅有1年>0℃，3年<-2℃，-2℃<2年<0℃。冬季日最低气温≤0℃累积日数仅有1年为20 d，4年>5 d，2年<2 d。冬季日最低气温≤-2℃累积日数3年为5 d，两年为2 d。值得注意的是，2017年1月极端气温0.6℃，冬季日最低气温≤0℃累积日数0 d，大大的增加了2018年柑橘木虱越冬基数。2018年春季平均相对湿度75%，5月气温≥25℃且日最高气温≥30℃累积日数高达17 d，大大的增加了2018年柑橘黄龙病病株数量。

同时，通过对各个气象因子与年际变化关系（表2），可以看到冬季日最低气温≤0℃累积日数、冬季日最低气温≤-2℃累积日数、1月极端最低气温、春季平均空气相对湿度都达极显著负相关关系，其中冬季日最低气温≤0℃累积日数、冬季日最低气温≤-2℃累积日数、1月极端最低气温的变化，均有利于柑橘黄龙病的发生、发展和流行。与春季平均空气相对湿度呈极显著负相关关系，说明其不利于柑橘黄龙病的发生、发展和流行。由此看来，黄龙病的发生、发展和流行与上一年度的越冬气温条件和春季的濕度条件、5月气温条件相关密切，越冬期的温度变化与对柑橘木虱的越冬基数作用明显，而又因南丰县整体来说最低气温小于-2℃的时间占少数，且差异不明显，较难体现对黄龙病发生的影响，反而小于0℃的累计日数较多，且差异明显，更能体现对黄龙病发生的影响。春季的湿度条件、5月的气温条件对黄龙病病菌的滋生蔓延则有着非常大的作用。

综合上述分析，结合南丰县多年气候背景情况、参考相关文献及咨询相关专家，本文大体可以确定南丰蜜橘黄龙病发生、发展、流行的气候条件等级指标（表3）。

3 南丰蜜橘黄龙病发生气候风险模型的建立及风险等级划分

3.1 南丰蜜橘黄龙病发生气候风险模型的建立

从农业气象灾害的风险分析理论出发，农业气象灾害的发生条件包含致灾因子、承灾体、孕灾环境。南丰蜜橘黄龙病发生，经过风险辨识、资料分析对比、专家咨询等得出结论：黄龙病致灾因子为柑橘木虱、黄龙病病菌，承灾体南丰蜜橘，孕灾环境主要为天气气候条件、地形地貌条件。根据自然灾害风险计算公式，建立南丰蜜橘黄龙病发生风险指数（F）计算模型：F=S×T;S=（a1×H1+a2×H2）×100;T=b×E。式中：F为南丰蜜橘黄龙病发生风险度;H1、H2为某乡镇2010—2019年出现适宜、次适宜于南丰蜜橘黄龙病发生气候条件的频率;E为2010—2019南丰县某乡镇蜜橘种植面积占总耕地面积百分比的平均值，a1、a2、b为各因子权重系数。

利用HAP法对3个因子的权重系数进行确定，南丰蜜橘黄龙病发生风险性为第一层次，发生的气候条件及蜜橘种植面积比作为第二层次，而发生条件的适宜性与次适宜性为第二层次气候条件中的第三层次。

通过对比分析历年资料及采取专家咨询的方法，确定气候条件占主导地位，结合层次分析法中的判断矩阵标度及含义表来构成其判断矩阵（表4）。

即构成的矩阵为：

气候条件=。对第二层次的相对权重系数进行计算和一致性检验。计算的结果是气候条件的权重系数为0.8，小麦种植面积为0.2，且该结果通过了一致性检验。

相对第一层次，第三层次中适宜发生的气候条件比次适宜气候条件稍重要，构成判断矩阵（表5）。

即构成的矩阵为：

气候条件=。对第三层次次的相对权重系数进行计算和一致性检验。计算的结果是适宜气候条件的权重系数为0.75，次适宜气候条件为0.25，且该结果也通过了一致性检验。因此，对小麦条锈病冬繁农业气候风险计算模型中的3个因子所赋予的权重系数分别是：a1=0.8×0.75=0.6，a2=0.8×0.25=0.2，b=0.2。

3.2 风险等级的划分

利用南丰蜜橘发生气候风险模型，计算南丰县各乡镇南丰蜜橘发生的气候风险度值。结果表明，风险度值处于0～5.47之间，其中大部分地方风险值处于中间值。

为了消除不同量纲对评价风险指标影响，利用极差正规化的方法将各乡镇南丰蜜橘发生气候风险度值>0的数据进行处理，以达到对南丰蜜橘黄龙病发生气候风险进行等级划分的目的，即：X=Xi-Xmin /Xmax-Xmin，式中：X为第i项气象灾害指标的量化值，0≤X≤1;Xi为某点风险度值，Xmin为风险度值序列内最小值，Xmax为风险度值序列内最大值。

经处理后的数值序列范围皆为0～1，然后对数据按0～0.3、0.3～0.6、0.6～1作为划分各风险值低、中和高的界限值，同时也得到了划分南丰蜜橘黄龙病发生气候风险等级数值范围（表6）。

4 基于GIS南丰蜜橘黄龙病发生气候风险区划

利用ARCGIS的空间分析模块中的克里金插值（Kriging）法，结合南丰蜜橘黄龙病发生气候风险等级指标对南丰蜜橘气候风险度进行区划（图1）。

如图1所示，南丰蜜橘黄龙病发生气候风险等级分为3个区：（1）低风险区：南丰县低风险区主要为琴城镇、莱溪乡、太源乡、洽湾镇。南丰县东北地区：含琴城镇、莱溪乡、洽湾镇、太源乡。该区的1月极端气温低，气候较为干燥，空气相对湿度较低，12月次年2月最低气温小于0℃累积日数多，且该区蜜橘种植比例较低，均低于10%，使得出现南丰蜜橘黄龙病适宜气候条件出现频率低于10%，次适宜于条件也低于40%。因此，该区也成为南丰蜜橘黄龙病发生气候低风险区。其中，需要强调的是琴城镇内有河流穿过，灌溉条件较好，果园有良好的土壤湿度，一定程度上增加了沿河地带发生黄龙病的风险度。（2）中风险区：南丰县绝大部分地区。南丰县市山镇、桑田镇、太和镇、三溪乡、付坊乡、紫霄镇、白舍镇东部。此6个乡镇绝大部分处于南丰中部地区，1月极端最低气温水平较低，12月至次年2月小于0℃累积日数较多，湿度条件好，5月平均气温≥25℃、最高气温>30℃累计日数水平较高，次适宜条件频率在40%～70%，整体气候条件较有利于黄龙病病菌滋生和柑橘木虱繁殖蔓延。其中，有5个乡镇（桑田镇、太和镇、三溪乡、付坊乡、紫霄镇）的蜜橘种植比例不高。值得一提的是，市山镇为南丰县蜜橘种植面积最多的乡镇，但该地整体适宜蜜橘黄龙病产生的气候条件频率为0，造成该地发生黄龙病的气候风险为中等，另外三溪乡地处军峰山角，气温水平条件较低，且蜜橘种植面积比例较低，但是该地5月气候条件好，高温高湿日数较多，鄰近有包坊水库引水灌溉，湿度条件好，适合黄龙病病菌滋生和木虱繁殖蔓延，处于山脚，病虫害防治难度高，从而造成适宜蜜橘黄龙病产生的风险处于中等水平。（3）高风险区：南丰县白舍镇西部及紫霄镇小部分地区该镇1月极端最低气温高，空气湿度大水分条件好，5月高温高湿累积日数多，出现适宜黄龙病发生的气候条件频率为30%～50%，次适宜条件频率在40%～70%之间，整体气候条件利于柑橘黄龙病的发生。同时，该镇西部是南丰蜜橘主要种植区域之一。因而，该区是南丰蜜橘黄龙病发生气候风险最高区域。另外，该区在地理位置上处于南丰县南端。因此，该区常年有较多的柑橘木虱繁殖，从而成为南丰蜜橘黄龙病发生气候风险最高区域。

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责任编辑：黄艳飞