昌黎地区酿酒葡萄白腐病与气象条件关系

李瑞盈 张建东 张一博 张晨宇 樊清华 孙丽华

摘要：【目的】本研究旨在分析河北昌黎地区酿酒葡萄白腐病的发生与前期气象条件之间的关系。【方法】使用2017—2021年白腐病发生资料和气温、相对湿度、降水等观测记录，对病发前七天的气象条件进行逐要素分析，再通过岭回归分析建立预测方程。【结果】在一定范围内，气温与白腐病的发生成正向相关，气温连续几日升高易引起白腐病发生，是白腐病发生的基础条件。相对湿度与白腐病之间也存在正相关关系，70%以上的高湿环境容易诱导白腐病的发生，并有利于病菌的生长。同时本研究得到了预测准确度为60.4%的酿酒葡萄白腐病病情指数的预报方程。【结论】对昌黎地区酿酒葡萄而言，当预报未来一周气温在20-30℃范围内、相对湿度达到70%以上且将有降雨出现，则白腐病有可能发生。借助本研究的预测模型，可以在一定程度上实现白腐病预报，这有助于气象部门更好地为酿酒葡萄种植户提供服务。

关键词：昌黎；酿酒葡萄；白腐病；气象条件

基金项目：河北省气象局科研开发项目（19ky31、20ky17）、秦皇岛市科学技术研究与发展计划项目（201902A217）资助。

作者简介：李瑞盈，工程师，主要从事农业气象研究。

通讯作者：孙丽华，高级工程师，主要从事农业气象及气候变化研究。

引言

葡萄白腐病俗称“水烂”或“穗烂病”，是葡萄种植中危害果实的一种重要真菌病害，最早于1878年在意大利发现，通常在冰雹过后发生严重，因此又称为“冰雹病害”[1-3]。白腐病是葡萄最重要的病害之一，在大多数葡萄品种上都会发生，发生后可造成20%-80%的损失。由于气候条件对该病害发生和流行影响很大，所以研究白腐病发生前的气象条件变化对预防和控制该病有重要作用[4]。

研究表明，白腐病为冀东地区酿酒葡萄主要病害之一[5]，气象条件会影响病害的发生，与病害发生之间存在一定的关系[6-7]。国内有关白腐病的研究主要集中在病菌形态、病菌分类、田间侵染等方面，对病害发生与气象条件之间的关系研究较少[8]。齐慧霞等研究了生长季酿酒葡萄白腐病分生孢子飞散动态，指出影响孢子飞散的主要气象因素为温度和湿度[9]；陈子文等指出白腐病的田间侵染与葡萄园微气候有关[10]；胡锐等认为夏季高温多雨利于白腐病发生[11]；潘仁全等通过研究提出紫秋葡萄白腐病发生流行与高温高湿的天气条件有密切关系[12]。此外有研究人员指出通过预测酿酒葡萄病害发生来确定最合理的农药使用时机及使用量，可有效减轻农药污染，对推动农业可持续发展有重大意义[13]。由于不同区域间小气候不同，讨论不同产区病害发生与气象条件间的关系具有重要价值。因此，本文重点研究了河北省重要的酿酒葡萄产区昌黎地区白腐病的发生与前期气象条件间的关系。

昌黎县位于北纬39°，地处适宜酿酒葡萄生长的黄金种植带上，是国际、国内公认的著名葡萄与葡萄酒产区，被誉为“中国干红葡萄酒之乡”“中国酿酒葡萄之乡”和“中国干红葡萄酒城”，是具有原产地标志认证的产区[14-17]。白腐病的发生会严重影响酿酒葡萄产量及其加工产品的品质，通过分析探索昌黎地区酿酒葡萄白腐病与气象条件之间的关系，结合短中期天气预报产品对白腐病发生提出预测预警，能够帮助种植户加强病害防治，对于提高昌黎地区酿酒葡萄产量与品质有十分积极的作用。

1 材料与方法

1.1  研究区概况

昌黎地处河北省东北部，属东部季风区暖温带半湿润大陆性气候，日照充足，四季分明。年均日照时数2809.3h，年平均气温11.3℃，年平均风速2.7m/s，无霜期186天，≥10℃的有效积温1909.8℃，年平均降水量666.8mm，年平均相对湿度61%，气候条件非常适宜酿酒葡萄生长[18-20]。

1.2  资料来源

2017-2021年在昌黎县华夏葡萄酿酒有限公司、耿氏酒堡和昌黎县博凯葡萄专业合作社三个酿酒葡萄种植基地各选长势一致、树龄相同、地势平坦且种植同一品种（赤霞珠）的地块，定点、定株调查田间白腐病发生情况。由于白腐病主要危害葡萄果穗，因此主要記录酿酒葡萄果粒发病情况，以病果出现为标志。

2017-2019年在同样地块开展病情指数的调查，每个供试葡萄园内随机调查当年抽生新蔓60个果穗，记录总穗数、发病穗数；调查全部叶片，记录各病害等级病叶数及总叶数，计算病情指数。

在系统调查的基础上，对气象资料进行收集分析，对应的资料来自昌黎县国家气象观测站。

1.3  计算方法

2017-2021年连续5年5月下旬（始花期）开始调查，具体调查方法如下：在园区内随机选取4个小区域（每个小区域面积控制在3m×3m），每个小区域内随机选择5株酿酒葡萄，共计20株。每7天调查一次，观察果穗生长情况，当发现4个区域内发病果粒数所占百分比均超过1%，即记为白腐病发生[21]。

2017-2019年每年6月下旬到9月下旬之间每隔7天进行一次调查，采用5点取样，每点调查60个果穗，记录总穗数、发病穗数，计算病情指数。果穗病害分级方法如下：

0级：无病斑；

1级：全穗1/4以下果粒感病；

2级：全穗1/4-1/2果粒感病；

3级：全穗1/2-3/4果粒感病；

4级：全穗3/4以上果粒感病。

病情指数（%）=100×∑（病级值×该级病果数）/（调查总果数×发病最高级值）。

2 结果分析

2.1  昌黎地区酿酒葡萄物候期及白腐病发生规律

昌黎地区酿酒葡萄生产的物候期为每年3月下旬出土上架，4月上旬进入萌芽期，5月下旬进入开花期，6月上旬至7月下旬为果实生长期，8月上中旬进入转色期，9月中旬进入成熟期，10月中旬进入采收期，11月进入埋土防寒期，树体开始越冬休眠。

白腐病菌在土壤中越冬，随着雨水飞溅逐渐侵染下部叶片继而向上发展，通常果梗或穗轴首先被侵染并向上下蔓延，病害到达果粒后从基部发病。如图1为2017-2019年白腐病病情指数调查示意图，可以看出昌黎地区酿酒葡萄白腐病一般始见于6月下旬至7月初，始发期内病情指数较小，增长缓慢；7月中旬开始进入第一个高峰期，7月中旬至下旬期间病情发展很快，病情指数迅速升高，病害进入盛发期；随后病情缓慢发展，进入8月中旬病情发展再次加快。

昌黎地区在6月下旬开始逐步进入雨季，气温较高，空气湿度增大，气候条件为白腐病的发生发展提供了适宜的环境，降水会造成白腐病菌沾染叶片、离地面近的果穗等部位，造成病害发生、流行，因此6月上旬至中旬为病害防治的关键时期。

2.2  白腐病发生前气温条件分析

通常而言，气温对病虫害的萌发和入侵具有极其显著的影响。病源生物需在适宜温度条件下才可正常生长、繁殖，白腐病分生孢子在适宜温度下才能萌发。

对气象资料统计整理发现，2017-2021五年间，白腐病发生前7天的日平均气温主要集中于20-28℃，此范围内白腐病易发生。对2017-2021年白腐病发生前7天日平均气温进行逐年逐日分析发现，白腐病发生前5天内出现先降后升的状态（图2）。特别是白腐病发生前一天，平均气温都超过了22℃。这7天的平均温度处于适宜白腐病孢子萌发生长的范围，是之后白腐病发生的基础条件及重要指标。因此在研判白腐病是否会发生时，要密切关注平均气温值，并且当平均气温出现低温反弹时，更需要密切关注。

图3为2017-2021年间白腐病发生前7天昌黎地区的最高气温趋势图。由统计数据可知，白腐病开始发生前7天的最高气温都高于21℃，并且低于34℃。特别是病情发生前2天，最高气温都在26℃以上。如2021年，在白腐病发生前3天的最高气温仅为21.6℃，但是之后的2天气温快速回升，病情发生前1天的最高气温已经达到26.9℃。最高气温数值在利于白腐病分生孢子生长的温度范围内（15-34℃），是白腐病发生的必要条件。

图4为2017-2021年间白腐病发生前7天昌黎地区的气温变化趋势图。由图4可以直观看出，2017-2021年病发前7天的最低气温基本高于15℃；在病发前至少有2天的气温日较差较大，平均气温处于比较中心的位置；至少有2-3天气温日较差较小，且平均气温往往偏向低温端。有研究表明气温在24-27℃范围内白腐病孢子会很快萌发和侵入；低于15℃，病菌几乎不能侵入和发展；高于34℃，病害发展会非常慢。图2-4数据证明2017-2021年白腐病发生前7天气温均处于适宜白腐病孢子生长温度范围内。综合上述分析，可以认为在昌黎地区，在一定范围内，气温与白腐病的发生正向相关，即在适宜白腐病孢子生长温度范围内，气温连续几日升高易引起白腐病发生，是白腐病发生的基础条件。

2.3  白腐病发生前降水条件分析

伤口和充分湿润是引起葡萄白腐病菌侵染的主要条件[22]，昌黎地区6月下旬刚开始进入雨季，适时的降雨是引起白腐病害发生和流行的重要因素。由图5可看出2017-2021年间，除了2020年，每一年白腐病发生均有降水，即这7天里出现一次或者多次降雨。实际上，降雨促成了白腐病孢子从泥土到植株上的传播，具体而言是白腐病孢子随风雨传播，入侵枝梢伤口，在汁液或水滴中，白腐病的分生孢子几小时内就可以萌发。因此，可以认为气温在一定范围内时出现降雨，是白腐病发生的前兆；从防病角度讲，是提高预警的开始。

2.4  白腐病发生前相对湿度条件分析

白腐病菌的孢子萌发和入侵与潮湿密切相关，湿度条件对白腐病分生孢子萌发具有重要影响，湿度条件不适宜，白腐病也不会发生，因此相对湿度也是分析白腐病发生规律的重要参数指标。图6为2017-2021年间白腐病发生前7天昌黎地区的相对湿度趋势图。由图可知，在白腐病发生前7天中，1-5天的相对湿度高于50%，除了2020年，其他年份均高于60%，且绝对多数天的相对湿度高于65%。另外，图中统计数据还清晰表明在每年白腐病发生前1天时，相对湿度已基本升至70%以上，只有2017年最后1天相对濕度出现降低，但是之前相对湿度上升明显，且最后一天数值也达到了69%。

通过长时间观察，研究者们发现70%以上的高湿环境有利于病菌的生长，高湿环境容易诱导白腐病的发生，因此可以认为相对湿度与白腐病之间存在正相关关系。

2.5  综合分析

通过上述分析，可以发现白腐病发生与气温、降水和相对湿度有密切关系。首先，适宜的温度范围是白腐病发生的先决条件，即至少一周的气温在15-34℃之间。这主要因为该温度区域内，白腐病孢子处于活跃状态，是白腐病发生的必要条件。其次是有高湿（相对湿度在70%以上）和适宜的温度（20-30℃）环境协同作用，如图7所示，病发前7天里至少存在1天满足上述气候要求，这种气候条件极其有利于白腐病的孢子快速萌发和繁殖，庞大的孢子数量对于白腐病病菌入侵植株以及最终的病发是十分关键的。再次是要有必要的降雨，当气温在20-30℃区间、同时又是高湿环境的气象条件下，如果期间或之后出现了降水，则易引起白腐病的发生。比如2021年的白腐病发生前4天的相对湿度为85%-94%，气温在18.6-26.9℃之间，其中发病前第3、4天出现了18.1、53.3mm的降水，2天之后白腐病即发生。最后，由图7可知，白腐病发生前3天（即第5-7天）出现气温较高、相对湿度较大的气象条件。可以认为这段时间是白腐病最终发生前的必经阶段。

总之，从气象条件角度来看，及时向种植户发出预警来预防白腐病，需要综合考虑气温、降水和相对湿度等多个因素及其变化趋势，尤其注意其中气温和相对湿度的叠加作用。当气温进入15-34℃区域后，应密切关注相对湿度到70%以上和全天气温均在20-30℃的气候环境的出现。如果该气候环境出现，并在伴有降水过程，则白腐病可能感染了植株。之后2-3天如果出现气温较高、相对湿度较大的气象条件，则应该提醒种植户白腐病很有可能要发生了。

2.6 病情指数预测模型

应用数学模型预测病害发生早已得到广泛应用，如小麦、马铃薯病害预测系统均能较为准确地模拟病害发生规律[23]。岭回归分析（RidgeRegression）是一种改良的最小二乘估计方法，它用于解决在线性回归分析中自变量存在共线性的问题，通过放弃最小二乘法的无偏性，以損失部分信息、降低精度为代价获得回归系数更为符合实际、更可靠的回归方法。利用岭回归分析建立白腐病病情指数与气象条件的对应关系的函数方程，这将为进一步准确预测白腐病发生及严重程度的预判提供参考。

以2017-2018年病情指数为因变量，以温度、相对湿度、降水为影响因素，获得回归方程（1）。

Y=-41.4636-4.6144*X1+5.8391*X2-1.8358*X3+0.4997*X4-0.1616*X5-0.2283*X6    （1）

其中X1为调查日前7天平均气温，X2为前7天日最高气温，X3为前7天日最低气温，X4为前7天平均相对湿度，X5为前7天降水量，X6为前7天中的降雨日数。方程复相关系数为0.6212，总体检验为显著水平（P＜0.05）。

利用2019年实际观测资料回代入方程，预测白腐病病情指数，如图8，其预测准确度为60.4%。根据上式可以计算未来白腐病发生的严重程度，据此可对葡萄园管理给出一些指导性的意见，在病害发生早期及时加以防治，避免病害的大爆发，从而减少损失，提高酿酒葡萄产量与质量。

3 结论与讨论

（1）酿酒葡萄白腐病的发生与气温、相对湿度和降雨关系较为密切。适宜的气温与湿度为病菌孢子的迅速繁殖、萌发提供了条件，同时适时的降雨为病菌的传播提供了媒介。

（2）当预报未来一周气温在20-30℃范围内、相对湿度达到70%以上且将有降水出现则白腐病有可能发生。根据昌黎地区酿酒葡萄白腐病发生的气象指标，结合短中期天气预报可对白腐病的发生提出预测预警。

（3）根据病情指数预测模型，可对未来白腐病发生严重程度进行预判，气象部门可据此向种植户发出预警，提醒其在病害防御上做好充分准备，及早防治有助于降低病害产生的影响，减少杀虫剂等农药的使用，提高酿酒葡萄的产量和品质。

（4）由于酿酒葡萄生长周期较长及一些分析手段的局限性，得到更为稳定和可靠的预测方程需要更长时间序列的资料来对模型进行优化，随着观测资料的不断积累完善，该问题将得到较好的解决。

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