臨夏地區馬鈴薯環腐病氣候動態預測模式

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大國，在過去30年中，馬鈴薯種植面積和總產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。馬鈴薯環腐病俗稱黃眼圈、轉圈爛等，是馬鈴薯栽培地區的重要病害[2]。該病主要侵染馬鈴薯的維管束系統，進而危害塊莖的維管束環，使塊莖失去食用和種用價值。近年來，由于生產中大面積推廣感病品種及栽培措施的不得當，使我國北方馬鈴薯產區的環腐病再次普遍發生，而且具有日益嚴重的趨勢[3-4]。據甘肅農業部門普查，田間發病率平均為20%，減產13%以上，嚴重的減產60%以上，并造成儲藏期間大批爛窖。在馬鈴薯產區危害性更大，可引起死苗和嚴重萎蔫[5]。環腐病主要通過種薯傳播蔓延，而種薯帶菌又是馬鈴薯環腐病歷年發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]。根據臨夏州植保站提供的歷史數據看，1990～2011年全州每年平均發生面積達 10125 hm2，實際損失每年達722.8萬元。損失十分嚴重，開展氣象預測和服務十分必要。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

臨夏地區位于甘肅省南部，地理坐標為東經103°11′，北緯 35°35′，平均海拔 2000 m，是東部季風區、西北干旱區及青藏高原高寒區三大自然區的交匯地帶，受西風環流和季風環流兩個系統的影響，具有較為典型的大陸性季風氣候特征[9-10]。

1.2 資料來源與方法

臨夏地區馬鈴薯種植面積、種植區域、受災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。同期各類氣象數據來源于臨夏地區半干旱區（臨夏市）1990～2011年、陰濕氣候區和政縣1990～2011年氣象觀測實測資料。馬鈴薯環腐病的發生是生物因子在適宜的氣象條件下發生作用的結果[11-12]。通過計算臨夏地區氣溫、降水、相對濕度與馬鈴薯環腐病受災面積的相關系數，選取與環腐病相關好的前期氣象要素作為預報因子（均通過0.05的信度檢驗），分別建立了馬鈴薯環腐病發病面積不同區域、不同階段的氣象預測模型。采用相關分析及多元回歸分析方法[13]研究馬鈴薯受災面積與各種氣象因子之間的關系。

2 結果與分析

2.1 臨夏地區陰濕氣候區馬鈴薯環腐病動態氣象預測模式

2.1.1 早期環腐病氣象預測模式

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

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

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

2.1.2 晚期環腐病氣象預測模式

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

圖1 臨夏地區陰濕氣候區早期環腐病受災面積和預測面積對比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（d）；X3—9月份平均氣溫（℃）。

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

圖2 臨夏地區陰濕氣候區晚期環腐病受災面積和預測面積對比Figure2 Comparison of later stage bacterial ring rot affected area and prediction area in the wet climate zone of Linxia area

2.2 臨夏地區半干旱氣候區環腐病氣象預測模式

2.2.1 早期環腐病氣象預測模式

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

式中：Y—受災面積（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年的產量進行回報檢驗，把回報受災面積和當年實際發生的災害面積進行對比分析（圖3），可以看出依據臨夏地區干旱、半干旱氣候區早期環腐病早期氣候因子預測的受災面積和當年實際發生的災害面積趨勢很好?；貓箢A測準確率TS=73%。

2.2.2 晚期環腐病氣象預測模式

通過對預報因子進行顯著性檢驗，自由度df2=18，F=4.039判別系數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，建立干旱氣候區晚期環腐病氣象方程：

式中：Y—受災面積（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（d）。

圖3 臨夏地區半干旱氣候區早期環腐病受災面積和預測面積對比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年的產量進行回報檢驗，把回報受災面積和當年實際發生的災害面積進行對比分析（圖4），可以看出依據臨夏地區干旱、半干旱氣候區晚期環腐病早期氣候因子預測的受災面積和當年實際發生的災害面積趨勢很好?；貓箢A測準確率TS=73%。以上模式都可以直接投入生產。

圖4 臨夏地區半干旱氣候區晚期環腐病實際受災面積和預測面積對比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的發展和商品薯外銷量的增加，臨夏地區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，導致馬鈴薯環腐病發生危害嚴重，每年受災面積約0.1～2萬hm2。為了有效控制其發生危害，提高馬鈴薯產量和品質，2010～2011年連續2年對馬鈴薯環腐病的發生規律進行了調查，并結合發生特點，采取了一系列行之有效的綜合預測措施，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，但農民農事操作管理粗放，對環腐病認識不夠，防治病害意識差，使得馬鈴薯環腐病常有發生，嚴重影響了馬鈴薯的商品性和經濟效益[15]。為此，我們針對馬鈴薯環腐病的發生與防治進行了大量的研究工作，總結出馬鈴薯環腐病的發病原因與氣象條件之間的相關性及不同發病階段的對應關系，通過當年氣象條件分析，為來年馬鈴薯環腐病發病趨勢做提前預測，且各預測模式準確率達到73%～81%，做到有的放矢，防控有序。

根據模型和氣候因子，臨夏地區可以科學有效防治馬鈴薯環腐病，并根據氣候因子，指導調整馬鈴薯作物栽植面積。馬鈴薯產量豐欠不僅是復雜氣候影響的結果，還涉及土壤、生物科技投入、其他病蟲害等諸多因子的影響。本文只側重生態氣候變化因子為依據展開對馬鈴薯環腐病發病原因的初步研究，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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