江蘇省小麥赤霉病氣象風險評估技術

任義方 羅曉春 吳佳文

摘要：為研究適宜赤霉病發生發展的氣象條件和關鍵影響時段，提高小麥氣象型病害監測能力，通過分析赤霉病歷史發生特點和規律，結合江蘇省歷史氣象資料、小麥赤霉病系統田和大田調查資料，給出不同關鍵時段小麥赤霉病的氣象促病指標。在此基礎上，從小麥自身受病害侵染敏感性和促病氣象條件發生概率出發，分別定義感病風險指數和促病風險指數來構建發病風險指數，從而實現了在病害監測時段中單點和區域的發病風險評估。研究表明，小麥孕穗-抽穗、抽穗-開花、開花-乳熟階段適宜病害發生的氣象條件不同，日平均氣溫>14 ℃、>16 ℃、>18 ℃和相對濕度>70%、>68%、>70%是各個階段易于促進赤霉病發生發展的氣象指標。江蘇4月下旬開始小麥赤霉病存在發病風險，累積發病風險度超過70%的集中發病期在5月4—21日，且蘇南大部和沿淮淮北中部地區為病害高風險地區，須要結合關鍵發病時段和區域加強病害防御。

關鍵詞：小麥赤霉病;氣象條件;風險評估;發育階段;發病風險

中圖分類號：S435.121.4+5?? 文獻標志碼： A? 文章編號：1002-1302（2020）06-0092-06

小麥赤霉病在我國廣泛分布，北起黑龍江春麥區，南至華南冬麥區。各地病害發生程度均不相同，以長江中下游地區流行頻率最高，江蘇各麥區赤霉病已成為小麥生產上最具威脅的病害之一。赤霉病流行年份可造成小麥減產20%～50%，甚至絕收[1-3]。

小麥赤霉病是一種“氣象型”病害，其侵染循環過程與氣象因子息息相關。赤霉病子囊孢子的病菌最先侵染花藥，其次是穎片內側壁，遇到適宜的水分和溫度，即侵入麥穗組織，吸取養料。經過2～5 d的潛育期，就能表現出病癥，并在病穗上長出菌絲和大量的分生孢子，遇雨可引起再次侵染。國內在赤霉病發生規律及防治技術方面的基礎性研究較多。如吳佳文等對2015年病害典型發生年份，從江蘇小麥赤霉病見病期、發生面積和區域，及其與生育進程差異的關系進行了研究[4];楊俊杰等介紹了2014年小麥赤霉病在湖北全省麥區的發生概況和特點，并給出了相應的防控對策[5]。除了分析赤霉病流行典型年份病害發生規律外，探討促使病害發展的影響因子也是學者們的研究重點。如謝忠萍等通過對江蘇省射陽縣小麥赤霉病發生影響因子進行探究后，發現小麥赤霉病的發生與春季稻樁上的赤霉菌子囊殼數量及4月下旬至5月上旬的降雨日數和日平均風速有關[6];徐云等分時段分析了不同溫濕度組合出現頻率與赤霉病病穗率間的相關性，給出了適宜赤霉病發生發展的農田小氣候溫濕度條件[7];馮成玉等指出，海安地區小麥感病期內，日均溫12 ℃以上、相對濕度82%以上的天氣時段越長，赤霉病的發病越重[8];王軍等通過對南譙區各鄉鎮赤霉病病株率的聚集度測定和相應土壤含水量的監測，分析發現土壤相對含水量與病株率呈正相關關系[9]。在探究促使病害發展影響因子的同時，不同學者針對病害影響的敏感時段也開展了相關研究。張漢琳認為，小麥赤霉病發生與流行的影響因素有氣候因素、病原菌量、寄主生育期以及品種等，花期是感病的關鍵期[10];王向陽等指出，赤霉病的發生與小麥抽穗前和抽穗揚花期的降雨量、相對濕度和光照時數等氣象指標有關[11];陳永明等認為，氣象條件對小麥赤霉病發生的影響可分為小麥抽穗前、抽穗-開花期、開花之后3個階段[12]。

近年來，江蘇小麥赤霉病的發生具有見病期早、后期病情上升快、流行范圍廣、重發區域明顯、品種間發病程度差異大的特點[4]。目前，研究多集中在小麥赤霉病流行適宜氣象條件的定性分析方面，關于全省赤霉病流行定量氣象風險評估研究仍較少。為進一步研究適宜赤霉病發生發展的氣象條件，提高小麥病害的監測預報服務能力，本研究根據江蘇歷年赤霉病觀測和氣象資料，首先分析赤霉病歷史發生特點和規律，其次從小麥自身受病害侵染敏感性和促病氣象條件發生概率出發，分別定義感病風險指數和促病風險指數來構建發病風險指數，進而開展病害監測時段中單點和區域的發病風險評估。

1 資料與方法

1.1 資料介紹

江蘇省72個氣象站1980—2018年的逐日氣象資料，10個農業氣象站（徐州、沭陽、贛榆、濱海、盱眙、淮安、大豐、興化、如皋和昆山）1980—2018年小麥生育期資料，作物發育期信息主要用于提取小麥赤霉病危害敏感的關鍵時段。8個小麥赤霉病病害觀測站點（洪澤、儀征、興化、東臺、通州、金壇、宜興和張家港站）2000—2015年的病穗率和發生面積的觀測資料，13個地市2011—2018年小麥系統田和大田病穗率、病情指數的觀測資料，以及大田調查資料，包括發生面積、防治面積、實際損失和挽回損失。病害發生情況用于分析赤霉病發生規律和特點，以及驗證氣象適宜度等級判定和預報結果。

1.2 赤霉病發生規律分析方法

1.2.1 適宜氣象條件分析 氣象條件對小麥赤霉病發生的影響可分為3個階段：第1階段，小麥抽穗前天氣條件主要影響赤霉病菌子囊和子囊孢子的形成和積累;第2階段，抽穗-開花期天氣條件尤其是溫濕度直接與子囊孢子的擴散和侵染有關;第3階段，開花之后的天氣條件影響病害發展程度。因此，結合8個小麥赤霉病病害觀測站點15年的病害發生記錄，分不同生育階段，統計不同病害發生程度下相應的平均氣溫和相對濕度，來分析赤霉病發生的氣候背景，為病害氣象促病指標的確定提供依據。具體的生育階段劃分為孕穗-抽穗、抽穗-開花、開花-乳熟3個階段;病害發生程度分為輕、中、重3個等級，對應最終穗發病率（DR）分別為 DR≤10%、10%40%。

1.2.2 病害發生規律分析 分別從時間和空間的角度來分析小麥赤霉病的發生規律。首先，結合2011—2018年江蘇省小麥赤霉病發生面積、防治面積、挽回損失和實際損失的分析，來體現江蘇小麥赤霉病的時間發生特征;其次，通過各市小麥赤霉病病穗率多年平均情況的統計，來體現小麥赤霉病在江蘇的空間分布特征。

1.3 赤霉病氣象風險評估方法

小麥本身受病害影響關鍵時段與適宜氣象條件出現時間的吻合程度越高，對赤霉病發生發展越起到促進作用。因此，從小麥自身受病害侵染敏感性和促病氣象條件發生概率出發，分別定義感病風險指數和促病風險指數，進而構建發病風險指數來分析和評估江蘇小麥赤霉病流行的氣象風險。考慮到小麥赤霉病病菌侵染小麥的關鍵期是揚花階段，同時揚花期前后的氣象因子對病害最終發生程度也有影響。因此，定義整個孕穗-乳熟階段作為赤霉病氣象因素影響時段來開展病害監測。江蘇省小麥孕穗至乳熟階段的起止時間隨地域、年份不同而有一定差異，一般在4月10日至5月31日之間，將其作為病害監測期，來跟蹤病害發生發展的過程。

1.3.1 感病風險 為明確監測期間受病害影響敏感生育階段的主要分布形態特征，定義感病風險指數（Cov）為

1.3.2 促病風險 從氣象因子促病發生概率的角度，分析小麥病害監測期間容易促進赤霉病發生發展的時段，定義促病風險指數（Dis）為

1.3.3 發病風險 從受侵染作物生長特性和致災因子發生條件出發，分析小麥赤霉病發病風險。赤霉病的發生時期和危害程度與小麥發病敏感期和氣象條件適宜期的重合度密切相關。因此，綜合小麥赤霉病的發病敏感高覆蓋期和氣象條件易促病期的影響，定義赤霉病發病風險度指數（RD）為式中：RDi為病害監測期第i天的發病風險度指數。

2 結果與分析

2.1 赤霉病發生特征和規律分析

2.1.1 赤霉病歷年發生特點 從2011—2018年江蘇省赤霉病發生面積（圖1）來看，2012年、2014年、2015年、2016年、2018年江蘇地區赤霉病呈中等偏重以上流行，年發生面積超過100萬hm2，占當年小麥種植面積的50%以上。其中，2012年發生面積達154萬hm2，實際損失72.4萬t，病害在江淮、蘇南局部地區偏重以上流行，全省平均自然病穗率達 46.9%;其次為2015年，發生面積為149萬hm2，實際損失11.2萬t，病害在沿淮及里下河地區偏重以上流行，全省平均自然病穗率達25.9%。隨著防控技術提高，赤霉病防治效果明顯提升，除2012年、2016年實際損失72.4萬、20.7萬t外，其他年份基本可以控制在10萬t以下。

從各市小麥赤霉病病穗率多年平均分布情況（圖2）可見，病害發生常態具有“北輕南重”的規律，淮北地區小麥病害發病程度輕，其中連云港市多年平均病穗率最低，僅為7%;江淮之間南部和蘇南大部分地區小麥病害發病程度中，多年平均病穗率在22.0%左右;沿淮、里下河地區及蘇南部分地市小麥病害發病程度重，尤其是淮安市和鹽城市多年平均病穗率最高，達35.0%以上。

2.1.2 赤霉病侵染發病規律 在赤霉病的發生發展過程中，隨著小麥生育期的推進，氣象因子具有動態變化的特征。由表1統計結果看，小麥不同生育階段促病氣象因子的氣候背景不同，從孕穗至乳熟期，適宜病害流行的氣溫從14 ℃逐步升高至 19 ℃，相對濕度處于68%～77%。可見，溫度的促病條件隨生育進程而升高，相對濕度的促病條件在抽穗-開花期最低。主要是由于抽穗-開花期是小麥受病害病菌侵染的最敏感期，田間濕度過大或有降水過程出現就極其容易存在病害病菌萌發、繁殖和入侵的風險，因此其適宜病害發生的閾值相較于孕穗-抽穗期和開花-乳熟期的低些。同時，對于不同病害程度來說，基本上符合氣溫越高，相對濕度越大，病害流行程度越重的規律。

相應地，小麥赤霉病發生程度本身也具有一定的動態變化規律和特征。從興化典型赤霉病發生年份的病穗率分析結果（圖3）來看，顯癥初期（小麥開花后10 d）病穗率逐步增加;中期（小麥乳熟前后）病穗率增加速度最快;后期（小麥接近成熟）病穗率增加速度逐步減緩。此外，同一地區不同年份間，赤霉病發生程度存在的差異與適宜病害發生的氣象因素有關。2012年赤霉病病穗率明顯要高于

2014年和2015年，主要是因為2012年3月1—6日、15—20日出現低溫連陰雨寡照天氣，導致小麥拔節期間生育進程明顯推遲，部分地區發生濕漬害，根系發育受影響;前期小麥體質弱，田間病菌量高，加之4月29日至5月1日，正值小麥抽穗揚花又出現3天連陰雨天氣，高溫、高濕、寡照的氣象條件致使小麥赤霉病偏重發生。

2.2 赤霉病氣象風險分析和評估

2.2.1 單點發病風險評估 考慮空間分布代表性，以常州和連云港為例，結合式（1），從感病風險分析結果（圖4-a）可以發現，常州感病影響時段在4月18日至5月9日覆蓋概率最高，累積概率占整個監測時段（4月10日至5月31日）的64%;連云港感病時段在4月30日至5月16日覆蓋概率最高，累積概率占整個監測時段的43%。同時可以明顯地看到，感病影響時段常州早于連云港，主要是因為小麥生育期存在自南向北推后的現象。結合公式（2），從促病風險分析結果（圖4-b）看，促病風險在整個監測時段存在波動性，但也具有逐步增大的規律性。常州4月10—30日平均促病風險為21%，5月平均促病風險增至44%;連云港4月10—30日平均促病風險為26%，5月平均促病風險增至36%。可見，小麥開花后適宜的氣象條件提高了赤霉病加重的可能性。結合公式（3），從發病風險分析結果（圖4-c）可以發現，小麥赤霉病發病風險度隨時間變化存在2個大值區域。常州赤霉病發病風險度大值區分布在4月16—21日和4月28日至5月14日，平均發病風險度分別為26%和34%，其累積發病風險度分別占整個監測時段的16%和59%;連云港赤霉病發病風險度大值區分布在4月25日至5月8日和5月17—27日，平均發病風險度分別為36%和30%，其累積發病風險度分別占整個監測時段的41%和28%。可見，相對于常州來說，連云港發病風險度發生大值區時段偏晚。

2.2.2 區域發病風險評估 基于赤霉病發病風險度的求算方法，選出各站歷年中最高發病風險度量值和累積發病風險度>50%、>70%、>90%出現時間，分析整個江蘇省小麥赤霉病發病的風險分布特征，從而更好地把握小麥病害監測預警的重點區域和關鍵時期。

江蘇省各地赤霉病最高發病風險度的大值區主要分布在蘇南大部和沿淮淮北中部地區，最高發病風險度的小值區主要分布在徐州和連云港東部地區（圖5），且該分布趨勢與赤霉病病穗率多年平均分布情況（圖4）較為一致。累積發病風險度>50%、>70%、>90%在全省出現的時段分別為4月28日至5月11日、5月4—21日和5月11—27日，其空間分布基本上呈現從南向北逐步推遲的趨勢，句容-儀征-揚州和興化一帶出現最早，泗陽-漣水-淮陰-洪澤-寶應片區出現最晚（圖6）。

3 結論與討論

利用2011—2018年病害觀測資料，從時間變化的角度分析了小麥赤霉病的歷史發生和損失情況，從空間分布的角度分析了赤霉病病穗率的常態分布特征，給出了病害典型發生年份中病害發生面積、實際損失和平均自然病穗率等基本情況，并指出病害發生常態具有“北輕南重”的規律。

進一步分不同關鍵生育階段、不同赤霉病病害等級描述病害發生的氣候背景，并指出小麥孕 穗- 抽穗、抽穗-開花、開花-乳熟階段適宜病害發生的氣象條件不同，日平均氣溫>14 ℃、>16 ℃、>18 ℃ 和相對濕度>70%、>68%、>70 ℃ 是各個階段易于促進赤霉病發生發展的氣象指標，有效地避免了使用單一促病指標出現過度或疏漏判定氣象條件適宜病害發生的情況。

考慮到小麥本身受病害影響關鍵時段與適宜氣象條件出現時間的吻合程度越高，病害流行程度越重，從小麥自身受病害侵染敏感性和促病氣象條件發生概率出發，設定小麥孕穗期-乳熟期（4月10日至5月31日）為病害監測時段，分別定義感病風險指數和促病風險指數來構建發病風險指數，從而實現在病害發生發展監測時段中單點和區域的發病風險評估。

通過區域發病風險評估發現，江蘇省各地赤霉病最高發病風險度的大值區主要分布在蘇南大部和沿淮淮北中部地區，小值區主要分布在徐州和連云港北部地區;累積發病風險度>50%、>70%、>90%在全省出現的時段分別為4月28日至5月11日、5月4—21日和5月11—27日，空間分布基本上呈現從南向北逐步推遲的趨勢。在實際病害防治實施過程中，可針對病害高發時段和區域，加強病害防范，及時提供氣象服務保障，做好田間病害的防治和調查工作。

適宜的氣象條件只是赤霉病流行的必要條件，并不是充分條件。本研究主要從氣象角度對赤霉病的發生進行評估，研究結果為赤霉病發生的氣象適宜度等級預測預報提供了良好的基礎。此外，赤霉病的發生還受特殊地形、小麥品種、種植方式、菌源基數、栽培措施、防病方式等因素的影響，有待進一步研究氣象條件對病害的影響機制。

參考文獻：

[1]錢 省，馮同強，黃 師，等. 東海縣小麥赤霉病的發生規律與防治措施[J]. 上海蔬菜，2010，23（4）：66-67.

[2]馬 驥. 沿淮地區小麥赤霉病發生特點及原因分析[J]. 現代農業科技，2018（15）：148-149.

[3]許 杰. 2016年淮北地區小麥赤霉病發生特點及重發原因分析[J]. 現代農業科技，2017（3）：119，121.

[4]吳佳文，楊榮明，朱 鳳，等. 2015年江蘇省小麥赤霉病發生特點與防控對策探討[J]. 中國植保導刊，2016，36（10）：31-34，49.

[5]楊俊杰，王 玲，彭傳華，等. 2014年湖北小麥赤霉病發生流行特點及防控措施[J]. 中國植保導刊，2015，35（6）：40-41.

[6]謝忠萍，楊傳邦，孫朝暉，等. 射陽縣小麥赤霉病發生規律及防治意見[J]. 基層農技推廣，2018，6（12）：78-81.

[7]徐 云，高 蘋，繆 燕，等. 江蘇省小麥赤霉病氣象條件適宜度判別指標[J]. 江蘇農業科學，2016，44（8）：188-192.

[8]馮成玉，張光旺，劉建邦，等. 濕段天氣在小麥赤霉病定量預報中的應用[J]. 植物保護學報，1998（3）：231-234.

[9]王 軍，繆新偉. 小麥赤霉病田間分布及流行因素初探[J]. 農業科技通訊，2018，564（12）：92-93.

[10]張漢琳. 氣象因素與麥類赤霉病群體流行波動的研究[J]. 氣象學報，1987，45（3）：338-345.

[11]王向陽，黃詠滄，劉 升，等. 小麥赤霉病流行的氣象指標分析及在測報上的應用[J]. 安徽農業科學，2005，33（1）：35-36，38.

[12]陳永明，林付根，趙 陽，等. 論江蘇東部麥區赤霉病流行成因與監控對策[J]. 農學學報，2015，5（5）：33-38.劉 閏，周 暄，邢 帥，等. 百日菊白粉菊菌的分子檢測與鑒定[J]. 江蘇農業科學，2020，48（6）：98-103.