基于溫濕度的酒葡萄炭疽病預報指標與模型

孫麗華 李瑞盈 杜建雙

摘要：為分析釀酒葡萄炭疽病發生與氣象條件之間的關系，建立該病發生前期氣象指標及預報模型，以期為結合中期天氣預報產品對炭疽病的預測預警提供技術支持。使用近10年（2007—2016年）炭疽病發生觀測資料及同步氣溫、相對濕度、降水等氣象記錄，對病害發生前15 d氣象條件進行分析，采用逐步回歸分析方法建立預測模型。結果表明，高溫高濕的氣候環境是炭疽病發生和流行的重要條件，氣象條件出現以下3種情況，則預測7～10 d內將有炭疽病發生：（1）連續3 d出現相對濕度85%及以上，氣溫24 ℃左右，且有2～3次20 mm以上明顯降水;（2）降水量不足 5 mm，但相對濕度呈增加趨勢且連續2 d在85%及以上，氣溫呈上升趨勢;（3）前期出現明顯降水（20 mm以上），相對濕度連續3 d達85%及以上，后期氣溫迅速上升。若根據預報模型計算的Y值在0.9～1.1間則極易發生炭疽病。該氣象指標及預報模型對預測炭疽病發生、加強綜合防治有積極的指導作用。

關鍵詞：釀酒葡萄;炭疽病;氣象指標;預報模型

中圖分類號： S436.631.1+5 ?文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2020）15-0151-07

炭疽病別稱晚腐病，是葡萄近成熟期引起果實腐爛的重要病害之一。炭疽病主要危害成熟果實，也可危害幼果、葉片、葉柄、穗軸和卷須等，從而影響葡萄的品質和產量，一般造成減產10%～20%，流行年份病穗率達50%以上，導致種植戶經濟損失巨大[1-4]。炭疽病在我國各葡萄栽培區均有分布，南方產區該病發生較為普遍，有些年份發病非常嚴重，北方地區尤其環渤海灣釀酒葡萄產區炭疽病危害比較嚴重[5]。炭疽病屬于真菌病害，主要以菌絲體在枝蔓表層組織及病果上越冬，翌春環境條件適宜時產生大量分生孢子，通過風雨或昆蟲傳播到果穗上，引起初次侵染。然后經過潛育期，病部孢子囊會繼續萌發產生更多分生孢子，再次侵染植株果穗或其他部位，引起病害流行。氣象條件不僅影響植物的物候生長、果實產量及品質，同時也與病蟲害發生有密切關系[6-10]。炭疽病的發生、流行取決于病原菌、葡萄苗木和環境條件，其中氣象條件起著重要作用。炭疽病的發生、發展與氣溫、降水、濕度等關系密切，因此分析炭疽病發生前的氣象條件變化，建立炭疽病發生的氣象指標及預報模型，對預防控制炭疽病、提高酒葡萄品質、減少經濟損失具有重要意義。

目前，國內有關炭疽病的研究主要集中在病原菌形態、病菌分類、毒素、田間侵染和流行規律等方面，對炭疽病與氣象條件關系的分析較少。有研究人員探討了貴州省安順市、河北省昌黎縣、河南省鄭州市、陜西省興平市、安徽省淮北市、遼寧省開原市等地葡萄炭疽病的發病規律、發病原因及防治措施，指出炭疽病的發生和流行與氣候條件之間存在一定關系。洪勇指出，多雨高濕、溫度適宜是炭疽病流行的主要條件，天氣干旱則病害發展緩慢[11]。趙大偉認為，通風透光較差、田間濕度大的果園炭疽病發病嚴重[12]。邢彩云等認為，炭疽病越冬病菌要達到一定溫濕度條件才能形成分生孢子，分生孢子的傳播與萌發都需要一定的水分和降雨[13]。費關鍵等指出，炭疽病病菌產生孢子主要受溫度和雨量的影響，溫度越低，產生孢子所需的時間越長，雨量豐富有利孢子產生[14]。穆玉俠認為，逢悶熱雷雨，炭疽病便進入發病盛期，有雨、露、霧的天氣有利于發病[15]。孫執中認為，天氣潮濕悶熱利于炭疽病菌的侵染蔓延，降水早則發病早，天氣干旱時則發病緩慢[16]。以上研究均指出炭疽病發生與氣象條件有關，為技術人員開展炭疽病與氣象條件關系的深入分析提供參考依據及思路，但這些研究沒有具體指出適宜炭疽病發生的氣象指標，在生產中的操作性及實際指導意義略顯不足。因此，基于實地炭疽病調查資料與同步氣象資料開展炭疽病與氣象條件關系分析、建立炭疽病發生前期氣象指標及預報模型，為酒葡萄種植基地提供合理的防治時機，對達到提前預防和控制炭疽病的發生發展、減少病害危害的目的具有重要指導意義。

1 材料與方法

1.1 資料來源

炭疽病發生日期及病情指數資料來源于昌黎朗格斯酒莊（秦皇島）有限公司、中糧華夏長城葡萄酒有限公司及耿氏酒堡，均位于秦皇島市昌黎縣境內。供試酒葡萄品種為赤霞珠，種植面積 400多hm2，栽培形式為人字型架栽培，觀測試驗區生長季節不進行藥劑防治，水肥管理及農事操作正常進行。其中炭疽病病情指數為2012—2014年觀測，發病日期資料為2007—2016年觀測，氣象資料采用2007—2016年昌黎縣氣象局的氣溫、相對濕度、降水等觀測數據。

1.2 計算方法

采用實地調查法記錄釀酒葡萄炭疽病發生情況，因炭疽病主要危害果實，故主要調查釀酒葡萄果穗發病情況，發生標準分為始發期（以病果出現為標志）、盛發期（病穗率達10%為盛發期的低限）和持續期3個階段[17]。炭疽病發病日期為當年第1次病害發現日期，當觀測到有染病果穗出現即記錄病發。病情指數表征了病害的發病率與嚴重度，于2012—2014年每年6月下旬到9月下旬之間每隔 7 d 進行1次病情指數調查，具體調查方法如下：在園區內隨機選取4個小區域（每個小區域面積控制在3 m×3 m），每個小區域內隨機選擇5株釀酒葡萄，共計20株，記錄總穗數、發病穗數。參考前人對昌黎產區葡萄病蟲害發生情況的研究[18]，采用的果穗病害分級方法如下：

0級：無病斑;

1級：全穗1/4以下果粒感病;

2級：全穗1/4～1/2果粒感病;

3級：全穗>1/2～3/4果粒感病;

4級：全穗3/4以上果粒感病。

病情指數=∑（各級病果穗數×相對級數值）/（調查總果穗數×最高級別代表值）×100%。

采用數量統計方法對病發前15 d的氣象條件進行逐要素相關性分析，再根據擬合軟件進行綜合的多元回歸分析并建立回歸方程[19]。

2 研究區概況及當地釀酒葡萄物候期

昌黎縣位于河北省東北部，屬東部季風區暖溫帶半濕潤大陸性氣候，日照充足，四季分明。年均日照時數2 901.0 h，年平均氣溫11.7 ℃，最熱月平均氣溫25.4 ℃，最冷月平均氣溫-4.3 ℃，無霜期186 d，≥10 ℃的有效積溫1 909.8 ℃，年平均降水量602.9 mm，年平均相對濕度61%，氣候條件非常適宜釀酒葡萄生長[20-22]。

昌黎釀酒葡萄的物候期：4月中旬為萌芽期，5月中下旬為開花期，5月下旬末至7月中旬為漿果生長期，8月上旬開始進入轉色期，9月進入成熟期，10月為采收期[23-25]。

3 結果與分析

3.1 釀酒葡萄炭疽病發生情況

分析炭疽病與氣象條件關系的前提是收集整理炭疽病發病資料，實地觀測及走訪2007—2016年10年間秦皇島昌黎產區共發生炭疽病個例17個（表1）。最早發生日期7月1日，最晚為9月下旬，平均發生日期8月5日。由此可以基本確定炭疽病預報服務重點時期在7—9月。

3.2 釀酒葡萄炭疽病病情指數變化

為進一步驗證釀酒葡萄炭疽病在當地的發生時間及規律，2012—2014年在釀酒葡萄生長季對炭疽病病情指數進行定點監測。圖1為3年病情指數監測結果，可以看出，釀酒葡萄萌芽期到開花期沒有觀測到炭疽病，3年觀測結果均表明炭疽病從7月初開始發生，2012年7月17日開始出現，2013年較早，7月3日就開始出現，2014年較前2年較晚，為7月27日。但7月初至8月上旬其發病率較低，病情指數也在10以下，發病較輕。直到8月中旬起病情指數呈迅速升高趨勢，開始進入炭疽病盛發期。如2013年8月14日以后，降水量逐漸增加，空氣濕度大，炭疽病的發病率和病情指數逐漸增大，一直持續到調查后期，病情指數為33.7，為3年調查的最高值。因此，昌黎產區可把6月底至7月初的發病前或發病初期定為釀酒葡萄炭疽病有效防治開始期，采取措施進行防治，降低炭疽病在果實成熟后期的蔓延發展，從而降低該病對葡萄品質及產量的影響。

3.3 釀葡萄炭疽病發生前期氣象條件分析

3.3.1 氣溫 研究表明，炭疽病的發生與環境條件密切相關，其孢子的形成與溫度有關，形成的溫度范圍為10～35 ℃，最適溫度為25～28 ℃，12 ℃以下或36 ℃以上不形成孢子[26]。2007—2016年炭疽病發生期氣象資料顯示：該病發生前15 d平均氣溫21.8～32.1 ℃，前7 d平均氣溫21.9～30.7 ℃，發病前3 d平均氣溫變化范圍變小，10年中有9年3 d的平均氣溫在23.5～27.0 ℃之間，氣溫變化基本穩定在一個小范圍區間，溫差幅度較小，只有1年為30.3 ℃，但該年3 d的溫度范圍為27.3～30.3 ℃，溫差幅度3 ℃。圖2為2007—2016年10年炭疽病發病前15 d逐日平均氣溫變化曲線，從圖2可以看出，炭疽病發病前15 d平均氣溫基本維持在25.5～27.5 ℃間，前7 d在25.6～26.6 ℃間，一般在發病前9～7 d和3 d左右分別有1次弱降溫過程，然后氣溫呈上升趨勢。

以上分析可以推測，較穩定的溫度條件為炭疽病的發生創造了基礎條件，23～27 ℃也處于炭疽病發生的最適宜溫度范圍，發病前3 d有升溫趨勢。總結2007—2016年間溫度數據，結合前人研究結果，22～31 ℃是當地炭疽病發生的適宜溫度，其中最適宜溫度范圍為23～27 ℃。

3.3.2 相對濕度 炭疽病的發生與環境條件密切相關，多雨高濕、溫度適宜是該病流行的主要條件，特別是高濕環境通常會提高該病害發生的概率。表2為2007—2016年炭疽病發生前15 d逐日相對濕度變化，可以看出，10年中，炭疽病發生前15 d均出現連續3 d平均相對濕度達85%及以上情況，其中有4年連續3 d的相對濕度在90%及以上，分別為2009年、2010年、2011年和2012年。而2010年持續9 d相對濕度達89%及以上，2012年發病前11 d有9 d的相對濕度在86%及以上，2015年發病前12 d有9 d相對濕度在85%及以上。另外統計還表明，當連續3 d以上平均相對濕度≥85%時，最快2 d后炭疽病發生（2009年），最遲10 d炭疽病發生（2013年），一般在3～7 d后發生。由此可以推測，較高的相對濕度為炭疽病的萌發和侵染提供了較為有利的條件，高濕環境與炭疽病的發生呈正相關。

相關調查也表明，雨后葡萄園內連續濕潤8～12 h，炭疽病菌能在果穗或果粒上完成侵入，園內相對濕度達到82%以上，病菌孢子的數量在4～5 d后出現高峰。因此，可以認為炭疽病滋生的適宜濕度范圍≥85%，當連續3 d平均相對濕度在85%及以上時，10 d內發生炭疽病概率非常大。

3.3.3 降水 炭疽病的發生是氣溫、濕度和降水等氣候條件之間協同作用的結果。釀酒葡萄帶菌枝蔓經雨水淋濕后形成大量孢子，環境溫度適宜時，病斑上新形成的分生孢子可借風雨或昆蟲再次傳播，進行多次侵染，尤其隨著雨水飛濺，傳播到新梢、葉片、葉柄、卷須、果柄、果實上，因此分生孢子的萌發與傳播均需要一定的水分或降雨，且雨、露、霧條件有利于孢子形成。分析得知，炭疽病田間發病與降雨關系密切，降雨后數天易發病，天旱時病情擴展不明顯。2007—2016年，有9年在炭疽病發病前3 d出現降水，唯一沒有出現降水的2012年在發病前8～7 d連續2 d有降水，且過程降水量達47.3 mm。有6年發病前5 d降水總量達17.4～172.6 mm。圖3為2007—2016年炭疽病發病前7 d累積降水量變化，10年中有8年累積降水量在 20 mm 以上，2年在5～10 mm間。可見炭疽病發病前總體降水量偏多，充足的降水為炭疽病的發生創造了良好的水汽條件。

3.3.4 日照時數 綜上所述，高濕環境是該病發生流行的主要條件之一，而日照時數與高濕環境呈負相關關系[27]。7—8月昌黎地區為潮濕悶熱天氣，當日照時數較低時，大多數時候當天的相對濕度較高，具體參考表2和表3。表3為昌黎產區2007—2016年炭疽病發生前15 d的日照時數。在炭疽病發生前15 d內，至少有4 d的日照時數低于7.5 h。同時炭疽病發生前3 d內，必然有1 d的日照時數小于7.5 h，這一天的相對濕度也大于70%。由此可以說相對較低的日照時數是誘發炭疽病的間接氣象因素。

3.3.5 干燥度 昌黎產區2007—2016年及炭疽病易發期的干燥度如表4所示。干燥度的計算公式為修正的謝良尼諾夫公式：

K=0.16×（∑≥10 ℃）/R。

式中：K為干燥度;∑≥10 ℃表示當年1月1日到發現炭疽病發生期間≥10 ℃的積溫;R表示同時期降水量。積溫和降水量的累積時間段為該年1月1日到病發日。從表4可以看出，2007—2016年昌黎產區的年干燥度均在1以下，根據既定標準，昌黎產區為濕潤地區，即表示該地區全年的雨水較多且濕度較大，有利于炭疽病的發生。

3.3.6 綜合分析及氣象指標 溫度、濕度、感病作物是病害流行的三要素，而適宜的溫度、濕度是發病的基本條件。對炭疽病而言，多雨、空氣濕度大、高溫是該病害流行的主要條件。對2007—2016年炭疽病發生的10年病例進行溫度、濕度和降水量綜合分析（圖4），可以看出，平均氣溫和相對濕度之間的變化呈現一定規律，通常情況下，平均溫度與相對濕度二者的變化趨勢呈反相關，特別是相對濕度出現較為劇烈的變化時，但溫度的變化幅度較相對濕度變化幅度小，一直處于有利于炭疽病病菌侵染的適宜范圍內。結合降水次數及降水量，炭疽病發生基本可以分為以下3種情況：（1）連續3 d出現相對濕度85%及以上，氣溫 24 ℃ 左右，且有2～3次20 mm以上明顯降水（代表年份2011年7月26日）。2011年連續7 d相對濕度≥85%，發病前4 d氣溫均在24 ℃以上，發病前7 d出現5次降水，且有3次20 mm以上明顯降水。（2）相對濕度呈增加趨勢且連續2天在85%及以上，氣溫也同步上升趨勢時，即使降水量不足 5 mm（代表年份2009年8月28日）。（3）前期出現明顯降水（20 mm以上），相對濕度連續3 d達85%及以上，后期氣溫上升迅速（代表年份2010年7月24日）。以上3種情況出現或即將出現時，均可以預測已經具備炭疽病發生的適宜氣象條件，如病源存在，則預測7 d內將有炭疽病發生。

綜合分析可以得出炭疽病發生的農業氣象指標：氣溫23 ℃～27 ℃，平均相對濕度≥85%且持續3 d以上，只要有降水出現，7～10 d具備炭疽病發生的基礎。此時可結合病原菌調查及未來7 d中期天氣預報，為種植基地提供釀酒葡萄炭疽病發生氣象條件預報，提醒技術人員提前采取防治措施。

3.4 炭疽病發生潛勢預報模型

對炭疽病發生情況及氣象因子進行處理，以炭疽病發生情況為因變量，相關氣象影響因子為自變量，進行逐步回歸分析，從中篩選最佳回歸方程，組建葡萄炭疽病流行預測模型，為炭疽病提前預防提供參考。設炭疽病發生為數值1，以溫度、相對濕度、降水為影響因素，獲得回歸方程：

Y=0.05+0.002 61×X1+0.012 02×X2-0.007 6×X3。（1）

式中：X1表示病發前7 d的日平均氣溫;X2表示病發前7 d的日平均相對濕度;X3表示病發前7 d的平均降水量。方程總體檢驗為顯著水平（R2=0.997 3，P<0.01），因而可以用于昌黎地區釀酒葡萄炭疽病流行的預測，該方程表明相對濕度和降水是影響炭疽病發生的主要因素，降水未與病害的發生呈現正相關關系。當計算出Y值在0.9～1.1之間時，發生炭疽病的可能性較大，且Y值越接近1發病的可能性越大。結合發病個例炭疽病發生程度，這里設定0.95≤Y≤1.05為高危區，0.9≤Y≤0.95或1.05≤Y≤1.1為中危區，Y<1.9或Y>1.1為低危區。

結合2017年、2018年的氣象數據，利用方程（1）可以對炭疽病的發生進行預判。之前數據中炭疽病的發生最早出現在7月17日，且每年發病時間都在7月、8月。方程（1）需要7 d的平均氣溫、相對濕度和降水量，因此從7月15日開始，利用方程（1）開始計算Y值，所獲得計算結果如圖5所示。

由圖5可知，2017年7月15—20日、25—28日2個時段的Y值處于0.9～1.1之間，符合炭疽病發生氣象預警條件，且為0.95～1.05區間的高危區。但7月15—20日炭疽病并未發生，經過調研分析，這可能與觀測園區炭疽病病情指數低及該段時間未出現降雨有關。隨著時間推進，7月21—24日Y值升高，處在中低危區間，但從7月25日開始，Y值逐漸減小，直至縮減到7月28日的1.016，達到高危預警范圍，而就在7月29日發現了炭疽病。由此可以表明，該預報模型對炭疽病還是具有可預報性

的。2018年的情況也十分類似，2018年7月20日起，Y值開始呈下降趨勢，7月31日時Y值降至1.014，也達到0.95～1.05的高危預警范圍，而2018年8月1日則觀察到了炭疽病。根據上面2年預判分析，可以確定方程（1）用于炭疽病發生的預報，能夠起到預警作用，為農田釀酒葡萄炭疽病防治提供指導。具體而言，從7月15日開始計算Y值，觀察Y值的變化，當Y值進入高危區間，立刻對炭疽病發生進行預警，特別是Y值持續降低，進入高危區間時，預警級別進入最高等級。

2017年、2018連續2年進行了氣象條件監測，應用本模型滾動計算Y值，針對炭疽病的發生向用戶（昌黎朗格斯酒莊、華夏酒莊、金仕酒莊及耿氏酒堡）發出預報預警，提前2～3 d采取措施進行炭疽病防治，有效控制了病情的發生發展，提高了園區當年釀酒葡萄的產量和品質。

4 結論與討論

高濕度是炭疽病發生、流行的重要條件，相對較高的溫度為炭疽病真菌萌發及生長提供了較為有利的溫度環境，降雨提高了相對濕度，利于病菌的生長、傳播及入侵。根據干燥度統計可知昌黎產區為濕潤地區，進入7月以后，氣溫、濕度升高，降水增加，為炭疽病的發生提供了較為適宜的環境條件。

根據炭疽病發生的氣象指標，結合中期天氣預報可對炭疽病的發生提出預測預警。當預報未來 7～10 d 氣溫在23～27 ℃、相對濕度持續3 d達85%及以上且將有降水出現，根據預測模型（1）進行計算得到的Y值在0.9～1.1之間，則炭疽病極有可能發生。結合Y值所在區間可分級發布病害預警，提醒種植戶加強注意和做好藥劑準備。

果園環境是炭疽病發生的重要影響因素，通風透光不良、果園排水不暢、田間濕度大、病殘體清除不徹底等有利于發病。創造良好的通風透光條件，降低小氣候的空氣濕度，是減輕病害發生的關鍵措施。

根據2017年和2018年2年的實際應用可以發現，通過方程（1）并結合氣象條件進行綜合分析，還是能夠預判炭疽病的發生。不過由于炭疽病資料時間序列較短，對炭疽病的觀察較為粗糙，沒有深入統計發病率等重要指標，加之分析手段的局限性，使得本研究還要進一步深化，力求將該問題解決得更好。

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