低溫脅迫對(duì)廣西羅非魚養(yǎng)殖的影響及其防御對(duì)策研究

羅非魚（Oreochromisspp），別稱非洲鯽魚、南鯽、越南魚等，是一種中小型熱帶魚類，喜高溫，不耐低溫，耐低氧、高鹽度，在海水、淡水中均能生活[18]，是世界水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中一類廣泛養(yǎng)殖且具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值的淡水魚種[2]。羅非魚具有生長(zhǎng)速度快、產(chǎn)肉率高、肉質(zhì)鮮美、含肌間刺少、蛋白質(zhì)高、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）向全世界推廣的優(yōu)良水產(chǎn)養(yǎng)殖品種之一，1956年被我國(guó)引進(jìn)，之后開(kāi)始大規(guī)模推廣養(yǎng)殖，經(jīng)過(guò)幾十年發(fā)展，現(xiàn)已成為我國(guó)南方地區(qū)養(yǎng)殖、加工和出口創(chuàng)匯的優(yōu)勢(shì)魚類之一[3-]。羅非魚被稱為“不需要蛋白質(zhì)的蛋白源”[7]，不僅為人類提供了優(yōu)質(zhì)動(dòng)物蛋白，保障了人類的食物安全，其加工產(chǎn)生的副產(chǎn)品還富含豐富的氨基酸、生物活性物質(zhì)等物質(zhì)，為羅非魚深加工提升了附加值，也成為了發(fā)展羅非魚產(chǎn)業(yè)的重要環(huán)節(jié)，因此備受社會(huì)各界研究者廣泛關(guān)注[。廣西作為我國(guó)羅非魚養(yǎng)殖的主要產(chǎn)區(qū)之一，近年來(lái)其產(chǎn)量和產(chǎn)值也均穩(wěn)列全國(guó)前三，2003年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部把羅非魚定為廣西重點(diǎn)發(fā)展的優(yōu)勢(shì)水產(chǎn)養(yǎng)殖品種，進(jìn)行重點(diǎn)推廣[8-9]，由此羅非魚養(yǎng)殖成了廣西水產(chǎn)的重點(diǎn)支柱產(chǎn)業(yè)[10]，不僅增加了漁民創(chuàng)業(yè)和就業(yè)機(jī)會(huì)，同時(shí)也提高了地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。

氣候控制著農(nóng)業(yè)和漁業(yè)的生產(chǎn)，然而相比于陸地環(huán)境，水環(huán)境對(duì)氣候變化更為敏感，而且近年來(lái)受全球氣候變化影響，極端天氣頻發(fā)重發(fā)，近10年寒潮發(fā)生概率增加，低溫氣象災(zāi)害事件對(duì)我國(guó)漁業(yè)造成了嚴(yán)重威脅[1-12.14]，加之羅非魚是暖水性魚類，受低溫環(huán)境的影響較大，越冬養(yǎng)殖風(fēng)險(xiǎn)較高，廣西、廣東兩省每年因低溫造成羅非魚大量死亡，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)2億元以上，嚴(yán)重威脅其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，因此研究如何減輕低溫氣象災(zāi)害對(duì)羅非魚養(yǎng)殖過(guò)程造成的影響成為羅非魚養(yǎng)殖業(yè)的突出問(wèn)題[13-14]。相關(guān)研究人員也對(duì)此開(kāi)展了諸多研究。如林勇[15等人在人工低溫脅迫條件下，比較和分析不同品系羅非魚的耐寒性，為羅非魚品種的選育提供數(shù)據(jù)支撐；徐欣玉[等人通過(guò)對(duì)羅非魚耐低溫分子機(jī)制開(kāi)展研究，發(fā)現(xiàn)低溫脅迫影響羅非魚的免疫系統(tǒng)進(jìn)而對(duì)其生理狀態(tài)產(chǎn)生影響；楊長(zhǎng)庚7等人在低溫脅迫下，探究干擾生長(zhǎng)抑制特異性基因2（Gas2）與羅非魚腎臟細(xì)胞系之間的聯(lián)系，揭示羅非魚在低溫脅迫下的響應(yīng)機(jī)制，為培育耐低溫羅非魚以及研制抗低溫基因產(chǎn)品等提供重要的理論基礎(chǔ)；SoaudyMohamedR等人在冬季研究了丙二醇在生物絮凝劑體系對(duì)于緩解尼羅羅非魚低溫脅迫下應(yīng)激的能力；賓石玉[13等人分析了羅非魚低溫寒害的研究進(jìn)展，為深入開(kāi)展羅非魚耐低溫研究提供理論依據(jù)；林清友[1等人在低溫季節(jié)下對(duì)羅非魚繁育養(yǎng)殖技術(shù)開(kāi)展了相關(guān)研究。目前針對(duì)羅非魚受低溫影響，從其管理、生理、生化、分子等各個(gè)方面均有研究，但從低溫氣象災(zāi)害角度對(duì)羅非魚開(kāi)展的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。

本文基于1961—2022年廣西氣象站逐日氣溫?cái)?shù)據(jù)及地理信息數(shù)據(jù)，選取 lt;7°C 、 7～10^°C 、 10～15‰ 和15～20 C 低溫日數(shù)作為指標(biāo)，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)、線性趨勢(shì)擬合和GIS反距離加權(quán)插值等方法，系統(tǒng)分析廣西羅非魚低溫災(zāi)害的時(shí)空演變規(guī)律，并初步探討寒害機(jī)理。研究結(jié)果對(duì)羅非魚產(chǎn)業(yè)具有重要指導(dǎo)意義，也可為其他暖水性魚類耐寒研究提供參考，具備顯著的應(yīng)用價(jià)值。

1數(shù)據(jù)與方法

1.1研究地區(qū)概況

廣西壯族自治區(qū)地處中國(guó)南疆，位于東經(jīng)104°26τ～112°04τ ，北緯 20° 54^′～26° 24^′N ，北回歸線橫貫中部，地處兩廣丘陵西部，南臨北部灣海面，西、北部為云貴高原邊緣，東北為南嶺山地。

數(shù)據(jù)來(lái)源與預(yù)處理：本文基于廣西全區(qū)91個(gè)國(guó)家氣象觀測(cè)站，分別統(tǒng)計(jì)1961一2022年62年逐年逐日 lt;7% 日數(shù)、 日數(shù)、 10C～15C 日數(shù)、 15C～20C 日數(shù)的氣象數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來(lái)源于廣西壯族自治區(qū)氣象信息中心。

地理信息數(shù)據(jù)（矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)），即廣西數(shù)字高程模型DEM數(shù)據(jù)（經(jīng)度、緯度、海拔、坡度、坡向等柵格數(shù)據(jù)）、廣西區(qū)和市行政邊界、廣西喀斯特地區(qū)矢量邊界，廣西氣象站點(diǎn)經(jīng)緯度信息等來(lái)源于國(guó)家地理信息中心。

1.2研究方法

第一，線性趨勢(shì)擬合。統(tǒng)計(jì)出1961—2022年近62年 lt;7% 日數(shù)、7～10 C 日數(shù)、 10～15°C 日數(shù)、15～20^°C 的指標(biāo)值，運(yùn)用趨勢(shì)擬合法[13]等方法，計(jì)算出趨勢(shì)線的斜率，以此作為變化趨勢(shì)。斜率大于0表示增加，反之表示減少，進(jìn)而分析廣西喀斯特地區(qū)低溫凍害年際變化趨勢(shì)。

第二，GIS空間插值。采用GIS反距離加權(quán)空間插值法，對(duì)選取的氣象因子進(jìn)行空間插值，在考慮海拔、坡度、坡向、經(jīng)緯度5個(gè)地理參數(shù)因子的基礎(chǔ)上，構(gòu)建廣西低溫凍害空間變化趨勢(shì)模型，并通過(guò)殘差訂正，分析廣西低溫凍害的空間變化特征。

第三，Mann-Kendall突變檢驗(yàn)（M-K法）。M-K法是一種非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)法，優(yōu)點(diǎn)是樣本既不必遵從一定的分布規(guī)律，也不受少量異常數(shù)值的干擾[14-15]。在氣候診斷與預(yù)測(cè)中會(huì)經(jīng)常使用該方法，可以有效并且準(zhǔn)確判斷氣候序列中是否存在氣候突變，并確定突變發(fā)生的具體時(shí)間和區(qū)域。具體方法如下。

假設(shè)有一個(gè)時(shí)間序列（ x₁ ， x₂ ，…， x_n ），用一個(gè)統(tǒng)計(jì)量 Cr 來(lái)表示這 n 個(gè)樣本數(shù)據(jù)，計(jì)算方程分別為：

其中， m 為第 i 個(gè)樣本 x_igt;x_j（1?j?i） 的累積數(shù)值， E（c_k） 、 δ（c_k） 為 C_k 的平均值和方差， UF_k 為 C_k 的標(biāo)準(zhǔn)化，按逆序列數(shù)據(jù)（ x_n ， x_n-1 ，…， x₁ ）重復(fù)上面過(guò)程，使 |UB_k|=-UF_k ， k=n ， ^n-1 ，..， UB₁=0 。若UF值 gt;0 ，說(shuō)明持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)；若 UF 值 lt;0 ，則下降趨勢(shì)，值在0.05顯著性水平線上，則通過(guò)0.05顯著性檢驗(yàn)； UF 和UB曲線交點(diǎn)在置信水平區(qū)間[-1.961.96]內(nèi)，說(shuō)明該年份參數(shù)呈現(xiàn)突變性增長(zhǎng)狀態(tài)，且交點(diǎn)為突變點(diǎn)[；若交點(diǎn)在檢驗(yàn)范圍內(nèi)，且沒(méi)有通過(guò)0.05檢驗(yàn)，則該年份參數(shù)不具突變上升性。

2結(jié)果分析

2.1羅非魚低溫災(zāi)害氣象因子時(shí)間變化特征

對(duì)廣西1961—2022年62年， lt;7% 日數(shù)、 7^°C～10^°C 日數(shù)、 10^qC～15^qC 日數(shù)、 15°C～20°C 日數(shù)在年際上進(jìn)行分析，最低氣溫整體呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，年際傾向率為 0.41°C/10a 。60～70年代后期（1961—1978年）最低氣溫上升緩慢，在1963年達(dá)最低值，為 .2.1°C 自70年代末期（1979—2009年）開(kāi)始，呈上升趨勢(shì)較明顯；21世紀(jì)（2015年）出現(xiàn)峰值 3.8°C 。 ≤0% 低溫日數(shù)波動(dòng)方向與最低氣溫相反，整體呈下降趨勢(shì)，年際傾向率為- .0.38d/10a 。60年代至70年代中后期（1961—1976年）呈上升趨勢(shì)，于1974年達(dá)峰值7d；自70年代后期（1977—2019年）開(kāi)始呈緩慢下降趨勢(shì)，于20年代（2014年）達(dá)最小值0。 低溫有效積溫波動(dòng)方向與最低氣溫一致，整體呈上升趨勢(shì)，年際傾向率為 。70年代后期（1961—1975年）之前呈下降趨勢(shì)，于1974年達(dá)最低值 .9.6^°C ；70年代后期（1976—2019年）逐漸波動(dòng)上升。

綜上，廣西地區(qū)的氣候總體上呈現(xiàn)出變暖的趨勢(shì)，這可能對(duì)羅非魚養(yǎng)殖產(chǎn)生重要影響。盡管低溫日數(shù)減少，但低溫有效積溫的上升可能意味著低溫事件的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間有所增加，這仍需引起養(yǎng)殖者的關(guān)注。

2.2羅非魚低溫氣象災(zāi)害變化趨勢(shì)的空間分布 特征

利用GIS克里金空間插值法對(duì)研究區(qū)1961—2019年 59alt;7% 日數(shù)、 日數(shù)、 10%～15% 日數(shù)、 日數(shù)變化趨勢(shì)進(jìn)行空間插值、顯著性水平（ Plt;0.05 ）檢驗(yàn)分析，研究廣西低溫凍害空間變化趨勢(shì)，結(jié)果如圖1所示。圖1a（ lt;7°C 日數(shù)）總體由東向西呈上升變化趨勢(shì)，升溫幅度較大的區(qū)域分布在桂西南、桂西北地區(qū)，上升站點(diǎn)數(shù)占比達(dá) 95.7% ，約 94.2% 的站點(diǎn)通過(guò)顯著性水平（ Plt;0.05 ）檢驗(yàn)。圖1b（ 7°C～10^°C 日數(shù)）在空間上整體由南向北呈下降變化趨勢(shì)，桂北部下降幅度較大，峰值出現(xiàn)在東北部，下降站點(diǎn)數(shù)占比達(dá) 98.5% ，約 80.0% 的站點(diǎn)通過(guò)顯著性水平（ Plt;0.05 ）檢驗(yàn)。

綜上，廣西氣候條件逐漸變暖，這種變化對(duì)羅非魚養(yǎng)殖具有重要意義，特別在桂北地區(qū)，低溫日數(shù)的減少可能降低羅非魚養(yǎng)殖的低溫風(fēng)險(xiǎn)，但低溫有效積溫的增加可能意味著低溫事件的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間有所增加，仍需引起養(yǎng)殖者的關(guān)注。同時(shí)，桂西南和桂西北地區(qū)的顯著升溫趨勢(shì)也為羅非魚養(yǎng)殖提供了相對(duì)有利的氣候條件，但需注意可能出現(xiàn)的其他氣候風(fēng)險(xiǎn)。

圖11961—2022年廣西 lt;7 ℃日數(shù)、 7‰ C日數(shù)（a為 lt;7 ℃日數(shù)；b為 7‰ -10℃日數(shù)）

3結(jié)論與討論

本研究通過(guò)分析廣西喀斯特地區(qū)1961—2022年近62年的氣象數(shù)據(jù)，揭示了羅非魚低溫災(zāi)害的時(shí)空演變規(guī)律，主要結(jié)論如下：

一是時(shí)間序列分析：最低氣溫和 低溫有效積溫均呈顯著上升趨勢(shì)，整體來(lái)看，近62年來(lái)廣西地區(qū)氣溫總體呈上升趨勢(shì)，這與全球氣候變暖的大趨勢(shì)相一致[18]

二是突變檢驗(yàn)分析：最低氣溫、 低溫日數(shù)和≤0℃低溫有效積溫，三者均處于相對(duì)穩(wěn)定的波動(dòng)狀態(tài)；突變后，最低氣溫和低溫有效積溫顯著上升，而低溫日數(shù)顯著下降。這表明自80年代中期前后，廣西地區(qū)的氣候條件開(kāi)始發(fā)生明顯變化，氣溫上升趨勢(shì)更加明顯，低溫日數(shù)減少，對(duì)羅非魚養(yǎng)殖的低溫脅迫風(fēng)險(xiǎn)有所降低。

三是空間分布分析：最低氣溫、 低溫日數(shù)和 ≤0% 低溫有效積溫的趨勢(shì)變化在空間分布上呈現(xiàn)出明顯的南北差異特征。北部地區(qū)的低溫日數(shù)減少更為顯著，而西南和西北地區(qū)的氣溫上升更為明顯。

結(jié)語(yǔ)

廣西地區(qū)近62年低溫凍害的時(shí)空變化特征表明，該地區(qū)的氣候條件總體上在逐漸變暖，這對(duì)羅非魚養(yǎng)殖具有重要意義。一方面，低溫日數(shù)的減少降低了羅非魚養(yǎng)殖的低溫風(fēng)險(xiǎn)，為羅非魚的生長(zhǎng)和越冬提供了相對(duì)有利的氣候條件；另一方面，低溫有效積溫的增加可能意味著低溫事件的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間有所增加，這仍需引起養(yǎng)殖者的關(guān)注。因此，在羅非魚養(yǎng)殖實(shí)踐中，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蛱卣骱妥兓厔?shì)，合理布局越冬設(shè)施，選育耐寒品種，提高管理水平和養(yǎng)殖技術(shù)，以更好地應(yīng)對(duì)低溫氣象災(zāi)害，保障羅非魚養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，本研究?jī)H對(duì)廣西喀斯特地區(qū)近62年低溫凍害的時(shí)空變化特征進(jìn)行了分析，氣候因子的選取是否具有普適性仍需進(jìn)一步研究。后續(xù)研究將加強(qiáng)對(duì)喀斯特地區(qū)低溫凍害相關(guān)指標(biāo)體系的構(gòu)建，深入探究低溫凍害的發(fā)生機(jī)制和預(yù)測(cè)方法，為羅非魚養(yǎng)殖提供更科學(xué)的氣象災(zāi)害防御依據(jù)。

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作者簡(jiǎn)介：謝映（1994—），女，么佬族，廣西壯族自治區(qū)河池市，碩士研究生，工程師。研究方向：氣象研究與應(yīng)用。

*通訊作者：羅永明（1979一），男，漢族，廣西壯族自治區(qū)南寧市，碩士研究生，高級(jí)工程師。研究方向：林火與漁業(yè)氣象科研。