低溫脅迫對廣西羅非魚養(yǎng)殖的影響及其防御對策研究

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)濟價值的淡水魚種[2]。羅非魚具有生長速度快、產(chǎn)肉率高、肉質(zhì)鮮美、含肌間刺少、蛋白質(zhì)高、適應(yīng)性強等優(yōu)點，是聯(lián)合國糧農(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年被我國引進(jìn)，之后開始大規(guī)模推廣養(yǎng)殖，經(jīng)過幾十年發(fā)展，現(xiàn)已成為我國南方地區(qū)養(yǎng)殖、加工和出口創(chuàng)匯的優(yōu)勢魚類之一[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)，因此備受社會各界研究者廣泛關(guān)注[。廣西作為我國羅非魚養(yǎng)殖的主要產(chǎn)區(qū)之一，近年來其產(chǎn)量和產(chǎn)值也均穩(wěn)列全國前三，2003年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部把羅非魚定為廣西重點發(fā)展的優(yōu)勢水產(chǎn)養(yǎng)殖品種，進(jìn)行重點推廣[8-9]，由此羅非魚養(yǎng)殖成了廣西水產(chǎn)的重點支柱產(chǎn)業(yè)[10]，不僅增加了漁民創(chuàng)業(yè)和就業(yè)機會，同時也提高了地方經(jīng)濟發(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)境對氣候變化更為敏感，而且近年來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)害事件對我國漁業(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)害對羅非魚養(yǎng)殖過程造成的影響成為羅非魚養(yǎng)殖業(yè)的突出問題[13-14]。相關(guān)研究人員也對此開展了諸多研究。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[等人通過對羅非魚耐低溫分子機制開展研究，發(fā)現(xiàn)低溫脅迫影響羅非魚的免疫系統(tǒng)進(jìn)而對其生理狀態(tài)產(chǎn)生影響；楊長庚7等人在低溫脅迫下，探究干擾生長抑制特異性基因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)下對羅非魚繁育養(yǎng)殖技術(shù)開展了相關(guān)研究。目前針對羅非魚受低溫影響，從其管理、生理、生化、分子等各個方面均有研究，但從低溫氣象災(zāi)害角度對羅非魚開展的研究鮮見報道。

本文基于1961—2022年廣西氣象站逐日氣溫數(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)，運用數(shù)理統(tǒng)計、線性趨勢擬合和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)害的時空演變規(guī)律，并初步探討寒害機理。研究結(jié)果對羅非魚產(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)來源與預(yù)處理：本文基于廣西全區(qū)91個國家氣象觀測站，分別統(tǒng)計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，廣西氣象站點經(jīng)緯度信息等來源于國家地理信息中心。

1.2研究方法

第一，線性趨勢擬合。統(tǒng)計出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，運用趨勢擬合法[13]等方法，計算出趨勢線的斜率，以此作為變化趨勢。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。

第二，GIS空間插值。采用GIS反距離加權(quán)空間插值法，對選取的氣象因子進(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模型，并通過殘差訂正，分析廣西低溫凍害的空間變化特征。

第三，Mann-Kendall突變檢驗（M-K法）。M-K法是一種非參數(shù)統(tǒng)計檢驗法，優(yōu)點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)測中會經(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)生的具體時間和區(qū)域。具體方法如下。

假設(shè)有一個時間序列（ x₁ ， x₂ ，…， x_n ），用一個統(tǒng)計量 Cr 來表示這 n 個樣本數(shù)據(jù)，計算方程分別為：

其中， m 為第 i 個樣本 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)上面過程，使 |UB_k|=-UF_k ， k=n ， ^n-1 ，..， UB₁=0 。若UF值 gt;0 ，說明持續(xù)增長趨勢；若 UF 值 lt;0 ，則下降趨勢，值在0.05顯著性水平線上，則通過0.05顯著性檢驗； UF 和UB曲線交點在置信水平區(qū)間[-1.961.96]內(nèi)，說明該年份參數(shù)呈現(xiàn)突變性增長狀態(tài)，且交點為突變點[；若交點在檢驗范圍內(nèi)，且沒有通過0.05檢驗，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)害氣象因子時間變化特征

對廣西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上升趨勢，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）開始，呈上升趨勢較明顯；21世紀(jì)（2015年）出現(xiàn)峰值 3.8°C 。 ≤0% 低溫日數(shù)波動方向與最低氣溫相反，整體呈下降趨勢，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，于1974年達(dá)峰值7d；自70年代后期（1977—2019年）開始呈緩慢下降趨勢，于20年代（2014年）達(dá)最小值0。 低溫有效積溫波動方向與最低氣溫一致，整體呈上升趨勢，年際傾向率為 。70年代后期（1961—1975年）之前呈下降趨勢，于1974年達(dá)最低值 .9.6^°C ；70年代后期（1976—2019年）逐漸波動上升。

綜上，廣西地區(qū)的氣候總體上呈現(xiàn)出變暖的趨勢，這可能對羅非魚養(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度和持續(xù)時間有所增加，這仍需引起養(yǎng)殖者的關(guān)注。

2.2羅非魚低溫氣象災(zāi)害變化趨勢的空間分布 特征

利用GIS克里金空間插值法對研究區(qū)1961—2019年 59alt;7% 日數(shù)、 日數(shù)、 10%～15% 日數(shù)、 日數(shù)變化趨勢進(jìn)行空間插值、顯著性水平（ Plt;0.05 ）檢驗分析，研究廣西低溫凍害空間變化趨勢，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，升溫幅度較大的區(qū)域分布在桂西南、桂西北地區(qū)，上升站點數(shù)占比達(dá) 95.7% ，約 94.2% 的站點通過顯著性水平（ Plt;0.05 ）檢驗。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，桂北部下降幅度較大，峰值出現(xiàn)在東北部，下降站點數(shù)占比達(dá) 98.5% ，約 80.0% 的站點通過顯著性水平（ Plt;0.05 ）檢驗。

綜上，廣西氣候條件逐漸變暖，這種變化對羅非魚養(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，但低溫有效積溫的增加可能意味著低溫事件的強度和持續(xù)時間有所增加，仍需引起養(yǎng)殖者的關(guān)注。同時，桂西南和桂西北地區(qū)的顯著升溫趨勢也為羅非魚養(yǎng)殖提供了相對有利的氣候條件，但需注意可能出現(xiàn)的其他氣候風(fēng)險。

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)害的時空演變規(guī)律，主要結(jié)論如下：

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

二是突變檢驗分析：最低氣溫、 低溫日數(shù)和≤0℃低溫有效積溫，三者均處于相對穩(wěn)定的波動狀態(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)的氣候條件開始發(fā)生明顯變化，氣溫上升趨勢更加明顯，低溫日數(shù)減少，對羅非魚養(yǎng)殖的低溫脅迫風(fēng)險有所降低。

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

廣西地區(qū)近62年低溫凍害的時空變化特征表明，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，為羅非魚的生長和越冬提供了相對有利的氣候條件；另一方面，低溫有效積溫的增加可能意味著低溫事件的強度和持續(xù)時間有所增加，這仍需引起養(yǎng)殖者的關(guān)注。因此，在羅非魚養(yǎng)殖實踐中，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蛱卣骱妥兓厔荩侠聿季衷蕉O(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，本研究僅對廣西喀斯特地區(qū)近62年低溫凍害的時空變化特征進(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)研究將加強對喀斯特地區(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)生機制和預(yù)測方法，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，高級工程師。研究方向：林火與漁業(yè)氣象科研。