基于CLIMEX的柑橘冬生疫霉在我国的适生性研究

马 菲， 龚国祥， 何友元， 邱国强， 王振华*

(1. 中国检验检疫科学研究院植物检疫研究所，北京 100029；2. 湖北出入境检验检疫局，武汉 430050)

基于CLIMEX的柑橘冬生疫霉在我国的适生性研究

马 菲1， 龚国祥2， 何友元1， 邱国强2， 王振华2*

(1. 中国检验检疫科学研究院植物检疫研究所，北京 100029；2. 湖北出入境检验检疫局，武汉 430050)

柑橘冬生疫霉(PhytophthorahibernalisCarne)是我国进境植物检疫性有害生物，主要危害柑橘类作物，在我国尚未有分布报道。本研究在柑橘冬生疫霉的生物学数据和中国748个站点的气象数据的基础上，综合运用CLIMEX 2.0和ArcGIS 9.0软件对柑橘冬生疫霉在我国的适生程度和适生范围进行了预测。结果表明：柑橘冬生疫霉在我国的适生性较高，适生范围涉及20个省、市(区)，其中，中、高度适生区分布于浙江、福建、江西、湖南、广东、广西、四川、重庆、云南、贵州、湖北、台湾、香港。本研究明确了柑橘冬生疫霉在我国的适生性，对科学制订针对该菌的检疫政策和措施、防范其入侵和进一步扩散具有重要意义。

柑橘冬生疫霉； CLIMEX； ArcGIS； 适生性

柑橘冬生疫霉(PhytophthorahibernalisCarne)是我国进境植物检疫性有害生物，寄主包括9科11属的植物，主要危害柑橘类作物(Citrusspp.)[1-2]，包括甜橙、脐橙、橘子、沙柑、柠檬等。该菌是柑橘果实褐腐病的主要病原之一，在柑橘采收前后均可造成严重的经济损失，尤其是在雨季。柑橘果实、叶片、小枝都可被侵染，可导致果实褐腐，叶部和小枝枯萎。受侵染果实味苦，具腐臭味[3]。果实受害，损失可达75%。橘早熟品种尤易感病，不同种类柑橘作物受侵染程度不同，柑、橘的叶、果均受侵染，而柠檬主要是叶部受侵染[4]。该菌在澳大利亚西部的柑橘果实上首次发现[4]，后来在欧洲、美洲、非洲、亚洲的国家都有报道[2]，在我国尚无分布报道。

我国柑橘资源丰富，优良品种繁多,其种植面积居世界第一，产量居世界第二。柑橘类作物是我国南方省份栽培面积最广、最具经济重要性的果树品种之一[5]。随着中国加入WTO，农产品市场逐步放开，美国、巴西等柑橘发达国家的优质产品也纷纷涌入国门，国际间的学术交流也正日新月异，对外引种或种质交换亦日益频繁，这使有害生物在地区及国际间传播的风险明显增大。

CLIMEX软件是在适生性评估研究中应用最为广泛的一种，其他常用的还有DIVA-GIS、MaxEnt、GARP等。CLIMEX的最初版本发布于1985年，现已推出3.0.2版。CLIMEX可根据某物种的已知地理分布及相对丰度来估计该物种的气候条件，最常使用的是直接使用物种生长发育的生物学参数对物种的分布区进行预测。我国学者应用CLIMEX对多种昆虫、病害、杂草、线虫等有害生物在中国的适生性进行了大量研究，如红火蚁、枣实蝇、蜜柑大实蝇、苹果蠹蛾、黑脂大小蠹、家木小蠹、苜蓿籽象甲、槟栉盾蚧、新菠萝灰粉蚧、扶桑绵粉蚧、三叶草斑潜蝇、小麦矮腥黑穗病、栎树猝死病菌、香蕉枯萎病、大豆北方茎溃疡病菌、松材线虫、黄顶菊等[6-22]。

目前国内外尚无柑橘冬生疫霉适生性分析的研究报道。开展柑橘冬生疫霉在我国的适生性分析研究，明确该菌在我国的适生范围和适生程度，对决策部门制订和布置针对该菌的检疫政策和措施、防止其入侵和进一步传播扩散、保护我国柑橘作物的生产具有重要意义。本文利用已报道的柑橘冬生疫霉的生物学和地理分布资料，采用CLIMEX模型和ArcGIS的插值、叠加功能对柑橘冬生疫霉在我国的适生性进行了分析研究。

1 材料与方法

1.1 基础资料

1.1.1 柑橘冬生疫霉生物学资料

柑橘冬生疫霉在原产地澳大利亚，以卵孢子越夏，冬季5-6月份的雨季后在土中形成分生孢子，并随风传播。病菌潜伏期约为10 d。湿度大的季节受侵染部位常发生二次侵染，最后在落叶和落果上再次产生卵孢子。10月左右气温上升，侵染终止[4]。故该菌喜冷凉气候和高湿度。病菌生长的最低温度低于5 ℃，最适温度为15 ℃，最高温度低于25 ℃[4,23]。

1.1.2 气候数据资料

本研究中运用的CLIMEX(v2.0)后台数据库内自带全球大约2 500个气象站点的数据资料。中国气象数据资料由中国国家气象局提供，包括748个气象站点,自1971-2000年的地面气候资料，包括完整月平均气温、月最高温、月最低温、月平均降水量和月平均湿度。

1.1.3 寄主数据资料

柑橘冬生疫霉的寄主已报道的还有杜鹃、红花、芝麻、番茄、苹果、葡萄、贝壳杉、雪松、茄子等，但侵染部位是叶部、小枝或根部，未见危害果实的报道[3,23-24]。该菌的主要寄主为柑橘类作物，其侵染果实造成果腐，还常常导致二次侵染(主要是Oosporacitri-aurantii侵染);其侵染枝叶，导致落叶和枝枯(尤其是柠檬)[4]，故本研究中只考虑柑橘冬生疫霉的主要寄主柑橘类作物在我国的分布情况。

从农业部种植业管理司和信息中心联合主办的中国种植业信息网(http:∥zzys.moa.gov.cn)的水果数据库中，对2010年我国柑橘种植面积及产量进行统计,结果表明，我国柑橘主要种植于华东、华南、西南、中南的省份，包括上海、江苏、浙江、安徽、福建、江西、广东、广西、海南、重庆、四川、贵州、云南、西藏、河南、湖北、湖南，以及西北的陕西、甘肃;而东北(辽宁、吉林、黑龙江)、华北(北京、天津、河北、山西、内蒙古)、华东的山东、西北的青海、宁夏、新疆没有种植记录[25]，在本研究中认为是非寄主分布区域。在以上数据库中，尚未统计台湾地区的柑橘种植情况，而柑橘也是台湾重要的果树产业之一，与香蕉、菠萝合称为台湾三大青果[26]。

1.1.4 地理信息数据

根据文献报道，明确了柑橘冬生疫霉在全球的地理分布情况。在柑橘冬生疫霉的原产地澳大利亚，据报道在西澳大利亚、南澳大利亚、昆士兰、维多利亚州有分布。目前该菌分布于非洲(南非)、亚洲(以色列)、澳大利亚、欧洲、北美洲(美国加利福尼亚州)、中美洲加勒比海地区、南美洲(阿根廷、巴西、委内瑞拉)[23]。中国国界、省界电子地图来自于中国基础地理信息系统网站，比例尺为1∶400万。

1.2 分析软件及方法

本研究采用澳大利亚科学与工业研究组织(CSIRO)2004年开发的CLIMEX 2.0以及美国环境系统研究所(ESRI)开发的ArcGIS 9.0进行预测分析。CLIMEX 软件虽然现已升级至3.0版本，但本研究采用其中的“compare locations(1 species)”模块功能相较最新版本并无区别，故仍采用了CLIMEX 2.0进行研究。

根据文献中柑橘冬生疫霉的生物学资料，并参考CLIMEX自带的温带地区的参数值，初步确定CLIMEX分析所需要的各项参数。然后参照柑橘冬生疫霉的实际地理分布，调试气候参数值，并考虑模型中提供的灌溉参数设置，最终确定本研究中的参数值。以最终的参数值运行CLIMEX软件，结果用生态气候指数(EI)表示，其值越小，表明该地区越不适合该物种的生存，值越大则表明该地区越适合该物种的生存。

本研究中，将适生区划分为4个程度的区域：EI=0为非适生区，即柑橘冬生疫霉在该地区不适生；020为高度适生区，即柑橘冬生疫霉在该地区极易定殖。

CLIMEX模型的计算结果只能以“点”图的形式显示，缺乏直观性，故又结合ArcGIS软件，以CLIMEX的结果数据进行反距离权重法空间插值分析，并叠加我国国界和省界图，得到柑橘冬生疫霉在我国的适生范围和适生程度的直观图。

2 结果

2.1 CLIMEX预测参数值

CLIMEX一共预设了42个生物学参数，根据柑橘冬生疫霉的相关生物学数据和实际的地理分布等因素，本研究使用了其中的17个基本参数项，调试确定了CLIMEX参数(表1)。

表1CLIMEX预测柑橘冬生疫霉在中国潜在地理分布的参数

Table1TheparametersforpredictingthepotentialgeographicaldistributionofPhytophthorahibernalisinChinabasedontheCLIMEX

CLIMEX参数Parameter参数值Parametervalue发育限制性低温DV0Lowertemperaturethreshold3适宜温度下限DV1Loweroptimumtemperature10适宜温度上限DV2Upperoptimumtemperature18发育限制性高温DV3Uppertemperaturethreshold23发育需要的最低土壤湿度SM0Lowersoilmoisturethreshold0．1适宜的土壤湿度下限SM1Loweroptimalsoilmoisture0．75适宜的土壤湿度上限SM2Upperoptimalsoilmoisture1．75发育需要的土壤最高湿度SM3Uppersoilmoisturethreshold2冷胁迫开始累积阈值TTCSColdstresstemperaturethreshold2冷胁迫累积速率THCSColdstressaccumulatedrate-0．1热胁迫开始累积阈值TTHSHeatstresstemperaturethreshold36热胁迫累积速率THHSHeatstressaccumulatedrate0．005干胁迫开始累积阈值SMDSDrystresstemperaturethreshold0．1干胁迫累积速率HDSDrystressaccumulatedrate-0．005湿胁迫开始累积阈值SMWSSoilmoisturethreshold2湿胁迫开始累积速率HWSWetstressaccumulatedrate0．002发育有效积温PDDEffectiveaccumulatedtemperature380

在参数调试过程中，主要以该菌在原产地澳大利亚的地理分布点作为比对对象，并以其他大洲的实际地理分布点作为参考，同时涵盖现有报道的地理分布区,实现最大程度拟合。由于柑橘冬生疫霉原产于澳大利亚，在西澳大利亚、南澳大利亚、昆士兰、维多利亚州有分布报道[4]，在本预测范围中涵盖这些地区。另外其他大洲有报道的国家和地区也都涵盖在本研究预测的范围中，包括美国加利福尼亚州、以色列、南非、阿根廷、巴西、委内瑞拉，以及欧洲和中美洲地区(图1)。

图1 CLIMEX预测柑橘冬生疫霉在世界范围气象站点的EI值

2.2 柑橘冬生疫霉在我国的适生范围和适生程度

经CLIMEX预测，在中国748个站点中，柑橘冬生疫霉的潜在适生(EI>0)站点有212个，占全国总站点数的28%。其中，柑橘冬生疫霉的高度适生区(EI>20)的站点有101个，占全国总站点数的14%；中度适生区(10

图2 CLIMEX预测柑橘冬生疫霉在中国及周边国家气象站点的EI值

利用ArcGIS软件的插值功能，将预测得到的EI值进行插值分析，得到柑橘冬生疫霉在我国的潜在适生范围及适生程度图(图3)。

图3 柑橘冬生疫霉在我国的适生范围和适生程度

由图可见，柑橘冬生疫霉在我国的适生区主要集中在南方省份。其中高度适生区主要分布于浙江南部、福建北部、江西大部、湖南南部、广东北部、广西北部、四川和重庆相邻部分、云南和贵州的局部地区；中度适生区主要分布于浙江和湖北局部、江西北部局部、福建南部局部、湖南北部、广东南部大部、广西南部大部、贵州大部、四川局部、重庆局部、云南局部、台湾北部、香港；低度适生区主要分布于江苏南局部、上海、安徽南局部、湖北大部、陕西南局部、甘肃南局部、四川局部、西藏局部、云南大部、广西和广东零星局部、海南大部、台湾中部和南部。

3 讨论

本研究应用CLIMEX适生性分析软件，根据柑橘冬生疫霉的生物学特性和已报道的地理分布区来预测该菌在我国的生态气候指数(EI)，并以EI值来描述其在我国的适生程度，CLIMEX软件的预测结果又通过ArcGIS的应用实现了由点到面的过渡，提高了分析结果的准确性和直观性。预测结果的适生范围比实际分布范围要大，除了与柑橘冬生疫霉未被充分监测鉴定到外，与各国积极开展柑橘病害的检疫管理、控制病害的进一步发生扩散有很大关系。

根据以上研究和分析，柑橘冬生疫霉在我国的适生性较高，适生范围涉及20个省、市(区)，而且主要在我国柑橘的主产区，中、高度适生区主要集中在西南、华南省份，这些省份和地区的气候条件适宜柑橘冬生疫霉的传播和定殖，一旦传入，将对我国柑橘种植业造成非常严重的经济影响。目前，我国已与澳大利亚、南非、以色列、美国、阿根廷、西班牙等该菌疫区国家签署了柑橘输华议定书，而且还有继续加强柑橘进口的趋势，该病菌随柑橘贸易传入我国的可能性较大，检验检疫部门在进境柑橘类水果中，要加强该病菌的现场检疫和实验室检测，保护我国柑橘业的生产和生态安全。

[1]Holliday P. Fungus diseases of tropical crops[M]. Cambridge，U. K：Cambridge University Press，1980.

[2]Erwin D C，Ribeiro O K．Phytophthora diseases worldwide[M]． American Phytopathological Society (APS Press)，St．Paul，Minnesota，1996.

[3]吴品珊，杜洪忠，严进．冬生疫霉病菌检疫鉴定方法(SN/T 2617-1010)[S]．2010-5-27.

[4]Carne W M．A brown rot of citrus in Australia (Phytophthorahibernalisn．sp.)[J]. Journal of the Royal Society of Western Australia，1925，12(3)：13-41.

[5]世界柑橘生产动态[J]．世界热带农业信息，2012(3)：4-6.

[6]杜予州，顾杰，郭建波，等．入侵害虫红火蚁在中国的适生性分布研究[J]．中国农业科学，2007，40(1)：99-106.

[7]吕文刚，林伟，李志红，等．枣实蝇在中国适生性初步研究[J]．植物检疫，2008，22(6)：343-347.

[8]王俊伟，李志红，陈洪俊，等．蜜柑大实蝇在中国的适生性研究[J]．植物检疫，2009，23(1)：1-4.

[9]梁亮，余慧，刘星月，等．苹果蠹蛾在中国的适生性分析[J]．植物保护，2012，36(4)：101-105.

[10]向红，马平，杜宇，等．基于CLIMEX和GIS的黑脂大小蠹在中国的适生区域预测[J]．云南农业大学学报，2012，27(6)：794-798.

[11]林晓佳，吴蓉，武杨，等．家木小蠹在中国潜在适生区的CLIMEX预测及风险分析[J]．西南林业大学学报，2012，32(6)：68-72.

[12]吴志刚，曲伟伟，张泽华，等．基于CLIMEX的苜蓿籽象甲在中国的适生区分析[J]．植物保护，2012，38(3)：63-66.

[13]方焱，李志红，黄冠胜，等．基于CLIMEX和ArcGIS的槟栉盾蚧在中国的潜在地理分布研究[J]．植物保护，2012，38(6)：59-64.

[14]傅辽，黄冠胜，李志红，等．新菠萝灰粉蚧在中国目前及未来的潜在地理分布研究[J]．植物检疫，2012，26(4)：1-5.

[15]马骏，胡学难，彭正强，等．基于CLIMEX模型的扶桑绵粉蚧在中国潜在地理分布预测[J]．植物检疫，2011，25(1)：5-8.

[16]刘海军，陈洪俊，吴佳教，等．基于CLIMEX与GARP的三叶草斑潜蝇在中国的潜在分布预测[J]．广东农业科学，2012，39(7)：88-91.

[17]祝慧云，马占鸿，周益林，等．基于CLIMEX的小麦矮腥黑穗病在中国潜在分布区预测[C]∥成卓敏. 农业生物灾害预防与控制研究. 北京：中国农业科学技术出版社，2005.

[18]邵立娜，赵文霞，淮稳霞，等．栎树猝死病原在中国的适生区预测[J]．林业科学，2008，44(6)：85-90.

[19]刘炳钻，魏远竹．香蕉枯萎病在中国的风险分析及适生区预测[J]．亚热带农业研究，2009，5(3)：167-172.

[20]崔友林，方沩，朱振东，等．CLIMEX-GIS预测大豆北方茎溃疡病菌在中国的潜在分布[J]．植物保护，2009，35(4)：49-53.

[21]何善勇，温俊宝，骆有庆，等．气候变暖情境下松材线虫在我国的适生区范围[J]．应用昆虫学报，2012，49(1)：236-243.

[22]白艺珍，曹向锋，陈晨，等．黄顶菊在中国的潜在适生区[J]．应用生态学报，2009，20(10)：2377-2383.

[23]Species Detail Information：Phytophthorahibernalis[EB/OL]．(2006-7)[2013-9-20]．http:∥www.phytophthoradb.org/species.php?a=dv&id=86909.

[24]张海峰，任众，刘翔，等．冬生疫霉Phytophthorahibernalis的快速分子检测[J]．植物病理学报，2008，38(3)：231-237.

[25]农业部种植业管理司，农业部信息中心．中国种植业信息网水果数据库[DB/OL]．(2011)[2013-9-20]．http:∥zzys.agri.gov.cn/shuiguo_cx.aspx.

[26]新竹县柑橘文化[EB/OL]．(2007-2-9)[2013-10-8]．http:∥citrus948.hzau.edu.cn/article/show.asp?id=1087.

ThepotentialgeographicdistributionofPhytophthorahibernalisCarnebasedontheCLIMEXinChina

Ma Fei1， Gong Guoxiang2， He Youyuan1， Qiu Guoqiang2， Wang Zhenhua2

(1.InstituteofPlantQuarantine,ChineseAcademyofInspectionandQuarantine，Beijing100029，China；2.HubeiEntry-ExitInspectionandQuarantineBureau，Wuhan430050，China)

PhytophthorahibernalisCarne is one of the plant quarantine pests in China, which can damage citrus crops and have not been reported in China. The potential geographic distribution ofP.hibernaliswas studied by using CLIMEX and ArcGIS, based on the biological data ofP.hibernalisand meteorological data from 748 weather sites in China. The results showed that the suitable areas ofP.hibernalisinvolved 20 provinces, municipalities and autonomous regions, in which Zhejiang, Fujian, Jiangxi, Hunan, Guangdong, Guangxi, Sichuan, Chongqing, Yunnan, Guizhou, Hubei, Taiwan, and Xianggang were moderately or highly suitable areas. This study defined the potential geographic distribution ofP.hibernalisin China, which is important for making scientific quarantine policy and measures, and preventing invasion and further spread ofP.hibernalis.

Phytophthorahibernalis； CLIMEX； ArcGIS； potential geographic distribution

2013-10-14

：2014-02-07

国家质量监督检验检疫总局科研项目(2010IK251)

S 41-30

：ADOI：10.3969/j.issn.0529-1542.2014.05.026

* 通信作者 E-mail: wzhciq@163.com