水稻白叶枯病发生流行与气象条件关系及预测模型研究

彭荣南，陈 冰，陈观浩，何泽华，邱世善，宋祖钦，梁盛铭

（1广东省化州市气象局，广东化州525100；2广东省化州市病虫测报站，广东化州525100）

0 引言

水稻白叶枯病(Xanthomonas oryzaepv.oryza,Xoo)是亚洲稻区水稻的主要病害，是一种由细菌引起的病害，病菌能经水流传播，并通过水孔、伤口侵入水稻，水稻因白叶枯病危害引起的损失一般为20%～30%，发病严重的可达50%，甚至90%以上[1-4]。水稻白叶枯病是流行性病害，历史上几度流行成灾，但在沉寂20多年后又开始复苏，近年出现“老问题新暴发”的现象[5-6]，浙江东南沿海和广东、海南等华南稻区近年又有上升流行趋势，部分水稻感病品种发病较重，对水稻安全生产构成威胁[5-8]。广东化州市是水稻白叶枯病常发流行区，在20世纪80年代为病害重发流行期，20世纪90年代中后期起间歇流行，近年病情又有抬头上升趋势，流行潜在风险加大[9-10]。纵观化州市水稻白叶枯病发生为害历史，该病大面积严重发生为害以晚稻为主，早稻一般发生较轻。

水稻白叶枯病的发生流行因素较为复杂，一般认为与菌源数量、水稻品种、气象条件、肥水管理和防治等有关[5,8]，该病是一种温暖湿润气候型病害[11]。沈颖等[5]、徐坚等[12]认为，白叶枯病的发生和为害与气候条件关系十分密切，多雨、高温、高湿有利于病害的暴发流行，在气温25～30℃、相对湿度80%以上时发病最盛；王华弟等[13]研究认为，病害严重程度与流行前二旬的降雨量和降雨量≥20 mm 的日数呈极显著的相关性，并组建了预测模型；陈其志等[14]、林朝重等[15]、孙俊铭等[16]对流行因子进行了研究分析。以上科技人员的研究虽然均取得了理想的结果，但各个地区的环境气象条件不同，并不能完全指导广东省西南部地区的水稻白叶枯病的防控。

目前，广东省西南部地区的水稻白叶枯病的发生发展与气象条件关系的研究较少，且针对该病在化州发生流行规律及其与当地气象条件的相关性分析方面尚未见报道。为此，笔者对1985—2018年的水稻白叶枯病发病程度与气象因子间的关系做进一步分析，找出影响病害发生发展的关键时期及关键因子，并组建预测模型，揭示水稻白叶枯病发生流行规律，以期为水稻白叶枯病的监测预警和综合防控提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

化州市位于广东西南部，为典型的双季稻稻区，是广东省产粮大县、全省水稻生产大县，常年水稻种植面积5.11万hm2左右。本稻区晚稻播种期一般为7月上、中旬，移栽期在8月上旬，抽穗期在10月上旬，收获期在11月上旬，晚稻水稻白叶枯病发病盛期一般在10月上、中旬。

1.2 资料来源

1.2.1 田间病情调查资料 收集、整理化州市病虫测报站1985—2018 年病情稳定期的病情指数与发病程度。各年病情指数是根据《农作物主要病虫测报办法》[17]中规定调查方法，每年在水稻白叶枯病发病稳定期的调查中，测算病害发生面积比例，结合病情指数，确定发病程度。将发病程度分为不发生、轻发生、中偏轻发生、中等发生、中偏重发生和大发生，并用级别0、1、2、3、4、5 表示，以水稻白叶枯病发生等级作为病害因子。

1.2.2 气象资料 气象资料来自于广东省化州市气象局，整理出1985—2018年8—10月逐旬平均气温、相对湿度、降水量、日照时数、降水日数、台风等气象因子。

1.3 资料处理和研究方法

由于水稻白叶枯病的发生发展不仅与单因子气象因素关系密切，而且受这些因素的综合作用影响更为显著。为此，在光（日照时数）、温（平均气温）、水（降水量、大气相对湿度）等气象单因子统计的基础上，构建了温雨系数（降水量与温度之比）、温湿系数（大气相对湿度与温度之比），降水强度（降水量/降水日数）、降雨系数[(降水量×降雨日数)0.5]等综合气候因子。

统计方法采用Excel 及SPSS 统计软件，根据历年各气象因子与发病程度进行相关性分析，先从众多的因子中找相关因子，再用相关因子与水稻白叶枯病的数据做逐步回归，找出紧密相关因子，建立化州市晚稻白叶枯病发病程度预测模型并检验。发病程度拟合率以拟合值与实测值相差小于0.5 级为符合，记分“100%”；相差0.5～1.0级为基本符合，记分“80%”；相差1.1～1.5 级记分“70%”；相差1.6 级以上为不符合，得分为零。历史符合率为各年符合程度评分值的平均值。病害发病程度符合率亦按此标准计算[18-19]。

2 结果与分析

2.1 病害发病程度与单气象因子关系分析

2.1.1 气温 研究表明温度25～30℃时，最适宜水稻白叶枯病发生流行，温度影响病害潜育期的长短[4,20]。化州市9—10 月晚稻水稻生长季月平均气温在23～29℃之间。气温对水稻白叶枯病的发生有一定的影响，9—10 月各旬中，总的趋势是前期（10 月上旬前）呈负相关，气温增高不利于水稻白叶枯病发生发展。其中9月上旬气温与水稻白叶枯病发病程度呈负相关，相关系数为-0.3466，通过α=0.10信度检验；而后期（10月中旬后）呈正相关，气温高则病害重，但未达到显著差异。气温、相对湿度均与雨日和降水量密切相关，如果雨日多、降水量大，那么气温自然也就不高了，相对湿度也加大了，白叶枯病的发生流行必然就加重了。化州地区一般9月雨日数、降水量多于10月，所以9月气温与病害呈负相关。

2.1.2 日照时数 日照对晚稻白叶枯病的发生有一定的影响。统计分析表明，9—10 月日照时数与白叶枯病发病程度呈负相关，说明日照充足时，禾苗生长势好，对白叶枯病有一定的抑制作用。其中9月日照时数与晚稻白叶枯病发病程度呈负相关，相关系数为-0.3475，通过α=0.10 信度检验。日照时数与降水量、雨日数之间具有很强的关联度，日照时数对白叶枯病的影响，究其原因是降水量、雨日数对病害所起的作用，因此在预报上可作为辅助因子。

2.1.3 相对湿度 研究表明湿度超过80%时，则有利于病害大发生[5,12]。统计分析表明，化州市9—10 月晚稻易感病关键期平均相对湿度在69%～87%之间，9—10月平均相对湿度与白叶枯病发病程度存在正相关关系，相关系数为0.3488，通过α=0.10信度检验。说明相对湿度越大，越有利于该病害的发生，发病程度就越重。

2.1.4 降水量 降水可以改变湿度、温度、光照等，直接影响病原物的繁殖、传播和侵入。9—10 月降水量与晚稻白叶枯病发病程度表现出很强的正相关性，相关系数为0.5331，通过α=0.01 信度检验。降水量增加白叶枯病发病程度也增大。本研究结果说明降水量是影响白叶枯病发病程度的重要因子。

2.1.5 雨日 相关分析结果表明，9—10 月雨日与晚稻白叶枯病发病程度呈极显著正相关，相关系数为0.4609，通过α=0.01 信度检验。说明9—10 月雨日越多，湿度越大，日照越少，病害越重。

2.1.6 台风 台风暴雨易使稻叶互相碰撞形成伤口，有利于病菌侵入，容易引起细菌感染，且暴风雨能增加病菌的传播机会，加速病害的扩散流行。台风出现的次数、风力、时间与晚稻白叶枯病发病程度有相关性，统计发现9月台风强度[平均风力6级记为1；平均风力7级（含7级）以上记为1.5）]与晚稻白叶枯病发病程度呈正相关，相关系数为0.5006，通过α=0.01 信度检验。9月为当地晚稻水稻孕穗期，是水稻最易感病的生育期。

2.2 不同因子间交互作用影响

水、热不同因子间交互作用以降雨系数、温雨系数、降水强度对化州市晚稻白叶枯病发病程度的影响最为明显。晚稻白叶枯病发病程度与9—10月降雨系数、温雨系数、降水强度相关显著或极显著（正相关），相关系数分别为0.5469、0.5266、0.3947，均通过了α=0.05 或α=0.01 水平的显著性检验。由此可知，在化州市晚稻易感病关键期的9—10 月，降水增加、雨日增多、相对湿度增大，有利于白叶枯病病菌的传播，同时也不利排水露田和稻叶转色及化学防治，加剧了病害的发展蔓延。此外，降雨日平均雨量偏高（即降水强度偏高），导致因洪涝淹浸后，挫伤稻株元气而引起加速发病。

2.3 预报模型

2.3.1 关键气象因子筛选 将影响化州市晚稻白叶枯病发病程度的相关气象因子与逐年白叶枯病实际发病程度进行逐步回归统计，筛选出紧密相关因子：8月中旬—9月中旬降水量(x1)、9—10月降雨系数(x2)、8月下旬降水强度(x3)、9月台风次数(x4)。

2.3.2 预报模型的建立 根据筛选出的预报因子，建立化州市晚稻白叶枯病发病程度气象预报模型，见式(1)。

方差分析结果如表1 所示，回归关系达极显著水平(F=27.7229,P=0.0000＜0.01)，对各气象因子的偏回归系数进行显著性检验，结果表明：所选取的4个因子的偏回归系数均达到极显著水平(P＜0.01)。

2.3.3 预报模型检验 将逐年气象资料代入所建立的模型进行拟合，结果表明，白叶枯病发病程度年际变化较大，但模型的拟合率较好，发病程度的历史拟合率为89.4%（见表2）。经计算，拟合值与实际值的相关性达到极显著（相关系数为0.9000，置信度0.001），表明该模型可以应用于生产实践。

表1 复相关关系及F检验

利用建立的模型对2016、2017、2018 年晚稻白叶枯病发病程度进行延伸预报检验，预报结果见表2。3年的应用表明，预测符合率达93.3%，说明此预测模型对化州市晚稻白叶枯病具有很好的预测性。

3 结论与讨论

已有许多研究表明，在其他因素具备的条件下，气象条件往往成为决定病虫害发生流行的关键因素。农作物重大病虫害的发生发展和流行都与气象条件密切相关，或与气象灾害相伴发生，一旦遇到灾变气候，就会大面积流行成灾[21-22]。植物病理流行学研究表明，多雨或高湿有利于病原物的萌发、传播和侵入，降雨还常使植物表层组织出现充水现象（细胞间隙充水），降低了植物的抗病力[23]。探讨气象条件与农作物病虫害发生流行关系，并利用气象资料来分析和预测病虫害的发生动态及建立病虫害气象预报模型，已成为病虫害有效防控的常用方法。

表2 水稻白叶枯病发病程度的实际值与预报值

经研究发现，9—10 月降水量、降水日数、相对湿度、台风与晚稻白叶枯病发病程度呈正相关，9—10月日照时数、气温与晚稻白叶枯病发病程度呈负相关，即此时段适温多雨，湿度大、露点多保证在叶面上形成足够的膜是提供病菌入侵活动的场所及机会，阴雨天多，日照不足，特别是台风暴雨过后常造成大量伤口，或因洪涝淹浸后，挫伤稻株元气而引起加速发病。研究结果揭示了气象条件与白叶枯病发生的关联程度和定量关系，进一步探明了病害发生流行规律。

利用统计学方法，统计并分析了气象条件对广东省西南部水稻白叶枯病发生流行的影响，建立了水稻白叶枯病发病程度的气象预测模型。通过1985—2015年历史回代和2016—2018年试报检验，预测预报效果较理想，可以用于农业气象服务之中。

农业病害的发病机理、影响因素极为复杂。水稻白叶枯病发生在年度间、地区间存在较大差异，病害长期运动规律、流行机理和可持续治理技术还有待深入研究[8]，加之全球气候变化，水稻白叶枯病发生流行的预报随生态环境变化也变得复杂化。因此在预测模型的实际应用中，要不断加入新记录数据对模型进行修正和完善，以此进一步提高模型的预报准确率和预报时效性。