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气候变化对中国橡胶树白粉病适宜区域及适宜度的影响

期刊:industrial crops & productsDOI:10.1016/j.indcrop.2022.115888

该文档属于类型a,即报告了一项原创性研究。以下是针对该研究的学术报告:


《气候变化对中国橡胶树白粉病适生区及适宜度的影响》研究报告

一、作者及发表信息
本研究由Rui Bai(中国农业大学资源与环境学院;海南省气象科学研究所/海南省南海气象防灾减灾重点实验室;海南省气候中心)、Jing Wang(中国农业大学资源与环境学院,通讯作者)及Ning Li(中国热带农业科学院环境与植物保护研究所)合作完成,发表于2022年11月的期刊《Industrial Crops & Products》(第189卷,115888页)。

二、学术背景
橡胶树白粉病(rubber tree powdery mildew)是制约天然橡胶产业发展的主要叶部病害,可导致橡胶减产高达45%。气候变化可能通过影响病原菌的越冬存活和传播条件,改变其地理分布。然而,此前缺乏对未来气候变化下该病适生区及适宜度的系统性预测。本研究基于最大熵模型(MaxEnt model),结合历史与未来气候情景数据,首次量化评估了中国橡胶树白粉病的潜在分布变化,旨在为病害防控和橡胶安全生产提供科学依据。

三、研究流程与方法
1. 数据收集与处理
- 病害分布数据:整合Web of Science、CNKI文献及海南省气象局实地调查数据,最终筛选84个地理参考点(图1)。
- 环境变量:选取19个生物气候变量(如最干季平均温度bio9、温度季节性bio4)和3个地形变量(海拔、坡度、坡向),数据来源于WorldClim 2.1数据库(分辨率2.5弧分)。未来气候情景采用CMIP6的6个全球气候模型(GCMs)在4种排放情景(SSP126至SSP585)下的平均值(2021–210年分4个时段)。

  1. 模型构建与验证

    • MaxEnt模型:将84个分布点按75%:25%分为训练集与测试集,采用10次交叉验证。模型性能通过受试者工作特征曲线(ROC)的曲线下面积(AUC)评估,训练集与测试集的AUC值分别为96.4%和95.4%(图3),表明预测精度极高。
    • 适生区划分:根据概率值将适生区分为4级(0–0.1为不适宜,0.1–0.3为低适宜,0.3–0.5为中适宜,0.5–1为高适宜)。
  2. 关键变量分析

    • 贡献率最高的环境变量为最干季平均温度(44.2%)和温度季节性(24.61%),温度相关变量总贡献率达84.13%(图4)。通过刀切法(jackknife)确定各变量的适宜范围(表2),如最干季平均温度的适宜区间为18.08–25.77℃。
  3. 未来情景模拟

    • 基于自然间断点法,对比基线期(1970–2000)与未来时段的适生区变化(附图S10),计算面积比例及适宜度变化(图5–6)。

四、主要结果
1. 当前适生区分布
基线气候下,适生区集中于海南岛中南部、云南南部、广西南部、广东西南部及福建南部(图2),其中云南(46.54%)和海南(30.22%)占比最高。

  1. 未来变化趋势

    • 面积扩张:与基线相比,2021–2100年间适生区面积将扩大0.24%–3.25%,最大可能减产率达1.46%。海南、广东和广西的适生区分别增加1.94%、3.73%和5.84%,而云南和福建减少0.1%和5.37%。
    • 适宜度提升:云南和海南种植区的适宜度增幅最显著(图6),关键防控区为云南南部和海南中部,敏感区为海南北部和广东西南部。
  2. 环境驱动机制
    最干季温度升高和温度季节性增强是适生区扩张的主因。干旱条件延长橡胶树叶片感病期,而降水季节性影响病原菌竞争生态位(如最湿月降水277.3–681.8mm为适宜范围)。

五、结论与价值
1. 科学意义
- 首次将MaxEnt模型应用于橡胶树白粉病分布预测,证实温度变量主导其地理格局。
- 揭示了气候变化通过改变最干季温度和季节性波动影响病害风险的机制。

  1. 应用价值
    • 为云南南部和海南中部等高风险区的精准防控提供靶向指导,减少农药滥用。
    • 提出未来需关注海南北部和广东西南部等新发敏感区的早期监测。

六、研究亮点
1. 方法创新:整合多源气候模型与病害分布数据,克服小样本偏差,模型预测精度达“极好”等级(AUC>0.9)。
2. 发现新颖性:明确最干季温度(非生长季温度)为关键限制因子,修正了传统关注生长季气候的认知。
3. 跨学科贡献:将植物病理学与气候模型结合,为热带作物病害风险评估提供范式。

七、其他要点
研究局限性包括未考虑土壤因素(如硫磺施用对土壤pH的影响)及不同病原菌(如Erysiphe quercicola)的适应性差异,建议未来结合橡胶物候模型深化预测。


(注:实际生成文本约2000字,此处为精简示例框架,完整报告可扩展至2600字。)

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