在坦桑尼亚的甘蔗种植园中建立应对气候变化的病虫害管理策略

《Sustainable Futures》：Establishing climate-responsive pest and disease management strategies in Tanzanian sugarcane plantations

　　**Bahati Hakimu Msomba | Patrick Madulu Ndaki | Charles O. Joseph**
**达累斯萨拉姆大学气候变化研究中心资源评估研究所，邮政信箱35097，达累斯萨拉姆，坦桑尼亚**

**摘要**
坦桑尼亚的甘蔗产量日益受到与气候变异性相关的虫害和病害的影响。本研究于2022-2024年进行，调查了Kilombero和Kagera甘蔗种植园中虫害和病害发生的季节性模式，并评估了作物对特定害虫和病害的敏感性，以指导基于气候的应对管理策略。研究采用了混合方法，包括对302名农民的结构化调查、8次焦点小组讨论、10次关键信息提供者访谈以及田间观察。定量数据通过描述性统计和卡方检验进行分析，Cramer’s V用于估计效应大小。结果表明，再生甘蔗（ratoon crops）的病害负担比初次种植的甘蔗更重，其中黑穗病、黄蚜（YSA）、再生甘蔗矮化病（RSD）和萎蔫病最为常见。在再生甘蔗中，29.1%的样本显示病害严重程度非常高，34.9%的样本显示病害严重程度中等，而初次种植的甘蔗中这些情况的比例较低（χ2 = 12.34–10.87，p < 0.05，Cramer’s V = 0.18–0.22）。茎部是受影响最严重的部分，超过40%的样本中病害程度较高或非常高。季节性分析显示，蚜虫在旱季占主导地位，而白蛴螬和白粉虱在雨季更为常见（χ2 = 142.3，p < 0.001，Cramer’s V = 0.39）。黑穗病在两个季节都是主要病害（旱季109例，雨季65例），且不同时间段之间存在显著差异（χ2 = 98.7，p < 0.001，Cramer’s V = 0.41）。这些发现表明，气候变异性驱动了虫害和病害的流行变化，尤其是再生甘蔗和茎部更容易受到影响。研究强调了整合农民观察、季节性监测和适应性管理对于加强可持续甘蔗生产的重要性。

**1. 引言**
甘蔗是坦桑尼亚重要的工业作物之一，通过国内糖生产、就业和生计对社会经济具有重要价值[1,2]。该作物支撑着莫罗戈罗地区的Kilombero和坦桑尼亚西北部的Kagera等主要农业产业区[3,4]。这些种植园是国家糖供应链的关键支柱，但正日益受到气候变化的影响[2,5]。随着全球气候趋势改变天气模式，甘蔗生产的可持续性面临越来越大的压力，因为虫害和病害不仅影响产量，还影响质量[6,7]。在许多热带和亚热带地区，甘蔗种植受到多种昆虫害虫和微生物病原体的威胁[8,9]。这些包括黑穗病（Sporisorium scitamineum）、红腐病（Colletotrichum falcatum）和再生甘蔗矮化病（Leifsonia xyli subsp. xyli），以及黄蚜（YSA）、蛀虫和介壳虫[10,11]。这些生物胁迫因素的流行、传播和强度受到环境条件（尤其是温度、降雨量和湿度）的显著影响，这些因素会影响害虫的繁殖周期和寄主植物的敏感性[11,12]。气候变异性对虫害和病害动态的影响在撒哈拉以南非洲地区越来越明显[13,14]。降雨量不可预测、干旱期延长和温度升高促进了害虫发育阶段和病害毒力的变化，导致更频繁和更严重的爆发[15,16]。例如，在高温干旱期间，蚜虫种群繁殖速度加快，扩散范围扩大，这与甘蔗生长脆弱期重合[17,18]。同样，黑穗病在干旱炎热条件下更加猖獗，并且更容易感染因反复收割和冠层覆盖减少而变弱的再生甘蔗[19,12]。在坦桑尼亚，农民普遍反映由于气候变异性导致虫害和病害发生频率增加[20,21]。Kilombero和Kagera的农民报告近年来虫害和病害发生的时间和严重程度发生了变化，旱季黄蚜和黑穗病的爆发变得更加常见。这与更广泛的区域观察结果一致，即气候压力与玉米、水稻和木薯系统中的虫害爆发有关[22,23]。然而，与这些主粮作物不同，甘蔗在国家虫害监测计划中的代表性不足，缺乏基于数据的及时干预或局部行动策略[24]。
“行动阈值”（action threshold）的概念——定义为应实施控制措施以防止不可接受的经济损失的虫害或病害种群水平——是综合虫害和病害管理（IPDM）框架的核心[25,26]。建立这样的策略可以让农民更精确地安排干预措施，减少不必要的农药使用，同时保护产量[27,28]。如果没有这样的决策支持工具，管理实践往往依赖于基于日历的喷洒或被动反应，这两种方法都效率低下且不可持续。在坦桑尼亚，缺乏基于气候的甘蔗管理策略，特别是在农业气候条件日益不可预测的情况下，这给发展具有韧性的生产系统带来了挑战。

**2. 方法**
**2.1. 研究区域**
本研究在坦桑尼亚两个主要的甘蔗生产区进行：Kilombero（位于莫罗戈罗地区）和Kagera（位于坦桑尼亚西北部）。选择这些地点是因为它们具有农业生态多样性、在甘蔗生产中的重要性以及受到气候变异性的影响。研究分为三个阶段：第一阶段为2022年的田间观察；第二阶段为2023年的农民问卷调查和关键信息提供者访谈；第三阶段为2024年的焦点小组讨论和数据验证。Kilombero的年降水量平均为1200-1800毫米，平均温度在22°C至30°C之间；Kagera靠近维多利亚湖，气候更为赤道化，年降水量平均为2000-2500毫米，平均温度在18°C至28°C之间。这两个地区都以雨养甘蔗为主，包括初次种植和再生甘蔗。这些地区的气候变异性（表现为降雨模式的变化和干旱期的延长）使其适合评估气候压力、虫害和病害流行与管理响应之间的相互作用。

**2.2. 研究设计**
采用横断面混合方法设计，结合定量家庭调查、定性焦点小组讨论（FGDs）、关键信息提供者访谈（KIIs）和结构化田间观察。这种方法旨在捕捉Kilombero和Kagera甘蔗种植区在多变气候条件下虫害和病害动态的可测量结果和农民经验。设计允许识别关联模式而非因果关系，同时考虑到回忆偏差、目的性抽样和缺乏长期监测的局限性。横断面、基于感知的数据有助于早期预警、参与式管理和适应性决策框架，特别是在连续监测不可行的情况下。气候感知与虫害/病害流行之间的关联需谨慎解读，明确区分农民报告的感知和直接田间观察结果。

**2.3. 抽样策略和参与者选择**
抽样框架基于合作社注册表、庄园记录和区级农业办公室的数据。纳入标准包括：(i) 至少种植了一个完整生长周期的甘蔗；(ii) 积极管理甘蔗或再生甘蔗；(iii) 自愿参与。排除标准包括种植经验不足12个月的农民、仅从事劳动的农民以及缺乏农场管理决策权的农民。目的性选择通过与推广官员和合作社领导的协商来实现，以捕捉作物类型、种植经验和教育水平的差异。在各层内进行随机抽样以减少选择偏差。在接触的320名农民中，有302名完成了调查（Kilombero n = 153，Kagera n = 149），调查响应率为94.4%。未回答的原因主要是访问时农民不在场或时间限制。补充图S1提供了一个参与者流程图，展示了每个分层的招募、筛选和最终纳入过程。共进行了8次焦点小组讨论（每个地点4次），每次讨论有6-10名参与者参与，这些参与者来自农民团体和合作社。此外，还与10位具有甘蔗生产直接经验的种植园农学家、农业推广官员和害虫管理专家进行了深入访谈。

2.4. 数据收集方法
2.4.1. 家庭问卷
使用斯瓦希里语进行了结构化且经过预测试的问卷调查。收集的数据包括社会人口统计特征、对气候变化的看法、季节性害虫和疾病的发生情况、特定作物的受害程度以及管理措施。为了减少回忆偏差，所有时间相关的问题都参考了最近两个种植季节（2022-2023年），并使用了视觉辅助工具来帮助记忆害虫/疾病事件。关键变量和操作定义如下：
- 害虫和疾病严重程度：基于视觉估计的三点量表——低（<25%的植物损伤）、中（25-50%）、非常高（>50%的损伤或产量损失）。
- 气候变化意识：二元（是/否）和有序（不重要到非常重要）。
- 季节性变化：农民指出的雨季和旱季之间的差异。

完整的问卷和变量定义见补充材料S2。

2.4.2. 焦点小组讨论
焦点小组讨论遵循半结构化指南，探讨了农民对害虫和疾病类型、季节性作物健康变化、管理策略以及获取推广服务的认识。通过照片参考和田间样本帮助达成对主要害虫和疾病的共识。讨论过程在参与者同意下进行了录音，并进行了主题分析。

2.4.3. 田间观察和快速评估
经过培训的统计员与当地推广官员一起进行了田间检查，以核实农民报告的害虫和疾病事件。识别工作包括对黑穗病、Ratoon矮缩病（RSD）、枯萎病、黄甘蔗蚜虫（YSA）和白粉虱的视觉评估。统计员接受了两天的培训，培训由田间手册指导，并由合格的农学家监督。

2.5. 气候数据来源和整合
气候数据来自坦桑尼亚气象局（TMA），涵盖了Kilombero（Ifakara站ID 094,620）和Kagera（Bukoba站ID 093,000）的数据。1993-2023年的每日降雨量和温度记录被汇总为相对于30年基线的季节平均值和异常值（图1）。延迟降雨定义为开始时间比历史平均值晚≥2周，而干旱期则定义为连续10天降雨量<2毫米。将农民报告的季节性感知与这些实证记录进行比较，以了解害虫和疾病的发生情况。当无法直接建立定量关联时，描述为感知相关性。

2.6. 数据分析
定量分析使用SPSS v26进行。描述性统计总结了人口统计特征和害虫/疾病分布。比较分析使用了卡方（χ2）检验，显著性水平设定为p < 0.05，并计算了Cramer’s V以评估效应大小。缺失数据通过成对删除处理。未来的分析可能应用多变量逻辑回归或有序回归来控制年龄、教育水平、作物类型和品种等混杂因素。

2.7. 伦理考虑
坦桑尼亚科学技术委员会（COSTECH）授予了伦理批准（参考编号CST/RS/138/1022）。所有受访者均获得了知情同意。通过匿名化调查数据和删除个人标识符来保护隐私。

3. 结果
3.1. 气候变化下Kilombero地区的害虫和疾病侵染情况
在Kilombero甘蔗种植区，农民的人口构成以男性为主（65.4%），其中46.4%的年龄在25至45岁之间。大多数农民拥有初级（43.4%）或中级（42.1%）教育水平，约54.7%的农民有5至15年的种植经验（图2）。这种人口结构反映了相对年轻且经验适中的农民群体，他们可能面临诸如气候变化等农业挑战，但在应对这些挑战的技术知识上仍存在不足。

3.2. Kilombero甘蔗农民对气候变化的认知
Kilombero地区的甘蔗农民对气候变化的认知度很高，93.4%的农民听说过气候变化，90%的农民认为气候变化对他们个人非常重要或非常重要（表1）。焦点小组讨论的定性证据也证实了这一点，农民普遍报告了干旱加剧、降雨不可预测以及极端温度波动的情况。这些气候变化导致作物产量减少、养分流失、害虫增多以及植物对疾病的易感性增强，尤其是在热应激和降雨不规律的条件下（表5）。

3.3. 害虫和疾病发生的季节性模式
在雨季和旱季之间，害虫和疾病的流行模式存在显著差异。干旱季节害虫报告较多（主要是蚜虫，共133次），而白粉虱和白蝇在雨季更为常见（分别为30次和21次）。卡方分析显示季节性害虫频率存在显著差异（χ2 = 142.3, p < 0.001, Cramer’s V = 0.39）。黑穗病在两个季节都是主要问题，干旱季节报告了109次，雨季报告了65次。Ratoon作物比第一季作物受到更严重的疾病影响，29.1%的回答表示疾病严重程度非常高，而第一季作物的这一比例较低（表2）。

3.4. 气候变化对甘蔗害虫和疾病的影响
气候变化对甘蔗害虫和疾病的影响体现在多个方面：首先，第一季作物的疾病负担较轻，而Ratoon作物受到的影响更严重；其次，不同作物部位和部位的疾病严重程度也存在显著差异；最后，干旱和雨季的害虫频率也有明显区别。气候变异性导致害虫和疾病在季节间的流行模式发生变化，需要持续监测和预防性杀菌策略的应用。

3.5. 农业实践和推广服务
农业实践和推广服务方面，农民普遍认识到气候变化的影响，需要采取适应性农艺措施。然而，良好的农业实践并未得到一致执行；农民对推广服务的支持和培训不足，这也影响了害虫管理的有效性。

3.6. 伦理考虑
所有受访者均获得了知情同意，调查数据经过匿名处理以保护隐私。

总体而言，Kilombero地区的甘蔗农民对气候变化的认知度高，大部分农民了解气候变化，并认为其对个人生活非常重要。气候变化导致了作物产量减少、养分流失、害虫增多以及植物对疾病的易感性增强。此外，季节性变化影响了害虫的频率和类型，需要加强监测和预防措施。尽管如此，农民在应对气候变化方面的知识和实践仍存在不足，需要进一步的培训和资源支持。这些经济障碍延缓或阻止了及时干预，导致对害虫爆发的脆弱性增加（表4）。此外，农民指出，害虫管理往往取决于他们的即时财务能力，而这会随季节变化，从而限制了控制措施的一致性。下载：下载高分辨率图片（319KB）下载：下载全尺寸图片图4. 农民对气候变化行动的看法（N = 121）——Kilombero种植园。农民的知识和教育成为理解意识与行动之间差距的关键因素。只有8.3%的农民将教育视为主要的适应措施，许多人表示希望获得更多的信息和培训机会。当有推广人员时，他们在传播害虫和疾病管理知识方面发挥着重要作用，但据报道，针对农民的持续性和实践性教育仍然不足（表4；图4）。示范田和实际操作培训经常被建议作为提高农民应对气候驱动的害虫动态的技术能力的方法。基础设施和投入的限制也影响了Kilombero农民管理与气候相关的作物威胁的能力。必要的工具如喷雾器、杀虫剂和清洁种子材料往往难以获得或价格昂贵。这些投入的缺乏导致管理效率降低和作物损失增加。农村地区基础设施不足和物流挑战进一步限制了农民进入市场或及时获得农艺建议的能力（表4）。随着害虫侵扰变得更加频繁，气候变异性继续挑战传统的农业周期，这些限制预计会加剧。

Kilombero的研究结果表明，气候变化已经显著改变了甘蔗害虫和疾病的动态。黑穗病和黄蚜虫变得越来越普遍和具有破坏性，尤其是在旱季和再生作物中。虽然农民普遍意识到气候变化及其影响，但由于资源获取有限、培训不足以及财务限制，他们的应对能力受到了削弱。解决这些挑战需要加强推广服务，改善对气候适应性投入的获取，促进结构化的农民培训，并增加机构支持，以帮助农民在面对气候变化时从被动管理转向主动管理害虫和疾病。

3.2. Kilombero地点的管理行动点的制定
表5中呈现的管理行动点是通过参与式和专家意见的综合过程生成的，而不是基于经济损害阈值的正式验证。这一过程结合了通过焦点小组讨论获得的农民报告的经验以及来自种植园农艺师、害虫管理官员和农业推广人员的专家知识。参与者共同分析了表2和表3中显示的季节性害虫和疾病频率，以确定最高侵染期和适当的干预时机。这种参与式分析还得到了实地验证数据的支持，这些数据提供了报告的害虫和疾病严重程度的观察确认。

表5. Kilombero地点的管理策略决策支持
害虫/疾病 | 最常报告的严重程度 | 建议的行动点
--- | --- | ---
黄蚜虫 | 干季 | 早期监测与控制
黑穗病 | 旱季 | 预防性杀菌剂策略
白蝇 | 雨季 | 监测雨后情况
再生作物矮缩病 | 雨季 | 观察再生作物周期

严重程度类别根据报告高或非常高的侵染比例以及这些观察结果在不同地点和季节的一致性进行了加权。专家意见用于完善这些发现的解释，特别是对于黄蚜虫和黑穗病等反复出现且严重的害虫和疾病。这些行动点代表了基于共识的建议，旨在指导在不同气候条件下的监测、预防性处理和响应性管理。它们作为一个初步框架，用于气候响应性决策支持，而不是确定的阈值。未来结合纵向田间数据、产量影响测量和经济分析的研究将有助于将这些参与式建议转化为经过实证验证的干预基准。

3.3. Kagera地区气候变化下的病虫害发生情况
在Kagera甘蔗种植区，人口结构显示大多数受访者是男性（72.5%），其中大部分处于15-45岁的生产年龄组（61.1%），表明这是一个相对年轻且活跃的农民群体（图5）。相当一部分受访者接受了中等（38.9%）或高等教育（33.6%），这表明许多农民具有读写能力，可能愿意接受新的信息和培训。尽管如此，超过一半（51.4%）的受访者拥有不到五年的甘蔗种植经验，表明他们相对较新进入该行业，可能缺乏应对日益复杂的病虫害压力所需的深厚农艺或生态知识。

Kagera地区对气候变化的认知普遍存在，94.6%的受访者承认气候变化的存在，44.7%的人认为它非常重要或非常重要（表6）。然而，降雨模式表现出高度变异性，这突显了这种担忧的依据。2022年降雨大多延迟（48.3%），而2023年几乎一半的受访者（49%）报告降雨提前（表7）。降雨开始月份从2022年的12月和11月变为2023年的10月和9月，进一步说明了这种不规律的模式。干旱期也很常见，特别是在2022年3月和2023年2月，每年超过70%的干旱报告集中在两个月内，强调了季节性对作物压力和害虫爆发的影响。

表6. 对气候变化的认知和看法
变量 | 响应 | 频率 | 百分比 (%)
--- | --- | --- |
气候变化的认知 | 是 | 141 | 46.7%
不 | 10 | 33.3%
气候变化的重要性 | 非常重要 | 87 | 28.8%
相当重要 | 48 | 15.9 |
不重要 | 16 | 5.3 |
总计 | 30 | 100 |

表7. 降雨模式和季节性变化
变量 | 响应 | 频率 | 百分比 (%)
--- | --- | --- |
2022年降雨开始时间 | 晚 | 73 | 48.3%
正常 | 47 | 31.1 |
早 | 31 | 20.5 |
总计 | 15 | 100.0 |
2023年降雨开始时间 | 晚 | 28 | 18.5 |
正常 | 49 | 32.5 |
早 | 74 | 49.0 |
总计 | 15 | 100.0 |
2022年降雨开始月份 | 1月 | 37 | 24.5 |
11月 | 49 | 32.5 |
12月 | 65 | 43.0 |
总计 | 15 | 100.0 |
2023年降雨开始月份 | 9月 | 24 | 15.9 |
10月 | 72 | 47.7 |
11月 | 55 | 36.4 |
总计 | 15 | 100.0 |

再生作物中的疾病发生率明显高于第一茬作物。在再生作物中，32.3%的受访者报告了非常高的严重程度，38.7%报告了中等严重程度，而在第一茬作物中，最高比例（41.2%）报告了低严重程度，表明再生作物更容易受到疾病压力（表8）。在害虫压力方面也观察到了类似的模式，其中56.4%的再生作物反应表明害虫水平非常高，而第一茬作物中这一比例仅为29.8%（表9）。这与田间知识一致，即较老或再生的作物由于残留种群和压力条件而积累更多的害虫。

表8. 不同作物类型的疾病发生情况
作物类型 | 疾病严重程度 | 频率 | 百分比 (%)
--- | --- | --- |
再生作物 | 非常高 | 30 | 32.3 |
中等 | 36 | 38.7 |
低 | 27 | 29.0 |
总计 | 93 | 100.0 |
第一茬作物 | 非常高 | 21 | 24.7 |
中等 | 29 | 34.1 |
低 | 35 | 41.2 |
总计 | 85 | 100.0 |

表9. 不同作物类型的害虫发生情况
作物类型 | 害虫严重程度 | 频率 | 百分比 (%)
--- | --- | --- |
再生作物 | 非常高 | 75 | 56.4 |
中等 | 38 | 28.6 |
低 | 20 | 15.0 |
总计 | 133 | 100.0 |
第一茬作物 | 非常高 | 28 | 29.8 |
中等 | 35 | 37.2 |
低 | 31 | 33.0 |
总计 | 94 | 100.0 |

季节性数据显示害虫和疾病的发生模式存在明显差异。在雨季，白蛴螬（38%）、白蝇（26.6%）和黄蚜虫（21.5%）很常见，而黑穗病占疾病报告的62.5%，其次是黄甘蔗病（YS）占37.5%（表10）。在旱季，黄蚜虫成为最常见的害虫，占报告的54.3%，而黑穗病在疾病中仍占主导地位，占44.5%。这一趋势表明黑穗病是两个季节都存在的问题，而在炎热干燥的条件下，蚜虫数量会激增，加剧了干旱期间的风险（表10）。

表10. 不同季节的害虫和疾病发生情况
季节 | 生物类型 | 具体问题 | 频率 | 百分比 (%)
--- | --- | --- |
雨季 | 害虫 | 白蛴螬 | 30 | 38.0 |
白蝇 | 21 | 26.6 |
白蚁 | 11 | 13.9 |
YSCA | 17 | 21.5 |
总计 | 79 | 100.0 |
雨季 | 疾病 | 黑穗病 | 65 | 62.5 |
黄甘蔗病（YS） | 39 | 37.5 |
总计 | 104 | 100.0 |
旱季 | 害虫 | 黄蚜虫（YSA） | 13 | 35.4 |
旱季 | 疾病 | 黑穗病 | 10 | 44.5 |
黄甘蔗病（YS） | 31 | 24.5 |

这些侵染对植物影响最大的部分是叶子，在40.9%的案例中，YSA和Saphaflaras物种造成了非常高的损害（表11）。茎部损害，主要是由黑穗病、RSD和萎蔫等疾病引起的，被评为中度或低度。这些发现表明，在干旱期间，叶片损害是生产力损失的主要途径。

农民对气候变化的看法与实际天气数据一致。近一半（49.7%）的农民描述了降雨模式的变化，43.7%的人认为高温是一个主要问题（图6）。这些压力因素直接影响甘蔗的生理机能，并间接加速了害虫和疾病的动态。焦点小组讨论提供了丰富的背景信息，农民描述了降雨不规律和长期干旱是导致早花、植物矮化和害虫爆发（尤其是Eldana和YSA）的原因（表12）。尽管总体认知水平合理，但关于害虫和疾病的详细知识仍然有限。许多农民将除草剂与杀虫剂混淆，对疾病媒介如RSD缺乏了解，很少进行系统的侦察或监测。虽然一些人认识到焚烧垃圾、除草、施用杀虫剂甚至生物控制的好处，但实施情况并不一致，常常受到设备缺乏和推广支持不足的阻碍。

表12. 农民对气候变化的看法
--- | --- | --- |
气候变化的认知 | 是 | 49.7 |
增强意识迫在眉睫；化学品之间的混淆很常见 | 41 |
对疾病媒介（如RSD）的知识有限 | 31 |
强调害虫和疾病的监测、视觉检查、田间侦察和早期诊断 | 31 |
很少进行侦察和定期监测，需要加强 | 24 |
使用生物控制方法 | 20 |
气候和季节性影响 | 不规律的降雨和长期干旱导致早花、植物矮化和害虫繁殖（干旱期间的Eldana） | 62 |
气候变异性与爆发严重程度之间的强烈关联 | 4 |
基础设施和投入获取 | 喷雾工具有限 | 31 |
物理访问限制影响对害虫/疾病爆发的响应 | 24 |
道路状况差，缺乏运输和田间设备 | 20 |
最佳实践已知但实施不一致 | 20 |
教育与推广服务 | 农民缺乏IPDM培训 | 41 |
推广服务资源不足；农民田间学校可以提供帮助 | 20 |
需要定期研讨会和现场官员 | 20 |
财务和经济限制 | 资本有限，支付延迟，银行贷款条款与作物周期不匹配（12个月 vs 18个月） | 28 |
机构政策差距；金融产品不符合作物实际情况 | 20 |
机构支持和提案 | 加强AMCOs/SACCOs | 31 |
机构协调被视为长期缓解害虫/疾病的关键 | 31 |
SBT-银行协调 | 20 |
天气预报系统 | 20 |
建议设立FEA（田间评估机构） | 20 |

基础设施挑战是一个反复出现的问题，农民指出道路状况差、喷洒工具有限以及推广访问不规律是主要限制。教育和能力建设被视为关键需求，特别是鉴于在综合害虫和疾病管理（IPDM）方面缺乏培训。农民和当地利益相关者的建议包括建立示范田、定期举办研讨会以及增加现场官员的参与，以弥合知识和实践之间的差距。财务挑战进一步加剧了这些问题。许多农民缺乏购买必要投入的资本，糖厂或银行的支付延迟削弱了他们及时应对爆发的能力。此外，当前的贷款结构通常与甘蔗18个月的生产周期不匹配，因为大多数银行期限仅为12个月，导致在关键农艺期间出现流动性问题。机构协调被视为克服这些系统性限制的关键。农民和利益相关者建议加强农业营销合作社（AMCOs）和储蓄信用合作社（SACCOs），改善与坦桑尼亚糖业委员会（SBT）等金融机构的协调，并开发本地化的天气预报系统以辅助规划。

Kagera地区的甘蔗产业越来越受到气候驱动的害虫和疾病爆发的影响，尤其是在再生作物和干旱期间。尽管对气候变化有很高的认知，但关于害虫的详细知识和适应能力仍然较低，这受到基础设施、财务和制度障碍的加剧。通过有针对性的教育、投入获取、改进的推广服务和与气候相适应的金融产品来解决这些差距，对于提高农民在持续环境压力下的韧性至关重要。

4. 讨论
4.1. 气候变异性、侵染模式和干预时机
研究结果表明，Kilombero和Kagera种植园的甘蔗害虫和疾病爆发与气候变异性之间存在强烈的相互作用。2022年至2023年间不规律的降雨模式和延长的干旱期与害虫和疾病发病率的增加相吻合。两个地区的农民都报告了显著的害虫压力——尤其是在过渡季节——这表明气候异常创造了有利于侵染的生态窗口。这种模式得到了Subedi等人[53]的证实，他们观察到东非的异常干旱改变了害虫的物候，并加剧了多年生作物中害虫与寄主之间的接触频率。值得注意的是，无论是Kilombero还是Kagera的种植园，再生作物受到的影响都更为严重，分别有56.4%和49.7%的受访者认为再生作物中的害虫数量“非常高”。这与研究结果一致，即由于根系减弱、病原体积累和养分耗尽，再生作物面临的生物压力更大[54,55]。在依赖雨水的系统中，这种压力在缺水和高温期间会加剧受害风险[56,57]。季节性转变，特别是2月至4月的干旱期，成为害虫侵扰加剧的时期。YSA（Melanaphis sacchari）在这些月份被广泛报道，Kagera的农民中有88.1%的人注意到了它的存在。这一模式与研究结果相符，即在高温和低相对湿度条件下，蚜虫的数量会激增，因为这些条件有利于它们的繁殖周期和取食活动[58,59]。同样，Singh和Singh[60]以及Kaler[61]也指出，在干旱天气中，像蚜虫这样的吸汁昆虫数量会激增，这会降低真菌病原体和天敌的效力。两个研究地点在干旱季节发现的黑穗病发病率增加进一步支持了气候压力与疾病表现之间的联系。甘蔗黑穗病在干燥炎热的环境中容易发生，因为在这种条件下孢子传播效率高，而植物的抗性会降低[62,63]。这些动态表明，需要根据作物物候和气候预测及时采取干预措施[64,65]。为了减少损害和产量损失，必须在预测到干旱期或降雨不规律时尽早开始害虫和疾病控制措施。正如Shahzad等人[66]和Ram等人[67]所论述的，将气象数据与物候模型结合使用可以提高害虫预测的准确性，从而实现更及时的干预。像印度甘蔗区使用的那些结合天气数据和害虫风险模型的决策支持工具可以适应坦桑尼亚的情况，以预测高风险时期并优化控制时机[68,69]。

4.2. 害虫和疾病生态学与气候响应型甘蔗管理
不同害虫和疾病在各个季节和植物部位占据的不同生态位揭示了它们在气候变异性下的适应策略[70,71]。黑穗病和YSA在干旱月份的高发率，而黄萎病（YSD）和红腐病在湿润时期的高发率，表明病原体和媒介在不同气候条件下的偏好存在差异[35]。像Sporisorium scitamineum（引起黑穗病）这样的真菌病原体在炎热干燥的条件下繁衍旺盛，因为此时寄主植物受到压力[72]。干旱胁迫下的甘蔗植物免疫反应受到抑制，使得黑穗病孢子更容易在分生组织中定殖。相反，细菌性和病毒性疾病（如YSD和再生矮缩病（RSD）在高湿度和适中温度下更为普遍[73]。昆虫害虫也表现出类似的季节性变化。YSA和Saphaflaras sp.在这两个研究区域中都很活跃，它们以生命周期短和适应微气候变化能力强而闻名，尤其是在真菌病原体负荷和天敌活动减少的条件下[74,75]。Sunarto等人[72]强调，在开阔冠层系统和水分胁迫下，蚜虫的密度会增加——这些是Kilombero和Kagera再生作物的共同特征。叶片组织是最常受到损害的植物部位，损害与高蚜虫活动和环境暴露有关。这种模式也在肯尼亚的甘蔗带被观察到，干旱期间叶片受损导致叶绿素症状，产量损失超过20%[76,77]。干旱期间叶片冠层的脆弱性使得叶部害虫成为这种气候条件下的主要管理问题[78,79]。相比之下，像RSD和红腐病这样的茎部疾病发展较慢，但当感染程度超过10%时会产生系统性影响[80]。这些发现强调了需要制定能够应对特定气候条件下威胁生态行为的害虫和疾病管理策略[81,43]。例如，针对黑穗病的杀菌处理应在旱季前进行，而针对YSD的媒介控制应在早雨季蚜虫数量首次激增时加强。这种方法符合气候敏感作物综合管理的原则[82,83]。

4.3. 不同作物类型和植物部位的易感性
再生作物比直立作物表现出更高的害虫和疾病发生率，这反映了生理疲劳、根系活力下降以及病原体负荷的累积[84,85]。研究人员报告称，再生作物由于维管系统受损和分蘖减少，恢复能力减弱[86,87]。在Kilombero和Kagera，再生作物特别容易受到叶部害虫（如YSA）和真菌感染（如黑穗病）的影响，这通常是由于残茬管理不善和重新种植延迟造成的[88,89]。植物部位的易感性遵循预期模式：叶片组织最容易受到害虫侵害，而茎部和秆部则是疾病症状的主要发生部位。这些发现与Michel等人[90]的研究结果一致，他们指出蚜虫和软体昆虫主要是叶部取食者，在干旱胁迫下其影响会被放大。在冠层稀疏的再生作物中，叶片上的害虫定殖尤为严重，这为害虫创造了有利的环境，并减少了害虫卵和若虫的遮蔽[91]。因此，控制策略应针对不同部位进行。例如，系统性杀菌剂对内部茎部疾病（如RSD）更有效，而叶面喷洒和生物控制剂（如寄生蜂Lysiphlebus testaceipes和昆虫病原真菌Beauveria bassiana）适用于叶部害虫[12,92]。根据Aslam等人[93]的研究结果，蚜虫管理的经济阈值约为20-30%的冠层感染率——在两个种植园的干旱高峰期这一阈值经常被超过。管理还必须考虑植物结构，再生作物通常需要更早和更密集的干预。正如Niaz等人[94]和Bhuiyan等人[95]所指出的，未能有效管理再生作物中的叶部害虫会导致高达25%的产量损失，这突显了针对作物生长阶段的策略的经济必要性。

4.4. 在变化的气候条件下实现可持续生产力的行动
研究结果表明，要在气候变异性下维持甘蔗生产力，需要从被动管理转向预测性和综合性的害虫和疾病管理系统。农民报告的数据以及气候模式表明，干旱月份和再生周期是害虫和疾病活动加剧的时期。这些发现强调，如预防性处理、针对性侦察和品种更换等管理措施应与高风险期（尤其是2月至3月）同步进行，此时害虫数量和气候压力往往达到峰值[96,97]。建立本地化的害虫和疾病阈值对于提高管理精度至关重要。全球建议往往不适用于坦桑尼亚甘蔗系统的环境和社会经济条件。本研究和相关工作的证据表明，在干旱胁迫条件下，应降低黑穗病等病原体的行动阈值，以防止疾病加速传播[98,99]。制定这样的阈值应基于参与式过程，整合农民观察、推广知识和基于现场的研究，以生成符合当地实际情况的决策工具。涉及当地农民、研究人员和推广人员的合作平台可以制定出既经济又生态可持续的行动计划[100,101]。品种多样化是提高气候抗性的害虫和疾病管理的另一个关键。R570和R579品种在干旱季节的反复脆弱性表明，培育和推广具有更强耐旱性和抗虫性的品种非常重要。结合野生Saccharum物种（Saccharum spontaneum）遗传材料的育种计划显示出提供多重抗性的潜力，为长期适应提供了有效途径[102,103]。更广泛的品种基础可以减少单一栽培带来的风险，并在多种环境条件下提高抗性。能力建设和持续的知识交流对于确保这些适应策略的有效实施至关重要。尽管本研究中超过70%的受访者具有中学或更高学历，但结构化的农民田间学校和加强的推广网络仍然是提高对害虫生态学、监测方法和气候响应型管理理解的关键[104,105]。参与式学习环境已被证明可以促进技术采纳和针对具体情况的创新共同创造[104,105]。这些方法鼓励农民根据数据做出决策，并根据气候和害虫情况动态调整实践。为了将这些见解付诸实践，已经开发了一个气候响应型害虫和疾病管理框架（图7）。该框架整合了气候监测、害虫监测、参与式决策支持和适应性干预措施。该模型在田间数据、推广咨询服务和农民决策之间建立了反馈循环，确保控制措施与实时风险水平相匹配。结合基于移动设备的害虫报告、本地天气预报和早期预警系统等工具可以进一步提高害虫控制策略的响应性和精度。

因此，有必要对害虫和疾病管理进行协调调整，使其与气候变异性、作物生长阶段和品种特性相匹配[106,107]。Kilombero和Kagera的发现证实，害虫和疾病的动态并不均匀，而是受到当地微气候和管理历史的影响。将这些差异纳入战略规划将提高坦桑尼亚甘蔗产业对气候和生物压力的抵抗力[108,109]。

5. 结论与建议
本研究揭示了Kilombero和Kagera甘蔗种植园中气候变异性与害虫和疾病动态之间的明确联系。降雨不规律、长期干旱和季节性变化加剧了害虫爆发和疾病表现，尤其是在再生作物中。这些发现强调了将气候信息纳入甘蔗健康管理的重要性。害虫和疾病压力在作物周期和植物结构中的分布并不均匀。叶部害虫（如黄萎蚜）在干旱季节达到高峰，尤其是在冠层稀疏的再生作物中。黑穗病等疾病的严重程度在干旱期间也会增加，而黄萎病等则在雨季更为普遍。这些模式表明需要根据作物生长阶段和季节采取特定的管理措施。管理决策必须基于实时气候监测，在高风险期（如2月至3月）优先采取早期干预。有针对性的侦察、使用抗性品种以及及时应用控制措施（如针对茎部疾病的系统性处理和针对叶部害虫的叶面方法）可以显著减少作物损失。制定针对坦桑尼亚甘蔗生态系统的本地化行动策略将改善决策效果。一刀切的推荐措施可能导致不必要的处理或错过最佳干预时机。让农民、研究人员和推广人员参与制定这些策略将提高相关性和采纳率。通过结构化的培训和参与式学习平台提升农民的能力将支持适应策略的实施。受访者中较高的教育水平表明他们有很强的知识吸收潜力。加强基于天气的决策工具的获取和推广经过本地验证的综合害虫和疾病管理（IPDM）模型将进一步提高抗性。在气候变化背景下解决甘蔗健康问题需要采取积极主动、基于信息和适应性的方法。将害虫和疾病控制与季节性风险、品种易感性和当地生态条件相结合，可以为坦桑尼亚甘蔗种植带来可持续的生产力。

数据可用性声明
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资金
本研究未获得任何资金支持。

伦理、参与同意和发表同意
不适用。

临床试验
不适用。

出版者声明
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作者贡献声明
Bahati Hakimu Msomba：写作 - 审稿与编辑、初稿撰写、可视化、验证、软件使用、资源管理、项目协调、方法论设计、研究实施、资金获取、数据分析、概念构建。
Patrick Madulu Ndaki：写作 - 审稿与编辑、初稿撰写、验证、监督。
Charles O. Joseph：写作 - 审稿与编辑、初稿撰写、可视化、验证、监督。