流行病学控制可可肿枝病毒(CSSV)背景下的可持续可可种植最优景观:一种理论方法

《Agricultural Systems》:Optimal landscape to sustainable cocoa culture in the context of epidemiological control of cocoa swollen shoot virus: A theoretical approach

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月18日 来源:Agricultural Systems 6.2

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  首个针对可可肿枝病毒(CSSV)传播校准的空间显式模型。在碎片化景观中,60%的非宿主作物提高了低病害压力下可可的存活率。全可可景观在低病害压力下始终是最盈利的。超过15年后,在高病害压力下,非宿主主导的景观最盈利。中期景观尺度策略似乎对CSSV管理至关重要。

  
首个针对可可肿枝病毒(CSSV)传播校准的空间显式模型。在碎片化景观中,60%的非宿主作物提高了低病害压力下可可的存活率。全可可景观在低病害压力下始终是最盈利的。超过15年后,在高病害压力下,非宿主主导的景观最盈利。中期景观尺度策略似乎对CSSV管理至关重要。
在科特迪瓦,可可种植是主导产业,但可可肿枝病毒(CSSV)严重威胁生产可持续性。传统荫蔽农林系统向全日照单作转变,导致景观同质化,加速CSSV传播。目前缺乏景观尺度的管理策略,个体农场干预(如病树去除)成本高且接受度低,而基于景观组成的协调策略具有潜力但未充分探索。为解决这一问题,研究人员A. Dumont等开展了理论分析,旨在通过整合非宿主作物优化景观组成与空间配置,平衡流行病学控制与经济收益。该研究发表于《Agricultural Systems》。

研究人员使用landsepi模型,这是一个空间显式随机人口模型,模拟CSSV在理论景观中的传播。关键技术方法包括:1)利用传播核函数(径向和风媒传播)估计CSSV传播体的空间分布,基于文献数据拟合指数核;2)采用健康-潜伏-感染-移除(HLIR, Healthy-Latent-Infectious-Removed)流行病学状态模型,参数来自文献(感染率、潜伏期、感染期),其中传播体产生率通过近似贝叶斯计算(ABC, Approximate Bayesian Computation)校准,使用科特迪瓦五个生产区域45个商业地块的实地数据;3)设计理论景观场景(三种聚集度:高度碎片化、平衡、高度聚集;九种可可比例:0.1至0.9;两种初始病害压力:低和高),模拟20年;4)通过条件推理树(conditional inference tree)和逻辑回归分析景观因子对可可存活率和经济利润的影响。

研究结果:

3.1 Landscape structures enabling sustainable cocoa production under CSSV pressure(实现CSSV压力下可持续可可生产的景观结构)
通过决策树分析,病害压力是首要因素:低病害压力下可可树长期存活率中位数为71%,高病害压力下为0%。聚集度是第二因素:低病害压力下,高度碎片化和中等聚集景观存活率更高(中位数80%),高度聚集景观仅30%;高病害压力下,仅高度碎片化景观存活率显著(11%)。可可比例是第三因素:低病害压力且低聚集度时,可可比例≤0.4存活率更高(90% vs 61%);高病害压力且低聚集度时,可可比例≤0.2存活率更高(35% vs 4%)。

3.2 Threshold effects of cocoa proportion on CSSV epidemic containment(可可比例对CSSV流行遏制的阈值效应)
在高度碎片化景观中,可可比例≤0.4时,无论病害压力高低,流行均达到平台期,表明非宿主作物(咖啡)有效遏制了病毒传播。随着可可比例增加,遏制效应减弱,因相邻可可斑块增加,空间异质性降低。

3.3 Economic outcomes of cocoa production under CSSV pressure and historical market conditions(CSSV压力和历史市场条件下可可生产的经济产出)
低病害压力下,全可可景观始终最盈利。高病害压力下,短期(前几年)全可可景观仍盈利,但长期(超过15年)非宿主主导景观更优。历史市场对比:2000年(可可与咖啡收益相近)时,高病害压力下全可可景观在4-5年后失去优势;2010年(可可收益远高于咖啡)时,优势可维持12-13年。2025年市场情景下,高病害压力且可可与咖啡产量相近时,最优策略逐渐转向低可可比例(约10%-20%)。

讨论部分总结:景观配置和组成是CSSV流行的关键驱动因素,但经济可行性必须纳入考虑。存在流行病学策略(最大化可可存活)与经济收益之间的权衡,且最优策略取决于时间跨度。短期经济考虑占主导,长期可持续性要求早期采用多样化景观。这需要集体行动和协调规划,如以合作社为单位实施。未来研究应结合利益相关者参与,共同设计可行策略。

结论翻译:本研究证明,在科特迪瓦可可生产系统中,景观组成和空间配置在塑造可可肿枝病毒(CSSV)流行的时空动态中发挥核心作用。通过将流行病学过程与经济结果明确耦合,结果表明最优景观策略随初始病害压力、相对市场价格、产量组合和时间跨度而变化。虽然全可可主导景观在短期内(尤其是低病害压力下)可能具有经济吸引力,但在长期内变得不可持续,若可可产量不利则情况更不稳定。尽管存在简化和近似,该模型通过识别景观尺度上构成CSSV流行和可可经济绩效的通用机制、阈值和权衡,提供了有价值的见解。管理政策应基于这些发现,与当地利益相关者共同设计可持续可可景观,并鼓励在较大空间尺度上实施集体管理策略。
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