第十二章 植物病害流行與預(yù)測

1、植物病害流行與預(yù)測Company Logo植物病害流行（plant disease epidemic）是植物群體發(fā)生侵染性病害的過程。是指植物病原物群體在寄主群體中大量傳播，在特定的環(huán)境條件下誘發(fā)植物群體發(fā)病并且造成嚴(yán)重?fù)p失的過程和現(xiàn)象。一、植物病害流行概念一、植物病害流行概念第一節(jié)第一節(jié) 植物病害流行植物病害流行Company Logo流行?。餍胁。╡pidemic） 流行病是指傳染性強(qiáng)，病情可在短期內(nèi)大量增長和蔓延的一類病害。小麥條銹病Company Logo穩(wěn)態(tài)流行穩(wěn)態(tài)流行(endemic) 亦稱常發(fā)病常發(fā)病是指在某地區(qū)早已存在，年年或經(jīng)常發(fā)生而波動(dòng)不大的流行狀態(tài)。小麥紋枯病Compa

2、ny Logo突發(fā)流行突發(fā)流行(explosive epidemic) 是指在某地區(qū)以前沒有，出現(xiàn)不久就迅速漫延成災(zāi)的流行狀態(tài)，(前進(jìn)性流行(progressive epidemic)。辣椒疫病辣椒疫病Company Logo小麥稈銹病大區(qū)流行大區(qū)流行(pandemic) 是指流行過程中自然傳播很廣的狀態(tài)，也稱為泛洲流行或泛域流行。Company Logo國外植物病害流行的主要事例 857 首次記載，麥角病在萊茵河流域，死亡幾千人 1845-1846 馬鈴薯晚疫病在愛爾蘭,餓死100萬人,逃亡200萬人1882-1885 葡萄霜霉病在法國,導(dǎo)致財(cái)政損失和發(fā)明波爾多液Company Logo國外

3、植物病害流行的主要事例 1870-1880 咖啡銹病在斯里蘭卡種植者財(cái)政破產(chǎn)和英國人改飲茶水。 1916-1917 馬鈴薯晚疫病在德國,造成種薯匱乏, 大量引種導(dǎo)致品種混亂居世界之最。 1930- 美國從歐洲引入板材，造成荷蘭榆樹病(Dutch elm disease)大面積發(fā)生， 減少遮蔭樹種（美國榆樹）, 使房地產(chǎn)產(chǎn)值下降。 1942-1943 水稻胡麻斑病在孟加拉引,起孟加拉饑荒,餓死近餓死近200萬人。萬人。 1970 玉米小斑病在美國,引致美國玉米減產(chǎn)15,計(jì)165億kg 。Company Logo國內(nèi)主要植物病害流行事例國內(nèi)主要植物病害流行事例 煙草黑脛病 40年代 河南省流行,放

4、棄老煙區(qū) 小麥腥黑穗 4050 冬春麥區(qū)普遍發(fā)生,病區(qū)發(fā)病率高達(dá)1030， 甘薯黑斑病 1937- 1937年 從日本傳入遼寧省蓋縣, 僅河南省爛薯36.75億kg,占10 小麥條銹病 1950 減產(chǎn)60億kg, 約為當(dāng)時(shí)3千萬人一年的口糧 小麥赤霉病 1973 長江中下游發(fā)生200萬公頃,損失12億kg小麥,部分小麥不能食用。 條銹病防治對(duì)照條銹病防治對(duì)照 04年平利年平利 赤霉病赤霉病 03年年 楊凌楊凌Company Logo國內(nèi)主要植物病害流行事例國內(nèi)主要植物病害流行事例 小麥黃矮病 98年 榆林 小麥赤霉病 1985 北方麥區(qū)大流行,僅河南省就減產(chǎn)8.5億kg小麥白粉病 1990 發(fā)

5、生1.81億畝,損失14.38億kg水稻稻瘟病 1990 發(fā)生5885萬畝,損失10.37億kg 水稻紋枯病 1990 發(fā)生2.41億畝次,損失10.41億kg 小麥黃矮病 1998 北方麥區(qū)大流行,僅陜西省就減產(chǎn)30小麥條銹病 2002 發(fā)生1.42億畝,防治后仍損失19億kgCompany Logo二、植物病害流行學(xué)二、植物病害流行學(xué)植物病害流行學(xué)(plant disease epidemiology)是研究植物群體群體發(fā)病規(guī)律規(guī)律、預(yù)測預(yù)測技術(shù)和防治防治理論的科學(xué)，又稱 (plant epidemiology 或簡稱 epidemiology)。Company Logo三、植物病害的計(jì)量

6、三、植物病害的計(jì)量發(fā)病率：發(fā)病植株或植物器官占調(diào)查植株總數(shù)或器官總數(shù)的百分率。發(fā)病率：發(fā)病植株或植物器官占調(diào)查植株總數(shù)或器官總數(shù)的百分率。 發(fā)病率發(fā)病率(%)=發(fā)病發(fā)病(葉、果葉、果)數(shù)數(shù)/調(diào)查總調(diào)查總(葉、果葉、果)數(shù)數(shù)X100病害嚴(yán)重度：表示植株或器官的發(fā)病面積占總面積的比率。病害嚴(yán)重度：表示植株或器官的發(fā)病面積占總面積的比率。(不同病害不同病害有相應(yīng)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)有相應(yīng)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn))病情指數(shù)：反映植物群體發(fā)病程度的一個(gè)參數(shù)。病情指數(shù)：反映植物群體發(fā)病程度的一個(gè)參數(shù)。 (各級(jí)病葉數(shù)各級(jí)病葉數(shù)X各級(jí)代表值各級(jí)代表值) 病情指數(shù)病情指數(shù)= x100 調(diào)查總?cè)~數(shù)調(diào)查總?cè)~數(shù)X最高級(jí)值最高級(jí)值四四 植物病

7、害流行的時(shí)間動(dòng)態(tài)植物病害流行的時(shí)間動(dòng)態(tài)時(shí)間動(dòng)態(tài)主要研究病害流行的季節(jié)發(fā)展曲線、定量描時(shí)間動(dòng)態(tài)主要研究病害流行的季節(jié)發(fā)展曲線、定量描述的數(shù)學(xué)模型、流行速率及其影響因素。述的數(shù)學(xué)模型、流行速率及其影響因素。時(shí)間動(dòng)態(tài)是指病害數(shù)量或發(fā)病程度隨時(shí)間進(jìn)程而發(fā)生時(shí)間動(dòng)態(tài)是指病害數(shù)量或發(fā)病程度隨時(shí)間進(jìn)程而發(fā)生的變化。的變化。Company Logo比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目單年流行病害單年流行病害積年流行病害積年流行病害病害過程潛育期短，再侵染頻繁，當(dāng)季積累的菌量能引致病害流行。 無再侵染，或雖有再侵染但不重要，潛育期長或較長，需經(jīng)數(shù)年菌量的積累方能造成嚴(yán)重危害。 病原物越冬 與初菌量越冬率和越冬存活率低，年度間初菌量

8、變化很大。 越冬率和越冬存活率較高，初菌量一般能逐年有所增長傳播體再侵染傳播體多為繁殖體，壽命短，對(duì)環(huán)境敏感，條件不利時(shí)會(huì)很快死亡。傳播體往往也是休眠體，壽命較長，對(duì)不良環(huán)境抵抗力強(qiáng)。傳播方式 多為氣流、風(fēng)雨、流水傳播，也有介體蟲傳的，傳播距離較遠(yuǎn)。 多為土傳和種傳，傳播距離一般較小發(fā)生部位多為地上部局部侵染的病害，葉斑病多屬此類。多在地下部侵染，許多為系統(tǒng)侵染的病害。典型病例馬鈴薯晚疫病、黃瓜霜霉病、銹病禾谷類黑穗病、棉花黃、枯萎病、 谷子白發(fā)病4.1 單年流行病與積年流行病的比較單年流行病與積年流行病的比較Company Logo4.2 不同類型病害年份間的變化單年流行病積年流行病Comp

9、any Logo4.3 季節(jié)流行曲線的繪制定期定期(逐日或間隔一定數(shù)日逐日或間隔一定數(shù)日)調(diào)查病情；調(diào)查病情； 將病情資料將病情資料(普遍率或嚴(yán)重度普遍率或嚴(yán)重度)按時(shí)間順序列表；按時(shí)間順序列表； 以時(shí)間為橫座標(biāo)、病情為縱座標(biāo)，作直角坐標(biāo)圖。以時(shí)間為橫座標(biāo)、病情為縱座標(biāo)，作直角坐標(biāo)圖。Company LogoS型曲線型曲線單峰曲線單峰曲線多峰曲線多峰曲線4.4 流行曲線的形式及成因 Company Logo4.5 病害流行階段的劃分指數(shù)增長期(exponential phase) 邏輯斯蒂增長期(logistic phase) 流行末期或稱 緩慢增長期Company Logo4.6 病害季節(jié)流

10、行動(dòng)態(tài)的基本模型o1 指數(shù)增長模型指數(shù)增長模型(exponential growth model) o2 邏輯斯蒂增長模型邏輯斯蒂增長模型(Logistic growth model) o3 其它模型其它模型Company Logo4.6.1 指數(shù)增長模型(exponential growth model)o微分方程形式：微分方程形式： o odx/dt為單位時(shí)間為單位時(shí)間(日日)新增病害數(shù)量；新增病害數(shù)量； x為病害數(shù)量；為病害數(shù)量； re是病害指數(shù)增長速率。是病害指數(shù)增長速率。 o積分指數(shù)式：積分指數(shù)式： xtx0ert o直線方程式：直線方程式：ln(x)=ln(x0)r et o o適

11、用范圍：一般為病害發(fā)生在適用范圍：一般為病害發(fā)生在5以前，或以前，或發(fā)展非常迅速的病害如馬鈴薯晚疫病以病發(fā)展非常迅速的病害如馬鈴薯晚疫病以病株率為單位的情況。株率為單位的情況。dxdtrxeCompany Logo4.6.2 邏輯斯蒂增長模型(Logistic growth model)又稱自我抑制性方程。 微分式是：dx/dt=(1-) 式中: 為病情；(1X)為未發(fā)病的健康組織。 r 為速率參數(shù)，即病害的增長速率（或稱流行速率）。 積分式為：積分式為： 或：或： 邏輯斯蒂曲線的微分與積分圖xBrt11expxBrt11expCompany Logo將方程的積分形式 經(jīng)過轉(zhuǎn)換得： 直線化形式

12、 為： xBrt11expxxxxert1100lnlnxxxxr tt22112111 邏輯斯蒂增長模型直線化Company Logo4.6.3 病害季節(jié)流行動(dòng)態(tài)的其它模型o3.1 岡珀茨模型岡珀茨模型(Gompertz model) o3.2 韋布爾模型韋布爾模型 (Weibull model) o3.3 理查德模型理查德模型(Richards model)Company Logo4.6.3.1 岡珀茨模型岡珀茨模型(Gompertz model)o方程的微分式為： o dxdtrG x(ln(1)ln(x)=rGx(ln(x) o式中；rG是岡珀茨模型的速率參數(shù)，以dxdt對(duì)t作圖與 o

13、邏輯斯蒂模型比較，其速率曲線亦呈鐘形曲線，但最高點(diǎn)前后不對(duì)稱，高峰偏于前方。與邏輯斯模型不同處是S型兩邊不對(duì)稱，拐點(diǎn)偏前，約在x=0.37(1/e)處。 Company Logo4.6.3.2 韋布爾模型韋布爾模型 (Weibull model)韋布爾概率密度函數(shù)(Weibull probability density function) ccbatbatbcdtdxexp1微分式為: t為時(shí)間；a為位置參數(shù)，表示病害開始增長的時(shí)間； x為時(shí)間t時(shí)刻病情(以小數(shù)表示)； b為比率參數(shù)，與病害增長速率呈負(fù)相關(guān)； c為曲線的形狀參數(shù)，與流行速度有關(guān)。 Company Logoo5.1 病原物傳播體

14、的特點(diǎn) o5.2 病原物傳播體的傳播 o5.3 傳播體傳播o5.4 侵染梯度o5.5 病害傳播五五 病害流行空間動(dòng)態(tài)病害流行空間動(dòng)態(tài)Company Logo5.1 傳播體傳播體傳播體或傳播單位傳播單位是指病原物具有獨(dú)立存活、傳播和侵染功能的最小結(jié)構(gòu)，它能被監(jiān)測和計(jì)數(shù)，可以是真菌的孢子、菌核、菌絲的片段或其它休眠器官，也可以是細(xì)菌的細(xì)胞，病毒的粒體，線蟲的幼蟲、成蟲和卵以及高等寄生性植物的種子等。Company Logo5.2 傳播體的特點(diǎn)數(shù)量大數(shù)量大 體積小，比重輕體積小，比重輕 主動(dòng)傳播性主動(dòng)傳播性 對(duì)不良環(huán)境因素的抵抗力對(duì)不良環(huán)境因素的抵抗力 引誘昆蟲，鳥類的能力引誘昆蟲，鳥類的能力 Co

15、mpany Logo二是人類的活二是人類的活動(dòng)，包括人體動(dòng)，包括人體攜帶、運(yùn)輸和攜帶、運(yùn)輸和各種農(nóng)事操作各種農(nóng)事操作一是自然動(dòng)力，一是自然動(dòng)力，如風(fēng)、雨、昆如風(fēng)、雨、昆蟲或其他生物蟲或其他生物介體的活動(dòng)。介體的活動(dòng)。傳播途徑傳播途徑5.3病原物傳播體的傳播Company Logo逸散逸散主要指發(fā)散至冠層以上空氣中的孢子，這部分孢子隨氣流到達(dá)一定的高度和距離，可構(gòu)成對(duì)鄰田或中、遠(yuǎn)距離的傳播飄浮飄浮在冠層內(nèi)飄浮最終著落到附近植株感病部位，主要指水平方向的傳播降落降落土壤表面或寄主的非感病部位，這部分孢子若壽命較長，抗逆性較強(qiáng)，有可能在以后通過其他傳播方式侵染寄主，若壽命短，抗逆性弱則自然報(bào)廢5.4

16、病原物傳播體的去向Company Logo傳播條件 病原物傳播體的傳播是病害傳播的前提，但決不等于病害傳播。傳播體的傳播完全可以理解為物理學(xué)過程。病害的傳播則包括著落寄主感病部位后的萌發(fā)、侵入、定殖直至發(fā)病的過程，是生物學(xué)過程。傳播體的傳播距離主要取決于下列因素： 傳播體的大小、形狀、比重、表面光滑或粗糙程度，以及這些因素所決定的沉降速度； 傳播體釋放受到上升氣流，水平風(fēng)速，持續(xù)時(shí)間以及陣風(fēng)亂流等隨機(jī)因素的影響。5.5傳播體傳播與病害傳播Company Logo5.6菌源和菌源中心點(diǎn)源點(diǎn)源可以是單病斑、單病葉、單病株或一定面積的發(fā)病中心等。點(diǎn)源的圓形半徑不得超過傳播距離的15%。線源線源可看作

17、是連續(xù)點(diǎn)源的直線集合，線源面積，其寬度之半不得超過可能傳播距離的15%。區(qū)源區(qū)源可看成是密集四向排列的點(diǎn)源的集合，其傳播效果是眾多點(diǎn)源傳播效果的積分。在生產(chǎn)上，發(fā)病田對(duì)四周無病田成為區(qū)源。Company Logo5.7侵染梯度侵染梯度(infection gradient)又稱病害梯度(disease gradient)或傳播梯度(gradient of sperad)，是傳播發(fā)病后，子代病害數(shù)量(或密度)隨著與菌源中心距離的增加而遞減的現(xiàn)象或狀況。Company Logo5.8病害傳播距離病害傳播距離(distance of spread)是指病害從菌源中心向四周擴(kuò)散蔓延的距離。傳播距離是受

18、各種生物，非生物因素影響，引致侵染發(fā)病的概率。Company Logo病害田間傳播圖式病害田間傳播圖式(spatial patterns of disease spread)是指病害在傳播過程中形成的一系列空間格局(spatial pattern)，其含意包括病害某一時(shí)刻的空間格局和隨病害傳播的時(shí)間進(jìn)程而發(fā)生的變化。中心式傳播：中心式傳播：當(dāng)每年初侵染菌來自本地菌源，初始菌量小而繁殖率高或外來菌源傳入的時(shí)間有限，菌量也小的情況下，病害在田間會(huì)經(jīng)過中心病株（葉）、發(fā)病中心、點(diǎn)片發(fā)生期、普發(fā)期和嚴(yán)重期等階段。彌散式傳播：彌散式傳播：處于同一年度發(fā)生的病害位點(diǎn)是病原物的同一世代。發(fā)病位點(diǎn)之間往往沒有

19、太多的聯(lián)系。5.9病害分布格局Company Logo中心式傳播中心式傳播Company Logo彌散式傳播彌散式傳播Company Logo六 病害流行因素6.1病害流行要素和狀態(tài)病害流行要素和狀態(tài)子 系 統(tǒng)要素狀態(tài)流 行 參 數(shù)病原物（P） 傳播病部新生傳播體、空中（水、土、介體中）傳播體、著落傳播體、轉(zhuǎn)主寄主產(chǎn)生的傳播體、域外傳入傳播體、位置傳播體數(shù)量，著落率，傳播梯度致病性寄主譜、有毒性、無毒性、侵襲力級(jí)別寄生適合度世代發(fā)育有性、無性、越冬越夏、活動(dòng)、寄生、腐生環(huán)境閾值存活活、死死亡率繁殖增殖率 寄主（H）發(fā)育休眠種子、芽、苗、成株、繁殖體生育期指數(shù)，葉齡形態(tài)根、莖、葉、花、果實(shí) 營養(yǎng)

20、過盛、適中、不足 感病性毒性頻率、免疫、抗病、感病、高度感病抗病性參數(shù)生長株數(shù)、蘗數(shù)、葉數(shù)、葉片數(shù)、葉面積生長量、增長率Company Logo子 系 統(tǒng)要素狀態(tài)流 行 參 數(shù)病害（D）侵染侵染成功、侵染失敗侵染幾率潛育潛育（齡）期顯癥率病斑生長病斑大小美玉擴(kuò)展率、產(chǎn)孢面積傳染產(chǎn)孢病斑、報(bào)廢病斑產(chǎn)孢量、傳染期病情增長反應(yīng)型，普遍率，嚴(yán)重度表現(xiàn)流行速度環(huán)境（E）氣象溫度、濕度、露、光照、氣流、降水溫度、相對(duì)濕度、露量、光照、風(fēng)向、風(fēng)速、降水量土壤水分、營養(yǎng)物質(zhì)、有毒物質(zhì)、溫度土壤含水量、營養(yǎng)無毒有效會(huì)含量空氣O2、CO2、SO2、Cl2含量生物協(xié)生、頡抗、競爭有無和表示程度的數(shù)值6.1病害流行要

21、素和狀態(tài)病害流行要素和狀態(tài)Company Logo子 系 統(tǒng)要素狀態(tài)流 行 參 數(shù)人類干擾種植計(jì)劃輪作制、輪作階段、作物（或品種）而已種植密度耕作深度、次數(shù)有、無施肥種類、次數(shù)施肥量灌溉次數(shù)、類型灌水量管理除草、整枝是否化學(xué)防治種類、次數(shù)、時(shí)間劑量、防治效果生物防治引進(jìn)頡抗生物初始量、控制效果物理防治機(jī)械處理、控制環(huán)境（如高溫處理）是否、溫度鏟除拔除、修剪、剪割是否檢疫隔離或引入病原物是否、初始菌量6.1病害流行要素和狀態(tài)病害流行要素和狀態(tài)Company Logo6.26.2病害流行主導(dǎo)因素分析病害流行主導(dǎo)因素分析o栽培制度：單作，間作套種，輪作，復(fù)種。o栽培措施：早播，有利于條銹病發(fā)生，而不利于普通腥黑穗病的發(fā)生。Company Logo6.26.2病害流行主導(dǎo)因素分析病害流行主導(dǎo)因素分析o品種更換：玉米病害、小麥病害、棉花病害o品種抗病性：美國玉米小斑病、小麥條銹病。Company Logo6.26.2病害流行主導(dǎo)因素分析病害流行主導(dǎo)因素分析o氣候條件：柑橘炭疽病 o防治水平：小麥粒線蟲麥類黑穗病 Company Logo第二節(jié)第二節(jié) 植物病害預(yù)測植物病害預(yù)測植物病害預(yù)測是在認(rèn)識(shí)病害發(fā)生、發(fā)展規(guī)律的基礎(chǔ)上，利用已知客觀規(guī)律