病害流行學(xué)第4章課件

第四章病害流行的時空動態(tài)

第一節(jié)植物病害流行的時間動態(tài)病害在數(shù)量上或發(fā)病程度上隨時間進(jìn)展發(fā)生的變化，稱病害流行的時間動態(tài)。按時間尺度的大小，可將病害流行時間動態(tài)分為三級規(guī)模：病程進(jìn)展動態(tài)季節(jié)流行動態(tài)逐年流行動態(tài)

一、病害流行類型1、單年流行病害

指在作物一個生長季節(jié)中，只要條件適宜，菌量能不斷積累、流行成災(zāi)的病害。度量病害流行的時間尺度一般以“天”為單位。與病理學(xué)上的多循環(huán)病害通用。也稱為多利病害（compoundinterestdisease,CID）。2、積年流行病害

指病原物需要經(jīng)過連續(xù)幾年的菌量積累才能流行成災(zāi)的病害。度量病害流行的時間尺度一般以“年”為單位。與病理學(xué)上的單循環(huán)病害同義。也稱單利病害SID。3、中間型病害

許多病害可能兼有兩類病害中的某些特點，介于兩類病害之間，可列為中間型病害。單年流行病與積年流行病的比較

比較項目單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，對環(huán)境敏感，條件不利時會很快死亡。傳播體往往也是休眠體，壽命較長，對不良環(huán)境抵抗力強。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。多在地下部侵染，許多為系統(tǒng)侵染的病害。

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（1）S型曲線

是一種最常見的形式。初始病情很低，其后病情隨著時間不斷上升，直至飽和點，且寄主群體不再增長。時間病情2、流行曲線的形式多是作物生長前中期發(fā)病并達(dá)到高峰，后因寄主抗性增強或氣候條件變?yōu)椴焕?，病情不再發(fā)展，但寄主群體仍繼續(xù)生長，故病情從高峰處下降。時間病情（2）單峰曲線一個季節(jié)中病害出現(xiàn)兩個或兩個以上的高峰。時間病情（3）多峰曲線

根據(jù)S型曲線的基本形式病害流行過程一般分為始發(fā)期、盛發(fā)期和衰退期3個階段。2、病害流行階段的劃分1、指數(shù)增長模型

將指數(shù)方程用于描述病害增長，其微積分式為：

dx/dt=re

·

x

①式中，x為病害數(shù)量，dx/dt為單位時間內(nèi)的新增病害數(shù)量，re是病害指數(shù)增長速率。

三、季節(jié)流行動態(tài)的基本模型

方程①經(jīng)積分成指數(shù)式，就是指數(shù)增長模型：②式中，x0為t=0時的初始病情，xt為經(jīng)過t時間后的病情，re為指數(shù)增長率，e為自然對數(shù)的底（e=2.71828）。在方程②兩邊取對數(shù)，可使其轉(zhuǎn)化為直線方程：㏑(xt)=㏑(x0)+ret③在生態(tài)學(xué)中該模型的微分式為：

dN/dt=r·N（1-N/K）

N為種群的個體數(shù)，K為環(huán)境對種群的最大容納量，r為種群的內(nèi)稟增長率。方程與指數(shù)模型相比，多了(1-N/K)的修正項，說明種群增長不僅取決于r和N，而且受到環(huán)境容納能力的影響，即K>N>0時種群生長受到(1-N/K)的修正。2、邏輯斯蒂增長模型病害邏輯斯蒂增長模型用于病害季節(jié)流行動態(tài)分析時，用植物群體中發(fā)病的普遍率或嚴(yán)重度表示病害數(shù)量x，將病害的最大容納量K定為1，則微分式為：

dx/dt=r

·x(1-x)與指數(shù)模型相比，增加了修整因子（1-x），使得模型包含了自我抑制作用。其積分整理后可得：以病害數(shù)量(x)對時間(t)作圖，則病害的流行曲線是對稱的S型曲線，S型曲線的中點(x=0.5處)，也是流行曲線的拐點。如以dx/dt對t作圖，其速率曲線是兩邊對稱的鐘型曲線，并在拐點處絕對速率達(dá)最大值(dx/dt約為0.62)。例：以小麥白粉病為例，3月15日調(diào)查病葉率為0.01%，4月14日病葉率增加至37.4%，5月4日病葉率發(fā)展為98%，計算前30天的流行速率（r1）和后20天的流行速率（r2）以及全程50天的流行速率（r）。①計算r1:x1=0.0001,x2=0.374,

t2-t1=30②計算r2:x2=0.374,x3=0.98,t3-t2=20③計算r:x1=0.0001,x3=0.98,

t2-t1=50

測定和應(yīng)用r值時，應(yīng)力求符合下列條件用于本地菌源引致的流行不同時期的調(diào)查用統(tǒng)一的調(diào)查方法和分級標(biāo)準(zhǔn)，最好是同一塊田的系統(tǒng)調(diào)查的資料兩次調(diào)查的間隔時間，應(yīng)大于病害的一個潛育期只能用于具有再侵染的病害，并在其再侵染發(fā)病之后，不能用于無再侵染的病害或雖有再侵染但再侵染尚未發(fā)生的時期寄主群體中感病程度基本上均勻一致病原傳播體的空間分布是隨機的。3、岡珀茨模型該模型最初由岡珀茨(Gompertz,1825)提出作為動物種群生長模型，用于描述種群的消亡規(guī)律。

rG是岡珀茨模型的速率參數(shù)，以dx/dt對t作圖與邏輯斯蒂模型比較，其速率曲線亦呈鐘形曲線，但最高點前后不對稱，高峰偏于前方。GL直線形式為：-ln(-ln(x))=-ln(-ln(x0))+rGt如以x1和x2分別代表t1和t2時的病情，則岡值線的速率式可寫成：rG=1/(t2-t1)[-ln(-lnx2)-(-ln(-ln(x1)))]與邏輯斯蒂模型相比，在應(yīng)用特點上則更適合那些S型曲線不對稱、病情發(fā)展先快后慢的病害曲線擬合。病害流行的空間動態(tài)是流行過程的一個側(cè)面觀，與時間動態(tài)一起構(gòu)成病害流行動態(tài)的全貌?？臻g動態(tài)以空間距離(d)為量綱，研究病害梯度(x/d)，傳播距離?；蛞詢删S平面的位置為量綱，研究病害分布。再加上時間量綱則研究傳播速度問題。

病害流行的空間動態(tài)是由于病原物傳播所致，主要表現(xiàn)在病害發(fā)生范圍和嚴(yán)重程度隨時間而增加。第二節(jié)病害流行的空間動態(tài)一、病害的傳播病害傳播的量變規(guī)律，主要取決于病原物的種類及其傳播方式。氣傳病害土傳病害水傳病害種傳病害蟲傳病害（1）傳播途徑病原物傳播的外界動力有兩個方面：A、自然動力，如風(fēng)、雨、昆蟲或其它生物介體的活動；B、人類的活動，包括人體攜帶、運輸和各種農(nóng)事操作。少數(shù)病原物也可以依靠自身的能力進(jìn)行主動傳播。2、病原物傳播體的傳播孢子釋放的動力自身動力借助外力孢子釋放后的去向逸散，主要指發(fā)散至冠層以上空氣中冠層內(nèi)漂浮最終著落到附近植株感病部位降落土壤表面或寄主的非感病部位（2）氣傳病菌孢子的釋放（1）、侵染梯度侵染梯度又稱病害梯度或傳播梯度，是傳播發(fā)病后，子代病害數(shù)量隨著與菌源中心距離的增加而遞減的現(xiàn)象。從菌源中心飛散出的孢子侵染誘發(fā)的新一代病害的分布往往有明顯的分布梯度，一般在菌源中心處病害密度最大，距離越遠(yuǎn)密度越小。2、侵染梯度與梯度模型（2）、侵染梯度模型a為傳播發(fā)病后菌源中心處的子代病情或發(fā)病的概率；xi為距離菌源中心di處的病情或發(fā)病的概率；di為距離，b為梯度系數(shù)。本模型為單向傳播模型假設(shè)a=1,b=1,曲線Ab=1.5,曲線Bb=2,曲線C圖示病害多方向傳播下圖中錐體體積代表病害數(shù)量，平面圖中的圓形或橢圓形曲線為病害等密度曲線，類似于地形圖中的等高線、氣象圖中的等溫線。

三、病害傳播

1、傳播距離指病害從菌源中心向四周擴散蔓延的距離，病害傳播距離是病原物傳播體的有效傳播距離，不僅包括傳播體的物理傳播，還要考慮傳播后，受各種生物，非生物因素影響，引致侵染發(fā)病的概率。

一次傳播距離（天）在實際病害流行過程中，傳播可能連日發(fā)生，同一日侵入的位點也會在連續(xù)數(shù)日內(nèi)發(fā)病。一代傳播距離（t=t1+t2)2、傳播速度指單位時間內(nèi)病害傳播距離的增長量。時間單位可以是日、周或月，也可以是一個潛育期的天數(shù)(p)。如時間單位采用日，則傳播速度等于逐日一次傳播距離增量的日平均值。設(shè)：RDd為日平均傳播速度，Ddi為第i天實現(xiàn)的一次傳播距離，則：

3、寄主抗病性和植株密度對傳播的影響抗性品種上發(fā)生病害較少，產(chǎn)生的病原物數(shù)量較小，在一定的環(huán)境條件下，傳播距離較短，傳播速度減緩。寄主植株密度對傳播也有相當(dāng)大的影響，即密度效應(yīng)(densityeffect)，是指寄主植物密度對病害傳播和流行的影響結(jié)果。正效應(yīng)：一定的變幅內(nèi)，植株密度愈大，病害流行的速度愈快、愈有利于傳播，是主要的方面。負(fù)效應(yīng)：植株過密，降低冠層內(nèi)氣流速度，不利于孢子擴散，對傳播起著減緩作用。

4、病害田間傳播圖式指病害在傳播過程中形成的一系列空間格局。即：病害某一時刻的空間格局和隨病害傳播的時間進(jìn)程而發(fā)生的變化。

病害田間傳播圖式分為中心式傳播和彌散式傳播兩大類。造成中心式傳播的病害，多為單年流行病害；彌散式傳播的病害，多為積年流行病害。傳播距離的劃分目前暫無定論，但一般常按一次傳播距離來分成：

近程傳播中程傳播遠(yuǎn)程傳播四、中程和遠(yuǎn)程傳播1、近程傳播一般指一次傳播距離在百米以下的傳播。其傳播動力主要是地面2m以下的氣流或水平風(fēng)力。傳播造成的病害分布在空間上是連續(xù)的或基本可追蹤出其連續(xù)關(guān)系的，田間條件均一時，可看出一定程度的發(fā)病梯度。

2、中程傳播指一次傳播距離達(dá)幾百米乃至幾千米的類型。孢子量較大，且被湍流或上升氣汽從冠層中抬升到冠層以上數(shù)米高度，形成微型孢子云，繼由近地面的風(fēng)力運送到一定距離以后，再遇某種氣流條件或靜風(fēng)而著落于地面冠層中。這種傳播造成的病情分布往往是中斷的，即原中心附近有一定數(shù)量病情，距中心稍遠(yuǎn)處又有一定數(shù)量的彌散式病情，兩者或中斷或藕斷絲連，或無明顯梯度現(xiàn)象。

松皰銹菌的中程傳播茶藨子指一次傳播距離達(dá)數(shù)十、數(shù)百千米以上的傳播。當(dāng)巨量孢子被上升氣流和旋風(fēng)等抬升到上千乃至3000m高空，形成孢子云，繼而又被該高度的水平風(fēng)力吹向遠(yuǎn)處，最終靠下沉氣流或降雨攜落地面，著落于感病寄主上侵入發(fā)病。真菌孢子隨氣流傳至很遠(yuǎn)地方的現(xiàn)象較為普遍，但迄今為止，遠(yuǎn)程傳播已得確切證明病害種類不多。

3、遠(yuǎn)程傳播遠(yuǎn)程傳播必須