植物病害的流行與預(yù)測

一、流行學(xué)概念：植物病害流行學(xué)(botanicalepidemiology)：是研究植物群體病害在環(huán)境條件影響下發(fā)生發(fā)展規(guī)律、病害預(yù)測和病害管理一門綜合性學(xué)科。

第1頁從概念中得知：

（1）研究對象：植物群體病害；（2）流行學(xué)重視是環(huán)境原因?qū)χ参锊『τ绊懀唬?）流行學(xué)研究內(nèi)容是病害數(shù)量在時間和空間上變化動態(tài)過程；（4）流行學(xué)任務(wù)是既要研究病害發(fā)生發(fā)展規(guī)律，又要研究病害預(yù)測預(yù)報(bào)、病害損失估計(jì)和防治策略等內(nèi)容。第2頁二、植物病害流行早期定義：病害在短時間內(nèi)突然大面積嚴(yán)重發(fā)生從而造成重大損失過程。（該定義忽視了病害在空間變化）目前定義：在一定期間和空間內(nèi)，病害在植物群體中大量且嚴(yán)重發(fā)生，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成很大損失。該病害稱為植物流行病害，此病害特點(diǎn)是病害群體數(shù)量大，造成損失嚴(yán)重。第3頁第一節(jié)植物病害流行

植物病害流行時間和空間動態(tài)及其影響原因是植物病害流行學(xué)研究重點(diǎn)。病原物群體在環(huán)境條件和人為干預(yù)下與植物群體互相作用造成病害流行，因而植物病害流行是一種極其復(fù)雜生物學(xué)過程，需要采取定性與定量相結(jié)合辦法進(jìn)行研究，即定性描述病害群體性質(zhì)和通過定量觀測建立有關(guān)群體動態(tài)數(shù)學(xué)模型。第4頁一、植物病害計(jì)量

1．發(fā)病率代表植物群體中病害發(fā)生普遍程度，一般以發(fā)病單元數(shù)占調(diào)查總單元數(shù)百分率來表達(dá)，一種發(fā)病單元能夠是一張葉片、果實(shí)、枝干、穗或植株等。人們常用得病穗率、病果率、病葉率、病株率等都反應(yīng)是病害發(fā)生普遍率。

第5頁2．嚴(yán)重度（severity）

指已發(fā)病單元發(fā)生病變程度，一般用發(fā)病面積或體積占該單元總面積或總體積百分比表達(dá)。嚴(yán)重度有時還用發(fā)病等級方式來表達(dá)，尤其是對于某些系統(tǒng)侵染病害。分級標(biāo)準(zhǔn)一般采取國家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，如國家無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，可自行制定可行性標(biāo)準(zhǔn)，用文字描述或用圖譜表達(dá)。

第6頁番茄花葉病毒病嚴(yán)重度分級標(biāo)準(zhǔn)0級：無??；1級：僅上部葉片有輕微花葉或條斑；2級：上部葉片顯著花葉或條斑，葉變形,植株輕度矮化；3級：葉片畸形，莖稈條斑較多，扭曲，植株矮化；4級：植株嚴(yán)重矮化，上部葉片枯死。

第7頁嚴(yán)重度分級各級代表值分級標(biāo)準(zhǔn)10全株葉片無病斑20.5植株下部葉片有零星病斑（10%下列）31植株下部葉片有少許病斑（10%—25%）42植株下部葉片有中量病斑（25%—50%）；中部葉片有少許病斑（10%—25%）53植株下部葉片有多量病斑（50%以上），出現(xiàn)大片枯死現(xiàn)象；中部葉片有中量病斑（25%—50%）；上部葉片有少許病斑（占10%—25%）64植株下部葉片基本枯死；中部葉片有多量病斑（50%以上），出現(xiàn)大片枯死現(xiàn)象，上部葉片有中量病斑（25%—50%）75全株基本枯死玉米小斑病嚴(yán)重度分級標(biāo)準(zhǔn)第8頁3．病情指數(shù)（diseaseindex）是將普遍率和嚴(yán)重度結(jié)合起來，用一種數(shù)值全面反應(yīng)植物群體發(fā)病程度，可用下式計(jì)算：病情指數(shù)=普遍率×平均嚴(yán)重度式中平均嚴(yán)重度是多種嚴(yán)重度調(diào)查值平均，以百分率表達(dá)，其中不包括未發(fā)病即嚴(yán)重度為0記載。假如嚴(yán)重度是以級別來表達(dá)，則改用下式計(jì)算病情指數(shù)：

第9頁二、植物病害流行學(xué)類型1、單年流行病害2、積年流行病害第10頁1、單年流行病害

此類病害特點(diǎn)是：絕大多數(shù)為局部侵染，寄主感病期長，病害潛育期短。病原物增殖率高，但其壽命不長，對環(huán)境條件敏感，在不利條件下會迅速死亡。單年流行病害在有利環(huán)境條件下增加率很高，病害數(shù)量增幅大，具有顯著由少到多，由點(diǎn)到面發(fā)展過程，能夠在一種生長季內(nèi)完成菌量積累，造成病害嚴(yán)重流行。又稱為“多循環(huán)病害”。第11頁2、積年流行病害此類病害特點(diǎn)是：多為種傳或土傳全株性或系統(tǒng)性病害，自然傳輸距離較近，傳輸效能較小。積年流行病害每年流行程度主要取決于初始菌量。寄主感病期較短．在病原物侵入階段易受環(huán)境條件影響，一旦侵入成功，則當(dāng)年病害數(shù)量基本已成定局，受環(huán)境條件影響較小。此類病害在—個生長季中菌量增加幅度雖然不大，但能夠逐年積累，穩(wěn)定增加，若干年后將造成較大流行。又稱為“單循環(huán)病害”。第12頁3、單年流行病與積年流行病比較比較項(xiàng)目單年流行病積年流行病生活史多循環(huán)單循環(huán)再侵染數(shù)次無病原物繁殖率高低發(fā)病部位局部葉斑病系統(tǒng)根病傳輸方式氣傳、雨傳、遠(yuǎn)種傳、土傳、近環(huán)境敏感性強(qiáng)弱傳輸體壽命短長病原物越冬率低高典型病害黃瓜霜霉病玉米黑穗病防治對策減少流行速度（r）消滅初始菌源(X0)第13頁4、防治策略比較積年流行病害與單年流行病害流行特點(diǎn)不一樣，防治策略也不相同。

防治積年流行病害，消滅初始菌源很主要，除選用抗病品種外，田園衛(wèi)生、土壤消毒、種子清毒、拔除病株等措施都有良好防效。雖然當(dāng)年發(fā)病很少，也應(yīng)采取措施抑制菌量逐年積累。

防治單年流行病害主要應(yīng)種植抗病品種，采取藥劑防治和農(nóng)業(yè)防治措施，減少病害增加率。第14頁

三、病害流行時間動態(tài)

植物病害流行是一種發(fā)生、發(fā)展和衰退過程。這個過程是由病原物對寄主侵染活動和病害在空間和時間中動態(tài)變化體現(xiàn)出來。

病害流行時間動態(tài)是流行學(xué)主要內(nèi)容之一，在理論上和應(yīng)用上都有主要意義。按照研究時間規(guī)模不一樣，流行時間動態(tài)可分為季節(jié)流行動態(tài)和逐年流行動態(tài)。第15頁1、植物病害季節(jié)流行曲線

在一種生長季中假如定期系統(tǒng)調(diào)查田間發(fā)病情況，取得發(fā)病數(shù)量(發(fā)病率或病情指數(shù))隨病害流行時間而變化數(shù)據(jù)，再以時間為橫坐標(biāo)，以發(fā)病數(shù)量為縱坐標(biāo)，繪制成發(fā)病數(shù)量隨時間而變化曲線。該曲線被稱為病害季節(jié)流行曲線(diseaseprogresscurve)。曲線起點(diǎn)在橫坐標(biāo)上位置為病害始發(fā)期，斜線反應(yīng)了流行速率，曲線最高點(diǎn)表白流行程度。第16頁病害季節(jié)流行曲線

S型曲線：黃瓜霜霉病初始病情很低，其后病情伴隨時間不停上升直至飽和點(diǎn)，而寄主群體不再增加。

單峰曲線：白菜白斑病植物生長前中期發(fā)病且達(dá)成高峰，后期因寄主抗性增強(qiáng)或氣候條件變?yōu)椴焕?，造成病情不再發(fā)展，但寄主全體群體仍繼續(xù)生長，故病情高峰從高峰處下降。

多峰曲線：玉米大斑病、稻瘟病一種季節(jié)中病害由于環(huán)境變化或寄主階段抗病性變化出現(xiàn)兩個或兩個以上高峰。第17頁季節(jié)流行曲線常見形式A.S型曲線B.單峰曲線C.雙峰曲線D.多峰曲線第18頁常見S型曲線020406080100

始發(fā)期盛發(fā)期衰退期0.51.0病情指數(shù)日期第19頁流行階段劃分（1）始發(fā)期：又稱指數(shù)增加期，從始見微量病情發(fā)展至0.05這段時期。（2）盛發(fā)期：又稱Logist增加期，由發(fā)病數(shù)量0.05到0.95這段時期。（3）衰退期：在盛發(fā)期后，流行曲線趨于水平，病情不再發(fā)展，有時由于寄主繼續(xù)生長，流行曲線會呈下降趨勢。第20頁指數(shù)增加模型

ExponentialgrowthModel模型形式（指數(shù)增加方程）積分形式：xt=x0.ert（x0為初始病情；xt為t時間病情；r為指數(shù)增加率；e為常數(shù)）模型假設(shè)條件：1.只考慮生殖率,不考慮死亡率。2.生物生存條件無限.即寄主組織無限。3.環(huán)境條件穩(wěn)定.即無病害增加自我抑制作用。適用于病害定性分析和描述發(fā)病早期。第21頁邏輯斯蒂模型LogisticModel模型形式（自我抑制型生長方程）常規(guī)形式：

x0為初始病情xt為t時間病情r為表觀侵染速率e=2.71828模型圖象：對稱S型曲線，適用于描述病害流行第22頁四、病害流行空間動態(tài)植物病害流行空間動態(tài)，亦即病害傳輸過程，反應(yīng)了病害數(shù)量在空間中發(fā)展規(guī)律。病害時間動態(tài)和空間動態(tài)是互相依存、平行推進(jìn)，沒有病害增殖，就不也許實(shí)現(xiàn)病害傳輸；沒有有效傳輸也難以實(shí)現(xiàn)病害數(shù)量繼續(xù)增加，也就沒有病害流行。第23頁1、病害傳輸特點(diǎn)主要因病原物種類及其傳輸方式而異。

氣傳病害自然傳輸距離相對較大，其變化主要受氣流和風(fēng)影響。

土傳病害自然傳輸距離較小，主要受田間耕作、澆灌等農(nóng)事活動以及線蟲等生物介體活動影響。

蟲傳病害傳輸距離和效能主要取決于傳病昆蟲介體種群數(shù)量、活動能力以及病原物與介體昆只之間互相關(guān)系。第24頁2、病害近程、中程和遠(yuǎn)程傳輸流行學(xué)中常用一次傳輸距離和一代傳輸距離概念。

一次傳輸距離：病原菌孢子從釋放到侵入植物體這段時間內(nèi)所引發(fā)病害傳輸，以日為時間單位，表述為一日之內(nèi)實(shí)現(xiàn)病害傳輸距離。

一代傳輸距離：病害一種潛伏期內(nèi)數(shù)次傳輸所實(shí)現(xiàn)傳輸距離。傳輸距離在百米下列，稱為近程傳輸；傳輸距離為幾百米至幾公里，稱為中程傳輸；傳輸距離達(dá)成數(shù)十公里乃至數(shù)百公里以遠(yuǎn)為遠(yuǎn)程傳輸。第25頁遠(yuǎn)程傳輸：大量孢子被上升氣流、旋風(fēng)等抬升離開地面達(dá)成千米以上高空，形成孢子云，繼而又被高空氣流水平運(yùn)輸列上百公里乃至數(shù)千公里之外，最后靠鋒面降雨、湍流或重力作用降落地面，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程傳輸。遠(yuǎn)程傳輸病害有小麥銹病、燕麥冠銹病和葉銹病、小麥白粉病、玉米銹病、煙草霜霉病等少數(shù)病害。我國小麥條銹病和稈銹病在不一樣流行區(qū)域間也發(fā)生菌源交流和遠(yuǎn)距離傳輸現(xiàn)象。第26頁3、中心式傳輸和彌散式傳輸（1）中心式傳輸：稻瘟病、水稻白葉枯病等。特點(diǎn)：早期病害往往展現(xiàn)梯度分布，即發(fā)病中心處病害數(shù)量最大，伴隨離發(fā)病中心距離增大，病害逐漸遞降。（2）彌散式傳輸：由病原物初侵染即可引發(fā)病害全田普遍發(fā)生。第27頁

五、病害流行原因

植物病害流行受到寄主植物群體、病原物群體、環(huán)境條件和人類活動諸方面多種原因影響，這些原因互相作用決定了流行強(qiáng)度和廣度。在很多流行原因中最主要有下列幾方面：第28頁1．感病寄主植物

存在感病寄主植物是流行基本前提。感病野生植物和栽培植物都是廣泛存在。雖然人類已能通過抗病育種選育高度抗病品種，不過目前所利用主要是小種?；钥共⌒?，在長期育種實(shí)踐中因不加選擇而逐漸失去了植物原有非小種?；钥共⌒裕率箍共∑贩N遺傳基礎(chǔ)狹窄，易因病原物群體致病性變化而喪失抗病性，淪為感病品種。第29頁2．寄主植物大面積集中栽培

農(nóng)業(yè)規(guī)模經(jīng)營和保護(hù)地栽培發(fā)展，往往在特定地域大面積種植單一農(nóng)作物甚至單一品種，從而尤其有助于病害傳輸和病原物增殖，常造成病害大流行。第30頁3．具有強(qiáng)致病性病原物許多病原物群體內(nèi)部有顯著致病性分化現(xiàn)象，具有強(qiáng)致病性小種或菌株、毒株占據(jù)優(yōu)勢就有助于病害大流行。在種植寄主植物抗病品種時，病原物群體中具有匹配致病性(毒性)類型將逐漸占據(jù)優(yōu)勢，使品種抗病性喪失，造成病害重新流行。第31頁4．病原物數(shù)量巨大有些病原物能夠大量繁殖和有效傳輸，短期內(nèi)能積累巨大菌量。有抗逆性強(qiáng)，越冬或越夏存活率高，初侵染菌源數(shù)量較多，這些都是主要流行原因。對于生物介體傳輸病害，傳毒介體數(shù)量也是主要流行原因。第32頁5．有利環(huán)境條件環(huán)境條件主要包括氣象條件、土壤條件、栽培條件等。氣象原因能夠影響病害在廣大地域流行，其中以溫度、水分(包括濕度、雨量、雨日、霧和露)和日照最為主要。氣象條件既影響病原物繁殖、傳輸和侵入，又影響寄主植物抗病性。寄主植物在不宜條件下生長不良，抗病能力減少，能夠加重病害流行。第33頁6、病害流行地域差異按照病害流行程度和流行頻率差異可劃分為病害常發(fā)區(qū)、易發(fā)區(qū)和偶發(fā)區(qū)。常發(fā)區(qū)是流行最適宜區(qū)，易發(fā)區(qū)是病害流行次適宜區(qū)，而偶發(fā)區(qū)為不宜區(qū)，僅個別年份有一定程度流行。第34頁六、病害流行主導(dǎo)原因?qū)σ环N病害，在一定時間和地點(diǎn)，當(dāng)其他原因已基本具有并相對穩(wěn)定，而某一種原因最缺乏或波動變化最大時，并對病害流行起決定作用，這個原因稱為當(dāng)初本地病害流行主導(dǎo)原因。當(dāng)寄主、病原物條件具有時，環(huán)境原因便成為主導(dǎo)原因，而當(dāng)病原存在，環(huán)境條件又利于發(fā)病時，寄主抗性便成為主導(dǎo)原因。

第35頁流行主導(dǎo)原因時空條件性很強(qiáng)，“主導(dǎo)”是相正確概念，同一種病害，處于不一樣時間和地點(diǎn)，其流行主導(dǎo)原因也許全然不一樣。從久遠(yuǎn)觀點(diǎn)來看，種植制度變更、品種更換、病原物致病性變化以及抗藥性產(chǎn)生往往是病害流行主導(dǎo)原因。就一種生長季節(jié)而言，環(huán)境條件是否滿足往往是促成當(dāng)年病害流行主導(dǎo)原因。

第36頁

灰霉病過去是一種次要病害，近年來由于保護(hù)地蔬菜大面積種植，灰霉病迅速上升為十幾個蔬菜主要病害。大量化學(xué)農(nóng)藥使用，使得灰霉菌產(chǎn)生了抗藥性，因此灰霉病已經(jīng)成為目前菜農(nóng)面臨主要問題.

第37頁

玉米大斑病于1899年初次在東北發(fā)覺，1963年此前很少大面積流行，1966年后來連續(xù)在東北和華北大流行，分析原因主要是品種抗病性變化。本來，在1963年此前我國種植玉米多為農(nóng)家品種，抗性基因比較豐富，后來大規(guī)模地開展雜交育種，大面積推廣了某些對大斑病高度感染雜交種（如維爾165），遇到7、8月降雨較多年份，該病很快大面積發(fā)生。第38頁

小麥赤霉病流行主導(dǎo)原因是氣象原因，更確切地說是小麥揚(yáng)花期濕度和降雨次數(shù)，由于其他原因如溫度、菌源條件比較容易滿足，品種抗病性雖有差異但缺乏免疫品種。

第39頁第二節(jié)植物病害預(yù)測根據(jù)病害流行規(guī)律，利用經(jīng)驗(yàn)或系統(tǒng)模擬辦法估計(jì)一定期限之后病害流行情況，稱為預(yù)測(prediction,prognosis)。由權(quán)威機(jī)構(gòu)公布預(yù)測成果，稱為預(yù)報(bào)(forecasting)。有時對二者并不作嚴(yán)格辨別，通稱病害預(yù)測預(yù)報(bào)，簡稱病害測報(bào)。目前病害預(yù)測主要目標(biāo)是用作防治決策參照和確定藥劑防治時機(jī)、次數(shù)和范圍。第40頁一、預(yù)測種類按預(yù)測內(nèi)容和預(yù)報(bào)量不一樣可分為：1、流行程度預(yù)測2、發(fā)生期預(yù)測3、損失預(yù)測第41頁1、流行程度預(yù)測最常見預(yù)測種類。預(yù)測成果可用詳細(xì)發(fā)病數(shù)量(發(fā)病率、嚴(yán)重度、病性指數(shù)等)作定量體現(xiàn)，也可用流行級別作定性體現(xiàn)。流行級別多分為大流行、中度流行(中度偏低、中等、中度偏重)、輕度流行和不流行，詳細(xì)分級標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)發(fā)病數(shù)量或損失率確定，因病害而異。第42頁2、病害發(fā)生期預(yù)測病害發(fā)生期預(yù)測是估計(jì)病害也許發(fā)生時期。果樹與蔬菜病害多根據(jù)小氣候因子預(yù)測病原菌集中侵染時期，即臨界期(criticalperiod)，以確定噴藥防治合適時機(jī)，這種預(yù)測亦稱為侵染預(yù)測。德國一種馬鈴薯晚疫病預(yù)測措施是在流行始期達(dá)到之前，預(yù)測無侵染發(fā)生，發(fā)出安全預(yù)報(bào)，這稱為負(fù)預(yù)測(negativeprognosis)。第43頁3、損失預(yù)測損失預(yù)測也稱損失估計(jì)，主要根據(jù)病害流行程度預(yù)測減產(chǎn)量，有時還將品種、栽培、氣象條件等原因用作預(yù)測因子。在病害綜合防治中，常應(yīng)用經(jīng)濟(jì)損害水平和經(jīng)濟(jì)閾值等概念。

經(jīng)濟(jì)損害水平是指造成經(jīng)濟(jì)損失最低發(fā)病數(shù)量。經(jīng)濟(jì)閾值是指應(yīng)當(dāng)采取防治措施時發(fā)病數(shù)量，此時防治可避免發(fā)病數(shù)量超出經(jīng)濟(jì)損害水平，防治費(fèi)用不高于因病害減輕所取得收益。第44頁

二、預(yù)測根據(jù)

病害流行預(yù)測預(yù)測因子應(yīng)根據(jù)病害流行規(guī)律，由寄主、病原物和環(huán)境原因中選用。一般說來，菌量、氣象條件、栽培條件和寄主植物生育情況等是最主要預(yù)測根據(jù)。第45頁1．根據(jù)菌量預(yù)測

單循環(huán)病害侵染概率較為穩(wěn)定，受環(huán)境條件影響較小，能夠根據(jù)越冬菌量預(yù)測發(fā)病數(shù)量。對于小麥腥黑穗病、谷子黑粉病等種傳病害，能夠檢查種子表面帶有厚垣孢子數(shù)量，用以預(yù)測第二年田間發(fā)病率。多循環(huán)病害有時也利用菌量作預(yù)測因子。

水稻白葉枯病病原細(xì)菌大量繁殖后，其噬菌體數(shù)量激增，能夠測定水田中噬菌體數(shù)量，用以代表病原細(xì)菌數(shù)量。稻田病害嚴(yán)重程度與水中噬菌體數(shù)量高度正有關(guān)，能夠利用噬菌體數(shù)量預(yù)測白葉枯病發(fā)病程度。第46頁2．根據(jù)氣象條件預(yù)測

多循環(huán)病害流行受氣象條件影響很大，而初侵染菌源不是限制原因，對當(dāng)年發(fā)病影響較小，一般根據(jù)氣象原因預(yù)測。有些單循環(huán)病害流行程度也取決于初侵染期間氣象條件，能夠利用氣象原因預(yù)測。

葡萄霜霉病菌，以氣溫為11—20℃，并有6小時以上葉面結(jié)露時間為預(yù)測侵染條件。蘋果和梨銹病是單循環(huán)病害，每年只有一次侵染，菌源為果園附近檜柏上冬孢子角。在北京地域，當(dāng)年4月下旬至5月中旬若出現(xiàn)大于15mm降雨，且其后連續(xù)2天相對濕度大于40%，則6月份將大量發(fā)病。第47頁3．根據(jù)菌量和氣象條件進(jìn)行預(yù)測綜合菌量和氣象原因流行學(xué)效應(yīng)，作為預(yù)測根據(jù)，已用于許多病害。