植物病害預(yù)測預(yù)報

1、植物病害流行與預(yù)測Epidemic and Forecast of Plant Disease,主講：龔國淑,主要參考資料,1.曾士邁，楊演.植物病害流行學(xué).北京：農(nóng)業(yè)出版社，1986.2.曾士邁，趙美琦，肖長林.植保系統(tǒng)工程導(dǎo)論.北京：農(nóng)業(yè)出版社，1996.3.許志剛.普通植物病理學(xué)（第二版或三版）.北京：農(nóng)業(yè)出版社，1996/2003.4.程極益.作物病蟲害數(shù)理統(tǒng)計預(yù)報.農(nóng)業(yè)出版社，19925.病蟲測報,（一）植物病害流行

2、學(xué)1、植物病害流行學(xué)（Plant epidemiology）: 研究植物群體發(fā)病規(guī)律、病害流行預(yù)測和管理的科學(xué)。2、植物病害流行（Plant disease-epidemic）: 植物病原物大量傳播，在一定的環(huán)境下誘發(fā)植物群體發(fā)病并且造成嚴(yán)重損失的過程和現(xiàn)象。,一、緒　論,流行病的類型,（1）穩(wěn)態(tài)流行（epidemic）：指在某地區(qū)早已存在，年年或經(jīng)常發(fā)生而波動不大的流行狀態(tài)，也稱常發(fā)病。是由于寄主和病原物間經(jīng)長期的選擇和協(xié)同進

3、化所致。（2）突發(fā)流行（explosive epidemic）：指在某地區(qū)以前沒有，出現(xiàn)不久就迅速蔓延成災(zāi)的流行狀態(tài)。一種病原物進入新區(qū)，由于當(dāng)?shù)丶闹鳑]有經(jīng)過該病原物的選擇而不具有抵抗力所致。若干年后，也可以變?yōu)榉€(wěn)態(tài)流行。,（二）歷史上一些重大的流行病導(dǎo)致的結(jié)果,1845-1886：馬鈴薯晚疫病大流行。1882-1885：葡萄霜霉病在法國流行。1942-1943：水稻胡麻葉斑病引起孟加拉饑饉。1970：玉米小斑病在美國大流行。

4、1950,1964,1990：我國小麥條銹病大流行。甘薯黑斑病、小麥赤霉病、白粉病、水稻稻瘟病等也是常見的流行病。,（三）本學(xué)科比較重要的人物和事件,1.高又曼：1946年提出“侵染鏈”概念；2.弗諾爾（Flor,1946）:基因?qū)蚣僬f；3.Vandelplank（1960,1963）：開創(chuàng)病害的定量研究，流行學(xué)從此進入定量研究階段。4.Zadoks：1979年著《植物病害流行學(xué)和病害管理》；5.倫納德（Leonard）

5、植物病害流行學(xué)： 1986，群體動態(tài)和管理；1989年，遺傳、抗病性和管理。6.坎貝爾：1990年，植物病害流行學(xué)導(dǎo)論；7.曾士邁、楊演：1986《植病流行學(xué)》；8.曾士邁等：1996《植保系統(tǒng)工程導(dǎo)論》。,（四）學(xué)科的基本特點,1.群體和群體水平的科學(xué)2.采有了生態(tài)學(xué)觀點和系統(tǒng)論的方法，注重從整體上研究農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、行為和歷史演變。3.兼有基礎(chǔ)學(xué)科和應(yīng)用學(xué)科的雙重性質(zhì)。,（五）研究內(nèi)容和任務(wù),1、流行規(guī)律方面的具

6、體內(nèi)容2、防治理論研究方面的主要內(nèi)容,（１）病害流行預(yù)測、損失預(yù)測、防治效果效益預(yù)測、預(yù)測因子及預(yù)測方法（2）防治理論、策略和決策方法．,植物病害流行因素分析病害流行的遺傳基礎(chǔ)病害流行的時間動態(tài)病害流行的空間動態(tài)病害流行過程的系統(tǒng)分析和計算機模擬其它相關(guān)研究方法和技術(shù),（六）研究方法,1、觀察調(diào)查法：如病情調(diào)查、病害分級、孢子捕捉、環(huán)境監(jiān)測等。2、實驗法：田間接種誘發(fā)、人工控制環(huán)境和物理或化學(xué)實驗方法和技術(shù)。

7、3、數(shù)理統(tǒng)計法：回歸和相關(guān)分析、聚類分析等。4、系統(tǒng)分析和系統(tǒng)模擬法：將病原物、寄主、病害和環(huán)境看成一整體，從總體的行為和功能出發(fā)，將整個系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng)、子過程，通過實驗進行定性和定量分析，再組裝成整體的模型。,二、植物病害流行的原因,（一）植物病害流行系統(tǒng)植物病害：按照系統(tǒng)論的觀點，植物病害是病原物和寄主植物通過寄生作用構(gòu)成的系統(tǒng)。植病流行系統(tǒng)：病原物和寄主植物兩個種群通過寄生作用構(gòu)成的開放的和動態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可分

8、為病原物、寄主和病害3個子系統(tǒng)。,病害三角（disease triangle） 感病的寄主植物、具有致病性的病原物和有利于發(fā)病的環(huán)境構(gòu)成病害三角形的三個邊，三角形的高度或面積代表病害嚴(yán)重度，各邊的長度也會影響三角形的面積。,病害錐體（disease pyramid） 由于流行離不開速度，速度又包含時間，所以在病害流行中應(yīng)增加時間要素，這就形成了如下的病害錐體圖?！　∫赘胁〉募闹?、具有強致病力的病原物、有利于發(fā)病

9、的環(huán)境條件同時并存并持續(xù)一定時間是侵染性病害發(fā)生、流行的必要因素。以上四因素都是病害發(fā)生流行的原因。,病害四面體（１）農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的特點（2）病害系統(tǒng)可分為兩種：　自然生態(tài)系統(tǒng)：叫自然病害系統(tǒng)，由H、P、E組成?！∞r(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)：叫作物病害系統(tǒng)，由H、P、E、M組成。四個要素構(gòu)成病害四面體關(guān)系（disease tetrahedron）。,A.人是系統(tǒng)的組成部分，參與能量轉(zhuǎn)換和物質(zhì)循環(huán)，同時又是系統(tǒng)的組織者和調(diào)控者，決定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

10、、功能及其發(fā)展。B.所生產(chǎn)的物質(zhì)絕大多數(shù)移出了系統(tǒng)。又有大量的人工輔助能投入的系統(tǒng)，包括人力、畜力、肥料、農(nóng)藥、種子等。C.占據(jù)主要地位的生物是經(jīng)人工馴化和選擇的作物品種，物種單一化部分地打斷了原有的食物鏈，消減了層次，使系統(tǒng)的生產(chǎn)功能提高而生物功能退化，遺傳質(zhì)相對貧乏，系統(tǒng)的穩(wěn)定性低。D.系統(tǒng)除受自然生態(tài)規(guī)律的影響外，還受社會經(jīng)濟規(guī)律的制約，故該系統(tǒng)也是農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)。,（二）病害流行因素分析,病害流行主導(dǎo)因素：針對具

11、體時間、地點的某一種或某一類病害的流行起主要作用的因素。流行的基本條件：（1）高度感病而大面積密植的寄主植物群體；（2）具有大量致病力強的病原物；（3）適宜病害發(fā)生的環(huán)境條件，且足以支持病害流行。,（三）病害流行的遺傳學(xué)基礎(chǔ),寄主-病原物互作中的遺傳關(guān)系定向選擇和穩(wěn)定化選擇小種寄生適合度：由抗病性和致病性共同決定的該小種的侵染繁殖能力。微梯佛利亞效應(yīng)：指在進行垂直抗性育種中，水平抗性喪失的現(xiàn)象。,（1）基因?qū)蚣僬f（Fl

12、or,1956）：對應(yīng)于寄主方面的每一個決定抗病性的基因，病菌方面也存在一個致病性的基因。寄主－病原物體系中，任何一方的每個基因，都只有在另一方相對應(yīng)的基因作用下才能鑒定出來。（2）垂直抗病性與水平抗病性（Vanderplank,1963）垂直抗病性：當(dāng)一個品種只抵抗一種病原物的某些而不抵抗其它小種，則稱它的抗性是垂直的。水平抗性：當(dāng)其抗性是普遍一致地對病原物的所有小種的，稱它的抗性是水平的。,定向選擇：垂直抗病品種大面

13、積推廣后，相應(yīng)的毒性小種便能在其上得天獨厚地發(fā)展，連年種植該品種，該毒性小種就愈繁殖愈多，這就叫定向選擇．穩(wěn)定化選擇：和定向選擇方向相反的選擇壓力叫穩(wěn)定化選擇。,三、侵染過程與定量流行學(xué)組分,（一）病害循環(huán)（disease cycle）指病害從寄主的前一個生長季節(jié)開始發(fā)病，到下一個生長季節(jié)再度開始發(fā)病的過程。整個循環(huán)由病原物的越冬、傳播、病原物的初侵染和再侵染以及1個或多個侵染過程組成。侵染環(huán)：即侵染過程。與寄主接觸、侵入到寄

14、主發(fā)病的過程。相當(dāng)于一個時代。侵染鏈（infection chain）：由多個侵染環(huán)構(gòu)成的鏈，是病原物傳播體從一個寄主到另一個寄主的一系列傳播。,（二）侵染過程的組分分析,1.侵染階段：孢子萌發(fā)、穿透、定殖。2.孢子形成階段：孢子梗產(chǎn)生、孢子形成、孢子成熟。3.傳播階段：孢子釋放、散布、降落。,（三）侵染概率（infection probability）,1.概念：又稱侵染幾率。指接觸寄主感病部位的一個病原物傳播體，在一定的條件下

15、，能夠侵染成功，引起發(fā)病的概率。侵染概率＝發(fā)病點數(shù)/接種于寄主體表的傳播體數(shù)。侵染概率＝萌發(fā)率×侵入率×顯癥率2.測定方法（1）測定接種后葉片上的孢子數(shù)：接種時放一載玻片。（2）測定各葉的面積和對應(yīng)的發(fā)病點數(shù)。3.病害日傳染率：也稱相對侵染率。指一定數(shù)量的親代病情在一日內(nèi)傳播侵染引致的子代病情數(shù)量的比例。日傳染率＝子代發(fā)病位點數(shù)/親代發(fā)病位點數(shù)/日,（四）ID－DI曲線,指以接種密度為橫坐標(biāo)，發(fā)病量為縱

16、坐標(biāo)繪制的發(fā)病率隨接種密度增加而變化的曲線圖。,,,,,,,,Ａ,Ｂ,Ｃ,Ｄ,Ｅ,Inoculum density,Disease incidence,ID－DI曲線的幾種形式,1.呈直線形式（A）：ID與DI成正比。2.由于重疊侵染增多，侵染概率逐漸下降，直至呈水平（B）。3.曲線升到最高點后，再增加ID，曲線反而下降（C）（接種體間拮抗）。4.曲線不從原點開始，只有接種體數(shù)量達到某一個最低限時，病害才開始發(fā)生（E）。,重疊侵染

17、,由格雷戈里（Gregory,1948）提出了一個重疊侵染的轉(zhuǎn)換模型。模型假設(shè)的前提：寄主可供侵染的位點的感病性是一致的，病原物傳播體的著落與侵染是隨機的，寄主位點遭受0,1，2，…，n次侵染的概率符合泊松分布，即,m-寄主單個位點遭受侵染的平均次數(shù),當(dāng)n=0時，P0＝e-m，即未受侵染的概率，那么1－e-m則為位點受侵染的概率，與實際發(fā)病位點所占的百分率y相等。故y=1－e-m或換為m=-ln(1-y)應(yīng)用時根據(jù)實查的發(fā)病率y，可

18、推算已發(fā)生的侵染次數(shù)m。例：1000個位點中，有500個發(fā)病，則y=0.5，可算出m=0.693，即500個發(fā)病位點上實際受到了693次侵染，故有693－500＝193次侵染為重疊侵染。,協(xié)生作用和拮抗作用,協(xié)生作用：指病原物接種體在高密度下，相互協(xié)助，促進侵染，侵染概率提高，曲線的斜率增大。拮抗作用：有些病原物在接種體過大時，孢子間相互抑制，侵染概率下降。,（五）潛育期、產(chǎn)孢量測定,1.潛育期－從病原物侵入寄主到寄主開始表現(xiàn)癥狀所

19、經(jīng)過的時間。實查：從接種到表現(xiàn)癥狀的時間。在病害流行中是一個重要參數(shù)。2.產(chǎn)孢量測定　　主要應(yīng)用于經(jīng)氣流傳播，再侵染頻繁的一些重要真菌病害。如小麥條銹病、白粉病、稻瘟病等。直接觀察法、粘貼法、水懸法等。,四、植物病害流行的時間動態(tài),研究病害隨時間的推移而增長的數(shù)量動態(tài)。重點研究病害的流行速度。流行速度取決于前一時期的病害善、環(huán)境因素、寄主抗病性、菌源的致病力等，它是寄主－病原物相互關(guān)系和環(huán)境條件的綜合表現(xiàn)。,（一）病害流行類型,

20、1.單年流行病害：指在一個生長季中，只要條件適宜，菌量能不斷積累，流行成災(zāi)的病害。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。3.“中間型”病害：介于上述兩類病害之間的病害。附：單年流行病害和積年流行病害的比較。,（二）病害季節(jié)流行曲線,1、季節(jié)流行曲線的繪制　　　針對任何一種病害，在作物的單一生長季內(nèi)，定期連續(xù)調(diào)查病害發(fā)生數(shù)量（或病情），獲得若干組病情（普遍率或嚴(yán)重度）和時間的數(shù)據(jù)資料，將它們標(biāo)在

21、以病情為縱坐標(biāo)，時間為橫坐標(biāo)的直角坐標(biāo)上，即繪出病害流行曲線。該曲線是病害在單一生長季節(jié)內(nèi)病害流行動態(tài)的形象表示。,（二）病害季節(jié)流行曲線（續(xù)）,2、流行曲線的形式S型曲線：初始病情很低，其后病情隨著時間不斷上升，直至飽和。單峰曲線：作物生長前中期發(fā)病并達到高峰，后因寄主抗性增強或氣候條件不利，病情不再發(fā)展。多峰曲線：一個季節(jié)中病害出現(xiàn)二個或二個以上高峰。因環(huán)境條件的變化或寄主生育階段抗性的變化，或傳毒昆蟲多次遷飛所致。,（二）病

22、害季節(jié)流行曲線（續(xù)）,3、病害流行階段的劃分（1）始發(fā)期　指數(shù)增長期。從田間初見微量病情，至普遍率達0.05的一段時間。（2）盛發(fā)期　邏輯斯蒂增長期。從病情0.05發(fā)展到0.95的一段時間，或轉(zhuǎn)向水平漸近線病情停止增長的時期。（3）衰退期　流行末期。病情0.95以后，曲線水平或下降。,,,,,,指數(shù)增長期,邏輯斯蒂期,衰退期,0.05,0.95,病害流行過程的階段劃分,時間（t）,病情（x）,1.0,,（三）季節(jié)流行動態(tài)的基本模型

23、,1、指數(shù)增長模型（1）模型的形式：Xt=X0 ert X0—初始病情；Xt－t時刻的病情；r－流行速度。（2）模型的條件：A. 只考慮新生病斑的發(fā)生，不考慮老病斑的消亡和報廢； B. 可供侵染的寄主組織是無限的；C. 環(huán)境條件是穩(wěn)定的，增長率不隨時間而改變。,,２、邏輯斯蒂增長模型,（1）模型的形式：,（2）方程的直線形式,式中l(wèi)n[x/(1-x)]稱作x的邏輯斯蒂轉(zhuǎn)換值，簡稱邏值［logit(x)］,（3）流行速率

24、的計算,例：３月１５日調(diào)查小麥白粉病的病葉率為0.01％，４月１４日增至37.4％，５月４日發(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）及全程５０天的流行速率（r）。,例：３月１５日調(diào)查小麥白粉病的病葉率為0.01％，４月１４日增至37.4％，５月４日發(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）及全程５０天的流行速率（r）。,在測定和應(yīng)用r 值進行病害預(yù)測時，需要符合下列條件，才能

25、得到可靠的結(jié)果,Ａ．是由本地菌源引致的流行；Ｂ．同一塊田的調(diào)查資料，且不同階段采用的調(diào)查方法和分級標(biāo)準(zhǔn)相同；Ｃ．兩次調(diào)查的間隔期應(yīng)大于一個病害的潛育期；Ｄ．只能用于具有再侵染的病害，且在再侵染發(fā)病之后；Ｅ．寄主群體感病程度基本一致；Ｆ．病原傳播體的空間分布是隨機的．,（四）季節(jié)流行動態(tài)的其它模型,1、高姆比茲模型（gompertz model） 　由于B=-ln(x0)，故　式中－ln(-lnx) 稱高姆比茲轉(zhuǎn)換值，簡

26、稱高值，用gompit(x)表示，而邏值logit(x)=-ln[x/(1-x)]。,（五）逐年流行動態(tài),1、積年流行病害的逐年流行積年流行病害在季節(jié)中的增長-單利病害模型　　X為t時刻的病情；rs為單利病害的平均日增長率。由于t=0，x0=0時，B=-1，則　如果已知兩個時刻的病情，根據(jù)上式可以導(dǎo)出下式,理論上，單循環(huán)病害在一個地區(qū)連續(xù)多年，在品種、栽培和氣候條件基本穩(wěn)定的情況下，每年的增長速度可能是相同的，可以采用復(fù)利病

27、害模型模擬，即指數(shù)增長模型或經(jīng)過重疊侵染轉(zhuǎn)換的指數(shù)增長模型。,2、單年流行病的逐年流行　　 清澤（1972）曾對稻瘟病新小種菌量增長進行模擬研究，采用每年初侵染后單位面積內(nèi)發(fā)生的病斑數(shù)，作為年份間菌量的比較標(biāo)準(zhǔn)，并將菌量的年增長率和季節(jié)中的日增長率相聯(lián)系，其主要應(yīng)用的模型有：（1）每年初侵染發(fā)病后單位面積病斑數(shù)的計算　y為每年初侵染發(fā)病后的單位面積病斑數(shù);y0為抗病品種推廣后的第一年的y值; 　 為推廣年數(shù)；　　為新小種菌量

28、的年增長率。,（2）季節(jié)病害日增長率r:　　y=y0ert（3）年增長率λ與日增長率r 的關(guān)系：　　λ =rT+lnθ　　T為流行全程日期；θ為越冬率。（4）越冬率θ的計算：　　θ=b/a　b為當(dāng)年初侵染發(fā)病量，a為前一年最終發(fā)病量。,思考題,何謂流行速率？為什么說流行速率的研究是時間動態(tài)研究的中心問題？根據(jù)兩類流行病害發(fā)病規(guī)律的差異，分析防治對策上的主要不同點？為什么說指數(shù)增長階段是病害流行和防治的關(guān)鍵階段？設(shè)病害

29、初始病葉率為0.001%，20天后病葉率發(fā)展到3.8%，再經(jīng)30天病葉率增至86.4%，試分別用指數(shù)模型和邏輯斯蒂模型計算前20天和后30天的病害日增長率，并用計算所得的流行速率，以前一期病情用兩種模型分別推算后一期病情，比較模型計算結(jié)果是否符合實際？為什么？為什么在一般情況下不能用邏輯斯蒂模型計算積年流行病害的逐年增長率？以棉枯萎病為例，在同一田塊內(nèi)第一年的病株率為0.01%，第五年病株率發(fā)菜到54%，計算此期間平均年增長速度.,五

30、、植物病害流行的空間動態(tài),（一）病原物傳播 1、傳播體：指病原物具有獨立存活、傳播和侵染功能的最小結(jié)構(gòu)，它能被監(jiān)測和計數(shù)。應(yīng)具有以下1種或多種特點：數(shù)量大；體積小，比重輕；某些病原物具有主動傳播性；某些病原物傳播體對不良環(huán)境具有較強的抵抗力；少數(shù)病原物傳播體具有引誘昆蟲、鳥類的能力；,2、傳播體的傳播（1）傳播途徑：自然動力和人類活動。（2）氣傳病菌孢子釋放的動力 一是自身動力，二是借助外力。孢子脫離產(chǎn)孢器官后可能有3種

31、去向：逸散；在冠層內(nèi)漂浮最終著落到附近植株的感病部位。降到土壤表面或寄主的非感病部位。,3、傳播體傳播與病害傳播（1）傳播條件：包括物理學(xué)過程和生物學(xué)過程。物理學(xué)因素有：傳播體的大小、形狀、比重、表面光滑度、沉降速度等；生物學(xué)因素：傳播體的數(shù)量、密度以及抵抗不良環(huán)境的能力和傳播后的致病力；寄主植物的數(shù)量、分布、密度、品種的抗病性等；對病原物傳播體生成、釋放以及萌發(fā)、侵入、擴展、發(fā)病有顯著作用的環(huán)境因素，如溫、濕、光等。（2）傳播范圍

32、： X-為孢子飛散距離；A為物質(zhì)交換值；U為水平風(fēng)速；δ為空氣密度；C為孢子的沉降速度。,（二）侵染梯度1、菌源和菌源中心（1）點源（point source）　其半徑不得超過傳播距離的1%－5%。（2）線源（line source）　看作連續(xù)點源的集合。其寬度之半不得超過可能傳播距離的1%－5%。（3）區(qū)源（area source）看成平行排列線源的集合或點源的集合，其傳播效果是眾多點源傳播效果的積分。,2、侵染梯度

33、與侵染梯度模型侵染梯度（infection gradient）又稱病害梯度（disease gradient）或傳播梯度（ gradient of spread），是指傳播發(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。,模型I（清澤茂久，1972）　　式中傳播發(fā)病后菌源中心處的子代病情或發(fā)病的概率；距離為di 處的病情或發(fā)病的概率；di為距離式中，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

34、距離為di處的病情或發(fā)病的概率；di為距離，菌源中心點的di必須作為1，當(dāng)di=1時，xi=a; di>1; b為梯度系數(shù)或比例系數(shù)，取決于病害種類、傳播條件、距離單位等?？梢愿鶕?jù)在同一方向不同距離的實際調(diào)查病害數(shù)據(jù)，用最小二乘法推算。,模型II　(Mac　Kenzie，1979)　 　 式中，a和xi意義同上式；b為梯度系數(shù)，b=0.1-3; n為傳播模型的決定系數(shù)，決定于病害種類，一般3>n>0：

35、di為距離，菌源中心點為0，di≥0，當(dāng)di＝0時，x0=a?！∩鲜鰞赡Ｐ椭?，模型I使用簡單，梯度只取決于b；模型II由于梯度取決于b和n的組合，所以，使用時不如模型I簡單，但模型彈性好，能擬合多種復(fù)雜的傳播梯度。,多方向傳播的病害空間分布模型,計算機模擬的病害分布圖,（三） 病害傳播,1、 傳播距離　　 傳播距離(distance of spread)是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

36、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。因此，病害的傳播距離是有限的，其傳播距離的最端點也應(yīng)有“實查可得”的病害最低密度(或概率)與其相對應(yīng)。病害最低密度依病害種類和工作要求的精度而定。如小麥條銹，在一般種植密度，以4m2樣方中病葉率為0.01％，葉銹病可定為1m行長植株葉片上一個孢子堆等。,一次傳播距離：　　　一次傳播一般以日為時間單位，即一日內(nèi)所引致的病害傳播距離。實際測定

37、時間可依大體上一天釋放的病原菌孢子經(jīng)飛散著落于四周寄主體，在適宜的條件下，萌發(fā)、侵入，經(jīng)過一個潛育期，侵染顯癥發(fā)病，這時測出的傳播距離就是一次傳播距離。經(jīng)一個潛育期后，按不同位點調(diào)查病情，測出一次傳播距離。一代傳播距離：　　　然而，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。因此，為了模擬病害自然傳播，又提出一代傳播距離的概念，即菌源開始傳播后，在一個潛育期間內(nèi)多批傳播所造成的傳播距離。,一代傳播距

38、離的測定方法為：　　　從開始觀察記載的第一天起，菌源中心逐日產(chǎn)孢散布，每天都有病害傳播發(fā)生，到t=2p(或t=p1+p2, p為一個潛育期的天數(shù)，p1和p2分別為第一代和第二代潛育期的天數(shù))天時調(diào)查傳播距離，這就是一代傳播距離。病害傳播距離的推算，首先要針對病害，確定最低發(fā)病密度(或概率)，即確定“實際可查”的最低病情(Xmin)。最低病情的標(biāo)準(zhǔn)，通常依照病害種類和工作要求精度而定。一經(jīng)確定后，則可由傳播梯度模型推導(dǎo)出傳播距離D。若采

39、用清澤的梯度模型以Xmin代Xi，D代d經(jīng)推導(dǎo)可得出傳播距離公式：,若采用Mic kenzic的梯度模型 以Xmin取代Xi，以D取代d，可得傳播距離的推算公式： 根據(jù)上式分析，當(dāng)a值固定時，b值越小，即梯度越緩，傳播距離越遠；當(dāng)b值固定時，a值越大，傳播距離越遠。但由于傳播距離和傳播條件的定量關(guān)系，涉及許多不確定因素，所以，田間會出現(xiàn)一些異常情況，但總的梯降趨勢還是可以觀測到。,2、傳播速度

40、,傳播速度(rate of spread)是指單位時間內(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： 例如，假設(shè)小麥條銹病在5月1日實現(xiàn)的傳播距離為0.7m，至5月12日達4 m，則平均傳播速度為：　　 同上，如時間單位采用一

41、個潛育期的天數(shù)P，則傳播速度等于連續(xù)n代的傳播距離的平均值，如令RDp為平均一代傳播速度，令Dpi為第i代的一代傳播距離，則： 在傳播速度的定量研究方面，迄今成熟的方法和確切資料很少，目前，流行過程的時間動態(tài)和空間動態(tài)相結(jié)合的理論研究已經(jīng)起步。,3、寄主抗病性和植株密度對傳播的影響,寄主抗病程度高低影響流行速度，也影響病害的傳播距離和速度。相對而言，抗病品種和感病品種相比，抗性品種上的流行速度較低，發(fā)生

42、病害較少，因此．產(chǎn)生的病原物數(shù)量較低，從而在一定的環(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)(density　effect)，是指寄主植物密度對病害傳播和流行的影響結(jié)果。這種影響有兩個方面，一是在一定的變幅內(nèi)，植株密度越大，病害流行的速度越快、越有利于傳播，這是正的密度效應(yīng)，也是主要的方面，特別是在土傳病害和雨滴飛濺和流水傳播病害中表現(xiàn)尤為明顯；二是植株過密，降低冠層內(nèi)氣流速度，不利于

43、孢子擴散，對傳播起著負效應(yīng)。,4、病害分布格局,（1）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刻的空間格局和隨病害傳播的時間進程而發(fā)生的變化。 病害田間傳播圖式分兩大類，即中心式傳播和彌散式傳播。,屬于中心式傳播的病害，多為單年流行病害。

44、當(dāng)每年初侵染源來自本地菌源，初始菌量小而繁殖率高或外來菌源傳入的時間有限，菌量也小的情況下，病害在田間會經(jīng)過中心病株(葉)、發(fā)病中心、點片發(fā)生期、普發(fā)期和嚴(yán)重期等階段。其發(fā)病位點之間存在著世代關(guān)系。早期田間病害呈奈曼分布(Neyman distribution)或負二項式分布(negative binomial distribution)。,屬于彌散式傳播的病害，多為積年流行病害。 處于同一年度發(fā)生的病害位點是病原物的同一世代。

45、發(fā)病位點之間往往沒有太多的聯(lián)系，所以，它們的分布格局常符合二項式分布(binomial　distribution)或普瓦松分布(Poisson　distribution)特征。外來菌源，特別是菌量大而時間集中的遠距離傳播的氣傳病害，和初始菌量大、侵染時間集中的本地菌源病害，如玉米黑粉病、小麥赤霉病、小麥紋枯病等也呈彌散式傳播，其本田發(fā)病過程一般只有普發(fā)期、嚴(yán)重期。,確定病害空間格局的數(shù)學(xué)方法 主要有三類，一是比較

46、樣本平均數(shù)(X)和標(biāo)準(zhǔn)差（SD）的大小，當(dāng)X＝SD時，判斷為隨機分布；二是利用聚集指數(shù)判斷，常用的方法有：擴散系數(shù)（C）、擴散型指數(shù)Iδ、C、A指數(shù)、泰洛(Taylor)的b指數(shù)。平均擁擠度指數(shù)、聚塊性指標(biāo)及Iwao法等。三是理論分布函數(shù)擬合法(主要有：正二項式分布、普瓦松分布、負二項式分布、奈曼分布、普瓦松—二項式分布等)。,（2）病害流行的時間、空間動態(tài),時間動態(tài)和空間動態(tài)是病害流行過程中的兩個側(cè)面，兩者相輔決定病害的擴展蔓延。當(dāng)傳

47、播條件（氣流、風(fēng)速、寄主植株密度等）相同時，流行速度越高，傳播距離也越遠，傳播速度也越快。另外，傳播速度越快，空間傳播范圍也越大，流行速度潛能也越大。1988年，杰格(Jeger)利用微分方程推導(dǎo)出8個時空一體的模型。另外，邁諾奇(Minogue)等1983年采用隨機模型和確定性模型兩種形式對時空綜合動態(tài)進行了研究。,杰格(1983)利用微分方程推導(dǎo)出了8個時空一體的模型，從中選出兩個簡要說明：　　非線性形式 　　　　　　線性形式

48、 I式適用于多循環(huán)病害，I式適用于單循環(huán)病害。 式中x為病情；r為流行速度；t為時間，與時間動態(tài)中的模型相一致，a為菌源中心病情，d為距離；b為梯度系數(shù)，與空間動態(tài)中的模型相一致。,（四）中程和遠程傳播,近程、中程、遠程的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。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

49、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，有一定程度的發(fā)病梯度。,1、中程傳播 一次傳播距離達幾百米乃至幾公里的為中程傳播。孢子量較大，且被湍流或上升氣流從冠層中抬升到冠層以上數(shù)米高度，形成微型孢子云，繼而由近地面的風(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)

50、象。植物冠層中產(chǎn)生的孢子有三個去向：①冠層外逸散；②冠層內(nèi)植物體表著落；③冠層內(nèi)土表著落。,2 、 遠程傳播 一次傳播距離遠達數(shù)十、數(shù)百公里以外的傳播為遠程傳播。當(dāng)巨量孢子被上升氣流和旋風(fēng)等抬升到上千米乃至3 000m高空，形成孢子云，繼而又被該高度的水平風(fēng)力吹向遠處，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地方的現(xiàn)象較為普遍，但迄今為止，已經(jīng)確切證明能夠進行遠程傳播的病害種類并不多。,遠

51、程傳播必須具備如下條件： （1）菌源區(qū)菌量巨大　 因孢子升空遠傳后密度將大幅度降低，沉降后著落感病寄主體表的概率很小，引致發(fā)病后危害的可能性甚微，只有當(dāng)菌源基地能釋放出巨量孢子時，才能保證遠傳后有足夠數(shù)量的菌量引致侵染發(fā)病?！。?）孢子釋放后遇有適合的氣流條件和天氣過程。 ?。?）孢子對遠程傳播的適應(yīng)性　能產(chǎn)生巨量孢子并能被氣流傳至遠方的病菌很多，但能否形成病害傳播，還要取決于病菌孢子的抗逆性強弱?！。?）沉降區(qū)有感病寄主

52、和適宜病菌侵染的條件　病菌沉降著落區(qū)必須有感病的寄主植物并處于感病的生育階段，同時有適宜發(fā)病的氣候條件，如果孢子是被雨滴攜帶至地面寄主體表，侵染條件就自然不成問題?！　?病害大區(qū)流行(pandemic)則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。,思考題,1、植物病害流行的空間動態(tài)著重研究什么？主要涉及哪些因素？2、病原物傳播體主要有哪些特點？3、何謂侵染梯度？何謂一次傳播距離和一代傳播距離？4、病害遠程傳播必

53、須具備哪些條件？,六、病害預(yù)測,（一）預(yù)測的由來、發(fā)展和意義 　　人類向往美好事物或美滿的結(jié)果，而許多自然災(zāi)害則危及其生活以至生命，必須時刻　小心地避免災(zāi)難，由此產(chǎn)生了預(yù)知未來、未見和推測其它地方的事物的欲望。在科學(xué)技術(shù)遠未發(fā)達的時期，盡管人類十分重視預(yù)測，但是由于對客觀世界只是一知半解，只能憑借個人的歷史經(jīng)驗和直覺進行簡單的邏輯推斷。,我國的病蟲害預(yù)測預(yù)報工作始于本世紀(jì)50年代。1952年，在全國螟蟲座談會上制定了第一個螟蟲

54、測報方法；1955年農(nóng)業(yè)部頒布了“農(nóng)作物病蟲預(yù)測預(yù)報方案”，測報對象包括兩種病害，即馬鈴薯晚疫病和稻瘟病。1973年農(nóng)林部專門召開病蟲座談會，修定了測報方法．1979年農(nóng)業(yè)部農(nóng)作物病蟲測報總站組織修定了稻、麥、旱糧，棉花、油料作物上的34種病蟲害測報方法，從1987年開始組織制定病蟲測報規(guī)范。在病蟲信息傳遞技術(shù)上也推廣了模式電報，90年代中期又開展了全國病蟲測報系統(tǒng)計算機聯(lián)網(wǎng)工作。,（二）預(yù)測的概念,夏禹龍等(1982)在《軟科學(xué)》一書

55、中指出：學(xué)科發(fā)展的預(yù)測階段是在揭示客觀事物發(fā)展規(guī)律的基礎(chǔ)上，展望未來，預(yù)測尚未發(fā)生、而又必然發(fā)生的現(xiàn)象?！●R海平等(1987)在《新興科學(xué)概要》一書中指出：科學(xué)的預(yù)測是依據(jù)已知的科學(xué)事實、科學(xué)理論、科學(xué)思想和科學(xué)方法，揭示客觀事物的發(fā)展規(guī)律，推測未來必然或可能發(fā)生的現(xiàn)象。 馮之浚等(1987)則為預(yù)測做出以下定義：科學(xué)的預(yù)測，指的是在正確的理論指導(dǎo)下，在自覺地認(rèn)識客觀規(guī)律的基礎(chǔ)上，借助于科學(xué)預(yù)測的技術(shù)和方法，對大量信息資料進行

56、系統(tǒng)分析，揭示出客觀事物發(fā)展過程的本質(zhì)聯(lián)系和必然趨勢。他們還特別指出預(yù)測的概率性，即預(yù)測分析是對未來事件或現(xiàn)在的事件的未來后果做出估計，將未來事件或者說可能性空間縮小到一定的程度，以利于人類的活動。,從上述幾種定義中，可以歸納出病害預(yù)測的概念：　　　其一，是人對病害發(fā)展趨勢或未來狀況的推測和判斷，是主觀見之于客觀的一種活動，屬于軟科學(xué)；　　　其二，是在認(rèn)識病害客觀動態(tài)規(guī)律的基礎(chǔ)上展望未來，而這種認(rèn)識又是對大量病害流行事實所表露的信息

57、資料進行加工和系統(tǒng)分析的過程，有關(guān)生物學(xué)、病理學(xué)、生態(tài)學(xué)等科學(xué)理論、科學(xué)思想和科學(xué)模式則是現(xiàn)有認(rèn)識的結(jié)晶，也是預(yù)測的依據(jù)；　　　其三，預(yù)測是概率性的。其本質(zhì)是將未來事件或者說可能性空間縮小到一定的程度，只是對某一尚不確知的病害事件做出相對準(zhǔn)確地表述；　　　其四，其目的是為了現(xiàn)在，在可能預(yù)見的前景和后果面前，決定我們應(yīng)該采取何種正確的防治決策．,（三）預(yù)測的基礎(chǔ)和要素,開展預(yù)測工作的首要前提是社會需求。隨著市場經(jīng)濟體制的不斷完善，信息

58、作為一種特殊的商品，其價值首先要體現(xiàn)在滿足用戶進行防治決策的需要。預(yù)測的對象應(yīng)該是在生產(chǎn)上為害最大或較大的病害；從預(yù)測服務(wù)于決策的角度考慮，越是發(fā)生時間、發(fā)生頻率、發(fā)生程度、發(fā)生范圍變化大的病害，其預(yù)測的意義也越大，應(yīng)優(yōu)先列入預(yù)測對象的名單。當(dāng)然也要根據(jù)用戶的要求確定預(yù)測的期限、精度等，否則就沒有或降低了其社會價值。 預(yù)測研究可以歸結(jié)為尋找預(yù)測規(guī)律和利用預(yù)測規(guī)律兩方面。在尋找預(yù)測規(guī)律時所需要的條件即成為預(yù)測的基礎(chǔ)，而進行預(yù)測所必備

59、的條件則成為預(yù)測要素。,1、經(jīng)驗思考和病害系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型,經(jīng)驗思考是指參與預(yù)測人員的經(jīng)驗、有關(guān)植物病理學(xué)知識和邏輯思維能力，它們是預(yù)測的首要基礎(chǔ)。很難想象一個對于所要預(yù)測的病害問題一無所知的人能夠做出科學(xué)的預(yù)測。預(yù)測者根據(jù)已有的經(jīng)驗思考可以構(gòu)建預(yù)測對象的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型(或稱物理模型)。它可以是存在于頭腦中的抽象模型，也可以用框圖畫在紙上。它包括該病害系統(tǒng)的組分和各組分之間的關(guān)系，動態(tài)過程中各階段(狀態(tài))和各階段之間的關(guān)系，應(yīng)該能夠體現(xiàn)預(yù)測者

60、對預(yù)測對象的總體認(rèn)識，而這種關(guān)于總體的認(rèn)識對于以后的資料收集、監(jiān)測和建立數(shù)學(xué)模型都有重要的指導(dǎo)意義。預(yù)測專家則可能主要依靠這些結(jié)構(gòu)模型進行預(yù)測，所以病害系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型就成為預(yù)測的要素之一。,2 情報資料和數(shù)學(xué)模型,情報資料包括觀念和數(shù)據(jù)，觀念可以理解為對客觀事物的認(rèn)識。除了病理學(xué)知識、理論以外，對于具體病害發(fā)生規(guī)律以及與病害有關(guān)的氣象、土壤、肥水管理等方面的研究成果、試驗調(diào)查報告都會對構(gòu)建病害系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型發(fā)揮作用。數(shù)據(jù)資料則是開展定量

61、研究的客觀依據(jù)。一方面，通過對已有數(shù)據(jù)的科學(xué)分析，可以進一步明確病害系統(tǒng)內(nèi)部各種組分(或狀態(tài))之間的關(guān)系，建立各種數(shù)學(xué)模型：另一方面，將現(xiàn)實數(shù)據(jù)輸入數(shù)學(xué)模型又可以推算未來的狀態(tài)。,（四）預(yù)測研究的一般步驟,1、明確預(yù)測主題。根據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)病蟲害發(fā)生情況和防治工作的需要，并結(jié)合有關(guān)病害知識，確定預(yù)測對象、范圍、預(yù)測期限、項目和精確度。2、收集背景資料。依據(jù)預(yù)測主題，大量收集有關(guān)的研究成果、先進的觀念、數(shù)據(jù)資料和預(yù)測方法。針對具體的生態(tài)環(huán)境

62、和發(fā)生特點還要進行必要的實際調(diào)查或試驗，以補充必要的信息資料。在此基礎(chǔ)上不斷完善預(yù)測病害系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型。3、選擇預(yù)測方法，建立預(yù)測模型。根據(jù)具體的病害特點和現(xiàn)有資料，從已知的預(yù)測方法中選擇一種或幾種，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型或其它預(yù)測模型。4、預(yù)測和檢驗。運用已經(jīng)建立的模型進行預(yù)測并根據(jù)實際情況，檢驗預(yù)測結(jié)論的準(zhǔn)確度，評價各種模型的優(yōu)劣。 5、應(yīng)用。在生產(chǎn)中進一步檢驗預(yù)測模型和不斷改進。,（五）預(yù)測方法的類別,(1)按預(yù)測期限劃分為短期

63、(1周以內(nèi)，以天為單位)、中期(一個生長季內(nèi)，以旬或月為單位)、長期(下一個生長季)和超長期(若干年)預(yù)測。(2)按預(yù)測內(nèi)容分為發(fā)生期、發(fā)生量、損失量、防治效果、防治效益預(yù)測。 (3)按預(yù)測依據(jù)的因素分為單因子預(yù)測和復(fù)因子綜合預(yù)測。(4)按預(yù)報的形式可分為0～1預(yù)測、分級預(yù)測、數(shù)值預(yù)測和概率預(yù)測。前三種類型只是預(yù)測精度的區(qū)別，都屬于固定值的預(yù)測。目前農(nóng)業(yè)病蟲害預(yù)測尚未做過概率預(yù)測(如中央氣象臺發(fā)布的降雨概率預(yù)報)，然而真正體現(xiàn)預(yù)測

64、本質(zhì)的是概率預(yù)測。(5)按特殊要求進行品種抗病性、小種動態(tài)、病害種群演替預(yù)測等．,思考題 1．舉出你在日常生活中“預(yù)則立，不預(yù)則廢”的事例。 2．你認(rèn)為哪些植物病害最需要進行預(yù)測?應(yīng)該依據(jù)哪些因素來選擇病害預(yù)測研究課題。 3．任選一種病害，僅以農(nóng)業(yè)植物病理學(xué)教材所提供的信息選擇適當(dāng)?shù)念A(yù)測方法。你認(rèn)為還缺少哪些資料?　4. 舉例說明農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中存在的因果關(guān)系、相關(guān)關(guān)系、相似關(guān)系。 5．如何理解預(yù)測的概

65、率性?,七、植物病害預(yù)測方法,主要探討如何針對具體病害的特點，靈活運用上一部分談到的類推法、數(shù)理統(tǒng)計模型法和專家評估法。 植物病害流行的中、短期預(yù)測，通常是預(yù)測一個月或幾天內(nèi)病害可能發(fā)生的情況、發(fā)生始期或防治適期，為生物防治或化學(xué)防治服務(wù)。而病害的長期，超長期預(yù)測則是預(yù)測較長時期內(nèi)發(fā)生的趨勢和發(fā)生程度，為制定病害的防治策略服務(wù)。預(yù)測的項目和對象不同，具體的預(yù)測方法也就會有所不同。 在上一部分中，按照植物病害預(yù)測原

66、理和依據(jù)的差異，將預(yù)測方法分為類推法、數(shù)理統(tǒng)計模型法和專家評估法幾大類。,（一） 類推法 類推法是利用與植物病害發(fā)生情況有相關(guān)性的某種現(xiàn)象作為依據(jù)或指標(biāo)，推測病害的發(fā)生始期或發(fā)生程度。物候預(yù)測法、指標(biāo)預(yù)測法、發(fā)育進度預(yù)測法和預(yù)測圃法可歸入這種類型中。1 、物候預(yù)測法 物候(phenological phenomenon)是指自然界中反映氣候季節(jié)變化的生物和非生物現(xiàn)象，其中包含了物理學(xué)、化學(xué)以及生物學(xué)機理。物候現(xiàn)象提供

67、了自然界季節(jié)變化的綜合(多因素和一定時段)信息。在生物的長期演化過程中，植物各器官的發(fā)育變化與病蟲害及氣候三者之間有著緊密的相關(guān)，物候預(yù)測就是利用預(yù)測對象和預(yù)測指標(biāo)之間的某種內(nèi)在聯(lián)系，或者是利用二者感受到環(huán)境的某些變化而發(fā)生同步變化的現(xiàn)象進行預(yù)測。通過類推原理，利用變化明顯的現(xiàn)象推測變化不明顯的或?qū)⒁l(fā)生的事物。如禾縊管蚜與小麥赤霉病對環(huán)境條件的要求相反，所以前者重則后者輕。,例子： 潘月華等人在研究大棚番茄灰霉病的預(yù)測中，

68、發(fā)現(xiàn)草霉和生菜較番茄更易感染灰霉病，通常草霉較番茄提早發(fā)病13～14天，生菜較番茄提早發(fā)病8天左右。因此，每年2月在大棚內(nèi)種植草莓和生菜，可以利用草霉和生菜的發(fā)病始見期推測番茄灰霉病的始見期。孫俊銘等人在觀察安徽省廬江縣1980～1990年油菜菌核病和小麥赤霉病的發(fā)生情況時發(fā)現(xiàn)，11年中有7年二種病害的發(fā)生程度完全相同，另外4年的發(fā)生趨勢也較一致，當(dāng)?shù)赜筒司瞬〉陌l(fā)生盛期一般比小麥赤霉病的發(fā)生始期提早10~20天。所以，可用油菜菌核病的

69、發(fā)生情況對小麥赤霉病的發(fā)生程度作出預(yù)報。,2、指標(biāo)法,病害預(yù)測的指標(biāo)可以是氣候指標(biāo)、菌量指標(biāo)或寄主抗病性指標(biāo)等。馬鈐薯晚疫病的氣候指標(biāo)預(yù)測就是這種方法的典型事例，標(biāo)蒙氏預(yù)測法是由美國人標(biāo)蒙和斯塔尼蘭德（Beaccmont A和Staniland L N）在1937年提出來的。用于英國西部馬鈴薯晚疫病預(yù)測的氣象指標(biāo)為：①48h內(nèi)最低氣溫不低于10℃，②48h內(nèi)空氣相對濕度達到75％以上。出現(xiàn)同時滿足上述兩個條件的天氣達3個星期，田間將發(fā)生