植病流行与测报

植病流行与测报（２4学时）第一章绪论第二章农业生态系统和植物病害流行第三章植病流行的时间动态第四章植病流行的空间动态第五章植病流行过程的系统分析和电算模拟第六章病害的预测和损失估计第七章植物病害的系统管理第一章绪论植物病害流行学的性质和特点植物病害流行学发展简史历史上植物病害的流行1.植物病害流行学的定义Vanderplank(1963)流行学是群体中病害的科学。曾士迈、杨演(1986)植物病害流行学是研究植物群体中病害在环境影响下发生发展的规律、病害预测和病害管理的综合科学。一、植物病害流行学的性质和特点２．植物病害流行学具有的特点研究对象是植物群体中的病害。更重视环境因素对病害流行的影响。病害流行是一个动态的过程。与病害预测预报紧密结合。植病流行学是一门综合学科。二、植物病害流行学发展简史从研究真菌对植物的致病性开始，植物病理学开始成为一门科学，至今已有一百六十多年历史。植病流行学的发展大体可分为三个阶段。定性－－描述阶段动态－－定量阶段理论－－综合阶段曾士迈：中国工程院院士（1995）。植物病理学家，中国植物病害流行学奠基人之一。1980年，在国内率先开设“植物病害流行学”课。1986年，与杨演合编《植物病害流行学》麦角病(Clavicepspurpurea)三、历史上植物病害的流行马铃薯晚疫病(Phytophthorainfestans)水稻胡麻斑病(Helminthosporiumoryzae)玉米小斑病(Bipolarismaydis)第二章农业生态系统和植物病害流行生态系统概念自然生态系和农田生态系中的植物病害流行病原物的繁殖对策与植物病害流行一、生态系统概念生物群落可定义为在特定空间或特定生境下，具有一定的生物种类组成及其与环境之间彼此影响、相互作用，具有一定的外貌及结构，包括形态结构与营养结构，并具特定的功能的生物集合体。也可以说，一个生态系统中具生命的部分即生物群落。生物群落与它的无机环境构成的整体。生态系统类型陆地生态系统森林生态系统草原生态系统农田生态系统海洋生态系统淡水生态系统水域生态系统二、自然生态系和农田生态系中的植物病害流行1.寄生物和寄主植物的协同进化协同进化也叫共同进化。是指两种具有密切的生态关系但不交换基因的生物的联合进化两种生物互相施加选择压力，使得一方的进化部分地依靠另一方的进化。结果是双方共存于动态平衡中。蜂鸟与蜜源植物的协同进化自然生态系由于寄生菌和寄主植物的协同进化，植病系统就具有了一定的内稳定性，故病害波动小，流行水平低。2.农田生态系中的植病流行植物引种到其他从未栽培过的地区。无意中将某种病原物带到了它从未到过的生态环境中。施肥灌溉等栽培措施农业集约化经营,寄主植物连片种植品种的抗性基因高度一致造成的遗传脆弱性。病原物的基数大，新的毒性小种易出现。三、病原物的繁殖对策与植物病害流行1、种群增长动态方程dNK－N------=r·N-----------dtKN是一个种群中个体的实际数目K是最大可能数目r是增长速率（常数）2、r-对策和k-对策dNK－N------=r·N-----------dtKr-对策者繁殖率高发育快对环境变化抵抗能力差k-对策者繁殖率相对较低发育较慢个体寿命长对环境变化的抵抗能力强？-对策者环境合适时种群数量急剧增长，环境不合适时个体大量死亡，因此表现为种群数量的不稳定性，它是周期性的达到种群的高密度的。？-对策者整个种群的数量比较稳定，往往可能接近于最大可能数目。3、单年流行病害和积年流行病害单年流行病害的病原物大都是r-对策者积年流行病害的病原物大都是k-对策者防病策略r-对策者造成的病害主要应靠降低r值的办法进行防治。k-对策者造成的病害主要应靠降低N值使之远离K值的办法防治。第三章植病流行的时间动态多循环病害的季节流行动态单循环病害的季节流行过程病害的积年流行动态病程进展动态单年流行病害多循环病害-----复利病害积年流行病害单循环病害-----单利病害病害流行速度和潜能病害名称一个生长季节中增长的倍数马铃薯晚疫病10亿（病斑面积）小麦叶锈病3000万（孢子堆数）TMV10000（病株数）小麦腥黑穗病4－10（病株数）一、多循环病害的季节流行动态描述多循环病害季节流行动态的数学模型流行曲线的直线化流行速率的测算及预测模型的应用（一）描述多循环病害季节流行动态的数学模型多循环病害在农业生产中通常表现出危害大且流行规律复杂的特点，故受到普遍重视，研究工作也较深入。在定量流行学研究中主要采用建立描述其季节流行动态数学模型的办法来把握其发展规律，并在此基础上提出其预测方法和管理策略。1.指数增长模型x=x0·ertr为单位时间的病害增长率t为时间e=2.718······x0为初期病情(用病痕占寄主表面百分率表示)x为t时间后的病情J型曲线。用于病害流行前期。病情百分率超过0.05以后不应使用。由于这个模型中没有体现出病害增长中的自我抑制作用。2.逻辑斯蒂模型xx0----------=----------ert1－x1－x0式中r、t、e、x0、x的意义完全同指数方程。S型曲线。在病情发展的各阶段都可应用。考虑了病害的自我抑制作用。3.冈珀茨模型－kt－B·ex=eB是位置参数，由B=－lnx0算出。各阶段均适用。S型曲线。它与逻辑斯蒂模型相比，其在病害早期增长较快，而后期增长较慢。（二）流行曲线的直线化xx0ln----------=ln----------＋rt1－x1－x0－ln(－lnx)=－lnB＋kt分析力强，前期后期病情均可反映。直观显示流行速率的高低和阶段性变化。流行速率可分段计算。如果作图后流行全程为一条直线，则说明整个过程中流行速率是基本一致的，如果不呈一条直线，则说明整个流行过程中流行速率因时而异。直线化的好处（三）流行速率的测算1x2x1r=--------(ln----------－ln----------)t2－t11－x21－x11k=--------{[－ln(－lnx2)]－[－ln(－lnx1)]}t2－t1只要有先后两次病情x1和x2,便可求得t1到t2这段时间内的r或k值,这种方法也称为“两点法”。但要注意：两次调查的时间间隔必须大于当地病害的一个潜育期。（四）流行速率的预测曾士迈（1962），依据小麦条锈病系统调查资料，得到一个回归方程：r=1.16W+0.1Y+0.95Z－2.6r为病害平均增长率W为早春一个月内雨日数Y为早春一个月内雨量(mm)Z为早春各旬平均气温的均值（℃）（五）模型的应用1.预测病情r=1.16W+0.1Y+0.95Z－2.6xx0----------=----------ert1－x1－x0无论哪个模型，只要其中的流行速率可以确定下来，都可用于病情预测。2.流行结构分析流行结构不同，防治策略不同。低菌量高速度型高菌量低速度型再加上流行时间长短因子，形成多种多样的结构。马铃薯晚疫病常表现为初菌量低，但流行速度很高。玉米小斑病初菌量较高，但流行速度则低些。3.确定防治策略从模型x=x0·ert来看，各种防治措施的作用不外乎：减少x0降低r缩短t利用垂直抗病品种消灭初侵染来源消灭中心病株利用水平抗病品种喷保护性药剂合理水肥管理早熟避病品种适期播种三种作用途径在减轻病害流行的效果上的相对优劣依流行结构而异。高菌量中速度型低菌量高速度型流行期长消灭菌源的措施最有效从降低流行速度着手消灭菌源作用不大降低流行速度效果大减少x0的效果小4.确定外来菌源每种病害的r值或k值都有一定高限。如马铃薯晚疫病为国内外已知流行速度相当高的,但报道的最高值不过0.60,小麦条锈病的r值最高也不超过0.50。如果在一个广大地区中，全部地块中都在同时期出现超高r值或k值（亦称超常r值或k值，即超过当地当时条件下可能实现的最大r值或k值），则可以肯定这是来自远方的外来菌源引起的。从r值或k值的大小还可以估计此外来菌源的程度。二、单循环病害的季节流行过程三、病害的逐年流行动态略1、为什么自然生态系比农业生态系的植物病害波动小，流行水平低？2、描述多循环病害季节流行动态的数学模型，除指数增长模型、逻辑斯蒂模型和冈珀茨模型之外，举出任意一个其它模型，并叙述一个应用实例。[e-mail]作业第四章植病流行的空间动态植物病害流行的空间动态——即病害的传播过程，反映了病害数量在空间中的发展规律。一、关于病害传播的一般概念（一）病原体来源和病源中心病原体来源可称为病源中心，以前也常称为菌源中心。点源线源区源一个病斑，病叶，或病株。一定面积的病田，半径不超传播距离的5%（1%）。人工接种诱发行。线源宽度不超传播距离的5%（1%）。发病田可以是四周无病田的区源。区源可看成是密集点源的集合。（二）病原体的物理传播距离和病害传播距离有效传播距离称为病害传播距离。“实查可得”的病害最低密度（Xmin):引起的病情对病害的流行可以产生不可忽视的作用。在实际检查中易于发现和计数。小麦条锈病：4米2样方内的病叶率为0.01%。稻瘟病:一丛稻株叶片上的1个病斑。如果发病数量小于Xmin,则认为病害尚未传到此处。1、一次传播距离从孢子释放到侵入这段时间内，所引致的病害传播来估计传播距离，称为一次传播距离。实际上，孢子的产生和释放，不同病害有着不同的规律。而且，同一日传播所导致的侵染点，其发病分布在连续几日之内。测定和估计一次传播距离通常较为困难。2、一代传播距离菌源中心开始传播后，在一个潜育期期间，可能发生多次传播，但这多次传播所引致的新侵染点都是菌源中心的子代，是同一菌源中心传播所形成的姐妹批次新侵染点，多批次传播相互重叠，这样造成的传播距离称之为一代传播距离。实际观测时，就是从开始观察记载的第一天起，菌源中心逐日产孢散布，每天都有病害传播发生，到t=2p（p为一个潜育期的天数）时，调查得到的病害扩展、蔓延的距离。即为一代传播距离。3、病害传播速率是指单位时间内病害传播距离的增长或病害前沿的推进距离。时间可以是天、周、月，也可以是一个潜育期的天数。若时间单位采用天，则传播速率等于逐日的一次传播距离的增量的日平均值，称为日平均传播速率。（三）病害传播距离的三级划分1、近程传播：传播动力主要是植物冠层中或贴近冠层的地面气流或水平风力。一次传播距离在百米以下。所造成的病害在空间上是连续的或基本连续的，有明显的梯度现象。2、中程传播被湍流或上升气流从植物冠层抬升到冠层以上数米高度，再由近地面的风力运送到一定距离后再落到植物冠层中。一次传播距离几百米至几公里。发病具有空间不连续的特点，通常菌源附近有一定量的发病，而距菌源稍远处又有一定量的发病，两者之间病害中断或无明显的梯度。3、远程传播大量孢子被上升气流、旋风等抬升到离开地面近千米以上高度，形成孢子云。继而又被高空气流水平运送到上百公里乃至数千公里之外。最后靠降雨、湍流或重力作用而降落地面。传播距离近十几公里、上千公里，如小麦锈病。（四）研究病害传播距离的意义可以明确已发病田块（地区）对未发病田块（地区）可能造成的影响。指导隔离区的设置。对于某些侵染来源不明的病害，有助于调查清楚其侵染来源。二、病害的近程传播（一）侵染梯度侵染梯度又称病害梯度，指的是传播发病后，自病源中心向一定方向的一定距离中所生病害的分布梯度，也可称为传播梯度。新生病害的分布一般在病源中心处病害密度最大，距离越远，密度越小，呈现一定的梯度。侵染梯度可用种种数学模型来拟合，较重要的有两个。1、清泽茂久，1972x=a/dba为传播发病后病源中心处的病情d为病源中心外的距离，d≥1x为d处的病情b为梯度系数，决定于病害种类和传播条件等，一般1b32、MacKenzie,1979（略）（二）病害流行速率、寄主抗病性