十三-植物病害的流行与预测.ppt
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1、 一、流行学概念:一、流行学概念:植植 物物 病病 害害 流流 行行 学学(botanical epidemiology):是是研研究究植植物物群群体体病病害害在在环环境境条条件件影影响响下下发发生生发发展展规规律律、病病害害预预测和病害管理的一门综合性学科。测和病害管理的一门综合性学科。从概念中得知:从概念中得知:(1)研究对象:植物群体病害;)研究对象:植物群体病害;(2)流流行行学学重重视视的的是是环环境境因因素素对对植植物物病病害害的的影影响;响;(3)流流行行学学研研究究的的内内容容是是病病害害的的数数量量在在时时间间和和空间上变化的动态过程;空间上变化的动态过程;(4)流流行行学学
2、任任务务是是既既要要研研究究病病害害发发生生发发展展规规律律,又又要要研研究究病病害害的的预预测测预预报报、病病害害损损失失估估计计和和防防治策略等内容。治策略等内容。二、植物病害流行二、植物病害流行 早早期期定定义义:病病害害在在短短时时间间内内突突然然大大面面积积严严重重发发生生从从而而造造成成重重大大损损失失的的过过程程。(该该定定义义忽忽略了病害在空间的变化)略了病害在空间的变化)现现在在定定义义:在在一一定定时时间间和和空空间间内内,病病害害在在植植物物群群体体中中大大量量且且严严重重发发生生,对对农农业业生生产产造造成成很很大大的的损损失失。该该病病害害称称为为植植物物流流行行病病
3、害害,此此病病害的特点是病害群体数量大,造成损失严重。害的特点是病害群体数量大,造成损失严重。第一节第一节 植物病害的流行植物病害的流行l 植植物物病病害害流流行行的的时时间间和和空空间间动动态态及及其其影影响响因素是植物病害流行学的研究重点。因素是植物病害流行学的研究重点。l 病病原原物物群群体体在在环环境境条条件件和和人人为为干干预预下下与与植植物物群群体体相相互互作作用用导导致致病病害害流流行行,因因而而植植物物病病害害流流行行是是一一个个极极其其复复杂杂的的生生物物学学过过程程,需需要要采采用用定定性性与与定定量量相相结结合合的的方方法法进进行行研研究究,即即定定性性描描述述病病害害群
4、群体体性性质质和和通通过过定定量量观观测测建建立立关关于于群群体体动动态的数学模型。态的数学模型。一、植物病害的计量一、植物病害的计量 1发病率发病率 代代表表植植物物群群体体中中病病害害发发生生的的普普遍遍程程度度,一一般般以以发发病病单单元元数数占占调调查查总总单单元元数数的的百百分分率率来来表表示示,一一个个发发病病单单元元可可以以是是一一张张叶叶片片、果果实实、枝枝干干、穗穗或或植植株株等等。人人们们常常用用得得病病穗穗率率、病病果果率率、病病叶叶率率、病病株株率率等等都都反反映映的的是是病病害害发生的普遍率。发生的普遍率。2严重度(严重度(severity)指指已已发发病病单单元元发
5、发生生病病变变的的程程度度,通通常常用用发发病病面面积积或或体体积积占占该该单单元元总总面面积积或或总总体体积积的的百百分分比表示比表示。严重度有时还用发病等级的方式来表示,严重度有时还用发病等级的方式来表示,尤其是对于一些系统侵染的病害。尤其是对于一些系统侵染的病害。分级标准一般采用国家统一标准,如国家无分级标准一般采用国家统一标准,如国家无统一标准,可自行制定可行性标准,用文字描统一标准,可自行制定可行性标准,用文字描述或用图谱表示。述或用图谱表示。番茄花叶病毒病严重度分级标准番茄花叶病毒病严重度分级标准0级:级:无病;无病;1级:级:仅上部叶片有轻微花叶或条斑;仅上部叶片有轻微花叶或条斑
6、;2级级:上上部部叶叶片片明明显显花花叶叶或或条条斑斑,叶叶变变形形,植株轻度矮化;植株轻度矮化;3级:级:叶片畸形,茎秆条斑较多,扭曲,叶片畸形,茎秆条斑较多,扭曲,植株矮化;植株矮化;4级:级:植株严重矮化,上部叶片枯死。植株严重矮化,上部叶片枯死。玉米小斑病严重度分级标准玉米小斑病严重度分级标准3病情指数(病情指数(disease index)是是将将普普遍遍率率和和严严重重度度结结合合起起来来,用用一一个个数数值值全面反映植物群体发病程度,可用下式计算:全面反映植物群体发病程度,可用下式计算:病情指数病情指数=普遍率普遍率平均严重度平均严重度 式中平均严重度是多个严重度调查值的平式中平
7、均严重度是多个严重度调查值的平均,以百分率表示,其中不包括未发病即严重均,以百分率表示,其中不包括未发病即严重度为度为0的记载。如果严重度是以级别来表示,的记载。如果严重度是以级别来表示,则改用下式计算病情指数:则改用下式计算病情指数:二、植物病害的流行学类型二、植物病害的流行学类型1、单年流行病害、单年流行病害2、积年流行病害、积年流行病害1、单年流行病害、单年流行病害 这类病害特点是:绝大多数为这类病害特点是:绝大多数为局部侵染局部侵染,寄主,寄主的感病期长,病害的潜育期短。病原物的增殖率高,的感病期长,病害的潜育期短。病原物的增殖率高,但其寿命不长,对环境条件敏感,在不利条件下会但其寿命
8、不长,对环境条件敏感,在不利条件下会迅速死亡。迅速死亡。单年流行病害在有利的环境条件下增长率很高,单年流行病害在有利的环境条件下增长率很高,病害数量增幅大,具有明显的由少到多,由点到面病害数量增幅大,具有明显的由少到多,由点到面的发展过程,可以在一个生长季内完成菌量积累,的发展过程,可以在一个生长季内完成菌量积累,造成病害的严重流行。造成病害的严重流行。又称为又称为“多循环病害多循环病害”。2、积年流行病害、积年流行病害 此此类类病病害害特特点点是是:多多为为种种传传或或土土传传的的全全株株性性或或系统性病害,自然传播距离较近,传播效能较小。系统性病害,自然传播距离较近,传播效能较小。积积年年
9、流流行行病病害害每每年年的的流流行行程程度度主主要要取取决决于于初初始始菌菌量量。寄寄主主的的感感病病期期较较短短在在病病原原物物侵侵入入阶阶段段易易受受环环境境条条件件影影响响,一一旦旦侵侵入入成成功功,则则当当年年的的病病害害数数量量基本已成定局,受环境条件的影响较小。基本已成定局,受环境条件的影响较小。此此类类病病害害在在个个生生长长季季中中菌菌量量增增长长幅幅度度虽虽然然不不大大,但但能能够够逐逐年年积积累累,稳稳定定增增长长,若若干干年年后后将将导导致致较大的流行。较大的流行。又称为又称为“单循环病害单循环病害”。3 3、单年流行病与积年流行病比较、单年流行病与积年流行病比较比较项目
10、比较项目 单年流行病单年流行病 积年流行病积年流行病生活史生活史 多循环多循环 单循环单循环再侵染再侵染 多次多次 无无病原物繁殖率病原物繁殖率 高高 低低发病部位发病部位 局部叶斑病局部叶斑病 系统根病系统根病传播方式传播方式 气传、雨传、远气传、雨传、远 种传、土传、近种传、土传、近环境敏感性环境敏感性 强强 弱弱传播体寿命传播体寿命 短短 长长病原物越冬率病原物越冬率 低低 高高 典型病害典型病害 黄瓜霜霉病黄瓜霜霉病 玉米黑穗病玉米黑穗病 防治对策防治对策 降低流行速度(降低流行速度(r)消灭初始菌源消灭初始菌源(X0)4、防治策略比较、防治策略比较 积积年年流流行行病病害害与与单单年
11、年流流行行病病害害的的流流行行特特点点不不同,防治策略也不相同。同,防治策略也不相同。防防治治积积年年流流行行病病害害,消消灭灭初初始始菌菌源源很很重重要要,除除选选用用抗抗病病品品种种外外,田田园园卫卫生生、土土壤壤消消毒毒、种种子子清清毒毒、拔拔除除病病株株等等措措施施都都有有良良好好防防效效。即即使使当当年年发病很少,也应采取措施抑制菌量的逐年积累。发病很少,也应采取措施抑制菌量的逐年积累。防防治治单单年年流流行行病病害害主主要要应应种种植植抗抗病病品品种种,采采用用药剂防治和农业防治措施,降低病害的增长率。药剂防治和农业防治措施,降低病害的增长率。三、病害流行的时间动态三、病害流行的时
12、间动态 植植物物病病害害的的流流行行是是一一个个发发生生、发发展展和和衰衰退退的的过过程程。这这个个过过程程是是由由病病原原物物对对寄寄主主的的侵侵染染活活动动和和病害在空间和时间中的动态变化表现出来的。病害在空间和时间中的动态变化表现出来的。病病害害流流行行的的时时间间动动态态是是流流行行学学的的主主要要内内容容之之一,在理论上和应用上都有重要意义。一,在理论上和应用上都有重要意义。按按照照研研究究的的时时间间规规模模不不同同,流流行行的的时时间间动动态态可分为可分为季节流行动态季节流行动态和和逐年流行动态逐年流行动态。1、植物病害季节流行曲线、植物病害季节流行曲线 在在一一个个生生长长季季
13、中中如如果果定定期期系系统统调调查查田田间间发发病病情情况况,取取得得发发病病数数量量(发发病病率率或或病病情情指指数数)随随病病害害流流行行时时间间而而变变化化的的数数据据,再再以以时时间间为为横横坐坐标标,以以发发病病数数量量为为纵纵坐坐标标,绘绘制制成成发发病病数数量量随随时时间间而而变变化化的的曲曲线线。该该曲曲线线被被称称为为病病害害的的季季节节流流行行曲曲线线(disease progress curve)。曲曲线线的的起起点点在在横横坐坐标标上上的的位位置置为为病病害害始始发发期期,斜线斜线反映了流行速率,曲线反映了流行速率,曲线最高点最高点表明流行程度。表明流行程度。病害季节流
14、行曲线病害季节流行曲线 S型曲线:型曲线:黄瓜霜霉病黄瓜霜霉病 初始病情很低,其后病情随着时间不断上升直至初始病情很低,其后病情随着时间不断上升直至饱和点,饱和点,而寄主群体不再增长。而寄主群体不再增长。单峰曲线:单峰曲线:白菜白斑病白菜白斑病 植物生长前中期发病且达到高峰,后期因寄主抗植物生长前中期发病且达到高峰,后期因寄主抗性增强或气候条件变为不利,导致病情不再发展,但性增强或气候条件变为不利,导致病情不再发展,但寄主全体群体仍继续生长,故病情高峰从高峰处下降。寄主全体群体仍继续生长,故病情高峰从高峰处下降。多峰曲线:多峰曲线:玉米大斑病、稻瘟病玉米大斑病、稻瘟病 一个季节中病害由于环境变
15、化或寄主阶段抗病性一个季节中病害由于环境变化或寄主阶段抗病性变化出现两个或两个以上的高峰。变化出现两个或两个以上的高峰。季节流行曲线常见形式季节流行曲线常见形式季节流行曲线常见形式季节流行曲线常见形式A.S型曲线 B.单峰曲线 C.双峰曲线 D.多峰曲线常见的常见的常见的常见的S S S S型曲线型曲线型曲线型曲线0 20 40 60 80 100 始发期 盛发期 衰退期0.51.0病情指数日期流行阶段的划分流行阶段的划分l(1)始发期:又称指数增长期,从始见)始发期:又称指数增长期,从始见微量病情发展至微量病情发展至0.05这段时期。这段时期。l(2)盛发期:又称)盛发期:又称Logist增
16、长期,由发增长期,由发病数量病数量0.05到到0.95的这段时期。的这段时期。l(3)衰退期:在盛发期后,流行曲线趋)衰退期:在盛发期后,流行曲线趋于水平,病情不再发展,有时由于寄主于水平,病情不再发展,有时由于寄主继续生长,流行曲线会呈下降趋势。继续生长,流行曲线会呈下降趋势。指数增长模型指数增长模型Exponential growth ModelExponential growth Model模型形式(指数增长方程)模型形式(指数增长方程)积分形式:积分形式:x xt t=x=x0 0.e.e rtrt (x x0 0为初始病情为初始病情 ;x xt t为为t t时间病情;时间病情;r r
17、为指数增长率;为指数增长率;e e为常数)为常数)模型假设条件:模型假设条件:1.1.只考虑生殖率只考虑生殖率,不考虑死亡率。不考虑死亡率。2.2.生物的生存条件无限生物的生存条件无限.即寄主组织无限。即寄主组织无限。3.3.环境条件稳定环境条件稳定.即无病害增长自我抑制作用。即无病害增长自我抑制作用。适用于病害定性分析和描述发病初期。适用于病害定性分析和描述发病初期。逻辑斯蒂模型逻辑斯蒂模型Logistic ModelLogistic Model模型形式(自我抑制型生长方程)模型形式(自我抑制型生长方程)常规形式:常规形式:x0为初始病情为初始病情 xt为为t时间病情时间病情 r为表观侵染速
18、率为表观侵染速率 e=2.71828模型图象:对称模型图象:对称S型曲线,适用于描述病害流行型曲线,适用于描述病害流行四、病害流行的空间动态四、病害流行的空间动态 植植物物病病害害流流行行的的空空间间动动态态,亦亦即即病病害害的的传传播播过过程程,反反映映了了病病害害数数量量在在空空间间中中的的发发展展规律。规律。病病害害的的时时间间动动态态和和空空间间动动态态是是相相互互依依存存、平平行行推推进进的的,没没有有病病害害的的增增殖殖,就就不不可可能能实实现现病病害害的的传传播播;没没有有有有效效的的传传播播也也难难以以实实现现病害数量的继续增长,也就没有病害的流行。病害数量的继续增长,也就没有
19、病害的流行。1、病害的传播特点、病害的传播特点 主要因病原物种类及其传播方式而异。主要因病原物种类及其传播方式而异。气气传传病病害害的的自自然然传传播播距距离离相相对对较较大大,其其变变化化主主要受气流和风的影响。要受气流和风的影响。土土传传病病害害自自然然传传播播距距离离较较小小,主主要要受受田田间间耕耕作作、灌溉等农事活动以及线虫等生物介体活动的影响。灌溉等农事活动以及线虫等生物介体活动的影响。虫虫传传病病害害的的传传播播距距离离和和效效能能主主要要取取决决于于传传病病昆昆虫虫介介体体的的种种群群数数量量、活活动动能能力力以以及及病病原原物物与与介介体体昆昆只之间的相互关系。只之间的相互关
20、系。2、病害近程、中程和远程传播、病害近程、中程和远程传播 流行学中常用一次传播距离和一代传播距离的流行学中常用一次传播距离和一代传播距离的概念。概念。一次传播距离一次传播距离:病原菌孢子从释放到侵入植:病原菌孢子从释放到侵入植物体这段时间内所引起的病害传播,以日为时间物体这段时间内所引起的病害传播,以日为时间单位,表述为一日之内实现的病害传播距离。单位,表述为一日之内实现的病害传播距离。一代传播距离一代传播距离:病害一个潜伏期内多次传播:病害一个潜伏期内多次传播所实现的传播距离。传播距离在百米以下的,称所实现的传播距离。传播距离在百米以下的,称为近程传播;传播距离为几百米至几公里的,称为近程
21、传播;传播距离为几百米至几公里的,称为中程传播;传播距离达到数十公里乃至数百公为中程传播;传播距离达到数十公里乃至数百公里以远的为远程传播。里以远的为远程传播。远远程程传传播播:大大量量孢孢子子被被上上升升气气流流、旋旋风风等等抬抬升升离离开开地地面面达达到到千千米米以以上上的的高高空空,形形成成孢孢子子云云,继继而而又又被被高高空空气气流流水水平平运运送送列列上上百百公公里里乃乃至至数数千千公公里里之之外外,最最后后靠靠锋锋面面降降雨雨、湍湍流流或或重重力力作作用用降降落落地地面面,实实现现了了远远程程传传播播。远远程程传传播播的的病病害害有有小小麦麦锈锈病病、燕燕麦麦冠冠锈锈病病和和叶叶锈
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