第五章 植物病害流行的空间动态

.,植物病害流行的空间动态spatialdynamicofepidemic,第五章,.,空间动态以空间距离(d)为量纲，研究病害梯度(x/d)，传播距离或以二维平面的位置为量纲，研究病害分布，如果再加上时间量纲则研究传播速度问题。空间动态的研究以病原物传播规律为基础，涉及寄主，病原物，自然条件，人为措施、小气候、大气候乃至天气过程。,.,植物病害空间动态是研究病害在距离菌源中心一定距离上的发生情况及传播规律问题。研究植物病害的空间动态需要按一定时序和位置进行调查。在病害扩展的过程中，取任意时刻调查不同位置的病情，往往是越靠近菌源中心处的病情越重，越远越轻。,.,本章内容：,5.1植物病害流行空间的一般知识5.2病害梯度与空间分布5.3远程传播,.,5.1植物病害流行空间动态的一般知识,5.1.1病害流行空间动态的概念5.1.2病害流行空间动态的度量5.1.3菌源中心与病原物传播5.1.4寄主抗病性和植株密度对传播的影响,.,5.1.1病害流行空间动态的概念,病害流行的空间动态即病害的传播，是病害发生、发展在空间上的表现，其变化取决于寄主、病原、环境条件的相互作用。,.,5.1.1病害流行空间动态的概念,对多循环病害：指寄主植物在一个生长季节内病害在空间上的传播和发展动态。对单循环病害：指一个或多个生长季节病害传播在空间上的表现和分布规律。,.,度量或描述病害流行空间动态的内容（一）病害传播距离（二）传播速率及其变化规律,5.1.2病害流行空间动态的度量,.,（一）病害传播距离,影响病害传播距离的因素：,1.病害传播的距离,病原物的传播距离寄主植物抗/感病程度环境条件人为因素,.,（一）病害传播距离,病害的传播距离是有限的，其传播距离的最端点也应有“实查可得”的病害最低密度（或概率与其相对应。小麦条锈病：4m2样方中病叶率为0.01%,2.病害传播的划定,.,病害传播距离的表示方式：,一次传播距离：一段时间内所引致的病害传播距离，通常以日为时间单位，即一日内所引致的病害传播距离。一代传播距离：菌源开始传播后，在一个潜育期间内多批传播所造成的传播距离。,.,一次传播距离,.,一代传播距离,.,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t2p（或tp1+p2，p为一个潜育期的天数，p1和p2分别为第一和第二代的潜育期的天数）时调查得到的病害扩展、蔓延距离，就是一代传播距离。,一代传播距离观测：,.,P1,P2,.,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。,（二）病害传播速率,RDd：为日平均传播速度（m/d），Ddi：为第i天实现的一次传播距离，Ddn：为第n天实现的一次传播距离,.,菌源中心：在一定范围内，病害最先发生的地点（发病中心）或病原物向周围传播的起源地点。,5.1.3菌源中心与病原物传播,（一）菌源中心,.,（1）点源(pointsource):半径不超过传播距离的15%。（2）线源(linesource):面积或宽度之半不超过可能传播距离的15%。（3）区源(areasource)：可看成是密集四向排列的点源的集合。,（一）菌源中心,.,病原物传播体（传播单位）：是指病原物具有独立存活、传播和侵染功能的最小结构，它能被监测和计数。包括：真菌（孢子、菌核、菌丝的片段或其它休眠器官等）、细菌的细胞（芽孢）、病毒的粒体，线虫（幼虫、成虫和卵）、高等寄生性植物的种子等。,（二）病原物传播,1.病原物传播体,.,传播体的特点：,数量巨大体积小，质量轻主动性传播抗逆性强吸引介体,具备一种或多种,.,自然动力人类的活动自身的活动,2.病原物传播体的传播,传播途径(channelofspread),.,一是依靠自身动力，如麦类赤霉病菌子囊孢子的喷射和油菜菌核病菌子囊孢子放射等；二是借助外力，包括雨滴、振动和风力。所借助的风力主要是阵风，,气传病菌孢子释放的动力,.,逸散：发散至冠层以上空气中邻田或中、远距离的传播；着落：在冠层内飘浮着落到附近植株感病部位（水平传播）降落：落在土壤表面或寄主的非感病部位,（3）病原物传播体的去向,孢子寿命长通过其他传播方式侵染寄主。孢子寿命短抗逆性弱，自然报废。,.,逸散,着落,降落,.,传播体的大小、形状、比重、表面光滑或粗糙程度，以及这些因素所决定的沉降速度；传播体释放受到上升气流，水平风速，持续时间以及阵风乱流等随机因素的影响。,（4）影响传播体的传播距离的物理学因素：,以气传病害为例：,.,病原物传播体的数量或密度、抵抗不良环境的能力、传播后的致病力；寄主植物的数量，分布和密度，品种的抗病性等；,（5）影响病害传播距离的生物学因素：,环境因素会影响传播体生成，释放以及萌发、侵入、扩展、发病。,.,病原物传播体的传播是病害传播的前提，但决不等于病害传播。传播体的传播完全可以理解为物理学过程。病害的传播则包括着落寄主感病部位后的萌发、侵入、定殖直至发病的过程，是生物学过程。,需要注意：,.,（6）传播范围,孢子飞散距离与上升气流，水平风速呈正比，与孢子沉降速度的平方呈反比。,X：孢子飞散距离（km）：空气密度A：物质交换值C：孢子沉降速度U：水平风速（m/sec）,.,5.1.4寄主抗病性和植株密度对传播的影响,寄主抗病性影响流行速度，也影响病害的传播距离。抗性品种上的流行速度较低，传播距离较短，传播速度减缓。在多循环病害流行过程中，随着侵染世代的增加，两者传播距离之差异也就愈明显。,寄主抗病性：,.,5.1.4寄主抗病性和植株密度对传播的影响,“密度效应”(densityeffect)：指寄主植物密度对病害传播和流行的影响结果。正密度效应：在一定的变幅内，植株密度愈大，病害流行的速度愈快、愈有利于传播。（主要的方面）。负密度效应：植株过密，降低冠层内气流速度，不利于孢子扩散。,植株密度：,.,5.2病害梯度与空间分布,5.2.1病害梯度5.2.2梯度模型5.2.3菌源与病害传播5.2.4病害梯度的利用,.,5.2.1病害梯度,病害梯度(diseasegradient)：又称侵染梯度(infectiongradient)或传播梯度(gradientofspread)，指传播发病后，自菌源中心向一定方向的一定距离中所产生的病害的分布梯度，即子代病害数量（或密度）随着与菌源中心距离的增加而递减的现象或状况。,.,该图表示菌源中心随时间而变的过程。其中，既有总病情随时间的变化、发病空间随时间的变化，也有瞬时病情随空间位置的变化。,.,病害传播距离（一次传播距离或一代传播距离）越大，病害梯度越不明显。随着时间的延长和病害密度的增大，梯度范围越来越小，越来越不明显。,.,5.2.2梯度模型,（1）模型1：,（清泽茂九：1972）,xi：距离菌源中心di处的病情a为菌源中心病情，d为距离，b为梯度系数,.,由传播梯度模型推导出传播距离D：,若采用清泽的梯度模型以xmin代x1，D代di经推导可得出传播距离公式：,xmin为“实际可查”的最低病情,.,（1）模型2：,（MacKenzie：1979）,n为传播模型的决定系数，取决于病害种类,.,由传播梯度模型推导出传播距离D：,若采用Mickenzic的梯度模型,以xmin代xi，D代di，经推导可得：,.,病害圆形传播和椭圆形传播的密度分布（等病情线）示意图,.,按照模型建立的计算机模型输出的病害分布图,.,寄主个体感病性和生态环境比较均一时，只要观察到病害梯度就表明有一个当地的菌源中心存在。由本地菌源引起的病害流行，越是早期，梯度越明显，尤以一代传播的最为明显。病害比较严重时，梯度会变小。（次生发病中心）。,5.2.3菌源与病害传播,.,判断病原物接种体来源；揭示接种体传播机制；评价病害控制措施的有效性；解释田间试验结果；为病害防治提供依据。,5.2.4病害梯度的利用,.,5.3.1传播距离的划分5.3.2远程传播,5.3远程传播,.,5.3.1传播距离的划分,只有在气传病害的研究中，才对传播距离进行划分。,近程传播中程传播远程传播,.,近程传播：,一般指一次传播距离在百米以下的传播；传播动力主要是距离地面2米以下的气流或水平风力。传播造成的病害分布在空间上是连续的或基本可追踪出其连续关系的。,.,中程传播：,一次传播距离达几百米乃至几公里；大量孢子被湍流或上升气流从冠层中抬升到冠层以上数米高度，形成微型孢子云，由近地面风力运送到一定距离；传播造成的病情分布往往是中断的，无明显梯度现象。,.,病害中程传播的前提是菌量大到一定程度和菌源着生位置达到一定高度。,.,远程传播：,一次传播距离远达数十、百公里以外；巨量孢子被上升气流、旋风携带至上千米高空，形成孢子云，由水平风力吹响远处。传播后病害在空间上是远距离分隔的，并且新的发病地不存在本地菌源。,.,菌源区菌量巨大；孢子释放后遇有适合的气象条件和天气过程（湍流、旋风和上升气流）；传播体对远程传播的适应性（能产生巨量孢子并能被气流传