植物病害的流行与预测

一、流行学概念：植物病害流行学(botanicalepidemiology)：是研究植物群体病害在环境条件影响下发生发展规律、病害预测和病害管理一门综合性学科。

第1页从概念中得知：

（1）研究对象：植物群体病害；（2）流行学重视是环境原因对植物病害影响；（3）流行学研究内容是病害数量在时间和空间上变化动态过程；（4）流行学任务是既要研究病害发生发展规律，又要研究病害预测预报、病害损失估计和防治策略等内容。第2页二、植物病害流行早期定义：病害在短时间内突然大面积严重发生从而造成重大损失过程。（该定义忽视了病害在空间变化）目前定义：在一定期间和空间内，病害在植物群体中大量且严重发生，对农业生产造成很大损失。该病害称为植物流行病害，此病害特点是病害群体数量大，造成损失严重。第3页第一节植物病害流行

植物病害流行时间和空间动态及其影响原因是植物病害流行学研究重点。病原物群体在环境条件和人为干预下与植物群体互相作用造成病害流行，因而植物病害流行是一种极其复杂生物学过程，需要采取定性与定量相结合办法进行研究，即定性描述病害群体性质和通过定量观测建立有关群体动态数学模型。第4页一、植物病害计量

1．发病率代表植物群体中病害发生普遍程度，一般以发病单元数占调查总单元数百分率来表达，一种发病单元能够是一张叶片、果实、枝干、穗或植株等。人们常用得病穗率、病果率、病叶率、病株率等都反应是病害发生普遍率。

第5页2．严重度（severity）

指已发病单元发生病变程度，一般用发病面积或体积占该单元总面积或总体积百分比表达。严重度有时还用发病等级方式来表达，尤其是对于某些系统侵染病害。分级标准一般采取国家统一标准，如国家无统一标准，可自行制定可行性标准，用文字描述或用图谱表达。

第6页番茄花叶病毒病严重度分级标准0级：无病；1级：仅上部叶片有轻微花叶或条斑；2级：上部叶片显著花叶或条斑，叶变形,植株轻度矮化；3级：叶片畸形，茎秆条斑较多，扭曲，植株矮化；4级：植株严重矮化，上部叶片枯死。

第7页严重度分级各级代表值分级标准10全株叶片无病斑20.5植株下部叶片有零星病斑（10%下列）31植株下部叶片有少许病斑（10%—25%）42植株下部叶片有中量病斑（25%—50%）；中部叶片有少许病斑（10%—25%）53植株下部叶片有多量病斑（50%以上），出现大片枯死现象；中部叶片有中量病斑（25%—50%）；上部叶片有少许病斑（占10%—25%）64植株下部叶片基本枯死；中部叶片有多量病斑（50%以上），出现大片枯死现象，上部叶片有中量病斑（25%—50%）75全株基本枯死玉米小斑病严重度分级标准第8页3．病情指数（diseaseindex）是将普遍率和严重度结合起来，用一种数值全面反应植物群体发病程度，可用下式计算：病情指数=普遍率×平均严重度式中平均严重度是多种严重度调查值平均，以百分率表达，其中不包括未发病即严重度为0记载。假如严重度是以级别来表达，则改用下式计算病情指数：

第9页二、植物病害流行学类型1、单年流行病害2、积年流行病害第10页1、单年流行病害

此类病害特点是：绝大多数为局部侵染，寄主感病期长，病害潜育期短。病原物增殖率高，但其寿命不长，对环境条件敏感，在不利条件下会迅速死亡。单年流行病害在有利环境条件下增加率很高，病害数量增幅大，具有显著由少到多，由点到面发展过程，能够在一种生长季内完成菌量积累，造成病害严重流行。又称为“多循环病害”。第11页2、积年流行病害此类病害特点是：多为种传或土传全株性或系统性病害，自然传输距离较近，传输效能较小。积年流行病害每年流行程度主要取决于初始菌量。寄主感病期较短．在病原物侵入阶段易受环境条件影响，一旦侵入成功，则当年病害数量基本已成定局，受环境条件影响较小。此类病害在—个生长季中菌量增加幅度虽然不大，但能够逐年积累，稳定增加，若干年后将造成较大流行。又称为“单循环病害”。第12页3、单年流行病与积年流行病比较比较项目单年流行病积年流行病生活史多循环单循环再侵染数次无病原物繁殖率高低发病部位局部叶斑病系统根病传输方式气传、雨传、远种传、土传、近环境敏感性强弱传输体寿命短长病原物越冬率低高典型病害黄瓜霜霉病玉米黑穗病防治对策减少流行速度（r）消灭初始菌源(X0)第13页4、防治策略比较积年流行病害与单年流行病害流行特点不一样，防治策略也不相同。

防治积年流行病害，消灭初始菌源很主要，除选用抗病品种外，田园卫生、土壤消毒、种子清毒、拔除病株等措施都有良好防效。虽然当年发病很少，也应采取措施抑制菌量逐年积累。

防治单年流行病害主要应种植抗病品种，采取药剂防治和农业防治措施，减少病害增加率。第14页

三、病害流行时间动态

植物病害流行是一种发生、发展和衰退过程。这个过程是由病原物对寄主侵染活动和病害在空间和时间中动态变化体现出来。

病害流行时间动态是流行学主要内容之一，在理论上和应用上都有主要意义。按照研究时间规模不一样，流行时间动态可分为季节流行动态和逐年流行动态。第15页1、植物病害季节流行曲线

在一种生长季中假如定期系统调查田间发病情况，取得发病数量(发病率或病情指数)随病害流行时间而变化数据，再以时间为横坐标，以发病数量为纵坐标，绘制成发病数量随时间而变化曲线。该曲线被称为病害季节流行曲线(diseaseprogresscurve)。曲线起点在横坐标上位置为病害始发期，斜线反应了流行速率，曲线最高点表白流行程度。第16页病害季节流行曲线

S型曲线：黄瓜霜霉病初始病情很低，其后病情伴随时间不停上升直至饱和点，而寄主群体不再增加。

单峰曲线：白菜白斑病植物生长前中期发病且达成高峰，后期因寄主抗性增强或气候条件变为不利，造成病情不再发展，但寄主全体群体仍继续生长，故病情高峰从高峰处下降。

多峰曲线：玉米大斑病、稻瘟病一种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高峰。第17页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.多峰曲线第18页常见S型曲线020406080100

始发期盛发期衰退期0.51.0病情指数日期第19页流行阶段划分（1）始发期：又称指数增加期，从始见微量病情发展至0.05这段时期。（2）盛发期：又称Logist增加期，由发病数量0.05到0.95这段时期。（3）衰退期：在盛发期后，流行曲线趋于水平，病情不再发展，有时由于寄主继续生长，流行曲线会呈下降趋势。第20页指数增加模型

ExponentialgrowthModel模型形式（指数增加方程）积分形式：xt=x0.ert（x0为初始病情；xt为t时间病情；r为指数增加率；e为常数）模型假设条件：1.只考虑生殖率,不考虑死亡率。2.生物生存条件无限.即寄主组织无限。3.环境条件稳定.即无病害增加自我抑制作用。适用于病害定性分析和描述发病早期。第21页逻辑斯蒂模型LogisticModel模型形式（自我抑制型生长方程）常规形式：

x0为初始病情xt为t时间病情r为表观侵染速率e=2.71828模型图象：对称S型曲线，适用于描述病害流行第22页四、病害流行空间动态植物病害流行空间动态，亦即病害传输过程，反应了病害数量在空间中发展规律。病害时间动态和空间动态是互相依存、平行推进，没有病害增殖，就不也许实现病害传输；没有有效传输也难以实现病害数量继续增加，也就没有病害流行。第23页1、病害传输特点主要因病原物种类及其传输方式而异。

气传病害自然传输距离相对较大，其变化主要受气流和风影响。

土传病害自然传输距离较小，主要受田间耕作、浇灌等农事活动以及线虫等生物介体活动影响。

虫传病害传输距离和效能主要取决于传病昆虫介体种群数量、活动能力以及病原物与介体昆只之间互相关系。第24页2、病害近程、中程和远程传输流行学中常用一次传输距离和一代传输距离概念。

一次传输距离：病原菌孢子从释放到侵入植物体这段时间内所引发病害传输，以日为时间单位，表述为一日之内实现病害传输距离。

一代传输距离：病害一种潜伏期内数次传输所实现传输距离。传输距离在百米下列，称为近程传输；传输距离为几百米至几公里，称为中程传输；传输距离达成数十公里乃至数百公里以远为远程传输。第25页远程传输：大量孢子被上升气流、旋风等抬升离开地面达成千米以上高空，形成孢子云，继而又被高空气流水平运输列上百公里乃至数千公里之外，最后靠锋面降雨、湍流或重力作用降落地面，实现了远程传输。远程传输病害有小麦锈病、燕麦冠锈病和叶锈病、小麦白粉病、玉米锈病、烟草霜霉病等少数病害。我国小麦条锈病和秆锈病在不一样流行区域间也发生菌源交流和远距离传输现象。第26页3、中心式传输和弥散式传输（1）中心式传输：稻瘟病、水稻白叶枯病等。特点：早期病害往往展现梯度分布，即发病中心处病害数量最大，伴随离发病中心距离增大，病害逐渐递降。（2）弥散式传输：由病原物初侵染即可引发病害全田普遍发生。第27页

五、病害流行原因

植物病害流行受到寄主植物群体、病原物群体、环境条件和人类活动诸方面多种原因影响，这些原因互相作用决定了流行强度和广度。在很多流行原因中最主要有下列几方面：第28页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广泛存在。虽然人类已能通过抗病育种选育高度抗病品种，不过目前所利用主要是小种专化性抗病性，在长期育种实践中因不加选择而逐渐失去了植物原有非小种专化性抗病性，致使抗病品种遗传基础狭窄，易因病原物群体致病性变化而丧失抗病性，沦为感病品种。第29页2．寄主植物大面积集中栽培

农业规模经营和保护地栽培发展，往往在特定地域大面积种植单一农作物甚至单一品种，从而尤其有助于病害传输和病原物增殖，常造成病害大流行。第30页3．具有强致病性病原物许多病原物群体内部有显著致病性分化现象，具有强致病性小种或菌株、毒株占据优势就有助于病害大流行。在种植寄主植物抗病品种时，病原物群体中具有匹配致病性(毒性)类型将逐渐占据优势，使品种抗病性丧失，造成病害重新流行。第31页4．病原物数量巨大有些病原物能够大量繁殖和有效传输，短期内能积累巨大菌量。有抗逆性强，越冬或越夏存活率高，初侵染菌源数量较多，这些都是主要流行原因。对于生物介体传输病害，传毒介体数量也是主要流行原因。第32页5．有利环境条件环境条件主要包括气象条件、土壤条件、栽培条件等。气象原因能够影响病害在广大地域流行，其中以温度、水分(包括湿度、雨量、雨日、雾和露)和日照最为主要。气象条件既影响病原物繁殖、传输和侵入，又影响寄主植物抗病性。寄主植物在不宜条件下生长不良，抗病能力减少，能够加重病害流行。第33页6、病害流行地域差异按照病害流行程度和流行频率差异可划分为病害常发区、易发区和偶发区。常发区是流行最适宜区，易发区是病害流行次适宜区，而偶发区为不宜区，仅个别年份有一定程度流行。第34页六、病害流行主导原因对一种病害，在一定时间和地点，当其他原因已基本具有并相对稳定，而某一种原因最缺乏或波动变化最大时，并对病害流行起决定作用，这个原因称为当初本地病害流行主导原因。当寄主、病原物条件具有时，环境原因便成为主导原因，而当病原存在，环境条件又利于发病时，寄主抗性便成为主导原因。

第35页流行主导原因时空条件性很强，“主导”是相正确概念，同一种病害，处于不一样时间和地点，其流行主导原因也许全然不一样。从久远观点来看，种植制度变更、品种更换、病原物致病性变化以及抗药性产生往往是病害流行主导原因。就一种生长季节而言，环境条件是否满足往往是促成当年病害流行主导原因。

第36页

灰霉病过去是一种次要病害，近年来由于保护地蔬菜大面积种植，灰霉病迅速上升为十几个蔬菜主要病害。大量化学农药使用，使得灰霉菌产生了抗药性，因此灰霉病已经成为目前菜农面临主要问题.

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玉米大斑病于1899年初次在东北发觉，1963年此前很少大面积流行，1966年后来连续在东北和华北大流行，分析原因主要是品种抗病性变化。本来，在1963年此前我国种植玉米多为农家品种，抗性基因比较丰富，后来大规模地开展杂交育种，大面积推广了某些对大斑病高度感染杂交种（如维尔165），遇到7、8月降雨较多年份，该病很快大面积发生。第38页

小麦赤霉病流行主导原因是气象原因，更确切地说是小麦扬花期湿度和降雨次数，由于其他原因如温度、菌源条件比较容易满足，品种抗病性虽有差异但缺乏免疫品种。

第39页第二节植物病害预测根据病害流行规律，利用经验或系统模拟办法估计一定期限之后病害流行情况，称为预测(prediction,prognosis)。由权威机构公布预测成果，称为预报(forecasting)。有时对二者并不作严格辨别，通称病害预测预报，简称病害测报。目前病害预测主要目标是用作防治决策参照和确定药剂防治时机、次数和范围。第40页一、预测种类按预测内容和预报量不一样可分为：1、流行程度预测2、发生期预测3、损失预测第41页1、流行程度预测最常见预测种类。预测成果可用详细发病数量(发病率、严重度、病性指数等)作定量体现，也可用流行级别作定性体现。流行级别多分为大流行、中度流行(中度偏低、中等、中度偏重)、轻度流行和不流行，详细分级标准根据发病数量或损失率确定，因病害而异。第42页2、病害发生期预测病害发生期预测是估计病害也许发生时期。果树与蔬菜病害多根据小气候因子预测病原菌集中侵染时期，即临界期(criticalperiod)，以确定喷药防治合适时机，这种预测亦称为侵染预测。德国一种马铃薯晚疫病预测措施是在流行始期达到之前，预测无侵染发生，发出安全预报，这称为负预测(negativeprognosis)。第43页3、损失预测损失预测也称损失估计，主要根据病害流行程度预测减产量，有时还将品种、栽培、气象条件等原因用作预测因子。在病害综合防治中，常应用经济损害水平和经济阈值等概念。

经济损害水平是指造成经济损失最低发病数量。经济阈值是指应当采取防治措施时发病数量，此时防治可避免发病数量超出经济损害水平，防治费用不高于因病害减轻所取得收益。第44页

二、预测根据

病害流行预测预测因子应根据病害流行规律，由寄主、病原物和环境原因中选用。一般说来，菌量、气象条件、栽培条件和寄主植物生育情况等是最主要预测根据。第45页1．根据菌量预测

单循环病害侵染概率较为稳定，受环境条件影响较小，能够根据越冬菌量预测发病数量。对于小麦腥黑穗病、谷子黑粉病等种传病害，能够检查种子表面带有厚垣孢子数量，用以预测第二年田间发病率。多循环病害有时也利用菌量作预测因子。

水稻白叶枯病病原细菌大量繁殖后，其噬菌体数量激增，能够测定水田中噬菌体数量，用以代表病原细菌数量。稻田病害严重程度与水中噬菌体数量高度正有关，能够利用噬菌体数量预测白叶枯病发病程度。第46页2．根据气象条件预测

多循环病害流行受气象条件影响很大，而初侵染菌源不是限制原因，对当年发病影响较小，一般根据气象原因预测。有些单循环病害流行程度也取决于初侵染期间气象条件，能够利用气象原因预测。

葡萄霜霉病菌，以气温为11—20℃，并有6小时以上叶面结露时间为预测侵染条件。苹果和梨锈病是单循环病害，每年只有一次侵染，菌源为果园附近桧柏上冬孢子角。在北京地域，当年4月下旬至5月中旬若出现大于15mm降雨，且其后连续2天相对湿度大于40%，则6月份将大量发病。第47页3．根据菌量和气象条件进行预测综合菌量和气象原因流行学效应，作为预测根据，已用于许多病害。