病害流行学 第4章.ppt

1、第四章病害流行的时空动态第一节植物病害流行的时间动态，称为病害流行的时间动态。根据时间尺度的大小，疾病的流行时间动态可分为三个尺度：病程进展、季节性流行动态和逐年流行动态；1.疾病的流行类型；1.单年流行性疾病是指只要条件适宜，细菌数量可持续积累并在作物生长季节流行的疾病。衡量疾病流行的时间尺度通常是“天”。它常见于病理性多循环疾病。它也被称为复利病。2.永久性流行病是指病原体需要连续几年积累细菌才能流行的疾病。一般来说，衡量疾病流行的时间尺度是“年”。与病理性单周期疾病同义。也称为单一受益疾病样本号。3.中间疾病许多疾病可能具有两种疾病的某些特征，这两种疾病介于两种疾病之间，可以归类为中间疾

2、病。1.季节流行曲线对于一种疾病，在作物的单个生长季节，定期连续地调查疾病发生的次数，得到几组疾病状态和时间的数据，以疾病状态为纵坐标，时间为横坐标，即画出疾病流行曲线。季节流行曲线是单个生长季节疾病流行动态的图像表示，它随病原体的致病性、品种的抗病性和环境因素而变化。发病期、最高病情和流行率是主要特征量。(1)S形曲线是最常见的形式之一。最初的疾病状况非常低，然后疾病状况随着时间增加，直到饱和点，宿主群体不再增长。时间，疾病状况，2。流行曲线的形式是病害发生在作物生长的中期，达到高峰。后来，由于宿主抵抗力的增强或不利的气候条件，疾病不再发展，但宿主群体继续增长，因此疾病从高峰下降。(2)单峰

3、曲线，疾病在一个季节有两个或两个以上的高峰。根据S型曲线的基本形式，疾病的流行过程一般分为三个阶段：初始阶段、高峰期和衰退期。2.疾病流行阶段的划分。(1)初始阶段也称为指数增长阶段。这一阶段从第一眼看到田间的小病开始，到疾病流行率达到5%的时期。这一阶段是细菌积累的关键时期，对疾病的预测和预防具有重要价值。(2)繁荣期也称物流成长期。这是疾病从0.05发展到0.95的时期。(3)衰退也被称为流行病的结束。疾病增长趋于停止，流行病曲线趋于平缓。1.指数增长模型使用指数方程来描述疾病的增长。它的演算公式是：dx/dt=re x，其中x是疾病的数量，dx/dt是单位时间内新疾病的数量，re是疾病的

4、指数增长率。3.季节性流行病动力学的基本模型。该方程被集成到指数公式中，即指数增长模型：其中x0是t=0时的初始条件，xt是t时间后的条件，re是指数增长率，而E是自然对数的底部(e=2.71828)。方程两边的对数可以转化成一个直线方程：(xt)=(x0) re T。如果你知道初始条件x0和条件xt在T，或者x2在t2，x1在t1，你可以把它转化成下面的公式来计算两个时期之间疾病的指数增长率re。指数模型的假设是：只考虑新病斑的出现，不考虑旧病斑的消失；假设可用于感染的宿主组织是无限的，生物体的生存条件是无限的；环境条件稳定，增长率不随时间变化。只有在疾病的早期阶段，没有自我抑制，也就是说，

5、当疾病指数小于0.05时才适用。在生态学中，这个模型的微分公式是：dN/dt=r N(1-N/K) N是种群中的个体数，K是环境对种群的最大容量，r是种群的内在增长率。与指数模型相比，该方程具有更多的(1-N/K)修正项，表明人口增长不仅取决于R和N，还取决于环境容量，即在KN0时人口增长由(1-N/K)修正。2.逻辑斯蒂增长模型和疾病逻辑斯蒂增长模型被用来分析疾病的季节性流行动态。当疾病数量x用植物种群中疾病的流行率或严重程度来表示，并且疾病的最大能力k被设置为1时，微分公式为：dx/dt=r x(1-x)，这与指数模型相比增加了微调因子(1-x)，使得模型包含自抑制。在积分之后，可以得出结

6、论，当疾病的数量(x)相对于时间(t)被绘制时，疾病的流行曲线是对称的S形曲线，并且S形曲线的中点(x=0.5)也是流行曲线的拐点。如果dx/dt相对于T绘制，速度曲线是一条两边对称的钟形曲线，绝对速度在拐点处达到最大值(dx/dt约为0.62)。对数取自上述公式的两边，x1和x2分别代表t1和t2的条件。该方程可以线性化如下：当t1和t2的条件已知时，表观感染率可以根据以下公式计算：表观感染率是指每单位时间内新发疾病数与原发病数之比。时间以天为单位，也称为疾病的日增长率。以小麦白粉病为例，3月15日发病叶率为0.01%，4月14日上升到37.4%，5月4日发展到98%。计算前30天(r1)、

7、后20天(r2)和整个50天(R)的流行率。计算r 13360 x 1=0.0001，x2=0.374，T2-t1=30，计算r2:x2=0.374，x3=0.98，T3-T2=20，计算r:x1=0.0001，x3=0.98，T2-t1=50不同时期当地细菌引起的疫情调查采用统一的调查方法和分级标准，最好使用同一领域系统调查的数据。两次调查的间隔时间应大于一个疾病潜伏期，这只能用于有再感染的疾病，而不能用于再感染后无再感染的疾病，或者在未发生再感染期间，病原体载体在宿主人群中的空间分布基本一致。3.Gompertz模型最初是由Gompertz(1825)作为动物种群增长模型提出的，用来描述种

8、群的灭绝规律。RG是Gompertz模型的速率参数。与logistic模型相比，dx/dt的速率曲线呈钟形，但最高点前后不对称，峰值在前方。G，L，积分形式为： x=exp-Bexp(-Rg-t)，其中B是积分常数，B=-ln(x0)是基本值线在t0与纵轴相交的截距点(位置参数)。当将X与T相比较时，疾病发展曲线也是S形的。与逻辑学模型的不同之处在于，S形的两边不对称，拐点是向前的，大约x=0.37(1/e)。直线的形式为：-ln(-ln(x)=-ln(-ln(x0) rGt。如果x1和x2分别代表t1和t2时的疾病，强度线的速率公式可以写成：rg=1/(T2-t1)-ln(-ln x2)-(

9、ln(x1)疾病流行的空间动态是流行过程的侧视图，它与时间动态一起构成了疾病流行动态的全貌。空间动力学以空间距离(d)为维度，研究疾病梯度(x/d)和传播距离。或者以二维平面的位置作为研究疾病分布的维度。此外，时间维度用于研究传播速度。疾病流行的空间动态是由病原体传播引起的，主要表现为疾病发生范围和严重程度随时间的增加。第二部分是疾病流行的空间动态。首先，疾病的传播和疾病传播的数量变化规律主要取决于病原体的种类及其传播方式。空气传播疾病、土壤传播疾病、水传播疾病、种子传播疾病和昆虫传播疾病。载体是指具有独立的病原体存活、传播和感染功能的最小结构。传播者的特点：数量多；体积小，比重轻；一些病原体

10、携带者具有主动性。一些病原体携带者对不利的环境因素有很强的抵抗力。一些病原体载体具有吸引昆虫和鸟类的能力。(1)病原体传播有两种外部动力：一是自然动力，如风、雨、昆虫或其他生物载体；人类活动，包括人类搬运、运输和各种农耕作业。少数病原体也可以凭借自身能力主动传播。2，病原体载体的传播，孢子释放的原动力，以及其自身借助外力逃逸的原动力，这主要是指传播到树冠上方的空气中，漂浮在树冠中，最后降落在附近植物的易感部位，降落在土壤表面或宿主的非易感部位，(2)空气传播的病原体孢子的释放，(3)载体的传播，这是疾病传播的前提，但不等于疾病传播。传播体的传播距离主要取决于以下因素：物理因素：传播体的大小、形

11、状、比重、表面光滑度或粗糙度以及沉降速度；传播体受随机因素的影响，如上升气流、水平风速、持续时间和阵风湍流。生物因子病原体载体的数量和密度，以及抵抗不利环境的能力和传播后的致病性；寄主植物的数量、分布、密度和抗病性；对疾病有重大影响的环境条件。1.细菌的来源和细菌的中心来源是产生载体的地方。细菌可分为：点源的圆形半径不应超过传播距离的1%5%。线源可视为连续点源的集合。其宽度的一半不得超过其传播距离的1%5%。面源可视为一组平行线源或一组点源。(1)感染梯度感染梯度，也称为疾病梯度或繁殖梯度，是指随着距菌源中心距离的增加，子代疾病数量减少的现象。由孢子感染引起的新一代疾病的分布从源头中心分散开

12、来，往往具有明显的分布梯度。通常，疾病密度在源中心最高，距离越远，密度越小。2，感染梯度和梯度模型，(2)感染梯度模型，a是疾病传播后在病原体源中心的后代患病或发病的概率；Xi是在距离细菌来源中心的距离处患病或患病的概率；D i是距离，b是梯度系数。该模型是一个单向传播模型，假设a=1，b=1，曲线A b=1.5，曲线B b=2，曲线C，表明疾病向多个方向传播。下图中的圆锥体积代表疾病的数量，平面图中的圆形或椭圆形曲线是疾病等密度曲线，类似于地形图中的等高线和气象图中的等温线。传播距离是指疾病从病原体中心传播到周围地区的距离，是病原体载体的有效传播距离，不仅包括载体的物理传播，还包括传播后各种

13、生物和非生物因素引起感染的概率。一次性传播距离(天数)在疾病的实际流行过程中，传播可能会持续几天，而当天被侵入的部位也会连续几天生病。第一代传播距离(t=t1 t2)，2。传播速度，指单位时间内疾病传播距离的增加。时间单位可以是日、周或月，也可以是潜伏期的天数。如果时间单位是天，传播速度等于每天一次传播距离增量的日平均值。假设RDd是平均每日传输速度，Ddi是第一天实现的第一个传输距离，那么，3。寄主抗病性和植株密度对传播的影响，在一定的环境条件下，抗性品种产生的病原菌数量少，传播距离短，传播速度慢。寄主植物密度对传播也有很大影响，即密度效应，即寄主植物密度对疾病传播和流行的影响。积极效果：在

14、一定范围内，植物密度越高，病害传播越快，越有利于传播，这是主要方面。负面影响：植物过于密集，这降低了也就是说，疾病在某一时刻的空间模式以及随疾病传播时间进程的变化。疾病场传播模式可分为两类：中心传播和扩散传播。大多数引起集中传播的疾病是一年一次的流行病；大多数弥漫性疾病是常年流行的疾病。目前，传播距离的划分尚无定论，但通常将其分为短程传播、中程传播和远程传播。中程和远程传播，1。短程传播通常指传播距离小于100米的传播。其传播功率主要是地面以上2米以下的气流或水平风力。由传播引起的疾病分布在空间上是连续的，或者其连续关系基本上可以追溯。当田间条件一致时，可以看到一定程度的病害梯度。2.中程传播

15、指的是一种距离几百米甚至几千米的传播。孢子量大，通过湍流或上升的气体蒸汽从树冠上升到几米以上的高度，形成微孢子云，由地面附近的风输送到一定的距离，然后在一定的气流条件或风平浪静的情况下降落在地面树冠上。这种传播引起的疾病分布往往是中断的，即在原中心附近有一定数量的疾病，在远离中心的地方有一定数量的弥漫性疾病，这些疾病或者是中断的，或者是断开的，或者没有明显的梯度现象。松疱锈病的中距离传播，是指传播距离在几十公里或几百公里以上的传播。当大量孢子被上升气流和气旋抬升到数千米甚至3000米时，孢子云就形成了，然后在这个高度被水平风吹走，最后通过向下的气流或降雨落到地面上，落在易感宿主身上，入侵疾病。真菌孢子通过空气传播到很远的地方是很常见的，但是到目前为止，已经证明通过远距离传播的疾病很少。3、远距离传播，远距离传播必须具备条件，传染源面积巨大。孢子释放后，它们满足合适的