植物病害的流行與預(yù)測教材

病害流行過程的階段劃分（S型）020406080100

始發(fā)期盛發(fā)期衰退期0.51.0病情指數(shù)日期0.05衰退期邏輯斯蒂期指數(shù)增長期菌量積累和流行的關(guān)鍵時期環(huán)境寄主病原物人為因素寄主植物病原物環(huán)境條件人類干擾

病害四角NanjingAgriculturalUniversity南京農(nóng)業(yè)大學(xué)“精品課程”普通植物病理學(xué)GENERALPLANTPATHOLOGY第十二章植物病害的流行與預(yù)測短時間內(nèi)突然大面積嚴重發(fā)生，造成重大損失的過程。植物病害的流行植物病害預(yù)測依據(jù)流行學(xué)原理和方法，來估計病害未來發(fā)生的時期和數(shù)量，用以指導(dǎo)病害防治或病害管理。在群體水平研究植物病害的發(fā)生規(guī)律、病害預(yù)測和病害管理的綜合性學(xué)科。是植物病理學(xué)的分支學(xué)科。植物病害流行學(xué)(botanicalepidemiology)

植物病害流行是一個極其復(fù)雜的生物學(xué)過程，需要采用定性與定量相結(jié)合的方法進行研究，即:

定性描述病害群體性質(zhì)和通過定量觀測建立關(guān)于群體動態(tài)的數(shù)學(xué)模型。第一節(jié)植物病害的流行規(guī)律環(huán)境寄主病原物人為因素寄主植物病原物環(huán)境條件人類干擾

病害四角一、發(fā)病程度的計量指標發(fā)病率嚴重度病情指數(shù)發(fā)病率

發(fā)病株（桿、葉、花、果）發(fā)病率＝

調(diào)查總株（桿、葉、花、果）數(shù)*100%是發(fā)病植株或植物器官(葉片、根、莖、果實、種子等)占調(diào)查植株總數(shù)或器官總數(shù)的百分率，用以表示發(fā)病的普遍程度。病害嚴重度表示植株或器官的罹病面積占的比率。調(diào)查葉（桿）總面積葉（桿）孢子堆面積*100％嚴重度＝嚴重度用分級法表示，亦即將發(fā)病的嚴重程度由輕到重劃分出幾個級別，分別用各級的代表值或百分率表示。小麥條銹病嚴重度分級標準黃瓜霜霉病嚴重度分級標準分級分級標準株數(shù)0全株葉片無病斑151植株下部葉片有零星病斑（占總?cè)~面積10%以下）232植株下部葉片有少量病斑（占總?cè)~面積10%~25%）173植株下部葉片有中量病斑（占總?cè)~面積25%~50%）、中部葉片有少量病斑（占總?cè)~面積10%~25%）324植株下部葉片有多量病斑（占總?cè)~面積50%以上）、葉片有中量病斑（占總?cè)~面積25%~50%）、上部葉片有少量病斑（占總?cè)~面積10%~25%）365植株下部葉片枯死、中部葉片有多量病斑（占總?cè)~面積50%以上）、上部葉片有中量病斑（占總?cè)~面積25%~50%）116植株基本枯死6玉米小斑病嚴重度分級標準(含田間發(fā)病情況調(diào)查結(jié)果)是全面考慮發(fā)病率與嚴重度兩者的綜合指標。若以葉片為單位，當嚴重度用分級代表值表示時，病情指數(shù)計算公式：病情指數(shù)其它植物病害的計量病田率病點率病田單位面積發(fā)病中心數(shù)二、植物病害的流行學(xué)類型1、單循環(huán)病害2、多循環(huán)病害單循環(huán)病害在病害循環(huán)中只有初侵染而無再侵染或者雖有再侵染，但作用很小的病害。病原物可產(chǎn)生抗逆性強的休眠體越冬，越冬率較高，較穩(wěn)定。此類病害多為種傳或土傳的全株性或系統(tǒng)性病害，其自然傳播距離較近，傳播效能較小。單循環(huán)病害每年的流行程度主要取決于初始菌量。寄主的感病期較短．在病原物侵入階段易受環(huán)境條件影響，一旦侵入成功，則當年的病害數(shù)量基本已成定局，受環(huán)境條件的影響較小。此類病害在一個生長季中菌量增長幅度雖然不大，但能夠逐年積累，穩(wěn)定增長，若干年后將導(dǎo)致較大的流行，因而也稱為“積年流行病害”。小麥腥黑穗病小麥播種后，粘附在種子表面或糞肥、土壤中的病菌孢子發(fā)芽并侵入小麥幼芽，由葉鞘侵入并達生長點。以后病菌以菌絲的形態(tài)在植株體內(nèi)隨小麥的生長而生長，最后到達穗部侵入開始分化的幼穗，破壞穗部的正常發(fā)育。至抽穗時，在子房內(nèi)的菌絲又形成黑色的厚垣孢子，充滿整個麥粒。多循環(huán)病害在一個生長季節(jié)中病原物能夠連續(xù)繁殖多代，從而發(fā)生多次再侵染的病害。例如馬鈴薯晚疫病、稻瘟病、稻白葉枯病、麥類銹病、玉米大、小斑病等氣流和流水傳播的病害。此類病害絕大多數(shù)是局部侵染的，寄主的感病時期長，病害的潛育期短。病原物的增殖率高，但其壽命不長，對環(huán)境條件敏感，在不利條件下會迅速死亡。病原物越冬率低而不穩(wěn)定，越冬后存活的菌量(初始菌量)不高。多循環(huán)病害在有利的環(huán)境條件下增長率很高，病害數(shù)量增幅大，具有明顯的由少到多，內(nèi)點到面的發(fā)展過程，可以在一個生長季內(nèi)完成菌量積累，造成病害的嚴重流行，因而又稱為“單年流行病害”。馬鈴薯晚疫病在最適天氣條件下潛育期僅3—4天，在一個生長季內(nèi)再侵染10代以上，病斑面積約增長10億倍?！獋€田間調(diào)查實例表明，馬鈴薯晚疫病菌初侵染產(chǎn)生的中心病株很少，在所調(diào)查的4669㎡(7畝)地塊內(nèi)只發(fā)現(xiàn)了1株中心病株，10天后在中心病株的四周約1000㎡面積內(nèi)出現(xiàn)了1萬余個病斑，病害數(shù)量增長極為迅速。但是，由于各年氣象條件或其它條件的變化，不同年份流行程度波動很大，相鄰的兩年流行程度無相關(guān)性，第一年大流行，第二年可能發(fā)病輕微。防治策略比較單循環(huán)病害與多循環(huán)的流行特點不同，防治策略也不相同。防治單循環(huán)病害，消滅初始菌源很重要，除選用抗病品種外，田園衛(wèi)生、土壤消毒、種子清毒、拔除病株等措施都有良好防效。即使當年發(fā)病很少，也應(yīng)采取措施抑制菌量的逐年積累。防治多循環(huán)病害，主要應(yīng)種植抗病品種，采用藥劑防治和農(nóng)業(yè)防治措施，降低病害的增長率。單年流行病與積年流行病比較比較項目單年流行病積年流行病生活史

多循環(huán)單循環(huán)再侵染多次無病原物繁殖率高低發(fā)病部位局部葉斑病系統(tǒng)病害傳播方式氣傳、雨傳種傳、土傳自然傳播距離遠近環(huán)境敏感性強弱傳播體壽命短長病原物越冬率低高

典型病害黃瓜霜霉病小麥腥黑穗病

防治對策降低流行速度（r）消滅初始菌源(X0)

三、病害流行的時間動態(tài)

植物病害的流行是一個發(fā)生、發(fā)展和衰退的過程。這個過程是由病原物對寄主的侵染活動和病害在空間和時間中的動態(tài)變化表現(xiàn)出來的。病害流行的時間動態(tài)是流行學(xué)的主要內(nèi)容之一，在理論上和應(yīng)用上都有重要意義。按照研究的時間規(guī)模不同，流行的時間動態(tài)可分為季節(jié)流行動態(tài)和逐年流行動態(tài)。1、植物病害季節(jié)流行動態(tài)在一個生長季中如果定期系統(tǒng)調(diào)查田旬發(fā)病情況，取得發(fā)病數(shù)量(發(fā)病率或病情指數(shù))隨病害流行時間而變化的數(shù)據(jù)，再以時間為橫坐標，以發(fā)病數(shù)量為縱坐標，繪制成發(fā)病數(shù)量隨時間而變化的曲線。該曲線被稱為病害的季節(jié)流行曲線(diseaseprogresscurve)。曲線的起點在橫坐標上的位置為病害始發(fā)期，斜率反映了流行速率，曲線最高點表明流行程度。病害季節(jié)流行曲線

不同的多循環(huán)病害或同一病害在不同條件下，可有不同類型的季節(jié)流行曲線：季節(jié)流行曲線常見形式A.S型曲線S型曲線：黃瓜霜霉病、馬鈴薯晚疫病等對于一個生長季節(jié)中，只有一個發(fā)病高峰的病害。初始病情很低，其后病情隨著時間不斷上升直至飽和點，而寄主群體不再增長。季節(jié)流行曲線常見形式

B.單峰曲線單峰曲線（馬鞍型）：甜菜褐斑病、白菜白斑病植物生長前中期發(fā)病且達到高峰，后期因寄主抗性增強或氣候條件變?yōu)椴焕?，?dǎo)致病情不再發(fā)展，但寄主全體群體仍繼續(xù)生長，故病情高峰從高峰處下降。

D.多峰曲線季節(jié)流行曲線常見形式多峰曲線：稻瘟病、玉米大斑病一個季節(jié)中病害由于環(huán)境變化或寄主階段抗病性變化出現(xiàn)兩個或兩個以上的高峰。

C.雙峰曲線病害流行過程的階段劃分（S型）020406080100

始發(fā)期盛發(fā)期衰退期0.51.0病情指數(shù)日期0.05衰退期邏輯斯蒂期指數(shù)增長期菌量積累和流行的關(guān)鍵時期指數(shù)增長期是菌量和流行的關(guān)鍵時期，它為整個流行過程奠定了菌量基礎(chǔ)。病害預(yù)測、藥劑防治和流行規(guī)律的分析研究都應(yīng)該以指數(shù)增長期為重點。病害流行過程中，病害數(shù)量的增長可以用各種數(shù)學(xué)模型描述，最主要的有指數(shù)增長模型和邏輯斯蒂模型。指數(shù)增長模型

ExponentialgrowthModelx0為初始病情；xt為t時間病情；r為指數(shù)增長率；e=2.718281.只考慮生殖率,不考慮死亡率.即無老病斑報廢。

2.生物的生存條件無限.即寄主組織無限。

3.環(huán)境條件穩(wěn)定.即無病害增長自我抑制作用。模型函數(shù)圖象：J型曲線，適用于病害定性分析和描述發(fā)病初期。模型形式(Malthus方程)指數(shù)方程：

Xt=X0.ert模型假設(shè)條件：邏輯斯蒂模型LogisticModel模型形式（自我抑制性生長方程）邏輯斯蒂生長曲線：（Xt/1-Xt)=(X0/1-X0)ertr=1/(t2－t1)[(lnX2/(1－X2)-lnX1/(1－X1)]x0為初始病情xt為t時間病情r為表觀侵染速率e=2.71828r是一個很重要的流行學(xué)參數(shù)，可用于流行的分析比較和估計寄主、病原物、環(huán)境諸因子和防治措施對流行的影響。四、病害流行的空間動態(tài)植物病害流行的空間動態(tài)，亦即病害的傳播過程，反映了病害數(shù)量在空間中的發(fā)展規(guī)律。病害的時間動態(tài)和空間動態(tài)是相互依存、平行推進的，沒有病害的增殖，就不可能實現(xiàn)病害的傳播；沒有有效的傳播也難以實現(xiàn)病害數(shù)量的繼續(xù)增長，也就沒有病害的流行。1、病害的傳播特點

病害的傳播特點主要因病原物種類及其傳播方式而異。氣傳病害的自然傳播距離相對較大，其變化主要受氣流和風的影響。土傳病害自然傳播距離較小，主要受田間耕作、灌溉等農(nóng)事活動以及線蟲等生物介體活動的影響。蟲傳病害的傳播距離和效能主要取決于傳病昆蟲介體的種群數(shù)量、活動能力以及病原物與介體昆只之間的相互關(guān)系。2、病害傳播是病原物有效傳播的結(jié)果

病害傳播是病原物有效傳播的結(jié)果，但病原物的有效傳播受到一系列非生物學(xué)和生物學(xué)因子的影響。如：氣流傳播包括孢子由產(chǎn)孢器官向大氣中釋放，隨氣流飛散和著落在植物體表等三個過程。孢子的氣流傳播規(guī)律幾乎與空中非生物微粒的氣流傳播一樣，受其形狀、大小、比重、表面特性和氣流運動等物理學(xué)因素的影響。但孢子經(jīng)過傳播以后能否萌發(fā)和侵染，引起植物發(fā)病還受到一系列生物學(xué)因素的制約，包括孢子的數(shù)量、密度、抗逆性和致病性，寄主植物的數(shù)量、分布和感病性，以及對孢子萌發(fā)、侵入和擴展有顯著作用的環(huán)境因子等。只有導(dǎo)致侵染和發(fā)病的孢子，才最終實現(xiàn)了病害的傳播。3、不同病害的傳播距離差異很大

不同病害的傳播距離差異很大，可區(qū)分為近程、中程和遠程傳播流行學(xué)中常用一次傳播距離和一代傳播距離的概念。一次傳播距離：病原菌孢子從釋放到侵入植物體這段時間內(nèi)所引起的病害傳播，以日為時間單位，表述為一日之內(nèi)實現(xiàn)的病害傳播距離。一代傳播距離：病害一個潛伏期內(nèi)多次傳播所實現(xiàn)的傳播距離。

近程傳播一次傳播距離在百米以下。中程傳播

傳播距離為幾百米至幾公里。遠程傳播傳播距離達到數(shù)十公里乃至數(shù)百公里。病原孢子在大氣中的遠程傳播五、病害流行的因素

植物病害的流行受到寄主植物群體、病原物群體、環(huán)境條件和人類活動諸方面多種因素的影響，這些因素的相互作用決定了流行的強度和廣度。1、感病的寄主植物

2、寄主植物大面積種植

3、具有強致病力的 病原物

4、病原物數(shù)量巨大

5、有利的環(huán)境條件1．感病寄主植物雖然人類已能通過抗病育種選育高度抗病的品種，但是現(xiàn)在所利用的主要是小種?；钥共⌒?，在長期的育種實踐中因不加選擇而逐漸失去了植物原有的非小種?；钥共⌒?，致使抗病品種的遺傳基礎(chǔ)狹窄，易因病原物群體致病性變化而喪失抗病性，淪為感病品種。存在感病寄主植物是流行的基本前提。感病的野生植物和栽培植物都是廣泛存在的。2．寄主植物大面積集中栽培農(nóng)業(yè)規(guī)模經(jīng)營和保護地栽培的發(fā)展，往往在特定的地區(qū)大面積種植單一農(nóng)作物甚至單一品種，從而特別有利于病害的傳播和病原物增殖，常導(dǎo)致病害大流行。3．具有強致病性的病原物許多病原物群體內(nèi)部有明顯的致病性分化現(xiàn)象，具有強致病性的小種或菌株、毒株占據(jù)優(yōu)勢就有利于病害大流行。在種植寄主植物抗病品種時，病原物群體中具有匹配致病性(毒性)的類型將逐漸占據(jù)優(yōu)勢，使品種抗病性喪失，導(dǎo)致病害重新流行。4．病原物數(shù)量巨大有些病原物能夠大旦繁殖和有效傳播，短期內(nèi)能積累巨大菌量。有的抗逆性強，越冬或越夏存活率高，初侵染菌源數(shù)量較多，這些都是重要的流行因素。對于生物介體傳播的病害，傳毒介休數(shù)量也是重要的流行因素。5．有利的環(huán)境條件環(huán)境條件主要包括：氣象條件土壤條件栽培條件有利于流行的條件應(yīng)能持續(xù)足夠長的時間，且出現(xiàn)在病原物繁殖和侵染的關(guān)鍵時期。寄主植物在不適宜的條件下生長不良，抗病能力降低，可以加重病害流行。氣象因素能夠影響病害在廣大地區(qū)的流行，其中以溫度、水分(包括濕度、雨量、雨日、霧和露)和日照最為重要。土壤因素包括土壤的理化性質(zhì)、土壤肥力和土壤微生物等，往往只影響病害在局部地區(qū)的流行。氣象條件既影響病原物的繁殖、傳播和侵入，又影響寄主植物的抗病性。人類在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中所采用的各種栽培管理措施，在不同情況下對病害發(fā)生有不同的作用，需要具體分析。栽培管理措施還可以通過改變上述各項流行因素而影響病害流行。第二節(jié)植物病害的預(yù)測依據(jù)病害的流行規(guī)律，利用經(jīng)驗的或系統(tǒng)模擬的方法估計一定時限之后病害的流行狀況，稱為預(yù)測。由權(quán)威機構(gòu)發(fā)布預(yù)測結(jié)果，稱為預(yù)報。有時對兩者并不作嚴格的區(qū)分，通稱病害預(yù)測預(yù)報，簡稱病害測報。當前病害預(yù)測的主要目的是用作防治決策參考和確定藥劑防治的時機、次數(shù)和范圍。預(yù)報(測)量代表一定時限后病害流行狀況的指標，例如病害發(fā)生期、發(fā)病數(shù)量和流行程度的級別等。預(yù)報(測)因子據(jù)以估計預(yù)報量的流行因子一、預(yù)測的種類按預(yù)測內(nèi)容和預(yù)報量的不同可分為：1、流行程序預(yù)測2、發(fā)生期預(yù)測3、損失預(yù)測按預(yù)測的時限可分為：1、長期預(yù)測2、中期預(yù)測3、短期預(yù)測1、流行程度預(yù)測最常見的預(yù)測種類。預(yù)測結(jié)果可用具體的發(fā)病數(shù)量(發(fā)病率、嚴重度、病性指數(shù)等)作定量的表達，也可用流行級別作定性的表達。流行級別多分為大流行、中度流行(中度偏低、中等、中度偏重)、輕度流行和不流行，具體分級標準根據(jù)發(fā)病數(shù)量或損失率確定，因病害而異。2、病害發(fā)生期預(yù)測病害發(fā)生期預(yù)測是估計病害可能發(fā)生的時期。果樹與蔬菜病害多根據(jù)小氣候因子預(yù)測病原菌集中侵染的時期，即臨界期(criticalperiod)，以確定噴藥防治的適宜時機，這種預(yù)測亦稱為侵染預(yù)測。德國一種馬鈴薯晚疫病預(yù)測辦法是在流行始期到達之前，預(yù)測無侵染發(fā)生，發(fā)出安全預(yù)報，這稱為負預(yù)測(negativeprognosis)。3、損失預(yù)測損失預(yù)測也稱損失估計(diseaselossassessment)，主要根據(jù)病害流行程度預(yù)測減產(chǎn)量，有時還將品種、栽培、氣象條件等因素用作預(yù)測因子。在病害綜合防治中，常應(yīng)用：經(jīng)濟損害水平是指造成經(jīng)濟損失的最低發(fā)病數(shù)量。經(jīng)濟閾值是指應(yīng)該采取防治措施時的發(fā)病數(shù)量，此時防治可防止發(fā)病數(shù)量超過經(jīng)濟損害水平，防治費用不高于因病害減輕所獲得的收益。損失預(yù)測結(jié)果可用以確定發(fā)病數(shù)量是否已經(jīng)接近或達到經(jīng)濟閾值。4

時限在一周之內(nèi)，有的只有幾天，主要根據(jù)天氣要素和菌源情況作出，預(yù)測結(jié)果用以確定防治適期。侵染預(yù)測就是一種短期預(yù)測。

亦稱病害趨勢預(yù)測，指一個季度以上，有的是—年或多年，多根據(jù)病害流行的周期性和長期天氣預(yù)報等資料作出。預(yù)測結(jié)果指出病害發(fā)生的大致趨勢，需要以后用中、短期預(yù)測加以訂正。時限一般為一個月至一個季度，多根據(jù)當時的發(fā)病數(shù)量或者菌量數(shù)據(jù)，作物生育期的變化以及實測的或預(yù)測的天氣要素作出預(yù)測，準確性比長期預(yù)測高，預(yù)測結(jié)果主要用于作出防治決策和作好防治準備。中期預(yù)測長期預(yù)測短期預(yù)測二、預(yù)測的依據(jù)病害流行預(yù)測的預(yù)測因子應(yīng)根據(jù)病害的流行規(guī)律，由寄主、病原物和環(huán)境因素中選取。一般說來，菌量、氣象條件、栽培條件和寄主植物生育狀況等是最重要的預(yù)測依據(jù)。1．根據(jù)菌量預(yù)測單循環(huán)病害的侵染概率較為穩(wěn)定，受環(huán)境條件影響較小，可以根據(jù)越冬菌量預(yù)測發(fā)病數(shù)量。對于小麥腥黑穗病、谷子黑粉病等種傳病害，可以檢查種子表面帶有的厚垣孢子數(shù)量，用以預(yù)測次年田間發(fā)病率。在美國還利用5月份棉田土壤中黃萎病菌微菌核數(shù)量預(yù)測9月份棉花黃萎病病株率。菌量也用于麥類赤霉病預(yù)測，檢查稻樁或田間玉米殘稈上子囊殼數(shù)量和子囊孢成熟度，或者用孢子捕捉器捕捉空中孢子。多循環(huán)病害有時也利用菌量作預(yù)測因子。水稻白葉枯病病原細菌大量繁殖后，其噬菌體數(shù)量激增，可以測定水田中噬菌體數(shù)量，用以代表病原細菌雨量。稻田病害嚴重程度與水中噬菌體數(shù)量高度正相關(guān)，可以利用噬菌體數(shù)量預(yù)測白葉枯病發(fā)病程度。2．根據(jù)氣象條件預(yù)測多循環(huán)病害的流行受氣象條件影響很大，而初侵染菌源不是限制因素，對當年發(fā)病的影響較小，通常根據(jù)氣象因素預(yù)測。有些單循環(huán)病害的流行程度也取決于初侵染期間的氣象條件，可以利用氣象因素預(yù)測。英國和荷蘭利用“標蒙法”預(yù)測馬鈴薯晚疫病侵染時期，該法指出若相對照度連續(xù)48小時高于75%，氣溫不低16℃，則14—21天后田間將出現(xiàn)中心病株。葡萄霜霉病菌，以氣溫為11—20℃，并有6小時以上葉面結(jié)露時間為預(yù)測侵染的條件。蘋果和梨的銹病是單循環(huán)病害，每年只有一次侵染，菌源為果園附近檜柏上的冬孢子角。在北京地區(qū)，取年4月下旬至5月中旬若出現(xiàn)大于15mm的將雨，且其后連續(xù)2天相對濕度大于40%，則6月份將大量發(fā)病。3．根據(jù)菌量和氣象條件進行預(yù)測綜合菌量和氣象因素的流行學(xué)效應(yīng)，作為預(yù)測的依據(jù)，已用于許多病害。有時還把寄主植物在流行前期的發(fā)病數(shù)量作為菌量因素，用以預(yù)測后期的流行程度。我國北方冬麥區(qū)小麥條銹病的春季流行通常依據(jù)秋苗發(fā)病程度、病菌越冬率和春季降水情況預(yù)測。綜合菌量和氣象因素的流行學(xué)效應(yīng)，作為預(yù)測的依據(jù)，已用于許多病害。有時還把寄主植物在流行前期的發(fā)病數(shù)量作為菌量因素，用以預(yù)測后期的流行程度。我國南方小麥赤霉病流行程度主要根據(jù)越冬菌量和小麥揚花灌漿期氣溫、雨量和雨日數(shù)預(yù)測，在某些地區(qū)菌量的作用不重要，只根據(jù)氣象條件預(yù)測。4．根據(jù)菌量、氣象條件、栽培條件

和寄主植物生育狀況預(yù)測有些病害的預(yù)測除應(yīng)考慮菌量和氣象因素外，還要考慮栽培條件和寄主植物的生育期和生育狀況。例如，預(yù)測稻瘟病的流行，需注意氮肥施用期、施用量及其與有利氣象條件的配合情況。在短期預(yù)測中，水稻葉片肥厚披垂，葉色墨綠，則預(yù)示著稻瘟病可能流行。水稻紋枯病流行程度主要取決于栽植密度、氮肥用量和氣象條件，可以作出流行程度因密度和施肥量而異的預(yù)測式。油菜開花期是菌核病的易感階段，預(yù)測菌核病流行多以