植物病害预测预报实用教案

1、会计学1植物病害预测植物病害预测(yc)预报预报第一页，共118页。n4.程极益.作物病虫害数理统计预报.农业(nngy)出版社，1992n5.病虫测报第1页/共118页第二页，共118页。一、绪论第2页/共118页第三页，共118页。选择(xunz)而不具有抵抗力所致。若干年后，也可以变为稳态流行。第3页/共118页第四页，共118页。n甘薯黑斑病、小麦赤霉病、白粉病、水稻稻瘟病等也是常见的流行病。第4页/共118页第五页，共118页。第5页/共118页第六页，共118页。第6页/共118页第七页，共118页。（）病害(bnghi)流行预测、损失预测、防治效果效益预测、预测因子及预测方法（2

2、）防治理论、策略和决策方法 植物病害流行因素分析 病害流行的遗传基础 病害流行的时间动态 病害流行的空间动态 病害流行过程的系统分析和计算机模拟 其它相关研究方法和技术第7页/共118页第八页，共118页。第8页/共118页第九页，共118页。第9页/共118页第十页，共118页。PathogenEnvironmentHost第10页/共118页第十一页，共118页。Time第11页/共118页第十二页，共118页。A.人是系统的组成部分，参与能量转换和物质循环，同时又是系人是系统的组成部分，参与能量转换和物质循环，同时又是系统的组织者和调控者，决定系统的结构、功能及其发展。统的组织者和调控者

3、，决定系统的结构、功能及其发展。B.所生产的物质绝大多数移出了系统。又有大量的人工辅助能投所生产的物质绝大多数移出了系统。又有大量的人工辅助能投入的系统，包括人力、畜力、肥料、农药、种子等。入的系统，包括人力、畜力、肥料、农药、种子等。C.占据主要地位的生物是经人工驯化和选择的作物品种，物种单占据主要地位的生物是经人工驯化和选择的作物品种，物种单一化部分地打断了原有的食物链，消减了层次一化部分地打断了原有的食物链，消减了层次(cngc)，使系统的生产功，使系统的生产功能提高而生物功能退化，遗传质相对贫乏，系统的稳定性低。能提高而生物功能退化，遗传质相对贫乏，系统的稳定性低。D.系统除受自然生态

4、规律的影响外，还受社会经济规律的制约，系统除受自然生态规律的影响外，还受社会经济规律的制约，故该系统也是农业生态经济系统。故该系统也是农业生态经济系统。第12页/共118页第十三页，共118页。第13页/共118页第十四页，共118页。性育种中，水平抗性丧失的现象。（1）基因(jyn)对基因(jyn)假说（Flor,1956）：对应于寄主方面的每一个决定抗病性的基因(jyn)，病菌方面也存在一个致病性的基因(jyn)。寄主病原物体系中，任何一方的每个基因(jyn)，都只有在另一方相对应的基因(jyn)作用下才能鉴定出来。（2）垂直抗病性与水平抗病性（Vanderplank,1963）垂直抗病性

5、：当一个品种只抵抗一种病原物的某些而不抵抗其它小种，则称它的抗性是垂直的。水平抗性：当其抗性是普遍一致地对病原物的所有小种的，称它的抗性是水平的。定向选择：定向选择：垂直抗病品种大面积推广后，相应的毒性小种便能在其上得天独厚地发展，连年种植该品种，该毒性小种就愈繁殖愈多，这就叫定向选择稳定化选择：稳定化选择：和定向选择方向相反的选择压力叫稳定化选择。第14页/共118页第十五页，共118页。一个时代。侵染链（infection chain）：由多个侵染环构成的链，是病原物传播体从一个寄主到另一个寄主的一系列传播。第15页/共118页第十六页，共118页。第16页/共118页第十七页，共118页

6、。第17页/共118页第十八页，共118页。Inoculum densityDisease incidence第18页/共118页第十九页，共118页。才开始发生（E）。第19页/共118页第二十页，共118页。e-mmnP(x=n)=n!m-寄主(jzh)单个位点遭受侵染的平均次数第20页/共118页第二十一页，共118页。693500193侵染为重叠侵染。第21页/共118页第二十二页，共118页。第22页/共118页第二十三页，共118页。第23页/共118页第二十四页，共118页。第24页/共118页第二十五页，共118页。第25页/共118页第二十六页，共118页。形象表示。第26页

7、/共118页第二十七页，共118页。第27页/共118页第二十八页，共118页。（3）衰退期流行末期。病情0.95以后，曲线水平或下降。第28页/共118页第二十九页，共118页。指数(zhsh)增长期逻辑(lu j)斯蒂期衰退期0.050.95病害(bnghi)流行过程的阶段划分时间（t）病情（x）1.0第29页/共118页第三十页，共118页。第30页/共118页第三十一页，共118页。rtexxxx.1100（2）方程的直线(zhxin)形式rtxxxx)1ln()1ln(00 式中式中lnx/(1-x)称作称作x的逻辑斯蒂转换值，的逻辑斯蒂转换值，简称逻值简称逻值logit(x)第31

8、页/共118页第三十二页，共118页。)1ln1(ln1112212xxxxttr例：月日调查小麦(xiomi)白粉病的病叶率为0.01，月日增至37.4，月日发展为98%，计算前天的流行速率（r1）和后天的流行速率（r2）及全程天的流行速率（r）。第32页/共118页第三十三页，共118页。5020302620.0)0001.010001.0ln98.0198.0(ln5012203.0)374.01374.0ln98.0198.0(ln2012898.0)0001.010001.0ln374.01374.0(ln3012121rrrrrr或第33页/共118页第三十四页，共118页。第34

9、页/共118页第三十五页，共118页。)exp(exprtBxrtxx)lnln()lnln(0)(log)(log1)()(112121212逻辑斯蒂模型（高姆比兹模型）xitxitttrxgompitxgompitttr第35页/共118页第三十六页，共118页。)exp(1trBxs)11ln11(ln11212xxttrs)exp(1trxs第36页/共118页第三十七页，共118页。第37页/共118页第三十八页，共118页。)exp(yy0第38页/共118页第三十九页，共118页。第39页/共118页第四十页，共118页。第40页/共118页第四十一页，共118页。第41页/共1

10、18页第四十二页，共118页。降到土壤(trng)表面或寄主的非感病部位。第42页/共118页第四十三页，共118页。等。等。（2）传播范围：）传播范围： X-为孢子飞散距离；为孢子飞散距离；A为物质为物质交换值；交换值；U为水平风速；为水平风速；为为空气密度；空气密度；C为孢子的沉降速为孢子的沉降速度。度。)/(91. 02CAUX第43页/共118页第四十四页，共118页。第44页/共118页第四十五页，共118页。第45页/共118页第四十六页，共118页。模型I（清泽茂久，1972）式中传播发病后菌源中心处的子代病情或发病的概率；距离为di 处的病情或发病的概率；di为距离式中，a为传

11、播发病后菌源中心处的子代病情或发病的概率；xi为距离为di处的病情或发病的概率；di为距离，菌源中心点的di必须作为1，当di=1时，xi=a; di1; b为梯度系数或比例系数，取决于病害种类、传播条件、距离单位等。可以根据在同一(tngy)方向不同距离的实际调查病害数据，用最小二乘法推算。biidax/第46页/共118页第四十七页，共118页。第47页/共118页第四十八页，共118页。模型II(MacKenzie，1979) 式中，a和xi意义同上式；b为梯度系数，b=0.1-3; n为传播模型的决定系数，决定于病害种类，一般3n0：di为距离，菌源中心点为0，di0，当di0时，x0

12、=a。上述两模型中，模型I使用简单，梯度只取决于b；模型II由于梯度取决于b和n的组合(zh)，所以，使用时不如模型I简单，但模型弹性好，能拟合多种复杂的传播梯度。).exp(niidbax第48页/共118页第四十九页，共118页。第49页/共118页第五十页，共118页。多方向传播的病害空间分布多方向传播的病害空间分布(fnb)模型模型第50页/共118页第五十一页，共118页。计算机模拟计算机模拟(mn)的病害分布图的病害分布图第51页/共118页第五十二页，共118页。第52页/共118页第五十三页，共118页。第53页/共118页第五十四页，共118页。)ln(ln1expminxa

13、bD第54页/共118页第五十五页，共118页。)exp(niibdaxx)ln(ln11minnxabD第55页/共118页第五十六页，共118页。)(11)(111111DdDdnDdDdnRDdnniiidaymRDd/3 . 0)7 . 00 . 4(1121)(11)(111111DpDpnDpDpnRDnniiip第56页/共118页第五十七页，共118页。速度减缓。第57页/共118页第五十八页，共118页。害中表现尤为明显；二是植株过密，降低冠层内气流速度，不利于孢子扩散，对传播起着负效应。第58页/共118页第五十九页，共118页。 属于中心式传播的病害，多为单年流行病害。

14、当每年初侵染源来自本地菌源，初始菌量小而繁殖率高或外来菌源传入的时间有限，菌量也小的情况下，病害在田间会经过中心病株(叶)、发病(f bng)中心、点片发生期、普发期和严重期等阶段。其发病(f bng)位点之间存在着世代关系。早期田间病害呈奈曼分布(Neyman distribution)或负二项式分布(negative binomial distribution)。属于弥散式传播的病害，多为积年流行病害。 处于同一年度发生的病害位点是病原物的同一世代。发病位点之间往往没有太多的联系，所以，它们的分布格局常符合二项式分布(binomialdistribution)或普瓦松分布(Poissond

15、istribution)特征。外来菌源，特别是菌量大而时间集中的远距离传播的气传病害，和初始菌量大、侵染时间集中的本地菌源病害，如玉米黑粉病、小麦赤霉病、小麦纹枯病等也呈弥散式传播，其本田发病过程一般只有普发期、严重期。第59页/共118页第六十页，共118页。式分布、奈曼分布、普瓦松二项式分布等)。第60页/共118页第六十一页，共118页。(Minogue)等1983年采用随机模型和确定性模型两种形式对时空综合动态进行了研究。第61页/共118页第六十二页，共118页。)exp(1:)exp(1/1:rtadxIIrtbdaxIbrtdbaxrtbdaxxln)1ln()1/(ln第62页

16、/共118页第六十三页，共118页。(tiojin)发病梯度。第63页/共118页第六十四页，共118页。 1、中程传播 一次传播距离达几百米乃至几公里的为中程传播。孢子量较大，且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，继而由近地面的风力运送到一定距离以后，再遇某种气流条件或静风而着落于地面冠层中。这种传播造成的病情分布往往是中断的，即原中心(zhngxn)附近有一定数量病情，距中心(zhngxn)稍远处又有一定数量的弥散式病情，两者或中断或藕断丝连，或无明显梯度现象。植物冠层中产生的孢子有三个去向：冠层外逸散；冠层内植物体表着落；冠层内土表着落。第64页/共118页第

17、六十五页，共118页。第65页/共118页第六十六页，共118页。2 、 远程传播 一次传播距离远达数十、数百公里以外的传播为远程传播。当巨量孢子被上升气流和旋风等抬升到上千米乃至3 000m高空，形成孢子云，继而又被该高度的水平风力吹向远处，最终靠下沉气流或降雨携落地面，着落于感病寄主(jzh)上侵入发病。真菌孢子随气流传至很远地方的现象较为普遍，但迄今为止，已经确切证明能够进行远程传播的病害种类并不多。第66页/共118页第六十七页，共118页。远程传播必须具备如下条件： （1）菌源区菌量巨大 因孢子升空远传后密度将大幅度降低，沉降后着落感病寄主体表(t bio)的概率很小，引致发病后危害

18、的可能性甚微，只有当菌源基地能释放出巨量孢子时，才能保证远传后有足够数量的菌量引致侵染发病。（2）孢子释放后遇有适合的气流条件和天气过程。 （3）孢子对远程传播的适应性能产生巨量孢子并能被气流传至远方的病菌很多，但能否形成病害传播，还要取决于病菌孢子的抗逆性强弱。（4）沉降区有感病寄主和适宜病菌侵染的条件病菌沉降着落区必须有感病的寄主植物并处于感病的生育阶段，同时有适宜发病的气候条件，如果孢子是被雨滴携带至地面寄主体表(t bio)，侵染条件就自然不成问题。 病害大区流行(pandemic)则是指流行过程中自然传播很广的状态，也称为泛洲流行或泛域流行。 第67页/共118页第六十八页，共118

19、页。第68页/共118页第六十九页，共118页。验(jngyn)和直觉进行简单的逻辑推断。第69页/共118页第七十页，共118页。组织制定病虫测报规范。在病虫信息传递技术上也推广了模式电报，90年代中期(zhngq)又开展了全国病虫测报系统计算机联网工作。第70页/共118页第七十一页，共118页。第71页/共118页第七十二页，共118页。的结晶，也是预测的依据；的结晶，也是预测的依据；其三，预测是概率性的。其三，预测是概率性的。其本质是将未来事件或者说可能其本质是将未来事件或者说可能性空间缩小到一定的程度，只是性空间缩小到一定的程度，只是对某一尚不确知的病害事件做出对某一尚不确知的病害事

20、件做出相对准确地表述；相对准确地表述；其四，其目的是为了现在，其四，其目的是为了现在，在可能预见的前景和后果面前，在可能预见的前景和后果面前，决定我们应该采取何种正确决定我们应该采取何种正确(zhngqu)的防治决策的防治决策第72页/共118页第七十三页，共118页。第73页/共118页第七十四页，共118页。第74页/共118页第七十五页，共118页。系，建立各种数学模型：另一方面，将现实数据输入数学模型又可以推算未来的状态。第75页/共118页第七十六页，共118页。第76页/共118页第七十七页，共118页。第77页/共118页第七十八页，共118页。第78页/共118页第七十九页，共

21、118页。思考题 1举出你在日常生活中“预则立，不预则废”的事例。 2你认为哪些植物病害最需要进行预测?应该依据哪些因素来选择病害预测研究课题。 3任选(rn xun)一种病害，仅以农业植物病理学教材所提供的信息选择适当的预测方法。你认为还缺少哪些资料?4. 举例说明农田生态系统中存在的因果关系、相关关系、相似关系。 5如何理解预测的概率性?第79页/共118页第八十页，共118页。第80页/共118页第八十一页，共118页。（一） 类推法 类推法是利用与植物病害发生情况有相关性的某种现象作为依据或指标，推测病害的发生始期或发生程度。物候预测法、指标预测法、发育进度预测法和预测圃法可归入这种类

22、型中。1 、物候预测法 物候(phenological phenomenon)是指自然界中反映气候季节变化的生物和非生物现象，其中包含了物理学、化学以及生物学机理。物候现象提供了自然界季节变化的综合(多因素和一定时段)信息。在生物的长期演化过程中，植物各器官的发育变化与病虫害及气候三者之间有着紧密的相关，物候预测就是利用预测对象(duxing)和预测指标之间的某种内在联系，或者是利用二者感受到环境的某些变化而发生同步变化的现象进行预测。通过类推原理，利用变化明显的现象推测变化不明显的或将要发生的事物。如禾缢管蚜与小麦赤霉病对环境条件的要求相反，所以前者重则后者轻。第81页/共118页第八十二页

23、，共118页。例子： 潘月华等人在研究大棚番茄灰霉病的预测中，发现草霉和生菜较番茄更易感染灰霉病，通常草霉较番茄提早发病1314天，生菜较番茄提早发病8天左右。因此，每年2月在大棚内种植草莓和生菜，可以利用草霉和生菜的发病始见期推测番茄灰霉病的始见期。孙俊铭等人在观察安徽省庐江县19801990年油菜菌核病和小麦赤霉病的发生情况时发现，11年中有7年二种病害的发生程度完全相同，另外4年的发生趋势也较一致，当地油菜菌核病的发生盛期一般比小麦赤霉病的发生始期提早1020天。所以(suy)，可用油菜菌核病的发生情况对小麦赤霉病的发生程度作出预报。 第82页/共118页第八十三页，共118页。两个条件

24、的天气达3个星期，田间将发生晚疫病。第83页/共118页第八十四页，共118页。例子 林传光先生在马铃薯晚疫病的预测研究中指出：从马钤薯开花时起，如果多雨，空气相对湿度达到70左右(zuyu)，就有中心病株出现的可能。利用计算机模拟模型BLITECAST做马铃薯晚疫病预测有二个关键指标，即10天的雨量超过30mm，5天的日均温不大于25.5，当这种天气情况出现时，马铃薯晚疫病就有发生的可能。 苏北地区根据12年的观察结果，提出预测小麦赤霉病的气候指标是温度和雨日，病害流行的温度应在日平均温度15以上，当扬花至灌浆期的雨日数占该期总日数的75%以上时病害会大流行，5070时为中度流行，小于40为

25、不流行。第84页/共118页第八十五页，共118页。例子例子(l zi)第85页/共118页第八十六页，共118页。3、发育进度法 苹果花腐病(Sclerotinia mali Takahashi)是利用作物易感病的生育阶段和病菌侵入期相结合进行预测的一个(y )事例。该病不但危害花及幼果，而且可危害叶及嫩枝，因此，可根据感病品种黄太平或大秋果的萌芽状态进行叶腐防治适期预测，当花芽萌动后，幼叶分离，中脉暴露时为防治适期，花腐则是始花期至初花期为防治适期；果腐则是在盛花期至花末期防治较好。另外，可收集病果20003000个，放于湿度较大的地方，并用适当的方法保湿，从4月中旬开始，每天观察100个

26、病果上子囊孢子的产生情况，当子囊盘开始放射子囊孢子时，即为防治适期。这是利用病菌子囊壳的发育进度作为病害侵染期预测的依据。 第86页/共118页第八十七页，共118页。4 、预测圃法 预测圃是在容易发病的地区种植感病品种，同时(tngsh)创造利于发病的条件，诱导作物发病。当预测圃的作物发病后，即可对大田进行调查，依据调查结果决定是否需要防治或何时进行防治，也可依据预测圃的发病情况直接指导大田的病害防治。利用预测圃进行病害发生始期和防治时期预测是一种简便易行的预测方法，而且效果也比较理想，但在建立预测圃时一定要注意预测圃的地点选择和种植品种的代表性，在水稻白叶枯病的预测中，可在病区设置预测圃，

27、创造高肥，高湿条件，诱导病害发生，预测病害的发生始期，同时(tngsh)采用不同抗病性品种的组合种植，还可以预测病菌新小种的发生情况及小种的动态变化。第87页/共118页第八十八页，共118页。第88页/共118页第八十九页，共118页。2 、因素选择 预测因素的选择是涉及预测效果的重要问题。在病虫害预测模式的建立过程中，涉及的因素很多，不可能将全部因子用于统计分析的计算过程，所以，对预测因子必须进行选择。预测因子选择不当，是不可能预测准确的。通常选择因子的方法有直接选择法、主因素选择法、相关分析法、通径分析法、层次分析法等。(1)直接选择法 根据病害流行的规律及影响因素，从中直接选出影响病害

28、流行的主要因素，作为预测因子。(2)符合度比较法 将初步选择的数个预测因子与预测对象进行列表比较，不需要进行计算，直接观察各预测因子与预测对象的波动关系。凡是与预测对象的波动状态符合程度最高 (正相关)或者不符合程度最高(负相关)的因子就是预测的主要因子，然后再依次(yc)选择第二、第三预测因子。（3）相关分析法 计算初步选出的数个预测因子与预测对象之间的单相关系数，将相关系数最大的因子作为预测的主要因子。 第89页/共118页第九十页，共118页。 第一步，求取(qi q)各因素的平均数，大于平均数的值标为“十”号，小于平均数的值标为 “一号，各因素的平均值依次为0.3692，6.659，0

29、.456，0.626和27.55，这样上表可以变化如下：第二步，比较各预测因素与预测对象r值波动的符合程度(chngd)。从第二个表的比较结果可知，雨日数与r值波动程度(chngd)符合程度(chngd)最强的为80，其次为露日数，符合度为75%，再其次降雨量为70，温度与r值波动程度(chngd)的符合度最低，仅40。因此可以将雨日数作为第一预测因子，其次是露日数和降雨量，注意，若有一个因素与预测对象的波动程度(chngd)完全相反，说明它们之间呈反相关关系，也可以将其作为重要的预测因子使用。第90页/共118页第九十一页，共118页。第91页/共118页第九十二页，共118页。第92页/共

30、118页第九十三页，共118页。理统计预测一般只作简单的因果关系推理，将整个系统作为黑箱处理，所以在应用上适应性较差，原则上只能适用于建模数据所取自的地区或与之条件相似的地区，而且只宜内插，不宜外延或外延过多。第93页/共118页第九十四页，共118页。第94页/共118页第九十五页，共118页。第95页/共118页第九十六页，共118页。第96页/共118页第九十七页，共118页。第97页/共118页第九十八页，共118页。第98页/共118页第九十九页，共118页。第99页/共118页第一百页，共118页。第100页/共118页第一百零一页，共118页。第101页/共118页第一百零二页，

31、共118页。第102页/共118页第一百零三页，共118页。第103页/共118页第一百零四页，共118页。第104页/共118页第一百零五页，共118页。第105页/共118页第一百零六页，共118页。第106页/共118页第一百零七页，共118页。第107页/共118页第一百零八页，共118页。馈方法使得收集的专家意见更为合理、可靠，当时以Delphi为代号，取其灵验和集中智慧之意，因而得名特尔菲法。特尔菲法预测是专家会议预测法的一种发展，是系统方法在意见和价值判断领域内的一种有益延伸。特尔菲法不仅可以从事技术预测，也可用于经济预测，不仅可做短期预测，也可做长期预测，不仅可做量变过程(gu

32、chng)的预测，也可做质变过程(guchng)的预测，因此，它是一种广为适用的预测方法。第108页/共118页第一百零九页，共118页。第109页/共118页第一百一十页，共118页。(1)特尔菲法的工作步骤 一般分为四个阶段： 确定预测主题，编制(binzh)预测事件一览表。首先，领导小组根据预测的目的和内容确定预测主题，列出预测事件一览表，这样做可以使参加预测的专家工作时目的性更加明确。 选择专家。参加预测的专家最好是在某一领域工作多年，而且是该工作领域的权威人士，但权威到底是有限的，而且，当预测的主题范围较广泛时，也很难找到一批对预测专题中各个领域都有很深造诣的权威。第110页/共11

33、8页第一百一十一页，共118页。预测过程。特尔菲法的预测过程包括3-4个循环。第一轮，由预测领导小组将预测的主题和预测事件表发给每一位专家，专家们围绕着预测主题对每个预测事件做出评论，并阐明理由，然后，领导小组对专家们的意见进行统计处理(chl)。第二轮，将统计处理(chl)过的专家意见进行归类，发给专家再一次进行判断和预测。第三轮，在上一轮预测的基础上，专家们再次进行预测，根据领导小组的要求，专家组的部分成员需要重新作出论证。 预测结果的处理(chl)和表达。对预测结果进行分析和处理(chl)，是特尔菲法预测的最后阶段，也是最重要的环节。经验证明专家们对预测主题所发表意见的分散程度多是呈正态分布的，这是对预测意见进行统计处理(chl)的基础。一般以中位数(或众数)表示专家们预测的集中意见，然后用标准差和变异系数表示专家们对预测意见的协调程度。 第111页/共118页第一百一十二页，共118页。也可以是专家知识、统计模型、模拟模型集合为一体，由专家思维的方式和水平去解决问题的大型计算机软件。第11