甜瓜霜霉病斑在葉片上的空間分布格局及抽樣技術(shù)

段顯德，董榮春，王 碩，楊信東

(1.遼東學(xué)院農(nóng)學(xué)院，遼寧 丹東 118003；2.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，吉林 長春 130118)

甜瓜霜霉病斑在葉片上的空間分布格局及抽樣技術(shù)

段顯德1，董榮春1，王 碩2，楊信東2

(1.遼東學(xué)院農(nóng)學(xué)院，遼寧 丹東 118003；2.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，吉林 長春 130118)

通過擴(kuò)散系數(shù)和聚集指數(shù)兩個空間分布型指標(biāo)及平均擁擠度和均值的回歸關(guān)系，研究了甜瓜霜霉病斑在葉片上的空間分布格局.結(jié)果表明：甜瓜霜霉病初侵染的病斑在葉片上呈現(xiàn)隨機(jī)分布，再侵染的病斑呈現(xiàn)聚集分布.隨著病斑數(shù)的增加，所需抽樣數(shù)遞減.序貫抽樣模型為T(高/低)=0.1N±0.682N1/2.調(diào)查葉片為N片時，若累計病斑數(shù)超過上限則可確定為需防治田圃；未達(dá)到下限時，可確定為不需防治田圃；如在上下限之間，則應(yīng)繼續(xù)調(diào)查.采用集聚指數(shù)和均值數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析，判斷甜瓜霜霉病病斑在葉片上的集聚程度與病害發(fā)生程度間的相關(guān)性，可以取代Taylor冪法則等其他判斷聚集強(qiáng)度與種群密度相關(guān)性的方法.

甜瓜霜霉病；空間分布格局；理論抽樣數(shù)；序貫抽樣檢索表

甜瓜霜霉病是瓜類生產(chǎn)上一種重要的世界性病害，致病菌古巴假霜霉菌(PseudoperonosporacubensisRostov)是一種專性寄生菌.在自然條件下該病菌能夠侵染甜瓜、黃瓜、西瓜、南瓜等多種葫蘆科植物，其中以甜瓜、黃瓜、西瓜等受害最為嚴(yán)重.該病最早在古巴發(fā)現(xiàn)，1869年英國的Berkeley首先對Charles Wright在葫蘆科蔬菜上采集的一種寄生菌病害進(jìn)行了描述并定名.1888年日本的田中在東京首次報道了黃瓜霜霉病.1889年在美國新澤西的黃瓜生產(chǎn)過程中，霜霉病造成了嚴(yán)重危害，同年有報道指出，在日本和美國報道的霜霉病是由同一種病原菌侵染引起的.[1]此后，有70多個國家相繼發(fā)現(xiàn)了霜霉病.甜瓜霜霉病可依靠氣流進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳播[2]，在適宜條件下，流行性強(qiáng)、傳播速度快、發(fā)病重且有毀滅性.該病在露地和保護(hù)地都普遍發(fā)生，尤其以保護(hù)地栽培的黃瓜、甜瓜受害損失最為嚴(yán)重，對瓜類生產(chǎn)威脅極大.各國學(xué)者相繼對病原菌的生物學(xué)特性[3-5]、寄主植物的抗性[6-8]、病原菌抗藥性[9-10]、霜霉病的發(fā)生危害及綜合防治等多方面做了大量研究工作[11-12]，但在流行規(guī)律方面研究較少[13-14]，還有不少流行學(xué)問題尚未明確.目前，對甜瓜霜霉病斑在葉片上的空間分布格局及抽樣技術(shù)方面的工作，還沒有人做過系統(tǒng)研究.因此，我們參照其他病害的相關(guān)研究[15-17]，對甜瓜霜霉病斑在葉片上的空間分布格局及抽樣技術(shù)進(jìn)行了研究，以為病害的分析及預(yù)測防治提供科學(xué)依據(jù).

1 材料與方法

1.1 空間分布格局的測定方法

田間實(shí)驗(yàn)在吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)站植保專業(yè)教學(xué)基地進(jìn)行，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)在吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院植物病理實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行.

2009年7月25開始調(diào)查，共進(jìn)行3次調(diào)查，每隔6 d調(diào)查1次，每次隨機(jī)選擇300個葉片，調(diào)查每片葉子上的病斑個數(shù).

2011年7月初進(jìn)行田間調(diào)查，7月14日調(diào)查到甜瓜霜霉病發(fā)生初侵染的情況，7月20日調(diào)查到甜瓜霜霉病發(fā)生一次再侵染后的發(fā)病情況.共調(diào)查4個品種，每品種各調(diào)查300片葉子，統(tǒng)計每片葉上的病斑個數(shù).調(diào)查地點(diǎn)及侵染情況見表1.

表1 調(diào)查地點(diǎn)及侵染情況

病害的空間分布格局采用擴(kuò)散系數(shù)和聚集指數(shù)兩個空間分布型指標(biāo)及平均擁擠度和均值的回歸關(guān)系進(jìn)行研究.數(shù)據(jù)處理采用VBA語言編寫的相關(guān)程序進(jìn)行[18].

擴(kuò)散系數(shù)是檢驗(yàn)種群是否隨機(jī)分布的一個指數(shù)，其公式為

平均擁擠度表示每個個體在一個樣本中的平均他個體數(shù)(或稱鄰居數(shù))，指的是平均在一個樣本內(nèi)每個個體的擁擠程度.在集團(tuán)很少，“0”樣本很多時，雖然平均數(shù)很小，但實(shí)際上集團(tuán)中的個體間仍極擁擠，種內(nèi)競爭激烈，因此，“平均數(shù)”難以反映這種效應(yīng).而“平均擁擠度”則可以比較真實(shí)地反映出種內(nèi)競爭等生物因素的作用.

平均擁擠度的計算公式為

式中Xj為第j個樣本的個體數(shù).

1.2 理論抽樣數(shù)的確定

1.3 序貫抽樣分析模型和序貫抽樣檢索表

甜瓜霜霉病的序貫抽樣分析模型和序貫抽樣檢索表利用下式來確定停止線的上、下限：

T(高/低)=NX±t·(N(α+1)X+N(β-1)X2)1/2.

式中：T為調(diào)查葉片的累計病斑數(shù)；N為抽樣葉片數(shù)；X為防治指標(biāo)(每葉病斑定為0.1)；t=1.96(保證可靠概率95%條件下的正態(tài)離差值)；α，β為平均擁擠度和均值回歸式中的參數(shù).

2 結(jié)果與分析

2.1 甜瓜霜霉病的空間分布格局

2.1.1 擴(kuò)散系數(shù)測定

擴(kuò)散系數(shù)法的測定結(jié)果見表2.

表2 擴(kuò)散系數(shù)法判斷病斑在葉片上的空間分布格局

由表2可見，甜瓜霜霉病初侵染后的病斑在葉片上的空間分布格局為隨機(jī)分布，發(fā)生一次或多次再侵染后的病斑在葉片上呈現(xiàn)集聚分布(擴(kuò)散系數(shù)顯著大于1).

2.1.2 聚集指數(shù)測定

用聚塊性指標(biāo)法測定聚集指數(shù)，結(jié)果見表3.

表3 聚塊性指標(biāo)法判斷甜瓜霜霉病病斑在葉片上的空間分布格局

由表3可見，用聚塊性指標(biāo)法測定聚集指數(shù)判斷甜瓜霜霉病初侵染后的病斑在葉片上的空間分布格局為隨機(jī)分布，發(fā)生一次或多次再侵染后的病斑在葉片上的空間分布格局為聚集分布.

2.2 甜瓜霜霉病理論抽樣數(shù)的計算

由表4可見，在常見的發(fā)病條件下，每個葉片上的病斑數(shù)越少，需要調(diào)查的葉片數(shù)就越多.為保證精度，每百葉累計病斑數(shù)5～10個，大約需要隨機(jī)調(diào)查4 600～9 400個葉片，即使病斑數(shù)達(dá)到50～100個，仍然需要調(diào)查500～900個以上的葉片.在粗略的田間調(diào)查中，每百個葉片累計病斑數(shù)為5～10個，大約需要隨機(jī)調(diào)查500～1 000個葉片，病斑數(shù)達(dá)到50個時需要調(diào)查100個左右的葉片.

表4 甜瓜霜霉病不同密度理論抽樣數(shù)值

2.3 序貫抽樣分析模型和序貫抽樣檢索表

序貫抽樣是根據(jù)田間調(diào)查實(shí)況，在一定的置信范圍內(nèi)利用取得的樣本信息確定合適的抽樣量或是否達(dá)到防治的指標(biāo).根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定防治指標(biāo)為單葉病斑數(shù)x=0.1；將t=1.96，α=0.223 4，β=0.907 1代入序貫抽樣公式，得序貫抽樣分析模型T(高/低)=0.1N±0.682N1/2，按此模型制作出甜瓜霜霉病序貫抽樣檢索表(見表5).

表5 甜瓜霜霉病序貫抽樣檢索表

根據(jù)表5，若被調(diào)查的甜瓜葉片上累計病斑數(shù)超過上限則可確定為需防治田圃；未達(dá)到下限時，可確定為不需防治田圃；若甜瓜葉片上累計病斑數(shù)在上下限之間，則應(yīng)繼續(xù)調(diào)查.

3 討論

(1) 關(guān)于甜瓜霜霉病斑在葉片上空間分布格局及抽樣技術(shù)的研究，目前國內(nèi)尚未見報道.我們采用空間分布格局指標(biāo)法，對調(diào)查資料分別進(jìn)行下列計算：擴(kuò)散系數(shù)、聚塊性指標(biāo)、平均擁擠度和均值的回歸關(guān)系，確定不同密度的理論抽樣數(shù)及序貫抽樣分析模型T(高/低)=0.1N±0.682N1/2.按此模型制作出甜瓜霜霉病序貫抽樣檢索表，對霜霉病的調(diào)查防治提供了理論依據(jù).

(2) 經(jīng)過研究證實(shí)，甜瓜霜霉病初侵染剛發(fā)生后的病斑在葉片上的空間分布格局為隨機(jī)分布，過了一個潛育期以及多次侵染后，病斑在葉片上的空間分布格局是聚集分布.分析其原因可能在于初侵染時，病原菌孢子囊經(jīng)空中飛散落入田間時是隨機(jī)的，因此剛發(fā)病時呈隨機(jī)分布狀態(tài)；再侵染時游動孢子在初侵染病斑附近侵染萌發(fā)概率較大，因此形成了聚集分布狀態(tài).

與國內(nèi)原來關(guān)于霜霉病及葉斑病的空間分布型的研究相比，以前的研究田間調(diào)查的時間多為病害已經(jīng)達(dá)到盛發(fā)期，因此研究結(jié)論為病害的空間分布為聚集分布而忽視了病害發(fā)生初期可能存在隨機(jī)分布的情況.本次研究在2011年7月初—7月14日經(jīng)過連續(xù)調(diào)查，確切觀察到甜瓜霜霉病發(fā)生初侵染和發(fā)生首次再侵染后的發(fā)病情況，從而做出在初侵染發(fā)生后病斑在葉片上的空間分布格局為隨機(jī)分布的結(jié)論，這在類似研究中尚不多見.

[1] HIURA M，KAWADA S. On the overwintering ofPeronoplasmoparacubensis(B.er C.)Clinton[J]. Japanese Journal of Botany，1933(6)：507-513.

[2] 楊渡，白山·哈基塔依，阿地里·亞森，等.干旱區(qū)甜瓜霜霉病遠(yuǎn)距離傳播空間結(jié)構(gòu)的初步研究[J].植物病理學(xué)報，2007，37(2)：192-196.

[3] GULYA T J，M SIREVIC S，THOMAS C E. Preservation of airdried downymildew sporangia in liquid nitrogen without cryoprotectants or controlled freezing[J].Mycological Research，1993，97(2):240-244.

[4] THOMAS C E，INABA T，COHEN Y. Physiological specialization inPseudoperonosporacubensis[J].Phytopathology，1987，77:1621-1624.

[5] 石延霞，李寶聚，劉學(xué)敏，等.黃瓜霜霉病菌致病作用與兩種細(xì)胞壁降解酶關(guān)系初探[J].園藝學(xué)報，2003，30 (4)：465-466.

[6] 駱桂芬，崔俊濤，張莉，等.東北霜霉菌Peronosporamanschurica(Naum) Syd對黃瓜霜霉病的誘導(dǎo)免役作用[J].植物病理學(xué)報，1996，26(4)：359-364.

[7] 石延霞，李寶聚，劉學(xué)敏.高溫誘導(dǎo)黃瓜抗霜霉病機(jī)理[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2007，18(2)：389-394.

[8] 余曄，杜金萍，杜相革，等. 硅對黃瓜霜霉病抑制效果和抗性相關(guān)酶活性的影響[J].植物保護(hù)學(xué)報，2010，37(1)：36-41.

[9] 王巖，馮明鳴，劉鵬飛，等.黃瓜霜霉病菌對烯肟菌醋敏感性及其抗藥性突變體生物學(xué)性狀研究[J].植物病理學(xué)報，2005，35(6)：111-112.

[10] 馬志強(qiáng)，張小風(fēng)，韓秀英，等.黃瓜霜霉病菌對甲霜靈的抗藥性治理[J].植物保護(hù)學(xué)報，2005，32(2)：223-224.

[11] SEQUEN F C，BACHER J，STAUB J E. Mapping and QTL analysis of horticultural traits in a narrow cross in cucumberusing random amplified polymorphic DNA markers[J].Melecular Breeding，1997(3)：257-268.

[12] 張艷菊，秦智偉，周秀艷，等.黃瓜霜霉病菌保存方法[J].植物病理學(xué)報，2007，37(4):438-441.

[13] 李寶聚，彭仁，彭靛薇，等.高溫調(diào)控對黃瓜霜霉病菌侵染的影響[J].生態(tài)學(xué)報，2001，21(11):1796-1801.

[14] 韓小爽，高葦，傅俊范，等.李寶聚博士診病手記(二十七)黃瓜霜霉病病原菌的侵染過程、傳播途徑及防治對策[J].中國蔬菜，2011(9):20-21.

[15] 劉波，朱育菁，肖榮鳳，等.西瓜枯萎病病株空間分布格局及抽樣技術(shù)研究[J].生態(tài)學(xué)報，2004，24(9):2043～2049.

[16] 段顯德，馬海霞，楊信東.白菜霜霉病及軟腐病空間分布型研究[J].吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2010，32(2):130-135.

[17] 田瑞，胡紅菊， 王友平，等.梨癭蚊幼蟲的空間分布型及序貫抽樣技術(shù)[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報.2008，27(6):728-731.

[18] 劉影，楊信東，李啟云，等.用Excel中的VBA編寫生物種群空間分布型指數(shù)計算程序[C].全國植?？萍紕?chuàng)新與發(fā)展大會學(xué)術(shù)論文集.重慶:中國植物保護(hù)學(xué)會，2008:690-692.

[19] BEALL G，RESCIA R R.A generalization of the Neyman’s contagious distributions[J].Biometrics，1953(9)：354-386.

[20] 蘭星平.關(guān)于Taylor冪法則的討論[J].林業(yè)科學(xué)，1996，32(1):86-90.

[21] 沈佐銳. 關(guān)于Taylor冪法則的統(tǒng)計學(xué)討論. [J].生態(tài)學(xué)雜志，1990，9(6)：64-67.

(責(zé)任編輯：方 林)

Spatial distribution pattern and sampling technologies of melon leaf downy mildew disease spots on the blades

DUAN Xian-de1，DONG Rong-chun1，WANG Shuo2，YANG Xin-dong2

(1.College of Agriculture，Liaodong University，Dandong 118003，China；2.College of Agriculture，Jilin Agricultural University， Changchun 130118，China)

Spatial distribution pattern in leaves of disease spots of melon downy mildew was studied in this paper.The study was conducted through the two spatial distribution pattern indexes of dispersion coefficient and aggregation index as well as the regression relationship of evenness aggregation and mean value. The results showed that the downy mildew spots were distributed randomly in melon leaves after first infection，while it exhibited an aggregated distribution after second infection. With the increase of disease spots，the sampling number needed gradually decreased. sequential sampling model isT(high/low)=0.1N±0.682N1/2，When the number of leaves isN，if the field of the accumulated disease spots beyond the upper threshold is considered the field that should be prevented and treated，if it is under the lower threshold，the one unnecessary to be prevented and treated，if it is between the lower and upper threshold，a continuous survey is due. Used the relativity method based on aggregation index and average data to analyze and judge aggregation degree of disease spots of melon downy mildew in leaves and disease severity，which can completely replace Taylor power law or other relativity methods to judge aggregation intensity and population density.

melon downy mildew；spatial distribution pattern；optimum sampling number；sequential sampling search table

1000-1832(2015)04-0123-06

10.16163/j.cnki.22-1123/n.2015.04.026

2015-01-05

國家自然科學(xué)基金資助項目(30600003)；遼東學(xué)院博士啟動基金資助項目(891101)；丹東市科技發(fā)展計劃項目(20130726).

段顯德(1964—)，男，博士，副教授，主要從事植物病理學(xué)研究.

S 432.1 [學(xué)科代碼] 210·6035

A