甜瓜霜霉病斑在葉片上的空間分布格局及抽樣技術

段顯德，董榮春，王 碩，楊信東

(1.遼東學院農學院，遼寧 丹東 118003；2.吉林農業大學農學院，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

段顯德1，董榮春1，王 碩2，楊信東2

(1.遼東學院農學院，遼寧 丹東 118003；2.吉林農業大學農學院，吉林 長春 130118)

通過擴散系數和聚集指數兩個空間分布型指標及平均擁擠度和均值的回歸關系，研究了甜瓜霜霉病斑在葉片上的空間分布格局.結果表明：甜瓜霜霉病初侵染的病斑在葉片上呈現隨機分布，再侵染的病斑呈現聚集分布.隨著病斑數的增加，所需抽樣數遞減.序貫抽樣模型為T(高/低)=0.1N±0.682N1/2.調查葉片為N片時，若累計病斑數超過上限則可確定為需防治田圃；未達到下限時，可確定為不需防治田圃；如在上下限之間，則應繼續調查.采用集聚指數和均值數據進行相關分析，判斷甜瓜霜霉病病斑在葉片上的集聚程度與病害發生程度間的相關性，可以取代Taylor冪法則等其他判斷聚集強度與種群密度相關性的方法.

甜瓜霜霉病；空間分布格局；理論抽樣數；序貫抽樣檢索表

甜瓜霜霉病是瓜類生產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、西瓜等受害最為嚴重.該病最早在古巴發現，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過程中，霜霉病造成了嚴重危害，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多個國家相繼發現了霜霉病.甜瓜霜霉病可依靠氣流進行遠距離傳播[2]，在適宜條件下，流行性強、傳播速度快、發病重且有毀滅性.該病在露地和保護地都普遍發生，尤其以保護地栽培的黃瓜、甜瓜受害損失最為嚴重，對瓜類生產威脅極大.各國學者相繼對病原菌的生物學特性[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]，但在流行規律方面研究較少[13-14]，還有不少流行學問題尚未明確.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方面的工作，還沒有人做過系統研究.因此，我們參照其他病害的相關研究[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進行了研究，以為病害的分析及預測防治提供科學依據.

1 材料與方法

1.1 空間分布格局的測定方法

田間實驗在吉林農業大學實驗站植保專業教學基地進行，室內實驗在吉林農業大學農學院植物病理實驗室進行.

2009年7月25開始調查，共進行3次調查，每隔6 d調查1次，每次隨機選擇300個葉片，調查每片葉子上的病斑個數.

2011年7月初進行田間調查，7月14日調查到甜瓜霜霉病發生初侵染的情況，7月20日調查到甜瓜霜霉病發生一次再侵染后的發病情況.共調查4個品種，每品種各調查300片葉子，統計每片葉上的病斑個數.調查地點及侵染情況見表1.

表1 調查地點及侵染情況

病害的空間分布格局采用擴散系數和聚集指數兩個空間分布型指標及平均擁擠度和均值的回歸關系進行研究.數據處理采用VBA語言編寫的相關程序進行[18].

擴散系數是檢驗種群是否隨機分布的一個指數，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(或稱鄰居數)，指的是平均在一個樣本內每個個體的擁擠程度.在集團很少，“0”樣本很多時，雖然平均數很小，但實際上集團中的個體間仍極擁擠，種內競爭激烈，因此，“平均數”難以反映這種效應.而“平均擁擠度”則可以比較真實地反映出種內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.

1.2 理論抽樣數的確定

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

2 結果與分析

2.1 甜瓜霜霉病的空間分布格局

2.1.1 擴散系數測定

擴散系數法的測定結果見表2.

表2 擴散系數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分布，發生一次或多次再侵染后的病斑在葉片上呈現集聚分布(擴散系數顯著大于1).

2.1.2 聚集指數測定

用聚塊性指標法測定聚集指數，結果見表3.

表3 聚塊性指標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，用聚塊性指標法測定聚集指數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分布，發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的計算

由表4可見，在常見的發病條件下，每個葉片上的病斑數越少，需要調查的葉片數就越多.為保證精度，每百葉累計病斑數5～10個，大約需要隨機調查4 600～9 400個葉片，即使病斑數達到50～100個，仍然需要調查500～900個以上的葉片.在粗略的田間調查中，每百個葉片累計病斑數為5～10個，大約需要隨機調查500～1 000個葉片，病斑數達到50個時需要調查100個左右的葉片.

表4 甜瓜霜霉病不同密度理論抽樣數值

2.3 序貫抽樣分析模型和序貫抽樣檢索表

序貫抽樣是根據田間調查實況，在一定的置信范圍內利用取得的樣本信息確定合適的抽樣量或是否達到防治的指標.根據經驗確定防治指標為單葉病斑數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

根據表5，若被調查的甜瓜葉片上累計病斑數超過上限則可確定為需防治田圃；未達到下限時，可確定為不需防治田圃；若甜瓜葉片上累計病斑數在上下限之間，則應繼續調查.

3 討論

(1) 關于甜瓜霜霉病斑在葉片上空間分布格局及抽樣技術的研究，目前國內尚未見報道.我們采用空間分布格局指標法，對調查資料分別進行下列計算：擴散系數、聚塊性指標、平均擁擠度和均值的回歸關系，確定不同密度的理論抽樣數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，對霜霉病的調查防治提供了理論依據.

(2) 經過研究證實，甜瓜霜霉病初侵染剛發生后的病斑在葉片上的空間分布格局為隨機分布，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，病原菌孢子囊經空中飛散落入田間時是隨機的，因此剛發病時呈隨機分布狀態；再侵染時游動孢子在初侵染病斑附近侵染萌發概率較大，因此形成了聚集分布狀態.

與國內原來關于霜霉病及葉斑病的空間分布型的研究相比，以前的研究田間調查的時間多為病害已經達到盛發期，因此研究結論為病害的空間分布為聚集分布而忽視了病害發生初期可能存在隨機分布的情況.本次研究在2011年7月初—7月14日經過連續調查，確切觀察到甜瓜霜霉病發生初侵染和發生首次再侵染后的發病情況，從而做出在初侵染發生后病斑在葉片上的空間分布格局為隨機分布的結論，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.干旱區甜瓜霜霉病遠距離傳播空間結構的初步研究[J].植物病理學報，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，劉學敏，等.黃瓜霜霉病菌致病作用與兩種細胞壁降解酶關系初探[J].園藝學報，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免役作用[J].植物病理學報，1996，26(4)：359-364.

[7] 石延霞，李寶聚，劉學敏.高溫誘導黃瓜抗霜霉病機理[J].應用生態學報，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酶活性的影響[J].植物保護學報，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性狀研究[J].植物病理學報，2005，35(6)：111-112.

[10] 馬志強，張小風，韓秀英，等.黃瓜霜霉病菌對甲霜靈的抗藥性治理[J].植物保護學報，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].植物病理學報，2007，37(4):438-441.

[13] 李寶聚，彭仁，彭靛薇，等.高溫調控對黃瓜霜霉病菌侵染的影響[J].生態學報，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研究[J].生態學報，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].吉林農業大學學報，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[J].華中農業大學學報.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計算程序[C].全國植保科技創新與發展大會學術論文集.重慶:中國植物保護學會，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.關于Taylor冪法則的討論[J].林業科學，1996，32(1):86-90.

[21] 沈佐銳. 關于Taylor冪法則的統計學討論. [J].生態學雜志，1990，9(6)：64-67.

(責任編輯：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

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

段顯德(1964—)，男，博士，副教授，主要從事植物病理學研究.

S 432.1 [學科代碼] 210·6035

A