檳榔黃化病病株空間分布型及抽樣技術研究

曹學仁 車海彥 楊毅

摘要 應用聚集度指標法、Iwao法和Taylor冪法則，研究了檳榔黃化病病株在檳榔園的空間分布型和抽樣技術。結果表明，檳榔黃化病病株空間分布格局隨著病株密度的提高逐步從均勻型向聚集型演變發(fā)展。m*-m回歸分析表明病株空間分布的基本成分是個體群，個體間相互排斥，個體群在田間呈聚集分布趨勢。Taylor冪法則分析表明，檳榔黃化病病株的空間分布隨著病株密度的提高而趨向聚集分布。在此基礎上提出了理論抽樣數(shù)：n=（t/D）2（0.77/m+0.319）。此研究結果為檳榔黃化病調查和監(jiān)測提供了科學依據(jù)。

關鍵詞 檳榔黃化病；空間分布型；抽樣技術

中圖分類號 S763.7 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）09-0125-02

檳榔（Areca catechu L.）種植業(yè)已成為海南省熱帶作物產業(yè)中僅次于天然橡膠的第二大支柱產業(yè)。據(jù)海南省統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)顯示，截至2013年，全省檳榔面積8.67萬hm2，收獲檳榔果面積4.8萬hm2，年產鮮果逾60萬t，檳榔產值達50億元。檳榔黃化病是一種嚴重危害檳榔生產的毀滅性傳染病害，該病害于1981年首次在我國海南省屯昌縣境內原海南藥材場的檳榔種植園內發(fā)生，現(xiàn)在已逐漸蔓延至瓊海、萬寧、陵水、三亞、保亭、定安、樂東、五指山、瓊中等10個市縣[1-4]。對海南主要檳榔產區(qū)黃化病危害的調查結果表明，各地區(qū)平均發(fā)病率為23.81%[5]。通過電鏡觀察、抗菌素注射診斷、PCR檢測和系統(tǒng)發(fā)育樹構建等一系列研究，已經證實海南檳榔黃化病是由植原體引起[6-8]。

植物病害空間分布型是植物病害發(fā)生流行的一種特性，調查和研究其分布規(guī)律，是研究植病生態(tài)學中的重要內容[9]。目前已有包括香蕉束頂病、柑橘黃龍病、香蕉枯萎病、南方水稻黑條矮縮病等多種病害的病株田間空間分布型及抽樣技術的研究報道[10-13]，但還未見有關檳榔黃化病空間分布型的研究報道。作為植原體引起的病害，目前尚無有效的藥劑防治措施。加強病害監(jiān)測和調查，及時清除發(fā)病的植株是防控檳榔黃化病最及時有效的措施之一。為了明確檳榔黃化病在田間的空間分布信息及其抽樣調查方法，提高其監(jiān)測預警與持續(xù)控制水平，筆者于2015年對檳榔黃化病的空間分布型和抽樣技術進行了初步研究，現(xiàn)將研究結果總結如下。

1 材料與方法

1.1 檳榔植株樣品采集

2015年7—8月在海南瓊海和萬寧選取6個發(fā)病程度不同的檳榔種植園，其中瓊海市陽江鎮(zhèn)嶺下村屬輕病園區(qū)，每個園采集了400株檳榔樣品，瓊海市石壁鎮(zhèn)石壁村、萬寧市長豐鎮(zhèn)馬坡村和萬寧市南橋鎮(zhèn)橋北村屬中病園區(qū)，每個園采集了100株檳榔植株樣品。以每10株檳榔植株為1個樣方，每株檳榔采集倒數(shù)第2片或第3片葉片。

1.2 檳榔黃化病植株確定

采集的樣品室內提取DNA后，采用車海彥等[14]建立的檳榔黃化病植原體分子檢測技術進行檢測。分別計算每個樣本的檳榔黃化病植株的病株率，病株率（%）=檢測到植原體的植株數(shù)/采集樣品的植株數(shù)×100。

1.3 空間分布型確定

首先計算樣方發(fā)病株數(shù)均值（m）、方差（S2）及平均擁擠度m*，同時計算檳榔黃化病植株的聚集度指標（擴散系數(shù)C、叢生指數(shù)I、CA指標和聚集度指數(shù)m*/m）[15]。采用Iwao的m*-m回歸分析法和Taylor冪法則等3種方法測定檳榔黃化病植株的分布格局和內部結構[16-17]。

1.4 抽樣技術研究

采用Iwao的理論抽樣數(shù)模型確定不同發(fā)病密度時的最適理論抽樣數(shù)[18]。

n=（t/D）2[（α+1）/m+β-1]

其中：n為最適抽樣數(shù)，m為樣方發(fā)病株數(shù)均值（株/樣方），t為一定置信度下的t分布值，取t=1.96，D為允許誤差值，取D=0.1、0.2、0.3，α、β為回歸模型中的參數(shù)。

2 結果與分析

2.1 聚集度指標

田間檳榔黃化病的聚集度指標的檢驗見表1，6個種植園中，有4個種植園檢測到植原體的病株率<10%，這4個樣本的擴散系數(shù)C<1，I<0，CA<0，m*/m <1，表明這4個種植園中檳榔黃化病病株在田間為均勻分布，有2個種植園檢測到植原體的病株率>10%，這2個種植園的擴散系數(shù)C>1，I>0，CA>0，m*/m>1，表明這2個種植園中檳榔黃化病病株在田間為聚集分布。表明檳榔黃化病在不同發(fā)病率條件下呈現(xiàn)不同的分布特征，在發(fā)病率較低時呈現(xiàn)均勻分布，然后隨病株率上升表現(xiàn)聚集分布。

2.2 回歸分析法

2.2.1 Iwao的m*-m回歸分析。將表1中平均發(fā)病株數(shù)和擁擠度應用Iwao回歸法分別進行線性回歸，建立田間檳榔黃化病病株m*-m回歸式m*=1.319 m-0.330（r=0.971，P=0.001 2）（圖1）式中a=-0.330<0，說明表明大田病株個體間相互排斥，但空間分布的基本成分是個體群；b=1.319>1，表明個體群在田間聚集分布趨勢。

2.2.2 Taylor冪法則。將表1中樣方發(fā)病株數(shù)均值和方差按Taylor冪法則公式轉換為對數(shù)分別進行線性回歸，建立田間檳榔黃化病病株回歸式lg S2=1.191 lgm-0.010（r=0.968，P=0.001 2）（圖2），式中β=1.191>1，表明田間檳榔黃化病病株的聚集度具有密度依賴性，隨著病株密度的提高，其聚集度也愈高。

2.3 理論抽樣數(shù)模型

應用Iwao的理論抽樣公式來確定理論抽樣數(shù)n，建立最適理論抽樣模型為：

n=（t/D）2（0.77/m+0.319）

根據(jù)最適理論抽樣數(shù)模型得出檳榔黃化病在不同發(fā)病密度、不同允許誤差水平時的理論抽樣數(shù)（表2）。同一允許誤差值下，隨著發(fā)病密度的增高，抽樣數(shù)逐漸減少。

3 結論與討論

植物病害的空間分布信息是抽樣設計的基礎，它不僅有助于確定或改進抽樣設計方案，而且可對研究資料提出適當?shù)慕y(tǒng)計處理方法，對病害防治具有重要指導意義。本研究通過聚集度指標法、Iwao回歸法和Taylor冪法則測定檢驗結果，結果表明：檳榔黃化病在田間發(fā)病程度較低（病株率<10%）時，呈均勻分布格局，但是隨著病株密度的提高，向聚集分布格局轉變，而且Taylor冪法則分析表明，隨著病株密度的提高，聚集度愈高。

理論上，種苗帶病的結果可能導致新檳榔園中病株的空間分布型呈均勻分布，因此本研究可在一定程度上證明種苗是檳榔黃化病傳播的方式之一，這和香蕉束頂病的研究結果一樣，該病也是由種苗傳入的[10]。而介體的傳毒可能導致均勻分布或有一定的發(fā)病中心（即聚集分布），這取決于介體的遷移和傳毒特性以及影響介體遷移和傳毒的栽培和其他各種環(huán)境條件。在印度，已經證實了檳榔黃化病主要靠棕櫚長翅蠟蟬（Proutistia moesta）傳播[19]，這也可以證明我國也可能存在檳榔黃化病的傳播介體。

采用無病種苗、鏟除病株并結合防治介體等措施是目前防控檳榔黃化病的有效措施[3，20]。本研究結果中，發(fā)病程度低時病株在檳榔園中呈均勻分布，當發(fā)病程度提高后轉為聚集分布，存在發(fā)病中心，這正好從理論上證明了通過及時鏟除檳榔黃化病病株可以控制病害的進一步發(fā)生，說明病害早期監(jiān)測在病害防治中的作用。

田間理論抽樣數(shù)隨精確度的提高、病株密度的下降而增多。因此，在實際調查中應選擇適當?shù)脑试S誤差，既能保證調查結果的準確性，又能避免過大的工作量。

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