稻曲病聚集度類型及抽樣方法研究

摘" 要：為明確稻曲病聚集度類型及抽樣方法，提高調查準確性，于2021年開展了遼寧省8個主栽水稻品種稻曲病聚集度類型及抽樣方法研究。結果表明：通過5種聚集度指標、Iwao回歸分析和Taylor冪法則驗證等方法綜合確定，遼寧稻曲病病穗和病粒均屬于聚集分布型。病穗是相互吸引的個體群，存在明顯的發病中心點；病粒呈現聚集成堆現象，并且聚集強度隨著病株密度的增加而升高。聚集原因與氣象和環境因素有關。通過對3種不同調查方法進行對比，平行線調查法適合遼寧稻曲病的調查。用Iwao理論抽樣模型，計算出不同發病程度情況下所需的最適抽樣數，隨著病情的增加，所需抽樣數遞減，并制作稻曲病序貫抽樣表用于指導田間防控。

關鍵詞：水稻；稻曲病；聚集度類型；抽樣方法

中圖分類號：S435.111.4+6" " " " " " " " " " " " " " " "文獻標志碼：A文章編號：1673－6737（２０23）02－００14－０5

Aggregation Pattern and Sampling Technique for Rice False Smut

YANG Hao1 ，WANG Zhen2 ， XU Han1 ， YAN Han1 ， CHU Jin1 ， DONG Hai1 ， BAI Yuan-jun3 ， MIAO Jian-kun1*

（1 Institute of Plant Protection， Liaoning Academy of Agricultural Sciences， Shenyang 110161， China；

2 Donggang Demonstration Breeding Farm， Dandong Liaoning 118322， China；

3 Liaoning Rice Research Institute， Shenyang 110161， China）

Abstract：In order to clarify the aggregation type and sampling method of rice 1 smut. The experiments were carried out in 2021. The results were indicated that： it was determined comprehensively by five aggregation indexes， Iwao regression analysis and Taylor law verification， Liaoning province diseased panicles and grains of rice 1 smut belong to the aggregated type. The diseased panicle was an individual group with attraction， and there was an obvious disease center in field. The diseased grains were aggregated into piles， and the aggregation intensity increased with the increase of diseased plant density. The cause of aggregation was related to meteorological and environmental factors. By comparing three different investigation methods， the parallel line investigation method was suitable for the investigation. The Iwao theoretical sampling model was used to calculate the optimal number of samples required under different disease severity. With the increase of the disease， the number of samples required decreased， and a sequential sampling table was made to guide the field control of rice 1 smut.

Key words： Rice; Rice 1 smut; Occurrence characteristics; Sample

稻曲病是由稻曲病菌（Ustilaginoidea virens）侵染造成的水稻穗部真菌性病害，在水稻主產區頻繁發生，并且危害日益嚴重，是水稻生產的三大主要病害之一[1]。稻曲病是典型的氣候型病害，水稻破口期至抽穗期的天氣條件直接影響稻曲病的發生程度，也是造成近年稻曲病年度間呈間歇性爆發的重要原因[2-3]。每年都對全國水稻產量造成嚴重損失，其中安徽、湖南和遼寧等省份最為嚴重，2008～2016年均損失量在10 328 t～51 539 t之間[3]。

掌握植物病害田間分布規律，是植物病害適時防控的基礎[4]。當前對稻曲病的研究主要集中在抗性鑒定、毒素、田間防治等方面[5-6]，對稻曲病發病特點、抽樣技術等研究相對較少，而且主要是南方雜交稻和秈稻[7-10]。為明確遼寧主栽水稻稻曲病聚集度類型和抽樣方法，于2021年度進行了8個水稻品種的稻曲病聚集度類型和采樣方法調查試驗，為更深入地了解稻曲病發生流行規律和綜合防控提供科學依據。

1" 材料與方法

1.1" 供試材料

供試水稻品種：雜交稻“港優1”，常規粳稻為稻花香、鐵粳11、鹽豐47、遼粳419、鹽粳927、遼粳401、鹽豐228等品種，均由東港市示范繁殖農場提供。

1.2" 試驗設計

試驗地在遼寧省東港市示范繁殖農場基地（北緯39°9′85″，東經124°07′45″）進行。基地臨近黃海，常年多云寡照，雨水多，濕度大，非常適合稻曲病的發生，歷年均發病較重。試驗田地勢平坦，栽培、施肥和灌溉等條件一致，面積約5 hm2。

2021年4月15號育種，5月25日機械插秧，行距30 cm、穴距18 cm，整個生育期水肥按照當地生產習慣管理，蟲害正常防治，不使用殺菌劑。

1.3" 聚集度研究方法

2021年9月15日水稻黃熟期進行調查稻曲病發生情況，每個品種調查2 000穴，調查每穴病穗數、每穗病粒數，計算出每穴病穗數（m）、每穴病粒數（m）、樣本方差（s2）及平均擁擠度（m*）等多個聚集度的指標。

1.3.1" 聚集度測定" 根據調查數據，選用以下5種聚集度指標進行檢驗，計算公式及評價方法如下：

叢生指標I：I=s2/m-1，當Igt;0時為聚集分布；當Ilt;0時為均勻分布；當I=0時為隨機分布。

擴散系數C：C=s2/m。當Cgt;1時為聚集分布；當Clt;1時為均勻分布；當C=1時為隨機分布。

久野指數Ca指標：Ca=（s2/m-1）/m。當Cagt;0時為聚集分布；當Calt;0時為均勻分布；當Ca=0時為隨機分布。

平均擁擠度m*和聚塊性指標m*/m：即平均擁擠度與其平均值之比（m*/m）。當m*/mgt;1時為聚集分布；當m*/mlt;1時為均勻分布；當m*/m=1是為隨機分布。

負二項分布k指標：k=m2/（s2-m）。當0lt;klt;8時為聚集分布；當klt;0時為均勻分布；當k→+∞時為隨機分布。

1.3.2" 聚集度回歸分析" Iwao的m*-m回歸分析法：m*=α+βm。式中為分布的基本成分按大小分布的平均擁擠度：當α＞0時，個體間相互吸引，分布的基本成分為個體群；當α=0時，分布的基本成分是單個個體；當α＜0時，個體之間相互排斥。β說明基本成分分布的相對聚集度。β＞1為聚集分布，β＜1為均勻分布；β=1為隨機分布。

1.3.3" 聚集度檢驗" Taylor冪法則公式為lgs2=lgα+βlgm（α，β為常數）。β為聚集特征指數，當lgα=0，β=1時，為隨機分布；當lga＞0，β=1時，為聚集分布，但聚集度不依賴于密度；當lga＞0，β＞1時，為聚集分布，聚集度依賴于密度；當lga＜0，β＜1時，為均勻分布，種群密度越高越均勻。

1.3.4" 聚集原因分析" Blackith聚集均數λ：λ=（m/2k）r。其中k為負二項分布的指數k值，r是2k的自由度，即當α=0.5時的x2分布的函數值。當λgt;2，其聚集原因是由于病原聚集習性和環境條件或其中一個因素引起的。當λlt;2，聚集原因是由環境條件引起的。

1.4" 稻曲病抽樣方法

采用全田調查、平行線法、五點法、對角線法等3種抽樣方法，調查2 000穴水稻的病穗數和每穗病粒數，并計算病穗率。同時調查每個品種田塊全部發病穗數，計算田塊實際病穗率作為對照，通過統計分析對比，確定最佳調查方法。

1.4.1" 最適理論抽樣模型" Iwao利用m*—m回歸分析，可得出確定理論抽樣數的一般性公式，確定理論抽樣數的公式：N=（t/D）2[（α+1）/m+β-1]。式中N為理論抽樣數，D為允許誤差，m為單穴平均病穗數，t為概率保證，α、β為m*—m回歸式中的常數項和m的系數。

1.4.2" 序貫抽樣分析" 序貫抽樣是根據田間調查數據，在一定的概率水平下利用取得的樣本信息確定合適的抽樣量或判斷是否達到防治的指標。序貫分析模型公式為：

式中，D為允許誤差，α、β為m*—m回歸模型參數；x為防治臨界防治指標；t為分布臨界值；N為最適理論抽樣數。

2" 結果與分析

2.1" 稻曲病聚集度測定

通過調查每個品種的每穴病穗數，進而得出所需要的各品種病穗在田間分布型指標參數值，運用方差（s2）和平均每穴病穗數（m）及其聚集度各項指標來進行計算。計算數據表明，8個水稻品種病穗的空間分布各項指標均達到了Igt;0， Cgt;1，Cagt;0，m*/mgt;1，0lt;klt;8，根據聚集分布的檢驗標準，各項指標均符合，各品種的稻曲病病穗空間分布型表現趨于一致，均呈現聚集分布特點（表1）。

8個水稻品種稻曲病病粒的空間分布各項指標均達到了Igt;0， Cgt;1，Cagt;0，m*/mgt;1，0lt;klt;8，根據檢驗標準，各項指標均都符合聚集分布，各品種稻曲病的病粒空間分布型表現趨于一致，均呈現聚集分布特點（表2）。這說明稻曲病病穗還是病粒的空間分布均屬于聚集分布型。

2.2" 聚集度回歸模型分析

用Iwao法回歸模型分別對表中8個品種的稻曲病病穗、病粒的平均密度（m）和平均擁擠度（m*）進行回歸分析，建立m*-m回歸方程式為病穗m*=1.4342+2.2619m（R2=0.9085，r=0.9532），病粒m*=5.1959+2.1573m（R2=0.9095，r=0.9446）。

在上述m*-m回歸方程式中病穗α=1.4342gt;0，β=2.2619gt;1，說明病穗空間格局的基本成分是個體群，且個體之間相互吸引，存在明顯的發病中心點。病粒α=5.1959gt;0，β=2.1573gt;1，說明病粒空間格局的基本成分是個體群，且個體之間相互吸引，呈聚集成堆現象。病粒（α、β）gt;病穗（α、β），說明基本成分內的擁擠度病粒要大于病穗，均為聚集分布。

2.3" 聚集度檢驗

將表1和表2中均值（m）和方差（s2），按Taylor冪法則lgs2=lga+blgm公式分別建立病穗和病粒的Taylor冪回歸方程。病穗lgs2=0.5892+1.2220lgm（R2=0.9933，r=0.9966），病粒lgs2=0.9194+1.5573lgm（R2=0.9629，r=0.9813）。

lga＞0，b＞1，說明病株的空間分布為聚集的，且聚集強度隨著病株密度的增加而升高，進一步證明稻曲病的病穗和病粒田間分布為聚集分布，聚集度依賴于密度，與Iwao法回歸分析的空間分布型的結果相一致。

2.4" 聚集原因分析

采用Blackith聚集均數λ：λ=（m/2k）r來分析聚集原因。由于2k自由度為小數，一般采用比例內插法計算r值，由此得到λ值。經過計算病穗λ=0.3735lt;2，說明稻曲病病穗的聚集是由于某些環境作用引起。病粒λ=0.8726lt;2，說明稻曲病病粒的聚集是由于某些環境作用引起。

對聚集均數（λ）和病穗、病粒平均密度（m）進行回歸分析，得到回歸方程為：病穗：λ= 0.5082m-0.0256（R2=0.9812，r=0.9906），病粒：λ=0.4662m-0.0168（R2=0.9993，r=0.9996）從回歸方程中可以看出，病穗、病粒的聚集均數與各自平均密度呈現正相關，即聚集均數隨著病情平均密度的增高而增大。

2.5" 不同抽樣方法對稻曲病調查的影響

從表3中可以看出，8個品種用平行線調查法的病穗率基本接近全查的病穗率，誤差率也最小。平行線法誤差率在1.60～5.71之間，五點法誤差率在6.49～28.11之間，對角線法誤差率在5.66～24.29之間。說明平行線調查法是最適合稻曲病調查的方法。

2.6" 稻曲病調查的理論抽樣方法

應用Iwao的理論抽樣公式來確定理論抽樣數N，建立最適理論抽樣模型為：N=（t/D）2[（α+1）/m+β-1]，F（t）=0.95時，t=1.96，允許誤差D分別為0.1、0.2和0.3時，計算不同精確度下穴病穗數時所需的最適抽樣數。根據最適理論抽樣數模型得出稻曲病的不同發病密度、不同允許誤差水平時的理論抽樣數。同一允許誤差下，隨著田塊中每叢稻發病穗數的增加，抽樣叢數可逐漸減少（表4）。若想獲得較為精確的調查結果，單穴病穗數為1個時，D=0.1、0.2和0.3時分別需要調查1 420穴、355穴和158穴，綜合田間發病程度、精確度和實際調查可行性考慮，每個小區調查200穴為宜。

2.7" 稻曲病序貫抽樣

根據Iwao的方法，分別確定防治指標為每穴病穗數為x=1和x=2；將t=1.96，α=1.4342，β=2.2619代入序貫抽樣公式，得出序貫抽樣檢索表。由表5可知，調查株數達到N時，若N穴水稻累計發病穗數超過上限則可確定為需防治田塊；若累計發病穗數低于下限時，可確定為不需防治田塊；累計發病穗數在上、下限之間，則應繼續調查。實際抽樣過程中如果累計病穗數總是介于序貫抽樣檢索表的上、下限之間時，依據公式確定最大抽樣植株數。

3" 結論與討論

通過5種聚集度指標和Iwao回歸分析法和Taylor冪法則驗證，遼寧8個主栽水稻品種稻曲病病穗、病粒在田間均呈聚集分布，這一結果與謝子正對秈－粳雜交稻等研究相一致[8]。潘以樓在江蘇晚熟粳稻上發現隨機分布型[9]，陳紅在浙江甬優系列雜交稻上還發現均勻分布型[10]。遼寧雜交稻和粳稻均呈現聚集分布型，暫時沒發現其它類型分布型，可能是由于地區氣候差異或遼寧地區種植習慣主要以單季稻為主造成。

采用Blackith對8個水稻品種的病穗和病粒聚集度均數（λ）的計算結果表明，只有一個品種鹽豐228的病粒均數的λ大于2，可能是由于品種本身抗性較差，屬于感病品種，結合侵染時期遭遇適合發病氣候造成的[12]。當λgt;2，病害聚集是由病害自身特性或者環境因素引起的；當λlt;2，聚集原因是由環境條件引起的，由此可見，稻曲病聚集分布主要是由一些環境因素引起的，這可能是與影響稻曲病的發生因素有很大的相關性。遼寧地區稻曲病病穗和病粒多集中在邊緣幾行，可能由于風向和水流關系，造成病殘體、菌源、肥料富集在田埂附近，造成邊行稻曲病發生程度更重，這與唐春生等對兩系雜交水稻的空間分布型研究結果基本相符[11]，建議在進行藥劑防治時，重點防治稻田的邊行。

利用多種田間抽樣方法調查結果比較，平行線法與田間全查的實際發病率最為接近，誤差率也最低，建議每塊田取樣值為200穴，這與李馬涼、肖業武等研究的結果相一致[13-14]。制定的理論抽樣表和序貫抽樣表能夠作為稻曲病田間調查取樣和防治的參考依據，增加調查準確度，減少田間調查工作量，提高田間防控效果。

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