植物病害流行的空间动态培训课件

植物病害流行的空间动态o植物病害空间动态是研究病害在距离菌源中心一植物病害空间动态是研究病害在距离菌源中心一定距离上的发生情况及传播规律问题。定距离上的发生情况及传播规律问题。o研究植物病害的空间动态需要按一定时序和位置研究植物病害的空间动态需要按一定时序和位置进行调查。进行调查。o在病害扩展的过程中，取任意时刻调查不同位置在病害扩展的过程中，取任意时刻调查不同位置的病情，往往是越靠近菌源中心处的病情越重，的病情，往往是越靠近菌源中心处的病情越重，越远越轻。越远越轻。2植物病害流行的空间动态本章内容：o5.1 植物病害流行空间的一般知识植物病害流行空间的一般知识o5.2 病害梯度与空间分布病害梯度与空间分布o5.3 远程传播远程传播3植物病害流行的空间动态5.1 5.1 植物病害流行空间动态的一般知识植物病害流行空间动态的一般知识u5.1.1 病害流行空间动态的概念病害流行空间动态的概念u5.1.2 病害流行空间动态的度量病害流行空间动态的度量u5.1.3 菌源中心与病原物传播菌源中心与病原物传播u5.1.4 寄主抗病性和植株密度对传播的影响寄主抗病性和植株密度对传播的影响4植物病害流行的空间动态5.1.1 5.1.1 病害流行空间动态的概念病害流行空间动态的概念病害流行的空间动态病害流行的空间动态即病害的传播，是即病害的传播，是病害发生、发展在空间上的表现，其变化取病害发生、发展在空间上的表现，其变化取决于寄主、病原、环境条件的相互作用。决于寄主、病原、环境条件的相互作用。5植物病害流行的空间动态5.1.1 5.1.1 病害流行空间动态的概念病害流行空间动态的概念o对多循环病害：对多循环病害：指寄主植物在一个生长季节指寄主植物在一个生长季节内病害在空间上的传播和发展动态。内病害在空间上的传播和发展动态。o对单循环病害：对单循环病害：指一个或多个生长季节病害指一个或多个生长季节病害传播在空间上的表现和分布规律。传播在空间上的表现和分布规律。6植物病害流行的空间动态o度量或描述病害流行空间动态的内容度量或描述病害流行空间动态的内容 （一）病害传播（一）病害传播距离距离 （二）传播（二）传播速率速率及其变化规律及其变化规律5.1.2 5.1.2 病害流行空间动态的度量病害流行空间动态的度量7植物病害流行的空间动态（一）病害传播距离（一）病害传播距离o影响病害传播影响病害传播距离的因素：距离的因素：1.1.病害传播的距离病害传播的距离u病原物的传播距离病原物的传播距离u寄主植物抗寄主植物抗/感病程度感病程度u环境条件环境条件u人为因素人为因素8植物病害流行的空间动态（一）病害传播距离（一）病害传播距离o病害的传播距离是有限的，其传播距离的最端病害的传播距离是有限的，其传播距离的最端点也应有点也应有“实查可得实查可得”的病害最低密度（或概的病害最低密度（或概率与其相对应。率与其相对应。小麦条锈病：小麦条锈病：4 m2样方中病叶率为样方中病叶率为0.01%2.2.病害传播的划定病害传播的划定9植物病害流行的空间动态病害传播距离的表示方式：病害传播距离的表示方式：o一次传播距离：一次传播距离：一段时间内所引致的病害传一段时间内所引致的病害传播距离，通常以日为时间单位，即一日内所播距离，通常以日为时间单位，即一日内所引致的病害传播距离。引致的病害传播距离。o一代传播距离：一代传播距离：菌源开始传播后，在一个潜菌源开始传播后，在一个潜育期间内多批传播所造成的传播距离。育期间内多批传播所造成的传播距离。10植物病害流行的空间动态一次传播距离一次传播距离11植物病害流行的空间动态一代传播距离一代传播距离12植物病害流行的空间动态o从开始观察记载的第一天起，菌源中心逐日产从开始观察记载的第一天起，菌源中心逐日产孢散布，每天都有病害传播发生，到孢散布，每天都有病害传播发生，到t2p（或（或tp1+p2，p为一个潜育期的天数，为一个潜育期的天数，p1和和p2分别为分别为第一和第二代的潜育期的天数）时调查得到的第一和第二代的潜育期的天数）时调查得到的病害扩展、蔓延距离，就是一代传播距离。病害扩展、蔓延距离，就是一代传播距离。一代传播距离观测：一代传播距离观测：13植物病害流行的空间动态P1P214植物病害流行的空间动态o指单位时间内病害传播距离的增长或病害指单位时间内病害传播距离的增长或病害“前前沿沿”的推进距离。的推进距离。（二）病害传播速率（二）病害传播速率RDd：为日平均传播速度（：为日平均传播速度（m/d），），Ddi：为第为第i天实现的一次传播距离天实现的一次传播距离，Ddn：为第为第n天实现的一次传播距离天实现的一次传播距离 15植物病害流行的空间动态o菌源中心：菌源中心：在一定范围内，病害最先发生的地点在一定范围内，病害最先发生的地点（发病中心）或病原物向周围传播的起源地点。（发病中心）或病原物向周围传播的起源地点。5.1.3 5.1.3 菌源中心与病原物传播菌源中心与病原物传播（一）菌源中心16植物病害流行的空间动态（1 1）点源）点源(point source):(point source):半径不超过传播距离的半径不超过传播距离的15%。（2 2）线源）线源(line source):(line source):面积或宽度之半不超过可能传播距离的面积或宽度之半不超过可能传播距离的15%。（3 3）区源）区源(area source)(area source)：可看成是密集四向排列的点源的集合。可看成是密集四向排列的点源的集合。（一）菌源中心17植物病害流行的空间动态o病原物传播体（传播单位）病原物传播体（传播单位）：是指病原物具有独立：是指病原物具有独立存活、传播和侵染功能的最小结构，它能被监测和存活、传播和侵染功能的最小结构，它能被监测和计数。计数。o包括：包括：真菌（孢子、菌核、菌丝的片段或其它休眠真菌（孢子、菌核、菌丝的片段或其它休眠器官等）、细菌的细胞（芽孢）、病毒的粒体，线器官等）、细菌的细胞（芽孢）、病毒的粒体，线虫（幼虫、成虫和卵）、高等寄生性植物的种子等。虫（幼虫、成虫和卵）、高等寄生性植物的种子等。（二）病原物传播（二）病原物传播1.1.病原物传播体病原物传播体18植物病害流行的空间动态传播体的特点：传播体的特点：u 数量巨大数量巨大u 体积小，质量轻体积小，质量轻u 主动性传播主动性传播 u 抗逆性强抗逆性强 u 吸引介体吸引介体具备一种或多种具备一种或多种19植物病害流行的空间动态o自然动力自然动力o人类的活动人类的活动o自身的活动自身的活动 2.2.病原物传播体的传播病原物传播体的传播 传播途径传播途径(channel of spread)20植物病害流行的空间动态o一是依靠自身动力一是依靠自身动力，如麦类赤霉病菌子囊孢子，如麦类赤霉病菌子囊孢子的的喷射喷射和油菜菌核病菌子囊孢子和油菜菌核病菌子囊孢子放射放射等；等；o二是借助外力二是借助外力，包括，包括雨滴、振动雨滴、振动和和风力风力。所借。所借助的风力主要是阵风，助的风力主要是阵风，气传病菌孢子释放的动力气传病菌孢子释放的动力 21植物病害流行的空间动态o逸散：逸散：发散至冠层以上空气中发散至冠层以上空气中 邻田或中、远距离的传播；邻田或中、远距离的传播；o着落：着落：在冠层内飘浮在冠层内飘浮 着落到附近植株感病部位（水平传播）着落到附近植株感病部位（水平传播）o降落：降落：落在土壤表面或寄主的非感病部位落在土壤表面或寄主的非感病部位（3 3）病原物传播体的去向病原物传播体的去向孢子寿命长孢子寿命长通过其他传播方式侵染寄主。通过其他传播方式侵染寄主。孢子寿命短孢子寿命短抗逆性弱，自然报废。抗逆性弱，自然报废。22植物病害流行的空间动态逸散逸散着落着落降落降落23植物病害流行的空间动态 传播体传播体的大小、形状、比重、表面光滑或粗糙的大小、形状、比重、表面光滑或粗糙程度，以及这些因素所决定的沉降速度；程度，以及这些因素所决定的沉降速度；传播体释放受到上升气流，水平风速，持续时传播体释放受到上升气流，水平风速，持续时间以及阵风乱流等间以及阵风乱流等随机因素随机因素的影响。的影响。（4 4）影响传播体的传播距离的物理学因素：影响传播体的传播距离的物理学因素：以气传病害为例：以气传病害为例：24植物病害流行的空间动态o病原物传播体病原物传播体的数量或密度、抵抗不良环的数量或密度、抵抗不良环境的能力、传播后的致病力；境的能力、传播后的致病力；o寄主植物寄主植物的数量，分布和密度，品种的抗的数量，分布和密度，品种的抗病性等；病性等；（5 5）影响病害传播距离的生物学因素：影响病害传播距离的生物学因素：环境因素会影响传播体生成，释放环境因素会影响传播体生成，释放以及萌发、侵入、扩展、发病。以及萌发、侵入、扩展、发病。25植物病害流行的空间动态o病原物传播体的传播是病害传播的前提，但决不病原物传播体的传播是病害传播的前提，但决不等于病害传播。等于病害传播。o传播体的传播完全可以理解为物理学过程。传播体的传播完全可以理解为物理学过程。o病害的传播则包括着落寄主感病部位后的萌发、病害的传播则包括着落寄主感病部位后的萌发、侵入、定殖直至发病的过程，是生物学过程。侵入、定殖直至发病的过程，是生物学过程。需要注意：需要注意：26植物病害流行的空间动态（6 6）传播范围）传播范围o孢子飞散距离与上升气流，水平风速呈正比，孢子飞散距离与上升气流，水平风速呈正比，与孢子沉降速度的平方呈反比。与孢子沉降速度的平方呈反比。X：孢子飞散距离（：孢子飞散距离（km）：空气密度：空气密度A：物质交换值：物质交换值 C：孢子沉降速度：孢子沉降速度U：水平风速（：水平风速（m/sec）27植物病害流行的空间动态5.1.4 5.1.4 寄主抗病性和植株密度对传播的影响寄主抗病性和植株密度对传播的影响p寄主抗病性影响流行速度，也影响病害的传播距离。寄主抗病性影响流行速度，也影响病害的传播距离。p抗性品种上的流行速度较低，传播距离较短，传播抗性品种上的流行速度较低，传播距离较短，传播速度减缓。速度减缓。p在多循环病害流行过程中，随着侵染世代的增加，在多循环病害流行过程中，随着侵染世代的增加，两者传播距离之差异也就愈明显。两者传播距离之差异也就愈明显。寄主抗病性：寄主抗病性：28植物病害流行的空间动态5.1.4 5.1.4 寄主抗病性和植株密度对传播的影响寄主抗病性和植株密度对传播的影响p“密度效应密度效应”(density effect)：指寄主植物密度对病害指寄主植物密度对病害传播和流行的影响结果。传播和流行的影响结果。u正密度效应正密度效应：在：在一定的变幅内一定的变幅内，植株密度愈大，病植株密度愈大，病害流行的速度愈快害流行的速度愈快、愈有利于传播。（主要的方面）。、愈有利于传播。（主要的方面）。u负密度效应负密度效应：植株过密，：植株过密，降低冠层内气流速度，不降低冠层内气流速度，不利于孢子扩散利于孢子扩散。植株密度：植株密度：29植物病害流行的空间动态5.2 5.2 病害梯度与空间分布病害梯度与空间分布o5.2.1 病害梯度o5.2.2 梯度模型o5.2.3 菌源与病害传播o5.2.4 病害梯度的利用30植物病害流行的空间动态5.2.1 5.2.1 病害梯度病害梯度u病害梯度病害梯度(disease gradient)：又称侵染梯度又称侵染梯度(infection gradient)或传播梯度或传播梯度(gradient of spread)，指传播发病后，自菌源中心向一定方向，指传播发病后，自菌源中心向一定方向的一定距离中所产生的病害的分布梯度，即子代的一定距离中所产生的病害的分布梯度，即子代病害数量（或密度）随着与菌源中心距离的增加病害数量（或密度）随着与菌源中心距离的增加而递减的现象或状况。而递减的现象或状况。31植物病害流行的空间动态该图表示菌源中心随时间而该图表示菌源中心随时间而变的过程。其中，既有总病变的过程。其中，既有总病情随时间的变化、发病空间情随时间的变化、发病空间随时间的变化，也有瞬时病随时间的变化，也有瞬时病情随空间位置的变化。情随空间位置的变化。32植物病害流行的空间动态o病害传播距离（一次传播距离或一代传病害传播距离（一次传播距离或一代传播距离）越大，病害梯度越不明显。播距离）越大，病害梯度越不明显。o随着时间的延长和病害密度的增大，梯随着时间的延长和病害密度的增大，梯度范围越来越小，越来越不明显。度范围越来越小，越来越不明显。33植物病害流行的空间动态5.2.2 5.2.2 梯度模型梯度模型（1）模型）模型1：（清泽茂九：（清泽茂九：1972）xi：距离菌源中心：距离菌源中心 di 处的病情处的病情a为菌源中心病情，为菌源中心病情，d为距离，为距离，b为梯度系数为梯度系数 34植物病害流行的空间动态由传播梯度模型推导出传播距离由传播梯度模型推导出传播距离D：o若采用清泽的梯度模型以若采用清泽的梯度模型以xmin代代x1，D代代di经推导可得出传播距离公式：经推导可得出传播距离公式：xmin 为为“实际可查实际可查”的最低病情的最低病情35植物病害流行的空间动态（1）模型）模型2：（Mac Kenzie：1979）n为传播模型的决定系数，为传播模型的决定系数，取决于病害种类取决于病害种类36植物病害流行的空间动态病害圆形传播和椭圆形传播的密度分布（等病情线）示意图病害圆形传播和椭圆形传播的密度分布（等病情线）示意图38植物病害流行的空间动态按照模型建立的计算机模型输出的病害分布图按照模型建立的计算机模型输出的病害分布图39植物病害流行的空间动态o寄主个体感病性和生态环境比较均一时，只要观察寄主个体感病性和生态环境比较均一时，只要观察到病害梯度就表明有一个当地的菌源中心存在。到病害梯度就表明有一个当地的菌源中心存在。o由本地菌源引起的病害流行，越是早期，梯度越明由本地菌源引起的病害流行，越是早期，梯度越明显，尤以一代传播的最为明显。显，尤以一代传播的最为明显。o病害比较严重时，梯度会变小。病害比较严重时，梯度会变小。（次生发病中心）（次生发病中心）。5.2.3 5.2.3 菌源与病害传播菌源与病害传播40植物病害流行的空间动态o判断病原物接种体来源；判断病原物接种体来源；o揭示接种体传播机制；揭示接种体传播机制；o评价病害控制措施的有效性；评价病害控制措施的有效性；o解释田间试验结果；解释田间试验结果；o为病害防治提供依据。为病害防治提供依据。5.2.4 5.2.4 病害梯度的利用病害梯度的利用41植物病害流行的空间动态o5.3.1 5.3.1 传播距离的划分传播距离的划分o5.3.2 5.3.2 远程传播远程传播5.3 5.3 远程传播远程传播42植物病害流行的空间动态5.3.1 5.3.1 传播距离的划分传播距离的划分o只有在气传病害的研究中，才对传播距离进只有在气传病害的研究中，才对传播距离进行划分。行划分。u近程传播u中程传播u远程传播43植物病害流行的空间动态近程传播：近程传播：o一般指一次传播距离在一般指一次传播距离在百米以下百米以下的传播；的传播；o传播动力传播动力主要是距离地面主要是距离地面2米以下的气流或米以下的气流或水平风力。水平风力。o传播造成的病害分布传播造成的病害分布在空间上是连续的在空间上是连续的或基或基本可追踪出其连续关系的。本可追踪出其连续关系的。44植物病害流行的空间动态中程传播：中程传播：o一次传播距离达一次传播距离达几百米乃至几公里几百米乃至几公里；o大量孢子大量孢子被被湍流或上升气流湍流或上升气流从冠层中抬升到从冠层中抬升到冠层以上数米高度，形成微型孢子云，由冠层以上数米高度，形成微型孢子云，由近近地面风力地面风力运送到一定距离运送到一定距离；o传播造成的病情分布往往是中断的，传播造成的病情分布往往是中断的，无明显无明显梯度现象梯度现象。45植物病害流行的空间动态p病害中程传播的前提是菌量大到一定程度病害中程传播的前提是菌量大到一定程度和菌源着生位置达到一定高度。和菌源着生位置达到一定高度。46植物病害流行的空间动态远程传播：远程传播：o一次传播距离远达一次传播距离远达数十、百公里以外数十、百公里以外；o巨量孢子巨量孢子被被上升气流、旋风上升气流、旋风携带至上千米高空，携带至上千米高空，形成孢子云，由形成孢子云，由水平风力水平风力吹响远处吹响远处。o传播后病害在空间上是远距离分隔的，并且传播后病害在空间上是远距离分隔的，并且新新的发病地不存在本地菌源的发病地不存在本地菌源。47植物病害流行的空间动态 菌源区菌源区菌量巨大菌量巨大；孢子释放后遇有孢子释放后遇有适合的气象条件和天气过程适合的气象条件和天气过程（湍流、（湍流、旋风和上升气流）；旋风和上升气流）；传播体对远程传播的适应性传播体对远程传播的适应性（能产生巨量孢子并能（能产生巨量孢子并能被气流传至远方，且能保持侵染活力）；被气流传至远方，且能保持侵染活力）；沉降区沉降区有感病寄主有感病寄主和和适宜病菌侵染的适宜病菌侵染的条件条件。远程传播的条件：远程传播的条件：48植物病害流行的空间动态印度小麦秆锈病远距离的传播示意图印度小麦秆锈病远距离的传播示意图49植物病害流行的空间动态50植物病害流行的空间动态思考题：思考题：1.植病流行的空间动态着重研究什么植病流行的空间动态着重研究什么?主要涉及哪主要涉及哪些因素些因素?需要了解哪些知识需要了解哪些知识?2.病原物传播体有哪些特点病原物传播体有哪些特点?3.病原物传播体的传播与病害传播有何异同病原物传播体的传播与病害传播有何异同?4.何为病害梯度何为病害梯度?何为一次传播距离和一代传播距何为一次传播距离和一代传播距离，两者的量纲有何不同离，两者的量纲有何不同?5.病害远程传播必须具备什么条件病害远程传播必须具备什么条件?51植物病害流行的空间动态