“海沃德”獼猴桃細(xì)菌性潰瘍病田間分布型研究

王茹琳，劉 原，羅家棟，文 剛，王明田，李 慶

(1.中國氣象局成都高原氣象研究所/高原與盆地暴雨旱澇災(zāi)害四川省重點實驗室，四川 成都 610072；2.四川省農(nóng)村經(jīng)濟綜合信息中心，四川 成都 610072；3.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，四川 成都 611130；4.四川蒼溪獼猴桃研究所，四川 蒼溪 628400；5.宜賓市農(nóng)業(yè)局，四川 宜賓 644000)

“海沃德”獼猴桃是世界上種植最廣泛的獼猴桃品種，屬獼猴桃科(Actinidiaceae)，猴桃屬(ActinidiaLinoll.)，具有豐富的營養(yǎng)價值和極高的經(jīng)濟價值，且耐儲藏，在市場上極受歡迎。據(jù)2017年數(shù)據(jù)統(tǒng)計，“海沃德”在四川種植面積達(dá)3680hm2，是四川綠肉獼猴桃種植面積最多的品種。近年來四川獼猴桃種植區(qū)獼猴桃潰瘍病嚴(yán)重發(fā)生，究其原因，可能是在引種、購苗和采粉過程中，缺乏合理布局規(guī)劃和嚴(yán)格的檢疫措施所造成，對產(chǎn)業(yè)發(fā)展造成極大威脅。獼猴桃潰瘍病是一種由細(xì)菌引起的獼猴桃的毀滅性病害，該病菌可通過農(nóng)事操作、苗木、花粉、風(fēng)雨和昆蟲等傳播，氣候適宜時蔓延擴散極快，且難以根治，該病一旦發(fā)生，處理稍不及時，常造成毀園現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅獼猴桃產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。研究獼猴桃潰瘍病空間分布型，對提高病害田間調(diào)查準(zhǔn)確度，為預(yù)測預(yù)報提供理論支撐具有重要意義。本研究以田間調(diào)查為基礎(chǔ)，利用經(jīng)典的聚集度指標(biāo)法和回歸分析法對該病害的空間分布型進(jìn)行測定。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查方法

調(diào)查地設(shè)在成都彭州市，調(diào)查品種為海沃德。2018年3月下旬至4月初，在獼猴桃潰瘍病發(fā)病盛期，選擇栽培密度和立地條件相似的10個獼猴桃園進(jìn)行調(diào)查，以單株獼猴桃為樣方，隔行取樣，整行調(diào)查，每個樣地共查100株。記錄獼猴桃潰瘍病大田病株的株數(shù)和發(fā)病情況，計算發(fā)病率和病情指數(shù)，計算公式如下所示。

式中：DI代表發(fā)病率，Na代表病株數(shù)，N代表總株數(shù)

DI(%)=100×∑[(Ga×Na)/(Gmax×N)]

式中：DI代表病情指數(shù)，Ga代表發(fā)病級數(shù)，此處a=0、1……5，Na代表a級別對應(yīng)的病株數(shù)，Gmax代表發(fā)病最重級的代表數(shù)值，N代表調(diào)查總株數(shù)。式中發(fā)病級別按照張慧琴等[1]和張鋒等[2]方法，略加改動，具體見表1。

表1 獼猴桃潰瘍病大田病株病情分級標(biāo)準(zhǔn)

1.2 空間分布型測定

1.2.1 聚集指標(biāo)法

參照劉波等[3]研究方法，分別統(tǒng)計所調(diào)查樣地的平均病級密度(m)，計算樣本方差(S2)和平均擁擠度(m*)，了解病害發(fā)生的基本情況。依據(jù)上述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計算擴散系數(shù)C，叢生指標(biāo)I、聚集度指標(biāo)m*/m、久野指數(shù)CA和負(fù)二項分布參數(shù)K等聚集度指標(biāo)，測定獼猴桃潰瘍病在果園的空間分布格局；病害在樣地的聚集原因利用Blackith的種群聚集均數(shù)λ進(jìn)行分析[4]。

1.2.2 回歸模型分析法

應(yīng)用Iwao回歸分析法[5]和Talor冪法則[6]分別建立回歸模型，綜合分析獼猴桃潰瘍病分布的內(nèi)在結(jié)構(gòu)。

Iwao關(guān)系式為m*=α+βm

其中：m*表示平均擁擠度，m表示平均病級密度

Talor關(guān)系式為lgS2=lga+blgm

其中：S2表示樣本方差，m表示平均病級密度

1.3 抽樣技術(shù)研究

1.3.1 最適理論抽樣模型

本研究采用Iwao[7]的最適理論抽樣模型對獼猴桃潰瘍病的理論抽樣數(shù)進(jìn)行分析，并據(jù)其確定取樣方式，具體公式為：

N=t2[(α+1)/m+β-1)]/D2

式中：N代表獼猴桃潰瘍病的最適理論抽樣數(shù)，t代表概率保證，D代表允許誤差，m代表平均病級密度，α、β分別為m*-m回歸關(guān)系式中的截距和斜率。

1.3.2 序貫抽樣模型

應(yīng)用Iwao[8]提出的序貫分析模型，制定序貫抽樣表，以此決定取樣的樣本數(shù)，并作為防治決策的依據(jù)。計算公式為：

式中：n代表抽樣數(shù)，t代表分布臨界值，α、β代表m*-m關(guān)系式中的截距和斜率，m0代表防治指標(biāo)。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)病情況統(tǒng)計

調(diào)查了10個海沃德獼猴桃園獼猴桃潰瘍病的發(fā)病情況，見表2。由病級均值可以看出，10個樣地病級均值范圍為1.5～3.59，其中8號樣地病情最重，病情指數(shù)為71.8%、，發(fā)病最輕的樣地為4號，病情指數(shù)為10%。比較發(fā)病率可知，樣本田塊1和8最高，發(fā)病率均達(dá)80%，樣本田塊4最低，發(fā)病率為27%。

表2 10塊樣地獼猴桃潰瘍病大田病株發(fā)病情況

2.2 空間分布型指標(biāo)分析

獼猴桃潰瘍病病株在大田分布的聚集度指標(biāo)的檢驗結(jié)果如表3所示。10個樣本田地中的平均擁擠程度或個體鄰居數(shù)介于2.446—3.806之間，表明不同樣地病情的平均擁擠度存在較大差異。擴散系數(shù)C>1，叢生指數(shù)I>0，聚集度指數(shù)m*/m>1，久野指標(biāo)CA>0，負(fù)二項分布K>0。因此，根據(jù)判定標(biāo)準(zhǔn)，獼猴桃潰瘍病在田間的空間圖式符合聚集分布，但在不同樣地分布的聚集程度有差異。此外，根據(jù)負(fù)二項分布K的大小可比較聚集程度，8號樣地聚集程度最高，K值達(dá)16.618，4號樣地聚集程度最低，K值為0.669。

表3 聚集度指標(biāo)檢驗結(jié)果

2.3 回歸分析

2.3.1 m*-m回歸分析

根據(jù)Iwao提出的m*-m回歸分析法，將平均病級密度(m)和平均擁擠度(m*)進(jìn)行線性回歸擬合，建立獼猴桃潰瘍病株在大田分布結(jié)構(gòu)的相關(guān)回歸關(guān)系式為m*=1.284+0.744m關(guān)系數(shù)R值為0.946,表明相關(guān)關(guān)系顯著。式中α=1.284，β=0.744，其中α>0，說明大田中有明顯的發(fā)病中心，病株個體間相互吸引，在大田中形成小聚集團(tuán)(個體群)，中心病株的擴散和環(huán)境條件的影響是形成這種分布的原因；β<1，說明病株個體群(小聚集團(tuán))在田間趨于均勻分布。

2.3.2 Taylor冪法則

根據(jù)1.2.2建立冪相關(guān)大田病株的S2-m的回歸方程，關(guān)系式為lgS2=0.283+0.814lgm，相關(guān)系數(shù)R值為0.931,表明相關(guān)關(guān)系顯著。式中b=0.814，即b>0，a=0.283，即a<1，說明隨著病株密度的增加病株個體的空間格局趨于均勻分布。

2.4 影響聚集的因素分析

根據(jù)聚集均數(shù)判斷影響潰瘍病病株的因素，結(jié)果見表3。樣地1、7、8和9的λ值分別為2.815、2.348、3.517和3.053，值均大于2，說明獼猴桃潰瘍病病株在上述田塊聚集的原因是聚集行為與環(huán)境因素的共同影響所致。獼猴桃潰瘍病菌是典型的低溫型病害，最佳流行溫度為2℃～15℃，超過25℃病害基本停止蔓延，15℃時最利于病菌自身的繁殖和發(fā)展。研究表明，該病多從受傷的枝葉處進(jìn)入樹體，而后隨著樹液的流動擴散至主干和根部，說明病菌的聚集行為和環(huán)因素會導(dǎo)致病株的聚集。樣本田塊2、3、4、5、6和10的λ值分別為1.532、1.692、0.269、1.607、1.668和1.2，均小于2，表明某些環(huán)境如氣候、栽培條件、植株生育狀況等因素是導(dǎo)致獼猴桃潰瘍病病株在上述田塊的聚集的原因，與其本身的聚集習(xí)性無關(guān)。獼猴桃潰瘍病菌為細(xì)菌性病害，其能否大面積爆發(fā)，與寄主品種和自身抗性有很大關(guān)系。研究表明，該病通過風(fēng)、雨、昆蟲、農(nóng)事操作等方式傳播和流行，這也可能是導(dǎo)致病株在大田的聚集的重要因素。

2.5 抽樣模型分析

2.5.1 最適理論抽樣模型

將m*-m回歸式中的系數(shù)α=1.826和β=0.55，取t=1.96(95%置信區(qū)間的概率保證值)代入1.3.1中最適理論抽樣公式，得N=t2(2.284/m-0.054)/D2，理論抽樣表見表4。在相同平均病情等級的田塊，隨著允許誤差的增大，所需抽樣數(shù)顯著減少；允許誤差相同時，抽樣數(shù)隨平均病情等級的升高而減少(見表2、表4)。圖1是允許誤差D=0.2時(抽樣數(shù)適中且誤差較小)不同病情指數(shù)與對應(yīng)最適理論抽樣數(shù)關(guān)系圖，由圖中可知當(dāng)病情指數(shù)為5%、25%和50%時，所需的最適抽樣數(shù)分別為 1 056株、181株和59株，隨著病情指數(shù)的增加，大田病株所需抽樣數(shù)相應(yīng)減少。

圖1 不同病情指數(shù)情況下所需的最適抽樣數(shù)

表4 獼猴桃潰瘍病大田病株的理論抽樣數(shù)

2.5.2 序貫抽樣模型

本研究中設(shè)定m0=0.5，將a、b、t、m0代入模型公式，得出判據(jù)上下限計算公式為:T0(n),T1(n)=1.25n±3.07√n。據(jù)公式建立獼猴桃潰瘍病序貫抽樣檢索表(見表5)。抽樣時應(yīng)注意累計病情等級除以取樣數(shù)為平均病情等級，調(diào)查獼猴桃的累計病情等級超過上限時，判定該田塊為防治對象田；累計病情等級未超過下限時，確定為不防治田；當(dāng)累計病情等級在上下限之間時，則應(yīng)繼續(xù)抽樣調(diào)查，以理論抽樣模型中的最大抽樣數(shù)終止抽樣。

表5 獼猴桃潰瘍病序貫抽樣檢索表

3 結(jié)論與討論

本研究通過對病害的田間調(diào)查，依據(jù)經(jīng)典的數(shù)理統(tǒng)計方法對該病害的空間分布格局進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，根據(jù)聚集度指標(biāo)測定，獼猴桃潰瘍病在田間呈聚集分布。m*-m回歸分析法分析表明，獼猴桃病株以個體群形式分布于大田且存在明顯的發(fā)病中心。應(yīng)用種群聚集均數(shù)檢驗病株聚集原因可知，說明獼猴桃潰瘍病在一些田塊是由其聚集行為與環(huán)境因素共同影響所致，而在其他田塊則僅為某些環(huán)境因素等所致。獼猴桃潰瘍病為低溫型病害，多在1月中下旬發(fā)病，此時處于果樹休眠期，低溫會導(dǎo)致樹體凍傷，自身抵抗力下降，利于病菌大面積侵染。另外人為因素如苗木運輸、人工授粉、枝條修剪等也會導(dǎo)致獼猴桃潰瘍病菌大面積發(fā)生、聚集和流行。因此導(dǎo)致該病在大田聚集的原因多種多樣，與本研究結(jié)果符合。通過理論抽樣模型計算不同病情指數(shù)下的最適抽樣數(shù)，結(jié)果表明隨著病情指數(shù)的增加，大田病株所需抽樣數(shù)也相應(yīng)減少，通過此模型可為獼猴桃潰瘍病田間取樣提供參考，減少調(diào)查的盲目性。