全 文 ：气象因素对陕西省苹果褐斑病流行的影响
及预测模型*
李摇 娟1 摇 苟丽霞1 摇 胡小敏1 摇 任福平2 摇 卫军峰3 摇 安德荣1**
( 1 西北农林科技大学植物保护学院陕西省农业分子生物学重点实验室,陕西杨凌 712100; 2 陕西省农业技术推广中心,西安
710003; 3 陕西省植物保护总站, 西安 710003)
摘摇 要摇 基于对 1999—2008 年陕西省气温、相对湿度以及陕西省苹果主产区苹果褐斑病发
生、流行的监测,对苹果褐斑病发生时间、发病规律及流行程度进行了分析,并构建了旬平均
气温(T)和旬平均相对湿度(Hm)影响下苹果褐斑病一维和三维动态预测模型.结果表明:研
究区苹果褐斑病受环境因素影响严重,7、8 月在田间扩展迅速并引起大量落叶,危害可持续至
9 月,初霜后不再有新病斑扩展;构建模型所用的 T 和 Hm 与田间实际条件基本一致,苹果褐
斑病三维动态预测模型为: f ( T, Hm) = - 0郾 0172T3 + 0郾 9497T2 - 16郾 2209T + 88郾 9923 -
0郾 00001Hm3+0郾 00354Hm2-0郾 15554Hm+2郾 36578[f(T,Hm)为病情指数] .模型结果表明,田间
引起苹果褐斑病发生的 T为 15 益,大流行条件为 7、8 月 T为 23 益、Hm在 90%以上.
关键词摇 苹果褐斑病摇 三维动态预测模型摇 环境因素
文章编号摇 1001-9332(2011)01-0268-05摇 中图分类号摇 S436. 61摇 文献标识码摇 A
Effects of climate factors on the epidemic of apple Marssonina blotch in Shaanxi Province
and related prediction models. LI Juan1, GOU Li鄄xia1, HU Xiao鄄min1, REN Fu鄄ping2, WEI
Jun鄄feng3, AN De鄄rong1 ( 1Shaanxi Province Key Laboratory of Molecular Biology for Agriculture,
College of Plant Protection, Northwest A & F University, Yangling 712100, Shaanxi, China;
2Shaanxi Agricultural Technology Promotion Center, Xi爷an 710003, China; 3Shaanxi Plant Protec鄄
tion Station, Xi爷an 710003, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2011,22(1): 268-272.
Abstract: Based on the long term (1999-2008) monitoring of air temperature and relative humidi鄄
ty and of the occurrence and epidemiological trend of Marssonina blotch in the main apple鄄produc鄄
tion area of Shaanxi Province, this paper analyzed the occurrence time, pathogenesis regularity,
and epidemiological level of Marssonina blotch, with the 1鄄 and 3鄄dimensional models for predicting
Marssonina blotch under effects of ten鄄day mean air temperature (T) and relative humidity (Hm)
constructed. In study area, the development of Marssonina blotch was mainly affected by environ鄄
ment factors. This disease spread rapidly in field in July and August, causing orchard defoliation,
and the harm persisted until September. After the first frost, new disease spots no longer devel鄄
oped. The data of T and Hm in the models showed a good fitting with field condition. The 3鄄dimen鄄
sional dynamic prediction model of Marssonina blotch was f( T,Hm) = -0郾 0172T3 +0郾 9497T2 -
16郾 2209T+88郾 9923-0郾 00001Hm3 +0郾 00354Hm2 -0郾 15554Hm+2郾 36578, where f(T,Hm) was
disease index. The modeling results showed that the T for the occurrence of Marssonina blotch in
field was 15 益, and the disease would have an epidemic peak when the T and Hm in July and Au鄄
gust reached 23 益 and 逸90% , respectively.
Key words: apple Marssonina blotch; 3鄄dimensional dynamic prediction model; environment fac鄄
tors.
*农业部公益性行业专项(nyhyzx07鄄051)、高等学校学科创新引智计划项目(B07049)和陕西省财政厅项目(2008)资助.
**通讯作者. E鄄mail: anderong323@ 163. com
2010鄄04鄄20 收稿,2010鄄10鄄30 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2011 年 1 月摇 第 22 卷摇 第 1 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Jan. 2011,22(1): 268-272
摇 摇 苹果褐斑病(Marssonina coronaria)的发生可造
成苹果树生长期大量落叶,大流行年份可造成 90%
的果园发生 60%以上的落叶,是造成苹果早期落叶
的重要病害之一[1] .苹果褐斑病的发生严重影响苹
果品质,造成当年苹果产量下降,现已成为苹果产区
普遍发生且为害严重的病害之一[2] .
本研究基于 1999—2008 年陕西省洛川县长期
定点调查及陕西省大面积普查资料,分析了苹果褐
斑病的周年流行动态,并结合对苹果褐斑病的发生、
流行起关键性作用的温度和湿度因素[3-4],利用 Mat鄄
lab软件[5-6]构建了苹果褐斑病非线性动态预测模
型,旨在为苹果褐斑病病害流行学研究提供借鉴性经
验,为苹果褐斑病防治适期的确定提供理论基础.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 病害发生、流行时间分布的监控试验
1999—2008 年在陕西省洛川县选定 4 个果园
进行监测试验 郾 果园面积均为 60 m伊60 m,栽种品
种为富士,监控时间为每年终霜后始有苹果褐斑病
病叶开始至初霜后病斑不再扩展为止,在试验区内,
期间每间隔 10 d调查一次危害叶片的叶数和级别,
计算平均病情指数,以确定试验区苹果褐斑病的发
病规律,即确定苹果褐斑病[7]初始发病时期、病斑
开始扩展时期、病害持续流行时间和病斑停止扩展
时期.
1郾 2摇 病害流行程度调查
1999—2008 年在陕西省苹果主产区渭北高原
进行苹果褐斑病发病程度的调查. 与各地植保站共
同协作,每年 3—10 月进行病情调查,每月调查 2 ~
3 次,每次调查 50 个连片种植园区,每个连片苹果
产区共设 100 个小区,每小区间隔 200 m,调查小区
面积 50 m伊60 m,小区内 5 点取样,每点 3 棵果树,
取 500 片叶调查发病率和病情级别,最终计算病情
指数.病情指数的计算参考文献[8],苹果褐斑病病
害的分级标准见表 1.
病情指数 =
移
9
0
xiyi
xmax移yi
伊 100%
式中:xi为病级代表值,i值在0 ~ 9;yi为第 i级苹果
褐斑病所对应的病叶数;xmax 为最大的病级代表值.
1郾 3摇 气象资料的获取
1999—2008 年,在陕西省洛川县设立定点观察
站,进行长期调查,定点调查的 4 个果园内放置百叶
箱,百叶箱中放置温度计、湿度计和干湿球温度表,
表 1摇 苹果褐斑病分级标准
Table 1摇 Standard of classification on apple blotch spot
等级
Grade
病斑占
叶面百分率
Percentage of
the disease spot
in total leaf
描述
Description
0 摇 0 叶面无病斑
Disease spot proportion was 0
1 (0,10] 病斑面积占叶面 1 / 5
Disease spot proportion was 1 / 5
3 (10,25] 病斑面积占叶面 1 / 4
Disease spot proportion was 1 / 4
5 (25,40] 病斑面积占叶面 2 / 5
Disease spot proportion was 2 / 5
7 (40,65] 病斑面积占叶面 3 / 5
Disease spot proportion was 3 / 5
9 >65 病斑面积占叶面多半以上或脱落Disease spot proportion was more
than half or defoliation
用于获取温、湿度数据[9],从终霜后每 10 d 查看数
据,得到旬平均气温、旬相对湿度.
1郾 4摇 苹果褐斑病影响因子动态模型的构建
温度、湿度影响苹果褐斑病的发生和流行[3,10] .
但苹果褐斑病的发生、流行与温度、湿度之间不是单
纯的线性关系,而是一个动态系统.本文利用气象因
子与病情指数的相关分析,构建苹果褐斑病预测预
报模型.苹果褐斑病病情指数与温度和湿度之间的
函数表达式为:
P = 渍( t,r)
式中:P为病情指数;t、r 分别为旬平均气温和旬相
对湿度的平均值.
利用最小二乘原理建立模型[11-12],利用多项式
拟合函数逼近方法进行曲线拟合[13] .设试验数据对
为(xi,yi)( i = 1,2,…,n),选用 m次多项式,则有:
y = f(x) = a0 + a1x + a2x2 + L + am滓m
=移
m
j = 0
a jx j
式中:f(x) 为病情指数;a j 为拟合方程的系数;x j 为
旬平均气温和旬相对湿度的平均值. 利用标准误
差[12,14] 作为 x关于 y的非线性回归曲线离散程度的
度量 郾 利用 R2 进行回归模型的拟合优度检验[15] .
采用 Matlab中的曲线拟合工具箱(curve fitting
toolbox)构建模型,利用二元函数 polyfit 进行多项式
拟合,采用 VC++ 6郾 0 软件进行程序设计.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 苹果褐斑病流行的年动态
由图 1 可以看出,不同年份之间、相同年份不同
月份之间,苹果褐斑病病害的初发时间、发病盛期时
9621 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 李摇 娟等: 气象因素对陕西省苹果褐斑病流行的影响及预测模型摇 摇 摇 摇 摇
图 1摇 1999—2008 年间苹果褐斑病的发生、发展与流行的时
间动态
Fig. 1摇 Time dynamics of Marssonina blotch occurrence, devel鄄
opment and epidemic from 1999 to 2008.
LFT: 终霜时间 Latest frost time; FFT: 初霜时间 First frost time;
EPIT:病害大流行初始时期 Epidemic peak initial time; IIS:病害初侵
染时期 Initial infection stage; EET: 病害大流行结束时期 End of epi鄄
demic time.
间、持续流行时间和病菌的潜伏期均各不相同.苹果
褐斑病于 4 月下旬至 5 月上旬初有新病斑发生,苹
果褐斑病菌开始潜伏侵染,5 月扩展不明显,7、8 月
病斑扩展迅速,8 月引起田间大量落叶.苹果褐斑病
可持续为害至 9 月下旬,病害在初霜后不再侵染危
害,即不再有新生病斑出现和老病斑的扩展.该现象
可能是受气候等因素的影响,具体原因尚需进一步
分析.
2郾 2摇 陕西省苹果褐斑病的流行程度
不同年份之间、相同年份不同月份之间研究区
苹果褐斑病的危害程度不同,但研究期间的年内危
害趋势基本一致(图 2).其中,2002、2006 年发生较
重,7 月病斑扩展迅速,一般 8—9 月的病情指数较
大,由于 9 月调查的多为落叶,所以该期病情指数仍
表现较高.
图 2摇 1999—2008 年间苹果褐斑病发生程度
Fig. 2 摇 Development level of Marssonina blotch from 1999 to
2008.
2郾 3摇 苹果褐斑病动态预测模型的建立
2郾 3郾 1 温度影响下的苹果褐斑病病情指数模型摇 随
旬平均气温的增长,研究区苹果褐斑病病情指数呈
三次函数增长,旬平均气温高于 15 益时初有新病斑
产生,23 益时病情指数分布较密集,且病情指数值
表现最高,当旬平均气温在 25 益以上时,病情指数
呈下降趋势(图 3).其多项式拟合结果如下:
f(T) = - 0郾 0345T3 + 1郾 8994T2 -
32郾 4419T + 177郾 9846
SE = 0郾 444, R2 = 0郾 748
式中:T为旬平均气温;f(T) 为病情指数;SE为标准
误差[16-18] .
2郾 3郾 2 相对湿度影响下的苹果褐斑病病情指数模型
摇 当旬相对湿度平均值大于 50%时,随旬相对湿度
平均值的增大,研究区苹果褐斑病病情指数的密集
点增多,即苹果褐斑病发病程度随旬相对湿度平均
值的增大而扩展迅速,当旬相对湿度平均值持续为
90%时,病情指数分布点尤为密集,且数值较高(图
4).两者的多项式拟合结果如下:
f(Hm) = - 0郾 00002Hm3 + 0郾 00708Hm2 -
0郾 31109Hm + 4郾 73157
SE = 0郾 383, R2 = 0郾 793
式中:Hm为旬平均相对湿度;f(Hm) 为病情指数.
2郾 3郾 3 苹果褐斑病动态预测模型摇 苹果褐斑病受旬
平均气温和旬平均相对湿度的共同影响,当旬平均
气温 15 益、寻平均相对湿度 50%时,研究区初有新
病斑出现,随旬平均气温和旬平均相对湿度的增加,
病情指数值增大,旬平均气温为 23 益、旬平均相对
湿度为 90%时,病斑扩展最迅速(图 5).
图 3摇 研究区苹果褐斑病病情指数与旬平均气温的多项式
拟合模型
Fig. 3摇 Polynomial model of disease index of Marssonina blotch
and average air temperature in the study area.
072 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
图 4摇 研究区苹果褐斑病病情指数与旬平均相对湿度的多
项式拟合模型
Fig. 4摇 Polynomial model of disease index of Marssonina blotch
and average relative humidity in the study area.
图 5摇 研究区苹果褐斑病的动态预测模型
Fig. 5 摇 Dynamic prediction model of Marssonina blotch in the
study area.
摇 摇 苹果褐斑病动态预测模型如下:
f(T,Hm) = - 0郾 0172T3 + 0郾 9497T2 - 16郾 2209T +
88郾 9923 - 0郾 00001Hm3 +
0郾 00354Hm2 - 0郾 15554Hm +
2郾 36578
SE = 0郾 227, R2 = 0郾 567
式中:T为旬平均气温;Hm为旬平均相对湿度;f(T,
Hm) 为病情指数.
3摇 结摇 摇 论
陕西省渭北高原具有中国乃至世界连片面积最
大的苹果生产基地,苹果产量现已居全国之首.近年
来,苹果褐斑病的发生引起苹果生长中期大量树叶
脱落[19],使当年苹果产量、品质下降,并且其负面影
响可持续数年.尤其是在套袋栽培技术大面积推广
后,果农对中后期病害防治技术的重视程度不够,在
苹果生长早期由于褐斑病导致大量落叶的现象十分
常见[20] .
本研究对陕西省苹果主产区苹果褐斑病发生、
流行动态进行了长期监测.结果表明,苹果褐斑病田
间一般在 4 月下旬或 5 月上旬初有新病斑产生,病
害在田间的扩展情况受旬平均气温和旬平均相对湿
度变化的影响,8 月田间旬平均气温达到 23 益时,
随旬平均相对湿度的增加,病斑扩展迅速,并引起田
间大量落叶,与文献[3,9,21]的结论基本一致.
参考文献
[1]摇 Tamietti G, Matta A. First report of leaf blotch caused
by Marssonina coronaria on apple in Italy. Plant Dis鄄
ease, 2003, 87: 1005
[2]摇 Li Z鄄K (李泽宽), Liu A鄄Y (刘艾英). The integrated
control techniques of apple brown spot. Northwest Horti鄄
culture (西北园艺), 2008(4): 21-22 (in Chinese)
[3]摇 Verma LR, Sharma RC. Diseases of Horticultural
Crops: Fruits. New Delhi: Indus Publishing Company
FS鄄5, 1999: 80-87
[4] 摇 Zhao H, Huang LL, Liu J, et al. Influence of culture
media and environmental factors on mycelial growth and
conidial production of Diplocarpon mali. Letters in Ap鄄
plied Microbiology, 2010, 50: 645-652
[5]摇 Zhou G鄄Q (周国清). Using the software Matlab to
solve the problem of curve simulate. Journal of
Chongqing Vocational & Technical Institute (重庆职业
技术学院学报), 2003, 12(1): 38-39 (in Chinese)
[6]摇 L俟 X鄄M (吕喜明), Li M鄄Y (李明远). The realization
of curve fitting with Matlab. Journal of Inner Mongolia
University for Nationalities (Natural Science) (内蒙古
民族大学学报·自然科学版), 2009, 24(2): 125-
127 (in Chinese)
[7] 摇 Xiao Y鄄Y (肖悦岩). Plant Disease Epidemiology and
Forecast. Beijing: China Agricultural University Press,
2005 (in Chinese)
[8] 摇 Li D鄄H (李东鸿), Zhao Z鄄Y (赵政阳), Zhao H鄄Y
(赵惠燕), et al. The study of regularity of apple defo鄄
liation disease and its control by fungicide. Journal of
Northwest A & F University (Natural Science) (西北农
林科技大学学报·自然科学版), 2005, 33(5): 76-
80 (in Chinese)
[9] 摇 Hu T鄄L (胡同乐), Cao K鄄Q (曹克强), Wang S鄄T
(王树桐), et al. Study on the main factor for the epi鄄
demic of alternaria blotch on apple. Acta Phytopatholog鄄
ica Sinica (植物病理学报), 2005, 34(4): 374-377
(in Chinese)
[10]摇 Sharma JN, Sharma A, Sharma P. Out鄄break of Marsso鄄
nina blotch in warmer climates causing premature leaf
1721 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 李摇 娟等: 气象因素对陕西省苹果褐斑病流行的影响及预测模型摇 摇 摇 摇 摇
fall problem of apple and its management. Journal of
Horticulturae, 2004, 622: 405-409
[11]摇 Chen G (陈摇 光), Ren Z鄄L (任志良), Sun H鄄Z (孙
海柱). Curve fitting in least鄄square method and its real鄄
ization with Matlab. Ordnance Industry Automation (兵
工自动化), 2005, 24(3): 107-108 (in Chinese)
[12]摇 Spiegel MR, Schiller J, Srinivasan RA. Theory and
Problems of Probability and Statistics. New York:
McGraw鄄Hill Companies, 2002: 209-217
[13]摇 Zeng D鄄H (曾德惠). Realization of function approxi鄄
mation based on Matlab. Modern Electronics Technique
(现代电子技术), 2009(18): 140-143 (in Chinese)
[14]摇 Zhang WY, Lee SY, Song XY. Local polynomial fitting
in semivarying coefficient model. Journal of Multivariate
Analysis, 2002, 82: 166-188
[15]摇 Zhao W鄄Y (赵卫亚), Peng S鄄K (彭寿康), Zhu J (朱
晋). Econometrics. Beijing: China Machine Press,
2008: 37-50 (in Chinese)
[16]摇 Qu J鄄L (曲健禄), Fan K (范 摇 昆), Li X鄄J (李晓
军), et al. Control effect of several fungicides on apple
brown spot (Marssonina mali) in field. Acta Agricultu鄄
rae Jiangxi (江西农业学报), 2005, 28(5): 90-91
(in Chinese)
[17]摇 Cheng W鄄H (程维虎). The regression method and its
application for testing goodness鄄of鄄fit. Journal of Beijing
Polytechnic University (北京工业大学学报), 2006, 26
(2): 79-84 (in Chinese)
[18]摇 Long H鄄P (龙辉平), Xi S鄄F (习胜丰), Hou X鄄H (侯
新华). Computing the algorithm and analysis from ex鄄
periment data by means of minimum double multiplica鄄
tion. Computing Technology and Automation (计算技术
与自动化), 2008, 27(3): 20-23 (in Chinese)
[19]摇 Zhao H (赵摇 华), Huang L鄄L (黄丽丽), Kang Z鄄S摇
(康振生). Culture study of Marssonina coronaria from
diseased apple leaves. Mycosystema (菌物学报 ),
2009, 28(4): 490-495 (in Chinese)
[20] 摇 Zhou T鄄C (周天仓), Zhao H (赵摇 华), Huang L鄄L
(黄丽丽). Efficacy of propineb for controlling leaf
blotch caused by Marssonina coronaria and its effect on
zinc content in apple leaves. Journal of Plant Protection
(植物保护学报), 2008, 35(6): 519-524 ( in Chi鄄
nese)
[21]摇 Sharma JN, Sharma P. Studies on Marssonina coronaria
causing Marssonina blotch of apple in Himachal
Pradesh. Phytomorphology, 2006, 56: 61-64
作者简介摇 李摇 娟,女,1983 年生,硕士.主要从事植物病虫
害防治研究. E鄄mail: leej0012003@ 163. com
责任编辑摇 杨摇 弘
272 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷