摘 要：在春小麥白粉病發(fā)病初期，采用不同抽樣方法調(diào)查小麥白粉病的病株率，運(yùn)用4種空間分布型聚集指標(biāo)和Iwao回歸分析法、Taylor冪法則對(duì)春小麥白粉病病株的田間分布型進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果表明，棋盤式取樣法更適用于發(fā)病初期春小麥白粉病的田間調(diào)查，準(zhǔn)確度更高。春小麥白粉病發(fā)病初期的田間分布型為均勻分布，田間分布的基本成分為相互排斥的個(gè)體。根據(jù)平均擁擠度（M*）與發(fā)病級(jí)別均值（m）之間的Iwao回歸關(guān)系，建立春小麥白粉病田間最適抽樣模型為N=t2（0.836/m-0.018）/D2及序貫抽樣模型T（1，2）=0.8 n±1.589。

關(guān)鍵詞：小麥白粉病； 聚集指標(biāo)； 田間分布型； 抽樣模型

中圖分類號(hào)：S435.121.4+6" " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " 文章編號(hào)：1002-204X（2023）04-0007-05

doi：10.3969/j.issn.1002-204x.2023.04.003

Study on Field Distribution Pattern and Sampling Technique

of Spring Wheat Powdery Mildew

Han Mengyang， Hu Yaolong， Shen Hao， Han Yongjin， Lu Jinbo， Gao Long， Ren Bin*

（School of Agriculture， Ningxia University， Yinchuan， Ningxia 750021）

Abstract In the early stage of spring wheat powdery mildew， the incidence of powdery mildew was investigated by different sampling methods， and the field distribution pattern of spring wheat powdery mildew was determined by using four spatial distribution aggregation indexes， Iwao regression analysis and Taylor power law. The results showed that the chessboard sampling method was more suitable for the field investigation of spring wheat powdery mildew at the beginning of the disease， and its accuracy was higher. The field distribution pattern of spring wheat powdery mildew at the early stage was even， and the basic components of field distribution were mutually exclusive individuals. According to the Iwao regression relationship between the average crowding degree" （M*） and the mean disease level （m）， the best sampling model for spring wheat powdery mildew in the field was N=t2（0.836/m-0.018）/D2 and the sequential sampling model T（1，2）=0.8 n± 1.589.

Key words Wheat powdery mildew; Aggregation indicators; Field distribution type; Sampling model

小麥作為我國(guó)三大農(nóng)作物之一，其播種面積和產(chǎn)量?jī)H次于水稻，位居第二，在全國(guó)范圍均有種植[1]。小麥白粉病是由禾布氏白粉菌小麥?；停˙lumeria graminis f. sp. tritici）引起的一種世界性的小麥真菌病害，對(duì)小麥產(chǎn)量影響很大。近年來，我國(guó)小麥白粉病發(fā)生危害極為嚴(yán)重，在小麥種植區(qū)隨處可見，極大地影響小麥品質(zhì)[2-3]。

目前，有關(guān)小麥白粉病的藥劑防治及抗性遺傳研究較多[4-6]，關(guān)于小麥白粉病田間分布型的研究較少。研究植物病害的田間分布型是病害調(diào)查取樣、流行預(yù)測(cè)以及防治等工作的基礎(chǔ)[7]，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)小麥不同病害及不同作物白粉病的田間分布型開展了研究。張玉華等[7]研究發(fā)現(xiàn)小麥全蝕病病株的田間分布型隨著病株密度的增加趨于聚集分布。韓紅[8]研究發(fā)現(xiàn)小麥紋枯病病莖的田間分布型為聚集分布，并根據(jù)Iwao回歸關(guān)系建立了田間理論抽樣數(shù)。崔欣等[9]研究表明當(dāng)菊芋白粉病發(fā)生初期的平均病級(jí)小于3時(shí)，田間分布型為聚集分布；平均病級(jí)大于3時(shí)（含）病害分布型為隨機(jī)或均勻分布。王萌等[10]調(diào)查辣椒白粉病發(fā)現(xiàn)，當(dāng)病情指數(shù)較低時(shí)，病害為聚集分布，表現(xiàn)為點(diǎn)片發(fā)生；聚集指數(shù)大于0.5時(shí)，田間分布型為均勻分布。近年寧夏引黃灌區(qū)普遍存在春小麥田與冬小麥田混合種植現(xiàn)狀，可能會(huì)對(duì)小麥白粉病的田間分布型產(chǎn)生影響。該研究通過病害田間調(diào)查不同取樣方法及田間分布型數(shù)據(jù)分析方法，對(duì)寧夏灌區(qū)小麥種植區(qū)的春小麥白粉病田間分布型進(jìn)行初步調(diào)查分析。通過對(duì)小麥白粉病田間發(fā)病規(guī)律的研究，明確小麥白粉病發(fā)病初期的田間分布情況，確立病害調(diào)查時(shí)的最佳抽樣方法，建立最適抽樣模型，為小麥白粉病的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)及防治提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查品種

春小麥調(diào)查品種為寧春50號(hào)。

1.2 不同抽樣方法設(shè)置

2020年4月春小麥白粉病發(fā)病初期，在寧夏銀川平原小麥種植區(qū)，選擇栽培密度相似的5塊春小麥田進(jìn)行小麥白粉病發(fā)生情況調(diào)查。即采取平行線取樣法、棋盤式取樣法、雙對(duì)角線取樣法、五點(diǎn)取樣法4種抽樣方法對(duì)相同春小麥田的白粉病進(jìn)行病害調(diào)查。以10株小麥為1個(gè)樣方，每塊麥地取樣方120個(gè)，共調(diào)查5塊春小麥田的白粉病總發(fā)病株數(shù)，作為實(shí)際發(fā)病率對(duì)照，對(duì)不同抽樣方法的準(zhǔn)確度進(jìn)行比較。

1.3 空間分布型聚集度指標(biāo)測(cè)定方法

整理調(diào)查數(shù)據(jù)，列出5塊春小麥田小麥白粉病發(fā)生的頻次分布表，計(jì)算出樣本發(fā)病級(jí)別均值（m）、樣本方差（S2）等多個(gè)聚集度指標(biāo)。運(yùn)用擴(kuò)散系數(shù)C、叢生指標(biāo)I、擴(kuò)散型指數(shù)Iδ、平均擁擠度與發(fā)病級(jí)別均值的比值M*/m 4項(xiàng)空間分布型聚集指標(biāo)進(jìn)行田間分布型數(shù)據(jù)分析，初步判斷小麥白粉病的田間分布型。

1.3.1 平均擁擠度與發(fā)病級(jí)別均值的比值M*/m

M*/m值由S.Iwao提出，其中：M*的計(jì)算公式為M*=m+（s2/m）-1，當(dāng)M*/mgt;1時(shí)，田間分布型為聚集分布；當(dāng)M*/mlt;1時(shí)，田間分布型為均勻分布；當(dāng)M*/m≈1時(shí)，田間分布型為隨機(jī)分布。

1.3.2 擴(kuò)散型指數(shù)Iδ值

擴(kuò)散型指數(shù)Iδ值由日本學(xué)者提出，其計(jì)算公式為Iδ=n×（∑fx2-∑fx）/∑fx（∑fx-1），其中：n代表樣點(diǎn)數(shù)，x代表每樣點(diǎn)出現(xiàn)的病株數(shù)量。當(dāng)Iδgt;1時(shí)，田間分布型為聚集分布；當(dāng)Iδlt;1時(shí)，田間分布型為均勻分布；當(dāng)Iδ值接近于1時(shí)，田間分布型為隨機(jī)分布。

1.3.3 擴(kuò)散系數(shù)C檢驗(yàn)

擴(kuò)散系數(shù)C檢驗(yàn)是用來判斷病害的分布是否偏離隨機(jī)型的一個(gè)系數(shù)，也是判定田間分布型類型的一個(gè)指標(biāo)，計(jì)算公式為C=s2/m。當(dāng)C=1時(shí)，病害田間分布型為隨機(jī)分布；當(dāng)Cgt;1時(shí)，病害田間分布型為聚集分布；當(dāng)Clt;1時(shí)，病害田間分布型為均勻分布。

1.3.4 叢生指標(biāo)I

叢生指標(biāo)I是分析總體為N的取樣聚集程度的檢驗(yàn)方法，也叫聚集指標(biāo)，計(jì)算公式為I=（s2/m）-1。當(dāng)Igt;0時(shí)，田間分布型為聚集分布；當(dāng)Ilt;0時(shí)，田間分布型為均勻分布；當(dāng)I的數(shù)值接近于0時(shí)，田間分布型為隨機(jī)分布。

1.4 Iwao回歸分析法

運(yùn)用Iwao的M*-m回歸模型[11]，計(jì)算平均擁擠度M*和發(fā)病級(jí)別均值m的回歸關(guān)系，即M*=α+βm。其中α代表分布的基本成分的平均擁擠度。當(dāng)α=0時(shí)，分布的基本成分是單個(gè)個(gè)體；當(dāng)αgt;0時(shí)，個(gè)體間相互吸引，分布的基本成分是個(gè)體群；當(dāng)αlt;0時(shí)，個(gè)體間相互排斥。β代表分布的基本成分的空間分布型，βgt;1時(shí)為聚集分布，β=1時(shí)為隨機(jī)分布，βlt;1時(shí)為均勻分布。通過建立線性回歸方程，進(jìn)一步測(cè)定病害空間分布型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

1.5 Taylor冪法則回歸分析法

運(yùn)用Taylor冪法則，對(duì)樣本方差（S2）和樣本發(fā)病級(jí)別均值（m）進(jìn)行回歸方程檢驗(yàn)，公式為lgS2=lgα+βlgm。當(dāng)lgα=0、β=1時(shí)，田間分布型為隨機(jī)分布；當(dāng)lgαlt;0、βlt;1時(shí)，田間分布型為均勻分布；當(dāng)lgαgt;0、βgt;1時(shí)，田間分布型為聚集分布。

1.6 抽樣模型研究

1.6.1 Iwao理論抽樣模型

采用Iwao的最適理論抽樣模型[12]對(duì)小麥白粉病的理論抽樣數(shù)進(jìn)行分析，建立抽樣模型，具體公式如下：

N=t2[（α+1）/m+β-1]/D2

式中，N為最適抽樣數(shù)，t為概率保證值（取95%置信條件下t=1.96），m為發(fā)病級(jí)別均值，D為允許誤差，α、β分別為Iwao回歸方程M*=α+βm中的截距和斜率。

1.6.2 Iwao序貫抽樣模型

采用Iwao提出的序貫抽樣模型公式T（0，1）=n m0±t[n（α+1）m0+n（β-1）m02]，制定序貫抽樣表。其中：T（0，1）為抽樣的上限和下限，n為抽樣數(shù)，m0為田間防治指標(biāo)，α、β同理論抽樣模型參數(shù)值，取95%置信條件下t=1.96。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同抽樣方法準(zhǔn)確度比較

采用不同抽樣方法調(diào)查的春小麥白粉病病株率結(jié)果（表1）表明，棋盤式取樣法的平均病株率最接近田間實(shí)際病株率，平均誤差率僅為0.90%；其次是雙對(duì)角線取樣法；平行線取樣法和五點(diǎn)取樣法誤差率較大。因此，在調(diào)查春小麥白粉病田間病株率時(shí)，應(yīng)選擇棋盤式取樣法進(jìn)行病害調(diào)查，這樣不僅減少誤差，同時(shí)也展現(xiàn)樣本平均數(shù)的代表性，抽樣所得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度較高。

2.2 小麥白粉病田間分布型聚集度指標(biāo)測(cè)定

根據(jù)銀川平原地區(qū)5塊春小麥田的小麥白粉病調(diào)查情況，統(tǒng)計(jì)每10株小麥中出現(xiàn)白粉病的病株數(shù)次數(shù)，將調(diào)查數(shù)據(jù)制成調(diào)查次數(shù)分布表（表2），并計(jì)算二級(jí)數(shù)據(jù)的數(shù)值。

將所得的二級(jí)數(shù)據(jù)運(yùn)用1.3中的空間分布型測(cè)定方法，計(jì)算4種聚集指標(biāo)的數(shù)值，分析5塊春小麥田的小麥白粉病田間分布型聚集指數(shù)。結(jié)果（表3）表明，5塊春小麥田的擴(kuò)散指數(shù)、田間平均擁擠度與發(fā)病級(jí)別均值的比值、擴(kuò)散系數(shù)的值均小于1，叢生指標(biāo)值小于0。因此，春小麥白粉病在發(fā)病初期的田間分布型屬于均勻分布。

2.3 Iwao法回歸方程檢驗(yàn)

根據(jù)Iwao提出的M*-m回歸分析法，對(duì)5塊春小麥田的數(shù)據(jù)（表1）進(jìn)行線性回歸檢驗(yàn)。得到小麥白粉病病株在田間分布結(jié)構(gòu)的相關(guān)回歸方程為M*=-0.164+0.982 m（r=0.993 9）。上述M*-m回歸方程中，α=-0.164lt;0，說明小麥白粉病空間格局的基本成分個(gè)體間相互排斥；β=0.982lt;1，說明春小麥白粉病病株的田間基本成分為均勻分布。該結(jié)論與之前空間分布型聚集度指標(biāo)測(cè)定結(jié)果一致。

2.4 Taylor冪法則檢驗(yàn)

小麥白粉病病株的S2-m的回歸關(guān)系式為lgS2=-0.081+0.941lgm，式中l(wèi)gαlt;0、βlt;1，說明小麥白粉病病株的田間分布型為均勻分布，該結(jié)果同樣驗(yàn)證了春小麥白粉病病株的田間分布型為均勻分布這一結(jié)論。

2.5 田間抽樣模型研究

2.5.1 小麥白粉病發(fā)病初期田間調(diào)查的理論抽樣模型

將M*-m回歸方程中的α=-0.164、β=0.982代入1.6.1中最適抽樣模型公式中，可得春小麥白粉病的抽樣公式：

N=t2（0.836/m-0.018）/D2

根據(jù)Iwao的統(tǒng)計(jì)方法，在允許出現(xiàn)誤差值（設(shè)D=0.05、0.10、0.15、0.20）的前提下，即可求得春小麥白粉病不同發(fā)病程度與不同精度要求下應(yīng)抽取的理論抽樣數(shù)（表4）。可以看出，隨著小麥白粉病田間發(fā)病級(jí)別均值的增大，理論抽樣數(shù)減少；且允許誤差越大，理論抽樣數(shù)越小。

2.5.2 小麥白粉病發(fā)病初期田間調(diào)查的序貫抽樣模型

依據(jù)Iwao的方法，確定防治指標(biāo)m0=0.8，將α=-0.164、β=0.982、t=1.96代入序貫抽樣公式，得到小麥白粉病田間序貫抽樣公式為T（1，2）=0.8 n±1.589。通過公式制定相應(yīng)小麥白粉病序貫抽樣表（表5），當(dāng)抽樣數(shù)為n時(shí)，如果調(diào)查的累計(jì)發(fā)病株數(shù)超過抽樣數(shù)對(duì)應(yīng)的上限時(shí)，則建議開展病害防治工作；如果低于下限時(shí)，則應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行病害監(jiān)測(cè)預(yù)警；如果調(diào)查的累計(jì)發(fā)病株數(shù)處于序貫抽樣模型上限與下限之間時(shí)，應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行調(diào)查。最大抽樣數(shù)可根據(jù)理論抽樣模型N=t2（0.836/m-0.018）/D2來確定，當(dāng)D、t值在確定的情況下，可以計(jì)算出田間小麥白粉病最大抽樣株數(shù)。

3 結(jié)論與討論

調(diào)查病害的田間分布型不僅有助于確定或改進(jìn)抽樣設(shè)計(jì)方案，而且有助于對(duì)病害調(diào)查提供適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)方法，對(duì)病害防治具有重要指導(dǎo)意義[13]。通過對(duì)不同抽樣方法進(jìn)行比較，得出棋盤式取樣法為最適用于春小麥白粉病發(fā)病初期的田間取樣方法。通過對(duì)4種聚集性指標(biāo)和Iwao的M*-m直線回歸檢驗(yàn)、Taylor冪法則回歸分析法研究發(fā)現(xiàn)，春小麥白粉病發(fā)病初期病株的田間分布型為均勻分布，這與國(guó)內(nèi)甘國(guó)福等[14]、劉逸卿等[15]的研究結(jié)果不一致，他們認(rèn)為小麥白粉病到發(fā)病后期，才會(huì)趨于均勻分布。究其原因可能是由于寧夏灌區(qū)多存在春小麥與冬小麥混合種植的地塊，對(duì)小麥白粉病的田間分布格局產(chǎn)生了影響，才導(dǎo)致寧夏引黃灌區(qū)在春小麥白粉病發(fā)病初期呈現(xiàn)均勻分布的現(xiàn)象。另外，小麥白粉病是典型的氣傳病害，寧夏灌區(qū)冬小麥在春季已經(jīng)經(jīng)歷了較長(zhǎng)的生育期，而春小麥正值拔節(jié)期，白粉病菌會(huì)先在冬小麥上發(fā)病，隨后通過氣流傳播至春小麥田，所以春小麥田白粉病發(fā)病初期的田間分布型為均勻分布。最后，在此基礎(chǔ)上建立的Iwao理論抽樣模型為N=t2（0.836/m-0.018）/D2。通過構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，提出在允許誤差出現(xiàn)的情況下發(fā)病級(jí)別均值在0.4～3.6時(shí)的春小麥田間理論抽樣數(shù)，以及建立小麥白粉病的序貫抽樣模型為T（1，2）=0.8 n±1.589。在實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)不同地區(qū)小麥生產(chǎn)的具體情況，比如不同小麥品種之間、小麥白粉病的不同發(fā)病時(shí)期所導(dǎo)致的危害損失情況，以及田間病害的調(diào)查抽樣方法、病害綜合防治與減少小麥產(chǎn)量損失之間關(guān)系等[16-18]，對(duì)這些影響因素進(jìn)行綜合分析，并由此開展病害的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，建立具體科學(xué)模型指導(dǎo)病害調(diào)查與防治。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張浩. 關(guān)于中國(guó)小麥生產(chǎn)成本現(xiàn)狀分析與展望[J]. 農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2021，41（23）：139-143.

[2] TANG X L， CAO X R， XU X M， et al. Effects of climate change on epidemics of powdery mildew in winter wheat in China[J]. Plant Disease， 2017，101（10）：1753-1760.

[3] 唐秀麗. 氣候變化對(duì)我國(guó)小麥白粉病流行的影響[D]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)，2017.

[4] 王奧霖，趙亞男，孫超飛，等. 小麥不同抗性品種對(duì)6種殺菌劑防治小麥白粉病效果的影響[J].植物保護(hù)，2021，47（6）：285-290.

[5] 李玲，楊凱，陳凱，等. 木霉菌對(duì)小麥白粉病防治效果研究[J]. 中國(guó)植保導(dǎo)刊，2021，41（7）：9-13.

[6] HAUGRUD A R P， ZHANG Z C， FRIESEN T L， et al. Genetics of resistance to septoria nodorum blotch in wheat[J]. Theoretical and Applied Genetics， 2022，135：3685-3707.

[7] 張玉華，許新芳，張麗娟，等. 小麥全蝕病空間分布格局及抽樣技術(shù)研究[C]//. 河南省植物保護(hù)研究進(jìn)展Ⅱ（上），鄭州：河南省植物病理學(xué)會(huì)，2007：254-256.

[8] 韓紅. 小麥紋枯病空間分布格局及調(diào)查取樣技術(shù)研究[J]. 河南農(nóng)業(yè)，2008（5）：29.

[9] 崔欣，董然，段顯德，等. 菊芋白粉病的空間分布型和抽樣技術(shù)研究[J]. 中國(guó)植保導(dǎo)刊，2015，35（7）：57-61.

[10] 王萌，范詠梅，李璐，等. 辣椒白粉病病株田間分布型研究[J]. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，41（2）：83-86.

[11] IWAO S. Application of the m*-m method to the analysis of spatial patterns by changing the quadrat size[J]. Researches on Population Ecology， 1972，14（1）：97-128.

[12] IWAO S. A new regression method for analyzing the aggregation pattern of animal populations[J]. Researches on Population Ecology， 1968，10（1）：1-20.

[13] 劉波，朱育菁，肖榮鳳，等. 西瓜枯萎病病株空間分布格局及其抽樣技術(shù)[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào)，2004（9）：2043-2049.

[14] 甘國(guó)福，張春梅，俞天輝，等. 小麥白粉病病株田間分布型研究[J]. 甘肅農(nóng)業(yè)科技，1999（5）：43-44.

[15] 劉逸卿，湯其豹. 小麥白粉病田間分布型的初步研究[J]. 植物保護(hù)學(xué)報(bào)，1984（2）：91-94.

[16] 劉偉. 小麥白粉病菌的越冬溫度閾值和早春病害預(yù)測(cè)及病菌孢子的田間傳播研究[D]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2018.

[17] ZELENEVA Y V， AFANASENKO O S， SUDNIKOVA V P. Influence of agroclimatic conditions， life form， and host species on the species complex of wheat septoria pathogens[J]. Biology Bulletin， 2021，48（10）：1806-1812.

[18] XUE A G， LIM S， CHEN Y H， et al. Virulence structure of" Blumeria graminis f. sp. tritici， the causal agent of wheat powdery mildew， in Ontario， Canada， in 2018 and 2019[J]. Canadian Journal of Plant Pathology， 2021，43（6）：803-811.