黃瓜霜霉病中期預警模型的研究

楊銀娟，鞠中安，曹婷婷，俞 懿，施穎紅，唐玉英，郭欣欣

(1 上海市奉賢區(qū)蔬菜技術推廣站，上海 201499；2 上海市農業(yè)技術推廣服務中心，上海 201103；3 浙江省植物保護檢疫局，杭州 310020)

黃瓜霜霉病(PseudoperonosporacubensisBerk.et Curt.)是黃瓜保護地栽培中常年發(fā)生最普遍、最易發(fā)生災變的重要病害[1]。在20世紀80年代初期至中期，該病主要依靠波爾多液、石硫合劑、代森鋅等低檔保護劑，近年來成為上海地區(qū)黃瓜上一大重災病害。自第一代高效低毒內吸性殺菌劑瑞毒霉(甲霜靈)的開發(fā)與應用起，黃瓜霜霉病的災變得到一定程度的控制，隨后又有多種高效新藥得到應用，提供了科學交替使用藥劑的靈活選擇，也從根本上解決了防治黃瓜霜霉病的難題。為了更有效控制該病發(fā)生災變，本研究匯總整理1999—2015年對黃瓜霜霉病的系統調查數據與同期的氣象要素，分析篩選影響該病發(fā)生的主要氣象要素因子的時間段，以期建立具有較好預警效果的數學模型。

1 材料與方法

1.1 測報基地概況

上海市奉賢區(qū)市屬常年菜地面積3 800—4 000 hm2，年栽培設施黃瓜面積約500—600 hm2，設有莊行、青村、柘林3個市級蔬菜專業(yè)病蟲測報點，測報預警黃瓜霜霉病是其核心任務之一，為全市提供較完整的常年系統測報調查資料。

為保障市場周年供應而固定設置黃瓜霜霉病測報栽培茬口模式有6個：①特早茬(1月上中旬播種，1月下旬—2月上旬全苗、2月下旬移栽、3月上中旬進入開花結果、4月上中旬開始采收、5月中下旬起拉秧換茬)；②早春茬(2月上中旬播種、2月下旬全苗、3月中旬前后移栽、3月下旬—4月初進入開花結果期、4月下旬開始采收、5月下旬—6月上旬拉秧換茬)；③晚春、初夏茬(3月中旬播種、3月下旬全苗、4月上中旬移栽、4月下旬進入開花結果、5月中旬開始采收、6月中下旬拉秧換茬)；④夏茬(5月上中旬播種、5月中下旬全苗、5月下旬、6月初移栽、6月中旬進入開花結果、6月下旬開始采收、7月中下旬拉秧換茬)；⑤早秋茬(7月中下旬播種、8月初上旬末全苗、8月中下旬移栽、9月上旬進入開花結果、9月下旬開始采收、10月下旬前后拉秧換茬)；⑥延秋茬(8月上中旬播種、8月下旬全苗、9月上中旬移栽、9月中下旬進入開花結果、10月上中旬開始采收、11月下旬前后拉秧換茬)。承擔黃瓜霜霉病測報任務的基地，每年需要配合測報調查的需要，栽培種植各類不同的主流茬口，保障常年實施測報調查數據的連續(xù)性。

1.2 調查方法

1.2.1 黃瓜霜霉病的測報系統調查

對黃瓜霜霉病的測報調查每個測報點要選早、中、晚三類茬口、每塊田采用對角線五點取樣，每點20株，共調查100株的株發(fā)病率和病情指數；未發(fā)病至發(fā)病初每5d調查1次，進入發(fā)病始盛期，改為每2d調查1次，記載株發(fā)病率、病情指數[2]；調查時間從3月初開始至10月底結束。2012年，地方實施標準《保護地黃瓜病害測報技術規(guī)范 第 1 部分：黃瓜霜霉病》(DB31/T 587—2012)的出臺，使得黃瓜霜霉病測報調查更加規(guī)范。

1.2.2 氣象要素的調查

對黃瓜霜霉病的發(fā)生有顯著影響的日常系統觀察數據，日平均溫度、日降雨量、日日照時數、0.1mm以上的降雨日，由奉賢區(qū)專業(yè)氣象站提供。

1.3 黃瓜霜霉病系統調查數據的計算方法

1.3.1 采用株發(fā)病率作為統計基準

株發(fā)病率與病情指數是正相關的關系，株發(fā)病率高，病害發(fā)生嚴重度指數也高。特別在預報黃瓜霜霉病發(fā)生中，最關鍵的預測要素是始見病害的發(fā)生與早期的株發(fā)病率5%左右時間；另因發(fā)病具有連續(xù)性，各個測報員區(qū)分發(fā)生級別的經驗有差別，容易引起基礎數據誤差，因此系統調查數據充分考慮了這些因素后，統一簡化用株發(fā)病率作為基準。

1.3.2 數據整理匯總方法

黃瓜霜霉病的病情調查數據時間(間隔)一致性較差，統一按旬期將3個點的調查數據計算平均數，求出旬平均株發(fā)病率，這樣可回避調查數據日期的不一致性；同時因計算樣本數增加、不會出現某點數據(或茬口)空缺的困惑，也因取樣數量增加，代表性擴大，數據均值的容錯率變小。黃瓜霜霉病到生長后期株發(fā)病率為90%—100%，發(fā)病重的年份，雖然用藥防治，但株發(fā)病率上升到100%的時間延長，其旬平均值也高，同樣能反映病情發(fā)生輕重的判別。經幾種數據處理方式的對比，此種統計整理方法最適宜同一時間段不同茬口下病情消長的連續(xù)性，減少突增、突減波動幅度。

氣象數據：氣溫的數據使用旬均值；雨量、日照時數、雨日使用旬累計值。

2 結果與分析

2.1 預測變量因子的選擇與復相關性檢測

匯總1999—2015年黃瓜霜霉病的旬均株發(fā)病率發(fā)生消長，應用DPS 7.5進行數據處理統計分析[3]，分組引入自變量，進行逐個引用或替換，篩選出復相關系數相對較高的影響春黃瓜霜霉病的自變量，即3月—4月上旬的旬均株發(fā)病率(x11)，3月—4月上旬的平均氣溫(x12)、3月—4月上旬的累計雨量(x13)、3月—4月上旬的累計日照時數(x14)和3月—4月上旬的累計雨日(x15)，因變量為3月—6月上旬的旬均株發(fā)病率(觀察值y春)，復相關系數R2=0.9986。影響秋黃瓜霜霉病發(fā)生的自變量，為 8月下旬—9月的旬均株發(fā)病率(x21)，8月下旬—9月的旬平均氣溫(x22)、8月下旬—9月的累計雨量(x23)、8月下旬—9月的累計日照時數(x24)和8月下旬—9月旬的累計雨日(x25)，因變量為8月下旬—10月的旬均株發(fā)病率(觀察值，y秋)，復相關系數R2=0.9997。

2.2 預警模型的建立與模型擬合值的符合率檢測

引用DPS數據處理系統，選用多因子互作項逐步回歸法，檢測到相關性最優(yōu)的互作項有x12x14，x12，x14，x14x15，建成春黃瓜霜霉病的預警數學模型為y(春)=-56.4636593+18.001027494x11-25.034777925x12+1.6624195207x13+1.1990342504x14-10.407301056x15+1.7560776580x11x12+0.017022814037x11x13-0.08939654751x11x14-1.2496950643x11x15-0.31239262753x12x13+3.714117911x12x15+0.008820561525x13x14-0.005761349470x13x15-0.10823736054x14x15，模型的擬合值平均符合率為98.6%，數據詳見表1。

表1 1999—2015年春黃瓜霜霉病發(fā)生變量因子與模型預測效果檢測匯總

注：預測符合率=100-ABS(100-觀察值/擬合值×100)

秋黃瓜霜霉病雖然發(fā)生條件不一致，但同樣可選用多因子互作項逐步回歸法，檢測相關性最優(yōu)的互作項有x22，x22x24，x24x25，x24，建成秋黃瓜霜霉病的預警數學模型：y秋=466.767406+ 10.543623578x21-16.859869578x22-2.2012765847x23-2.4342689943x24-0.4173810702x21x22-0.007539695588x21x23+0.007734150839x21x24+0.011501973031x21x25+0.11354636000x22x23+0.09029438052x22x24-0.3609122082x22x25-0.003262979135x23x24+0.017744124664x23x25+0.04118149054x24x25，模型的擬合值平均符合率為99.19%，數據詳見表2。

2.3 年內雙峰型發(fā)生消長只適合用春秋季二種模型預測

上海地區(qū)春黃瓜一般于3月上中旬始見發(fā)生，溫度回升慢、遲發(fā)的年份在3月下旬始見，4月中下旬進入發(fā)病盛期，5月下旬—6月上旬處于春黃瓜的發(fā)病盛末期；夏黃瓜在6月上中旬開始進入發(fā)病期，由于夏季溫度偏高，不利于黃瓜霜霉病的發(fā)生，一般發(fā)病較輕；秋黃瓜在8月下旬—9月上旬開始發(fā)病，9月中下旬進入發(fā)病盛期，10月下旬—11月上旬進入發(fā)生盛末期。由于雙峰的發(fā)生形態(tài)，上半年與下半年的氣候無關聯性，預警模型只適宜采用2種預警參數才能達到較完美的預警效果。

表2 1999—2015年秋黃瓜霜霉病發(fā)生變量因子與模型預測效果檢測匯總

3 結論與討論

3.1 預警春、秋二季黃瓜霜霉病發(fā)生的要素差別

春黃瓜霜霉病的發(fā)生過程由苗期不適宜發(fā)病的低溫、多陰雨天開始，至成株期達最適發(fā)病條件，因為生長后期植株抗病性差，加上后期溫度高、發(fā)病潛育期短，常與白粉病混合發(fā)生，防治稍有疏忽，4—5d即可成災，危害大。秋黃瓜霜霉病的發(fā)生過程由苗期高溫、少雨不適合發(fā)病開始，至成株期達最適發(fā)病條件，加上秋季生長早期秋高氣爽常適合白粉病發(fā)生，對霜霉病有生態(tài)抑制作用，后期因氣溫下降，(加上對白粉病的用藥兼治)有利于控制潛育期與減緩發(fā)病進程。鑒于以上差異，總體上常年春季的黃瓜霜霉病比秋季發(fā)病重，易于受災[4-5]。

3.2 關鍵因子日照時數

在有日照的條件下，空氣相對濕度會快速下降，利于設施內通風降濕；光照還有更重要的作用是有滅菌活力，黃瓜霜霉病菌的新鮮孢子囊經陽光直接照射2h后，萌發(fā)率明顯下降；照射4h后，50%的孢子囊失去活力[6]；因此日照時長對黃瓜霜霉病的發(fā)生影響很大，體現在建成的預測數學模型的最優(yōu)互作項上有明顯的區(qū)別。春季是早期病株率基數與累計日照時數、旬平均溫度(符合發(fā)病條件是旬平均溫度偏高)、累計日照時數、累計日照時數與累計雨日；秋季是旬平均溫度(符合發(fā)病條件是旬平均溫度偏低)、旬均溫度與累計日照時數、累計日照時數與累計雨日、累計日照時數。由此可見，累計日照時數在上述最優(yōu)互作項中出現6次頻率，是引起病害發(fā)生的共同預警要素，與病害發(fā)生輕重起決定性作用。

3.3 預警黃瓜霜霉病發(fā)生災變的要素參考值總結

匯總1999—2015年黃瓜霜霉病的病情發(fā)生消長，參考相關性檢測，春黃瓜茬滿足3月—4月上旬的旬均株發(fā)病率(早春發(fā)生基數)高于7%；3月—4月上旬的平均氣溫高于11.3℃；3月—4月上旬的累計雨量多于150mm；3月—4月上旬的累計日照時數少于180 h；3月—4月上旬的累計雨日多于18d；就可構成偏重發(fā)生(4級)以上災害。秋黃瓜茬滿足8月下旬—9月的旬均株發(fā)病率高于15%；8月下旬—9月的旬平均氣溫低于24℃；8月下旬—9月的累計雨量多于150mm；8月下旬—9月的累計日照時數少于140h；8月下旬—9月的累計雨日多于12d；就可構成偏重發(fā)生(4級以上)災害。本研究應用黃瓜霜霉病長達17年的數據，其中包含了豐富的綜合因素、多重影響發(fā)病的災變組合案例，因此建立的多因子互作項的預警模型要比以往相關研究建立的模型更先進、準確、實用[7]。

3.4 對黃瓜霜霉病測報技術的改進建議

黃瓜霜霉病的測報調查也可以適當簡化為只考察株發(fā)病率，減少病情指數的調查(計算)，省下的調查工作量改用面上巡查的方式，通過擴大調查樣本，真實反映生產實際的發(fā)病情況，少受局限于測報點的系統數據束縛進行預報。

3.5 黃瓜霜霉病中期預警技術的異地引用

為了尋求進一步簡化測報調查和模型的異地引用，還研究了試用氣象要素的溫雨系數(雨量/溫度)替代早期株發(fā)病率的原始觀察值，同樣也建立相關性較好的預警模型；還試用常年最終旬均株發(fā)率用離均值替代調查觀察值的雙替代，同樣也能建立起相關性較好預警模型，平均符合率也可達80%。

浙江是上海的南面近鄰，近五六年來浙江省植物保護檢疫局因體制參公改革，原有的測報體系松散、測報資料散失，但對病害的災害預警責任未變。由于浙江的地域面積比上海大數倍，浙南地區(qū)與上海的氣候相差10—12d，浙北地區(qū)相差4—7d，還有山區(qū)等條件差異，預警難度大，通過參與合作研究，借鑒上海的齊全測報數據，將有助于浙江省建立全省的黃瓜霜霉病預警模型，從而更有效地指導全省的防治工作。