玉米灰斑病时空流行动态研究及产量损失测定

摘要

玉米灰斑病(Cercosporazeae-maydisTehon&Daniels)是一种世界性玉米病害，给玉米生产造成重大损失。该病害病原菌适应性较强，发生范围较大，严重发生时引起损失可达60％～79％。国内外学者曾研究该病害流行时空动态，但没有明确该病害流行时期、传播距离和防治时间等问题，影响对该病害防治和管理。 为解决上述问题，本文应用多种数学原理建立生物数学模型，深入研究灰斑病菌生物学特性、模拟病害时空动态，同时测定产量损失，得到以下主要结论。 1.本文通过人工接种，应用SAS软件模拟该病害时间动态，得到生物数学模型，可以反映该病害在沈阳地区发生与流行的时间动态，其中LOGISTIC模型Y=1/(a+bEXP(-ct))是反映玉米灰斑病病情或病斑数随时间增长的最佳模型，其次为GOMPOERTZ模型Y=aEXP(bEXP(ct))和指数模型Y=aEXP(bt)等。多因子LOGISTIC模型Y=1/(f+exp(at+bT+cH+dJ+e))可以描述病情指数(或病斑数)随时间t、有效积温T、累积相对湿度H和累积降雨量J的变化过程。 2.本论文首次推得玉米灰斑病流行的三个时期，其中指数增长期是从玉米出苗开始到7月上旬，逻辑斯蒂期从7月上旬到8月下旬，衰退期从9月上旬到玉米生育期结束。该病害最佳防治时间在6月中旬到6月下旬左右，此推导结果符合玉米灰斑病发生、发展的生物学规律。 3.由于国内外少见该病害流行空间动态研究报道，本文通过人工接种研究该病害在沈阳地区发展的空间动态，得到如下结论：玉米灰斑病呈中心式传播，指数模型Y=EXP(ax+b)和Y=EXP(aEXP(bx+c))可以较好地反映单叶病斑数随单向距离增长情况。高斯模型Y=EXP(ax2+bx+c)是反映该病害沿垄向和垂直于垄向方向增长情况的最佳模型。模型Y=EXP(ax2+bx+c)中b的值不为0，揭示风可使接种中心发生偏移，导致不对称状态，因此得到该病害空间分布情况与风速和风向等因素有关。 本论文首次研究出带有(x2+y2)形式模型和带有(a(x2+y2)+bx+cy+d)模型能较好地反映该病害田间增长过程。其中幂函数模型Y=a(x2+y2)c和模型EXP(a(x2+y2)+bx+cy+d)效果相对最好，在不同品种和不同环境条件，可以导致不同圆型和椭圆型等病情线。 4.在玉米品种富友1号上，玉米灰斑病最远传播距离约20～40m，在郑单958上最远传播距离约26～50m，都小于50m。本论文首次确定玉米灰斑病在不同地点最佳防治时间为8m处0～94d、16m处0～110d、20m处0～120d、24m处0～130d和28m处0～141d。 5.为准确界定玉米灰斑病导致玉米产量损失大小，研究了玉米灰斑病对海禾、铁单、屯玉系列品种等产量及其构成因子的影响情况，为玉米灰斑病和其他病害的防治提供借鉴。得到玉米灰斑病的病害级别基本为1级、3级和5级，这三个级别对产量有严重影响，但是有一定的差异，损失在10％～50％之间，其中病害5级时，屯玉13和屯玉38损失达到40％～53％。玉米灰斑病对百粒重、穗长、行粒数、穗粗等特征有显著影响，对行数等产量构成因子没有显著影响。 6.模拟研究玉米灰斑病菌生物学特性，从理论上得出该病菌菌丝生长最适温度和最适pH值。其中模型y=x1.2926(28.15-x)0.1743exp(-2.4947exp(-0.0507t))能较好反映灰斑病菌菌丝随温度生长情况，反映温度对菌丝生长影响不是对称分布形式，而是偏态分布形式。模型Y=EXP(-(aph2+bph+ct2+dt+e))等反映不同pH值条件下，玉米灰斑病菌菌丝生长呈现对称形式，最优模型为Y=EXP(-0.0123ph2+0.1432ph-0.00030t2+0.0352t+0.3879)。本论文首次从理论上推导得到该病菌菌丝生长最适温度为24.8℃，最适pH值为5.82。 7.在注射接种条件下，玉米灰斑病在自交系上潜育期为12.5d，杂交品种上潜育期为是14～15d，潜育期因接种方式和品种不同而有较大差异。高感杂交品种有掖单2、铁单16和辽单37等；中感品种有辽单120、铁单17、沈单12和新铁单10等；感病品种有丹玉90、沈农1号和沈单14等。 本论文创新点为根据田间试验和生物数学模型推导，首次划分了玉米灰斑病流行时期，明确了该病害最远传播距离和田间最佳防治时间。

目录

文摘

英文文摘

前言

独创性声明及关于论文知识产权和使用授权的说明

第一章玉米灰斑病流行学研究进展

第二章生物数学模型建立、数据处理和模拟

第三章玉米灰斑病菌流行生物学基础研究

第一节温度对玉米灰斑病菌菌丝生长影响模型

第二节玉米灰斑病菌菌丝生长与pH值关系模型

第三节玉米灰斑病菌产孢及其萌发研究

第四节玉米灰斑病病斑潜育期比较研究

第五节玉米灰斑病菌侵染概率比较

第六节结论与讨论

第四章玉米灰斑病时间动态研究

第一节2004年玉米灰斑病时间动态模型

第二节2005年玉米灰斑病时间动态模型

第三节玉米灰斑病多个气象因子影响模型

第四节结论与讨论

第五章玉米灰斑病空间流行动态研究

第一节富友1号品种上玉米灰斑病空间流行动态模型

第二节高感郑单958品种上玉米灰斑病空间流行动态模型

第三节结论与讨论

第六章玉米灰斑病产量损失研究

第七章结论与讨论

参考文献

附录

第三章附表

第四章附表

第五章附表

第六章附表

致谢

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