黄瓜霜霉病中期预警模型的研究

杨银娟，鞠中安，曹婷婷，俞 懿，施颖红，唐玉英，郭欣欣

(1 上海市奉贤区蔬菜技术推广站，上海 201499；2 上海市农业技术推广服务中心，上海 201103；3 浙江省植物保护检疫局，杭州 310020)

黄瓜霜霉病(PseudoperonosporacubensisBerk.et Curt.)是黄瓜保护地栽培中常年发生最普遍、最易发生灾变的重要病害[1]。在20世纪80年代初期至中期，该病主要依靠波尔多液、石硫合剂、代森锌等低档保护剂，近年来成为上海地区黄瓜上一大重灾病害。自第一代高效低毒内吸性杀菌剂瑞毒霉(甲霜灵)的开发与应用起，黄瓜霜霉病的灾变得到一定程度的控制，随后又有多种高效新药得到应用，提供了科学交替使用药剂的灵活选择，也从根本上解决了防治黄瓜霜霉病的难题。为了更有效控制该病发生灾变，本研究汇总整理1999—2015年对黄瓜霜霉病的系统调查数据与同期的气象要素，分析筛选影响该病发生的主要气象要素因子的时间段，以期建立具有较好预警效果的数学模型。

1 材料与方法

1.1 测报基地概况

上海市奉贤区市属常年菜地面积3 800—4 000 hm2，年栽培设施黄瓜面积约500—600 hm2，设有庄行、青村、柘林3个市级蔬菜专业病虫测报点，测报预警黄瓜霜霉病是其核心任务之一，为全市提供较完整的常年系统测报调查资料。

为保障市场周年供应而固定设置黄瓜霜霉病测报栽培茬口模式有6个：①特早茬(1月上中旬播种，1月下旬—2月上旬全苗、2月下旬移栽、3月上中旬进入开花结果、4月上中旬开始采收、5月中下旬起拉秧换茬)；②早春茬(2月上中旬播种、2月下旬全苗、3月中旬前后移栽、3月下旬—4月初进入开花结果期、4月下旬开始采收、5月下旬—6月上旬拉秧换茬)；③晚春、初夏茬(3月中旬播种、3月下旬全苗、4月上中旬移栽、4月下旬进入开花结果、5月中旬开始采收、6月中下旬拉秧换茬)；④夏茬(5月上中旬播种、5月中下旬全苗、5月下旬、6月初移栽、6月中旬进入开花结果、6月下旬开始采收、7月中下旬拉秧换茬)；⑤早秋茬(7月中下旬播种、8月初上旬末全苗、8月中下旬移栽、9月上旬进入开花结果、9月下旬开始采收、10月下旬前后拉秧换茬)；⑥延秋茬(8月上中旬播种、8月下旬全苗、9月上中旬移栽、9月中下旬进入开花结果、10月上中旬开始采收、11月下旬前后拉秧换茬)。承担黄瓜霜霉病测报任务的基地，每年需要配合测报调查的需要，栽培种植各类不同的主流茬口，保障常年实施测报调查数据的连续性。

1.2 调查方法

1.2.1 黄瓜霜霉病的测报系统调查

对黄瓜霜霉病的测报调查每个测报点要选早、中、晚三类茬口、每块田采用对角线五点取样，每点20株，共调查100株的株发病率和病情指数；未发病至发病初每5d调查1次，进入发病始盛期，改为每2d调查1次，记载株发病率、病情指数[2]；调查时间从3月初开始至10月底结束。2012年，地方实施标准《保护地黄瓜病害测报技术规范 第 1 部分：黄瓜霜霉病》(DB31/T 587—2012)的出台，使得黄瓜霜霉病测报调查更加规范。

1.2.2 气象要素的调查

对黄瓜霜霉病的发生有显著影响的日常系统观察数据，日平均温度、日降雨量、日日照时数、0.1mm以上的降雨日，由奉贤区专业气象站提供。

1.3 黄瓜霜霉病系统调查数据的计算方法

1.3.1 采用株发病率作为统计基准

株发病率与病情指数是正相关的关系，株发病率高，病害发生严重度指数也高。特别在预报黄瓜霜霉病发生中，最关键的预测要素是始见病害的发生与早期的株发病率5%左右时间；另因发病具有连续性，各个测报员区分发生级别的经验有差别，容易引起基础数据误差，因此系统调查数据充分考虑了这些因素后，统一简化用株发病率作为基准。

1.3.2 数据整理汇总方法

黄瓜霜霉病的病情调查数据时间(间隔)一致性较差，统一按旬期将3个点的调查数据计算平均数，求出旬平均株发病率，这样可回避调查数据日期的不一致性；同时因计算样本数增加、不会出现某点数据(或茬口)空缺的困惑，也因取样数量增加，代表性扩大，数据均值的容错率变小。黄瓜霜霉病到生长后期株发病率为90%—100%，发病重的年份，虽然用药防治，但株发病率上升到100%的时间延长，其旬平均值也高，同样能反映病情发生轻重的判别。经几种数据处理方式的对比，此种统计整理方法最适宜同一时间段不同茬口下病情消长的连续性，减少突增、突减波动幅度。

气象数据：气温的数据使用旬均值；雨量、日照时数、雨日使用旬累计值。

2 结果与分析

2.1 预测变量因子的选择与复相关性检测

汇总1999—2015年黄瓜霜霉病的旬均株发病率发生消长，应用DPS 7.5进行数据处理统计分析[3]，分组引入自变量，进行逐个引用或替换，筛选出复相关系数相对较高的影响春黄瓜霜霉病的自变量，即3月—4月上旬的旬均株发病率(x11)，3月—4月上旬的平均气温(x12)、3月—4月上旬的累计雨量(x13)、3月—4月上旬的累计日照时数(x14)和3月—4月上旬的累计雨日(x15)，因变量为3月—6月上旬的旬均株发病率(观察值y春)，复相关系数R2=0.9986。影响秋黄瓜霜霉病发生的自变量，为 8月下旬—9月的旬均株发病率(x21)，8月下旬—9月的旬平均气温(x22)、8月下旬—9月的累计雨量(x23)、8月下旬—9月的累计日照时数(x24)和8月下旬—9月旬的累计雨日(x25)，因变量为8月下旬—10月的旬均株发病率(观察值，y秋)，复相关系数R2=0.9997。

2.2 预警模型的建立与模型拟合值的符合率检测

引用DPS数据处理系统，选用多因子互作项逐步回归法，检测到相关性最优的互作项有x12x14，x12，x14，x14x15，建成春黄瓜霜霉病的预警数学模型为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，模型的拟合值平均符合率为98.6%，数据详见表1。

表1 1999—2015年春黄瓜霜霉病发生变量因子与模型预测效果检测汇总

注：预测符合率=100-ABS(100-观察值/拟合值×100)

秋黄瓜霜霉病虽然发生条件不一致，但同样可选用多因子互作项逐步回归法，检测相关性最优的互作项有x22，x22x24，x24x25，x24，建成秋黄瓜霜霉病的预警数学模型：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，模型的拟合值平均符合率为99.19%，数据详见表2。

2.3 年内双峰型发生消长只适合用春秋季二种模型预测

上海地区春黄瓜一般于3月上中旬始见发生，温度回升慢、迟发的年份在3月下旬始见，4月中下旬进入发病盛期，5月下旬—6月上旬处于春黄瓜的发病盛末期；夏黄瓜在6月上中旬开始进入发病期，由于夏季温度偏高，不利于黄瓜霜霉病的发生，一般发病较轻；秋黄瓜在8月下旬—9月上旬开始发病，9月中下旬进入发病盛期，10月下旬—11月上旬进入发生盛末期。由于双峰的发生形态，上半年与下半年的气候无关联性，预警模型只适宜采用2种预警参数才能达到较完美的预警效果。

表2 1999—2015年秋黄瓜霜霉病发生变量因子与模型预测效果检测汇总

3 结论与讨论

3.1 预警春、秋二季黄瓜霜霉病发生的要素差别

春黄瓜霜霉病的发生过程由苗期不适宜发病的低温、多阴雨天开始，至成株期达最适发病条件，因为生长后期植株抗病性差，加上后期温度高、发病潜育期短，常与白粉病混合发生，防治稍有疏忽，4—5d即可成灾，危害大。秋黄瓜霜霉病的发生过程由苗期高温、少雨不适合发病开始，至成株期达最适发病条件，加上秋季生长早期秋高气爽常适合白粉病发生，对霜霉病有生态抑制作用，后期因气温下降，(加上对白粉病的用药兼治)有利于控制潜育期与减缓发病进程。鉴于以上差异，总体上常年春季的黄瓜霜霉病比秋季发病重，易于受灾[4-5]。

3.2 关键因子日照时数

在有日照的条件下，空气相对湿度会快速下降，利于设施内通风降湿；光照还有更重要的作用是有灭菌活力，黄瓜霜霉病菌的新鲜孢子囊经阳光直接照射2h后，萌发率明显下降；照射4h后，50%的孢子囊失去活力[6]；因此日照时长对黄瓜霜霉病的发生影响很大，体现在建成的预测数学模型的最优互作项上有明显的区别。春季是早期病株率基数与累计日照时数、旬平均温度(符合发病条件是旬平均温度偏高)、累计日照时数、累计日照时数与累计雨日；秋季是旬平均温度(符合发病条件是旬平均温度偏低)、旬均温度与累计日照时数、累计日照时数与累计雨日、累计日照时数。由此可见，累计日照时数在上述最优互作项中出现6次频率，是引起病害发生的共同预警要素，与病害发生轻重起决定性作用。

3.3 预警黄瓜霜霉病发生灾变的要素参考值总结

汇总1999—2015年黄瓜霜霉病的病情发生消长，参考相关性检测，春黄瓜茬满足3月—4月上旬的旬均株发病率(早春发生基数)高于7%；3月—4月上旬的平均气温高于11.3℃；3月—4月上旬的累计雨量多于150mm；3月—4月上旬的累计日照时数少于180 h；3月—4月上旬的累计雨日多于18d；就可构成偏重发生(4级)以上灾害。秋黄瓜茬满足8月下旬—9月的旬均株发病率高于15%；8月下旬—9月的旬平均气温低于24℃；8月下旬—9月的累计雨量多于150mm；8月下旬—9月的累计日照时数少于140h；8月下旬—9月的累计雨日多于12d；就可构成偏重发生(4级以上)灾害。本研究应用黄瓜霜霉病长达17年的数据，其中包含了丰富的综合因素、多重影响发病的灾变组合案例，因此建立的多因子互作项的预警模型要比以往相关研究建立的模型更先进、准确、实用[7]。

3.4 对黄瓜霜霉病测报技术的改进建议

黄瓜霜霉病的测报调查也可以适当简化为只考察株发病率，减少病情指数的调查(计算)，省下的调查工作量改用面上巡查的方式，通过扩大调查样本，真实反映生产实际的发病情况，少受局限于测报点的系统数据束缚进行预报。

3.5 黄瓜霜霉病中期预警技术的异地引用

为了寻求进一步简化测报调查和模型的异地引用，还研究了试用气象要素的温雨系数(雨量/温度)替代早期株发病率的原始观察值，同样也建立相关性较好的预警模型；还试用常年最终旬均株发率用离均值替代调查观察值的双替代，同样也能建立起相关性较好预警模型，平均符合率也可达80%。

浙江是上海的南面近邻，近五六年来浙江省植物保护检疫局因体制参公改革，原有的测报体系松散、测报资料散失，但对病害的灾害预警责任未变。由于浙江的地域面积比上海大数倍，浙南地区与上海的气候相差10—12d，浙北地区相差4—7d，还有山区等条件差异，预警难度大，通过参与合作研究，借鉴上海的齐全测报数据，将有助于浙江省建立全省的黄瓜霜霉病预警模型，从而更有效地指导全省的防治工作。