一種桑輪紋病病葉發病程度的評價指數

王 謝 唐 甜 張建華

(四川省農業科學院土壤肥料研究所，四川成都 610066)

在對桑輪紋病(Gonatophragmiummori)發病程度的調查研究中，不同的學者采用不同的指標對病害程度進行了描述和表達。西山達郎等[1]采用病斑面積占葉面積的比率作為發病程度評價指標，將病葉分為0、1、2、3和4等5個等級?？镉⑶锏萚2]采用病斑的數量作為發病程度評價指標將病葉分為1、3、5、7和9等5個等級。就這2個評價指標而言，前者偏重病斑面積(簡稱病斑面積等級)，后者則偏重病斑數量(簡稱病斑數量等級)。雖都能正確地評價大多數的桑輪紋病病葉的發病程度，但在實際工作中，由于桑葉發病時間和侵染病原菌孢子的數量差異，桑輪紋病病葉依然存在病斑數量少而面積大、病斑數量多而面積小的情況，而如何準確評價這2種情況的病葉恰恰是上述2種方法的缺陷，它們無法對這2種情況的病葉正確地進行等級劃分和評價。因此，同時考慮病斑面積和病斑數量可更加全面地評價桑葉的輪紋病發病程度。故而，我們選擇依據不同大小等級的病斑面積的數量分布的普通線性加權評價模型作為評價的核心模型。

基于上述核心模型，還需要考慮2個核心問題，一是如何界定病斑面積等級。二是如何對這些等級設置權重。我們采用層次分析模型的權重計算方法，綜合考慮葉面積、單個病斑面積和病斑數量，提出一個新的桑輪紋病病葉發病程度評價指數(DSI)，以期為未來桑輪紋病的調查和研究提供基礎的評價模型。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

從已有桑輪紋病形態數據庫中選中編號為L7521、L7550、L7571和L7771等4張桑輪紋病圖像數據資料(圖1)。它們分別代表了病斑數量多而面積中等、病斑數量少而面積大、病斑數量和面積皆為中等、病斑數量多且面積大這4種病情特征。這4張桑葉圖像皆采集于四川省眉山市青神縣，桑樹品種為湘7920。

1.2 試驗方法

為便于不同葉片間發病程度的互相比較，我們以單個病斑相對面積的等級劃分作為評價模型的數據基礎。根據病斑評價的主觀經驗，提出一個標準桑葉面積[350 cm2=長(25 cm)×寬(20 cm)×葉形系數(0.7)]指標，再根據單個病斑相對面積(單個病斑相對面積=單個病斑面積÷病斑所在桑葉總面積)將其劃分為A、B、C、D、E、F等6個等級，即A級病斑相對面積0～0.071%；B級病斑相對面積0.072%～0.285%； C級病斑相對面積0.286%～0.571%；D級病斑相對面積0.572～1.142%；E級病斑相對面積1.143%～2.571%；F級病斑相對面積2.572%及以上。

L及其后的數字為病葉編號；L7521代表病斑面積中等，數量多；L7550代表病斑面積大，數量少；L7571代表病斑面積中等，數量中等；L7771代表病斑面積大，數量多。圖1 桑輪紋病4種桑葉發病程度的基本特征

1.3 統計與分析

圖像原始數據的提取基于IMAGE J軟件[3]，模型數據的建立和分析基于R project 3.4.3平臺(https：//www.r-project.org/)，數據可視化基于origin 9.0軟件[4]。為對比本文提出的DSI評價指數和文獻中提到的“病斑數量等級”和“病斑面積等級”的差異，實際比較時按照文獻[1-2]的計算辦法給出對應的等級劃分。

2 結果與分析

2.1 病葉發病程度評價指數DSI的確定

首先采用IMAGE J軟件對L7521、L7550、L7571和L7771等4張桑輪紋病圖像數據資料上的每個病斑的面積(DSAi)和其葉面積(TLA)進行計算，單位為cm2。其次，采用公式1計算每個病斑的相對面積(DSRAi)。

(公式1)

其中，DSRAi表示第i個病斑的相對面積。DSAi表示第i個病斑的絕對面積。TLAj表示葉片j的面積。i=1～n，表示第j張葉片中的第i個病斑，其中該葉片上一共有n個病斑。

接著，根據模糊數學規則，采用公式2對相對面積進行等級劃分，并賦值得到等級分類數據(Ci)，等級A、B、C、D、E和F分別對應單個病斑相對面積為0～0.071%、0.072%～0.285%、0.286%～0.571%、0.572%～1.142%、1.143%～2.571%和2.572%及以上的6個等級。

(公式2)

其中，Class表示DSRA的分類因子。DSRA表示單個病斑的相對面積。A、B、C、D、E和F表示分類等級。i=1～n，表示第j張葉片中的第i個病斑，且該葉片上一共有n個病斑。

(公式3)

最后，根據普通線性加權評價模型計算方法，采用公式4得到桑輪紋病病葉的DSI。

(公式4)

(公式5)

2.2 DSI評價與病斑面積及病斑數量模型的比較

從表1可以看出，L7521、L7550、L7571和L7771等4張桑輪紋病圖像數據資料的DSI分別為17.3、5.1、11.8和42.4，相比較病斑面積等級和病斑數量等級等不能很好地區分4種桑輪紋病發病程度的差異，DSI較好地反映了圖1中的發病情況。由此可知，DSI優于病斑面積等級和病斑數量等級2種評價方式。

表14種特征桑輪紋病病葉的發病情況及其評價

病葉編號葉面積/cm2病斑數/個病斑總面積/cm2病斑總面積所占比率/%A等級病斑數量/個B等級病斑數量/個C等級病斑數量/個D等級病斑數量/個E等級病斑數量/個F等級病斑數量/個病斑面積等級病斑數量等級DSIL7521251.983354.1821.5021096601917.3L7550125.101226.0120.79611103255.1L7571326.243138.9811.9510864301911.8L7771404.46150151.2137.3976441213232942.4

病斑面積等級是采用病斑面積占葉面積的比率作為發病程度評價指標，將病葉分為0、1、2、3和4等5個等級[1]；病斑數量等級是采用病斑的數量作為發病程度評價指標，將病葉分為1、3、5、7和9等5個等級[2]；DSI為桑輪紋病病葉發病程度評價指數。

3 小結與討論

桑輪紋病病葉發病程度評價指數DSI可較好地反映和評價桑輪紋病病葉的發病程度，希望該指數的提出能有效地幫助開展桑輪紋病的調查和研究。雖然DSI在單葉水平上可以較好地評價桑輪紋病病葉的發病程度，但是如何將該指數從單葉水平延伸到單株水平上，甚至是面水平上，則是我們需要進一步思考的科學問題。因此，鑒于單一植株上往往具有數量不等發病程度不同的病葉，下一步，我們將進一步強化研究如何科學地取樣調查和如何科學地評價整個植株的發病程度，甚至是整個園區的發病程度。