一种桑轮纹病病叶发病程度的评价指数

王 谢 唐 甜 张建华

(四川省农业科学院土壤肥料研究所，四川成都 610066)

在对桑轮纹病(Gonatophragmiummori)发病程度的调查研究中，不同的学者采用不同的指标对病害程度进行了描述和表达。西山达郎等[1]采用病斑面积占叶面积的比率作为发病程度评价指标，将病叶分为0、1、2、3和4等5个等级。匡英秋等[2]采用病斑的数量作为发病程度评价指标将病叶分为1、3、5、7和9等5个等级。就这2个评价指标而言，前者偏重病斑面积(简称病斑面积等级)，后者则偏重病斑数量(简称病斑数量等级)。虽都能正确地评价大多数的桑轮纹病病叶的发病程度，但在实际工作中，由于桑叶发病时间和侵染病原菌孢子的数量差异，桑轮纹病病叶依然存在病斑数量少而面积大、病斑数量多而面积小的情况，而如何准确评价这2种情况的病叶恰恰是上述2种方法的缺陷，它们无法对这2种情况的病叶正确地进行等级划分和评价。因此，同时考虑病斑面积和病斑数量可更加全面地评价桑叶的轮纹病发病程度。故而，我们选择依据不同大小等级的病斑面积的数量分布的普通线性加权评价模型作为评价的核心模型。

基于上述核心模型，还需要考虑2个核心问题，一是如何界定病斑面积等级。二是如何对这些等级设置权重。我们采用层次分析模型的权重计算方法，综合考虑叶面积、单个病斑面积和病斑数量，提出一个新的桑轮纹病病叶发病程度评价指数(DSI)，以期为未来桑轮纹病的调查和研究提供基础的评价模型。

1 材料与方法

1.1 试验材料

从已有桑轮纹病形态数据库中选中编号为L7521、L7550、L7571和L7771等4张桑轮纹病图像数据资料(图1)。它们分别代表了病斑数量多而面积中等、病斑数量少而面积大、病斑数量和面积皆为中等、病斑数量多且面积大这4种病情特征。这4张桑叶图像皆采集于四川省眉山市青神县，桑树品种为湘7920。

1.2 试验方法

为便于不同叶片间发病程度的互相比较，我们以单个病斑相对面积的等级划分作为评价模型的数据基础。根据病斑评价的主观经验，提出一个标准桑叶面积[350 cm2=长(25 cm)×宽(20 cm)×叶形系数(0.7)]指标，再根据单个病斑相对面积(单个病斑相对面积=单个病斑面积÷病斑所在桑叶总面积)将其划分为A、B、C、D、E、F等6个等级，即A级病斑相对面积0～0.071%；B级病斑相对面积0.072%～0.285%； C级病斑相对面积0.286%～0.571%；D级病斑相对面积0.572～1.142%；E级病斑相对面积1.143%～2.571%；F级病斑相对面积2.572%及以上。

L及其后的数字为病叶编号；L7521代表病斑面积中等，数量多；L7550代表病斑面积大，数量少；L7571代表病斑面积中等，数量中等；L7771代表病斑面积大，数量多。图1 桑轮纹病4种桑叶发病程度的基本特征

1.3 统计与分析

图像原始数据的提取基于IMAGE J软件[3]，模型数据的建立和分析基于R project 3.4.3平台(https：//www.r-project.org/)，数据可视化基于origin 9.0软件[4]。为对比本文提出的DSI评价指数和文献中提到的“病斑数量等级”和“病斑面积等级”的差异，实际比较时按照文献[1-2]的计算办法给出对应的等级划分。

2 结果与分析

2.1 病叶发病程度评价指数DSI的确定

首先采用IMAGE J软件对L7521、L7550、L7571和L7771等4张桑轮纹病图像数据资料上的每个病斑的面积(DSAi)和其叶面积(TLA)进行计算，单位为cm2。其次，采用公式1计算每个病斑的相对面积(DSRAi)。

(公式1)

其中，DSRAi表示第i个病斑的相对面积。DSAi表示第i个病斑的绝对面积。TLAj表示叶片j的面积。i=1～n，表示第j张叶片中的第i个病斑，其中该叶片上一共有n个病斑。

接着，根据模糊数学规则，采用公式2对相对面积进行等级划分，并赋值得到等级分类数据(Ci)，等级A、B、C、D、E和F分别对应单个病斑相对面积为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个等级。

(公式2)

其中，Class表示DSRA的分类因子。DSRA表示单个病斑的相对面积。A、B、C、D、E和F表示分类等级。i=1～n，表示第j张叶片中的第i个病斑，且该叶片上一共有n个病斑。

(公式3)

最后，根据普通线性加权评价模型计算方法，采用公式4得到桑轮纹病病叶的DSI。

(公式4)

(公式5)

2.2 DSI评价与病斑面积及病斑数量模型的比较

从表1可以看出，L7521、L7550、L7571和L7771等4张桑轮纹病图像数据资料的DSI分别为17.3、5.1、11.8和42.4，相比较病斑面积等级和病斑数量等级等不能很好地区分4种桑轮纹病发病程度的差异，DSI较好地反映了图1中的发病情况。由此可知，DSI优于病斑面积等级和病斑数量等级2种评价方式。

表14种特征桑轮纹病病叶的发病情况及其评价

病叶编号叶面积/cm2病斑数/个病斑总面积/cm2病斑总面积所占比率/%A等级病斑数量/个B等级病斑数量/个C等级病斑数量/个D等级病斑数量/个E等级病斑数量/个F等级病斑数量/个病斑面积等级病斑数量等级DSIL7521251.983354.1821.5021096601917.3L7550125.101226.0120.79611103255.1L7571326.243138.9811.9510864301911.8L7771404.46150151.2137.3976441213232942.4

病斑面积等级是采用病斑面积占叶面积的比率作为发病程度评价指标，将病叶分为0、1、2、3和4等5个等级[1]；病斑数量等级是采用病斑的数量作为发病程度评价指标，将病叶分为1、3、5、7和9等5个等级[2]；DSI为桑轮纹病病叶发病程度评价指数。

3 小结与讨论

桑轮纹病病叶发病程度评价指数DSI可较好地反映和评价桑轮纹病病叶的发病程度，希望该指数的提出能有效地帮助开展桑轮纹病的调查和研究。虽然DSI在单叶水平上可以较好地评价桑轮纹病病叶的发病程度，但是如何将该指数从单叶水平延伸到单株水平上，甚至是面水平上，则是我们需要进一步思考的科学问题。因此，鉴于单一植株上往往具有数量不等发病程度不同的病叶，下一步，我们将进一步强化研究如何科学地取样调查和如何科学地评价整个植株的发病程度，甚至是整个园区的发病程度。