پاورپوینت مطالعه حرکت بیماری در جمعیت گیاهی

مطالعه حرکت بیماری در جمعیت گیاهی

سیکل یا چرخه زندگی: از شروع یک واحد آلوده کننده تا تشکیل مجدد آن

نرخ رشد بیماری (R): تعداد چرخه ها در یک دوره از زندگی عامل بیماری (به صورت %)
dx= مقدار آلودگی (تعداد بوته های آلوده در زمان t) Q=مقدار انوکلوم اولیه
t=زمان

سرعت رشد: مقدار رشد در واحد زمان (V=Xt)
V=سرعت و X=مقدر رشد و T=زمان
چگونگی پیشرفت بیماری در طی زمان
دوره تاخیری (Latent period=p): مدت زمان لازم برای قدرت آلوده کنندگی بافت آلوده شده
دوره کمون (Incubation period): فاصله زمانی بین آلوده شدن تا ایجاد علائم

Pathogen (Causal agent)
Host (Susceptible)
Favorable environment
شرایط اپیدمی یک بیماری

شرایط اپیدمی یک بیماری
environment ↔
↔ Pathogen
↔ Host
↔ Time
↔ Antagonist

Dt=
Dt= بیماری در زمان t
pi= توانائی پاتوژن در ایجاد بیماری
hi= حساسیت میزبان، گسترش
ei= عوامل محیطی
زمان (از زمان i=0 تا i=t)

اثر عوامل محیطی در رشد اپیدمی
اقلیم (Climate): مجموعه تغییرات آب و هوا در یک دوره طولانی
ریز اقلیم (Micro Climate): ریز اقلیم یا میکروکلیما، آب و هوای اطراف گیاه
تغییرات اقلیمی تعیین کننده شدت بیماری یا ایجاد شرایط تازه ای برای بروز بیماری جدید

آب و هوا
مجموعه ای از:
دما
رطوبت
باد
شدت نور
تشعشع
تبخیر
تعرق
و …
در یک منطقه از جو

پدیده های رطوبتی
بخار آب
مه
رطوبت نسبی
مایع
باران
شبنم
جامد
مطلق (مقدار بخار آب موجود در هوا با فشار مشخص)
نسبی (نسبت فشار بخار واقعی هوا به فشار بخار اشباع به صورت درصد)
رطوبت
برف
تگرگ

تاثیر رطوبت
رطوبت زیاد (افزایش بیماری)
رطوبت کم (کاهش بیماری)
تاثیر دما
بعضی از بیماری ها در دمای بالا (پژمردگی ذرت ناشی از (Pseudomonas stewartii
بعضی از بیماری ها در دمای پائین (باد زدگی سیب زمینی ناشی از Phytophthora infestans)
برای اپیدمی باید میزبان حساس، پاتوژن به صورت همزمان در شرایط
مناسبی از عوامل جوی قرار گیرند.

ارزیابی خسارت ناشی از بیماری (Crop losses assessment)
مشکلات
مشخص نبودن مرز بین گیاه سالم و آلوده (عدم تعریف دقیق از گیاه بیمار). مثلا با دیدن یک لکه و یا چند لکه روی برگ گیاه، می توان آنرا بیمار اطلاق نمود، مگر اینکه شاخصی (index) برای بیماری (مثلا تعداد 10 لکه روی برگ یا اندازه لکه ها را در نظرگرفت).
ضعف اطلاعات آماری (غیر قابل اعتماد بودن داده های آماری)

خسارت
قابل تحمل: به سطح زیان اقتصادی نرسیده
نیازی به مبارزه نیست
اقتصادی: تفاوت عملکرد واقعی و اقتصادی

– پایین ترین سطح عملکرد
– در شرایط طبیعی
– بدون اعمال هیچ گونه روش مدیریتی برای کاهش خسارت
عملکرد
ابتدائی
تئوریک:
در شرایط کاملاً ایده آل و کنترل بهینه
اقتصادی
– اجرای روشهای کنترل
– هزینه های صرف شده برای مدیریت کمتراز سود یا اضافه درآمد حاصل از افزایش محصول
قابل
استحصال
– در شرایط بهینه آزمایشی گلخانه و مزرعه
– با اعمال روشها و تکنولوژی مدرن
واقعی
– درشرایط معمول زراعی
– وابسته به پتانسیل فرد یا کشاورز

روش های
ارزیابی خسارت
روش معمولی: سنجش میزان یا مقدار بیماری با ایجادآلودگی مصنوعی و مقایسه با شاهد در گلخانه یا مزرعه
روش کامپیوتری: پیش بینی خسارت با استفاده از مدل سازی کامپیوتری (Simulation/Modelling)
ارزیابی خسارت: سنجش میزان یا مقدار خسارت ناشی از بیماری به صورت کمی

مدل سازی بیماری گیاهی:
کاربرد فرمول های ریاضی در تعامل بین محیط زیست، گیاه میزبان و متغیرهای پاتوژن
اشکال
ارائه مدل
معادله
نمودار
جدول
شاخص عددی از خطر ابتلا به بیماری
پیش بینی بروز بیماری یا شدت آن
پیش بینی توسعه مایه تلقیح
خروجی مدل

پاتوژن های تک دوره ای (بیماری با مرابحه ساده): یک نسل در یک دوره بیماری
مثل Rhizoctonia solani، Verticcillium dahliae، Gymnosporangium juniper virginianae، Penicillium expansum

پاتوژن های چند دوره ای: بیش از یک نسل در یک دوره بیماری
Puccinia striiformis، Phytophthora infestans
پاتوژن های polyetic: توسعه بیماری طی چند فصل، مثل
Ceratocystis ulmi

تابع
رابطه y = f (x)
x متغییر
y تابع (Function=f ) از x (متغییر)
خصوصیات یک تابع شامل مشخصات دامنه (f ) است
در صورت x=0، y0 = f (x0) است

نمودار
به هم پیوستن نقاط روی محورهای X و Y

X
Y

نمودار
پاتوژن های تک دوره ای (خطی)
نمودار توسعه شیت بلایت برنج ناشی از Rhizoctonia solaniطی هفته های مختلف ارزیابی از زمان مشاهده اولین آلودگی بر اساس جدول زیر:
هفته های ارزیابی
شدت آلودگی
جدول یادداشت برداری

پاتوژن های چند دوره ای (تصاعدی)
نمودار توسعه بیماری زنگ زرد گندم طی هفته های مختلف ارزیابی از زمان مشاهده اولین آلودگی بر اساس جدول زیر
شدت آلودگی
هفته های ارزیابی
جدول یادداشت برداری

مدل های ارزیابی
تک نقطه ای (Single point model)
چند نقطه ای (Multiple point model)
مبتنی بر سطح زیر منحنی پیشرفت بیماری
(Area under disease progress curve=AUDPC)

مدلهای تک نقطه ای
-مدلهای ساده خطی برای بیماریهائی مثل سیاهک غلات، و …
– تعیین ارتباط بین میزان خسارت با شدت بیماری در زمان خاصی از مرحله رشدی میزبان
حساسیت گیاه به بیماری در مرحله خاصی از دوره رشد ((Critical point، مثال: بیماری بلاست گردن
فرمول کاتسوبی و کاشی میتسا (Katsube& Kushimitsa,
1970) در مورد بیماری بلاست گردن برنج
L=0.57X
L=میزان خسارت (متغیر وابسته)
X=شدت بیماری یا درصد گردن های مبتلا 30 روز بعد از خوشه دهی (متغیر مستقل)

مدل های چند نقطه ای
تعیین ارتباط بین میزان خسارت با شدت بیماری در زمانهای مختلفی از مرحله رشدی میزبان و عدم حساسیت گیاه به بیماری در مرحله خاصی از دوره رشد (مراحل مختلف)
بعنوان مثال در بیماری بلایت سنبله گندم ناشی از Fusarium graminearum که در آن شدت بیماری با یک مقیاس 1 تا 10 طبقه ای روش بکله و همکاران ((Bekele et al., 1994 اندازه گیری شده، میتوان جدولی تهیه و تعداد بوته های دارای شدت مختلف در هر کرت، کادر یا ردیف را در ستون مربوطه نوشت.

=(((D2)+(2×E2)+(3×F2)+(4×G2)+(5×H2)+(6×I2)+(7×J2)+(8×K2)+(9×L2)+(10×M2))/(10×
C2)) ×100
خلاصه فرمول: X=∑(xini)/N×10
xi=درجه شدت بیماری
ni=تعداد بوته های بیمار در درجه i ام بیماری N=تعداد کل بوته های بیمار

بررسی تاثیر قارچکش جدید رکس دو در کنترل بیماری فوزاریوم سنبله گندم

محل اجرا: مازندران و گرگان
سال اجرا: 1390
شماره مصوب پروژه: 89126-16-60-04
مجری/مجریان: عبدالرضا فروتن و محمدعلی آقاجانی
اهمیت:
– گندم به عنوان محصول استراتژیکی کشور
بیماری بادزدگی فوزاریومی سنبله
عامل بیماری: Fusarium graminearum

خسارتزا
کمی
کیفی (ترشح میکو توکسین)
1- رکس دووRex Duo) )8 % SC به مقدار 3/0 لیتر در هکتار
2- رکس دوو ( Rex Duo )41.8 % SC به مقدار 5/0 لیتر در هکتار
3- رکس دوو ( Rex Duo )41.8 % SC به مقدار 7/0 لیتر در هکتار
4- آلتوکمبی420 SC به مقدار 6/0 لیتر در هکتار (سم رفرنس)
5- شاهد ( بدون سم پاشی و فقط آب پاشی )
تیمار
روش تحقیق: طرح بلوکهای کامل تصادفی با 5 تیمار در 4 تکرار

– تعیین درجه آلودگی
– تعیین درصد سنبله های آلوده (درصد وقوع)
تعیین متوسط شدت آلودگی
جمعبندی داده ها
تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از نرم افزار StatGraphics
ارزیابی
آزمایش

درجه آلودگی

درصد وقوع:
DI=∑x/N×100
x=تعداد بوته های بیمار
N=تعداد کل بوته های ارزیابی شده)
متوسط شدت بیماری:
X=∑(xini)/N×10
xi=درجه شدت بیماری
ni=تعداد بوته های بیمار در درجه i ام بیماری N=تعداد کل بوته های بیمار
(Cardoso et al., 2004)

مقایسه میانگینهای درصد سنبله های آلوده و شدت متوسط بیماری در مازندران

مقایسه میانگینهای درصد سنبله های آلوده و شدت متوسط بیماری در گرگان

مدلهای مبتنی بر سطح زیر منحنی پیشرفت بیماری
(Area under disease progress curve=AUDPC)

منظور از 2 همان N است. زیرا سطح زیر منحنی پیشرفت در فاصله بین 2 زمان و 2 مورد ارزیابی قرار میگیرد.
n=تعداد دفعات یادداشت برداری و X=مقدار بیماری ثبت شده در زمان t (Campbell and Madden, 1990; Cooke, 2006)

=((D2+F2)/(E2-C2))+((F2+H2)/(G2-E2))+((H2+J2)/(I2-G2))+((J2+L2)/(K2-I2))+((L2+N2)/(M2-K2))+((N2+P2)/(O2-M2))+((P2+R2)/(Q2-O2))
بعنوان مثال در فایل اکسل زیر، داده های مربوط به بیماری پوسیدگی اسکلروتینیائی ساقه کلزا ارایه گردید. این داده ها مربوط به 8 دوره یادداشت برداری در زمانهای مختلف از مزارع گوناگون است. ستونهایT1 تا T8 بر حسب روزانه از تاریخ کاشت، به صورت شدت بیماری (ستونهای S1 تا S8) بر حسب درصد ثبت شده است.

مدل های همه گیری عوامل بیماریزا
مدل پاتوژن های تک دوره ای: مقدار بیماری طی یک فصل تابع فاکتورهای زیادی است

Xt=QRT
Xt=اندازه بیماری در زمان t
Q=مقدار اینوکلوم اولیه (عدم افزایش جمعیت اولیه پاتوژن در طی زمان )
R= نرخ افزایش بیماری (تابع فاکتورهای محیطی، عملیات زراعی، مقاومت یا حساسیت میزبان و …
نرخ افزایش بیماری طی فصل
dx=افزایش بیماری در زمان معین (dt) تابع Q و R و نسبتی از جمعیت بیمار (بین 0 تا 1)
Dt=

اشکال فرمول: در نظر نگرفتن مقدار بافت سالم

با استفاده از فرمول:

مقدار بافت سالم=(1-x) و

با استفاده از انتگرال فرمول:

Ln=لگاریتم نپرین بر پایه e و مساوی و K=مقدار ثابت

یعنی

فرمول نشان دهنده تاثیر مدیریت

Ln
K=Ln

مثلا برای محدود کردن مقدار یک بیماری خاکزی در حد معین 10%
فرض اینکه پس از کاهش جمعیت اولیه بیماری مقدار R، t و K تغییر نکند

0/9= X1، 0/1= X2 و Q1 برابر 24 میکرواسکلروت در هر گرم خاک باشد، در این صورت:

1/098=Q2
پس برای مقدار نگهداری یک بیماری خاکزی در حد معین 10% باید تعداد اسکلروت ها از 24 به 1/098 کاهش یابد.

مدل پاتوژن های چند دوره ای: مقدار بیماری طی یک فصل تابع اندازه و گسترش جمعیت اولیه پاتوژن، قابلیت بیماریزائی پاتوژن، حساسیت یا مقاومت میزبان، شرایط محیطی شامل عملیات زراعی، زمان واکنش بین میزبان و پاتوژن و نرخ تکثیر پاتوژن است (بیماری مرکب)

= نرخ آنی افزایش بیماری در یک زمان خاص

X= نسبت بافت بیمار
R= نرخی که آن آلودگی های جدید ایجاد می شود (نرخ ظاهری آلودگی)
1-X= نسبت بافت آلوده نشده (قابل دسترس برای آلودگی)
اگر بافت بیمار کمتر از 0/01 باشد، مقدار 1-X حدود 1 خواهد بود

معادله جدید:

پس از انتگرال: Lnx=rt+K
اگر t=0 باشد، با گرفتن آنتی لگاریتم، X=Xert
X =مقدار بیماری در زمان t
X0= مقدار اولیه بیماری ((t=0
e= پایه لگاریتم طبیعی برابر 2/73
R= نرخ تصاعدی افزایش بیماری
T= مدت زمان واکنش بین میزبان و پاتوژن

ضرورت کنترل یا مدیریت بیماری های گیاهی
افزایش جمعیت روز افزون جامعه بشری
کاهش حدود یک سومی سطوح زراعی جهان برای تولید غذا در 40 سال اخیر
تامین بخش عمده مواد غذایی از تعداد فقط کمی از گونه های گیاهی از جمله گندم
کاهش درآمد
افزایش قیمت مواد غذائی
محدودیت تولید برخی از محصولات در شرایط خاص (عدم کاشت یا کاهش سطح زیر کشت در صورت وجود بیماری مخرب مثل پاخوره یا فوزاریوم، آتشک سیب و …)
تغییر کشت محصول ناشی از بیماری ها (تغیر مصرف چای به جای قهوه در اثر زنگ در سریلانکا طی سالهای 1870 تا 1890)

خسارت های سیاسی و اجتماعی

کشاورزی نوین

– قحطی ناشی از اپیدمی بیماری بادزدگی سیب زمینی در ایرلند طی سال های 1845 تا 1846(مهاجرت و مرک و میر)
– بیماری ارگوت غلات و ارگوتیزم (انقباض ماهیچه ای، قانقاریا، مرگ ومیر)
– تک کشتی و اپیدمی بیماری ها (آسیب پذیری ناشی از عدم تنوع)
– ورود بیماری های ناخواسته در اثر ورود یک محصول (مثل مرگ هلندی نارون)

تمرین:
نمودار توسعه بیماری های سیاهک آشکار گندم و لکه سیاه سیب بر اساس جداول زیر رسم شود:

تمرین:
1- در بررسی بیماری پوسیدگی سفید بادام زمینی ناشی از Sclerotium rolfsii در سال 1382 در یک مزرعه آزمایشی، میزان آلودگی به پس از دو ماه کشت، 80% برآورد گردیده است. در این رابطه مقدار اینوکلوم اولیه (میکرواسکلروت ها در هر گرم خاک) 30 عدد شمارش کردید. با رعایت تناوب زراعی (کشت گندم) در سال بعد، مقدار اینوکلوم به 7 عدد رسیده است. میزان آلودگی در سال دوم را محاسبه نمائید.

2-در ارزیابی زنگ سیاه، شدت بیماری در آغاز آلودگی (y.) 10-4
و نرخ آلودگی (r) برابر 0.4 باشد، طی چه مدتی (t) شدت آن به
به 0.8 می رسد؟