《Discover Plants》：Epidemiological factors and their associations influencing scab (Venturia inaequalis) disease epidemic development in apple production fields around Chencha Highlands, southern Ethiopia
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苹果生产力在全球范围内受到由 *Venturia inaequalis* 引起的黑星病的严重影响。本研究旨在确定黑星病的流行率、强度，以及环境因素与农艺实践之间的关联。数据采用多阶段随机抽样技术，于2021和2022生长季从164个苹果园收集。使用逻辑回归模型
苹果生产力在全球范围内受到由 *Venturia inaequalis* 引起的黑星病的严重影响。本研究旨在确定黑星病的流行率、强度，以及环境因素与农艺实践之间的关联。数据采用多阶段随机抽样技术，于2021和2022生长季从164个苹果园收集。使用逻辑回归模型（logistic regression model）检验生物物理因素（biophysical factors）之间的关系。研究结果揭示，苹果园中黑星病100%流行，但强度各异。2022年（平均发病率和严重度分别为67.64%和33.81%）高于2021年（52.68%和28.17%）。Chencha 02农民协会（FAs）的平均发病率和严重度分别超过Mesho、Kale、Yora和Losha FAs达18.77%、27.21%、32.58%、42.10%以及24.91%、23.09%、29.48%、43.25%。黑星病强度与FAs、海拔、种植材料来源、树龄、种植制度、病害状况与管理、生长阶段、树木与杂草管理、气象变量和产量之间存在极显著（P < 0.0001）关联。在模型中，这些变量高度贡献于高发病率（> 60%）和高严重度（> 31%）。而近期种植的果园（≤ 5年）、与豆科作物混作、每年两次培土堆肥以及适当卫生修剪则有助于低发病率（≤ 60%）和低严重度（≤ 31%）。总体而言，结果表明环境因素和农艺实践显著影响黑星病流行发展。研究结果可作为制定可持续管理策略的基线信息，以确保类似农业生态区的苹果生产。建议采用间作或混作、良好农艺实践和适当病害管理实践来控制黑星病。
**论文解读文章**
**研究背景与问题**
苹果（*Malus domestica* B.）是全球温带地区最重要的水果之一，在埃塞俄比亚南部Gamo高地（尤其是Chencha地区）的种植历史可追溯至20世纪50年代。近年来，埃塞俄比亚政府推动苹果种植以实现国家政策目标，但病害、虫害和环境因素严重威胁产量与品质，平均产量（20 t ha
-1）低于世界平均水平（21.90 t ha
-1）。其中，由 *Venturia inaequalis*（Cook）G. Wint. 引起的苹果黑星病（apple scab）是当地最具破坏性的病害，能侵染叶片、果实、枝条等所有绿色器官，导致光合作用下降、果实畸形、早落及品质劣变，严重时可造成毁灭性损失。然而，影响该病流行的生物物理因素（如树龄、种植制度、农艺管理、气象条件等）在Chencha地区尚未被系统研究。为制定可持续的病害管理策略，必须明确病害分布、强度及关键影响因素。因此，本研究旨在确定黑星病的流行现状、发病率与严重度，并分析环境因素和农艺实践与病害流行之间的关联。
**研究内容与结论**
研究人员于2021和2022生长季，在埃塞俄比亚南部Chencha高地（海拔1800–3700 m）的5个农民协会（FAs：Chencha 02、Kale、Losha、Yora、Mesho）中，采用多阶段随机抽样法调查了164个苹果园。通过田间观察、直接访谈和实验室病原鉴定，记录了黑星病发病率、严重度及14个生物物理变量（如FAs、海拔、树龄、种植制度、杂草管理、病害管理、气象条件等）。利用逻辑回归模型（logistic regression model）分析各变量与病害强度的关联，并通过线性回归评估病害对产量的影响。
**主要结论**：黑星病在所有调查果园中100%流行，但强度差异显著。2022年发病率（67.64%）和严重度（33.81%）均高于2021年（52.68%和28.17%）。Chencha 02 FAs的发病率和严重度最高，分别超过其他FAs 18.77%–42.10%和23.09%–43.25%。多变量逻辑回归模型显示，高发病率（> 60%）和高严重度（> 31%）与以下因素显著关联：Chencha 02 FAs、树龄> 15年、海拔≥ 2700 m、单作、2022生长季、杂草管理差、果实成熟期、无病害管理、高降水（≥ 1000 mm）、高相对湿度（≥ 90%）、高温（> 24°C）、低产量（≤ 15 t ha
-1）。相反，低发病率（≤ 60%）和低严重度（≤ 31%）与Losha FAs、树龄≤ 5年、与豆科作物混作、2021生长季、果实发育期、适当修剪与卫生管理、低降水（< 1000 mm）、低相对湿度（< 90%）、低温（< 18°C）等因素相关。线性回归表明，发病率和严重度每增加1单位，分别导致产量减少2.9057 t ha
-1和1.4873 t ha
-1，两年间因黑星病造成的产量损失估计达40%。
**意义**：该研究首次系统揭示了Chencha地区苹果黑星病流行的关键生物物理因素，为制定因地制宜的可持续管理策略（如间作、合理修剪、优化施肥和气象监测）提供了基线数据，对类似农业生态区的苹果生产具有重要参考价值。论文发表在《Discover Plants》。
**主要技术方法**
1. **多阶段随机抽样调查**：在2021和2022生长季，从5个FAs（Chencha 02、Kale、Losha、Yora、Mesho）中随机选取164个果园，每果园按W形取样10株树，记录发病率（感染树比例）和严重度（叶片和果实感染面积百分比，按0–5和1–3分级量表转换为百分比严重度指数）。
2. **病原形态学鉴定**：采集病叶和病果，经表面消毒后接种于马铃薯葡萄糖琼脂（PDA）培养基，25±2°C黑暗培养5–15天，通过光学显微镜观察菌落形态、分生孢子梗和分生孢子特征，确认病原为 *Venturia inaequalis*。
3. **逻辑回归模型分析**：将病害强度（发病率≤60%/>60%，严重度≤31%/>31%）作为二元因变量，以14个生物物理变量为自变量，采用SAS 9.3的GENMOD过程进行单变量和多变量逻辑回归，通过似然比检验（LRT）评估变量显著性，并计算优势比（odds ratio）和参数估计。
4. **线性回归分析**：利用MS Excel 2013，以苹果产量为因变量，病害发病率和严重度为自变量，拟合线性回归方程，量化产量损失。
**研究结果**
本节按原文小标题总结，并说明通过何种研究得出何种结论。
**3.1 调查区域的一般特征**
通过田间观察和访谈，研究人员发现调查区域以多云天气、多样农业生态、混农林业为主，海拔2590–2841 m。果园面积在农户园中为0.03–1 ha，州立园为0.5–3 ha。种植超过70个品种，以Red Delicious、Chencha Gala、Fuji等为主。71.95%的果园采用混作（与enset、园艺作物、谷物或豆科作物），28.05%为品种混合（单作）。树龄范围3–30年，57.32%的果树>15年。所有果园均施用有机肥，48.78%每年培土堆肥一次，51.22%两次。病害管理方面，31.71%采用修剪加卫生措施，26.83%仅用卫生措施，41.46%无管理。杂草管理：68.29%为良好（无杂草），20.73%为中等，10.98%为差。90.24%的种植材料来自非政府组织（NGOs），9.76%来自农业局。结论：不同FAs和果园的农艺实践差异显著，可能影响黑星病强度。
**3.2 *Venturia inaequalis* 的症状与形态培养特征**
通过田间症状观察（叶片出现橄榄绿色至黑色圆形斑点，随后变褐、结痂、扭曲、落叶；果实出现褐色至黑色斑块、开裂）和实验室培养（PDA上菌落灰绿色，背面棕黑色，分生孢子椭圆形或柠檬形，橄榄绿至棕色），确认病原为 *V. inaequalis*。结论：病原鉴定明确，症状典型。
**3.3 苹果黑星病的流行率与相对重要性**
通过计算各FAs和变量的平均发病率及严重度，研究人员发现黑星病100%流行。Chencha 02 FAs的发病率（78.79%）和严重度（40.53%）最高，Losha最低（45.62%和23.00%）。树龄>15年、海拔≥2700 m、单作、2022年、杂草管理差、农户园、果实成熟期、NGO来源种植材料、无病害管理、每年一次培土堆肥、高降水、高相对湿度、高温等条件与较高病害强度相关。相反，混作豆科、良好杂草管理、修剪加卫生、每年两次培土堆肥、低温低湿等条件与较低强度相关。结论：多种生物物理因素导致黑星病强度差异，高海拔和高湿条件加剧病害。
**3.4 黑星病强度与生物物理因素的关联**
通过逻辑回归模型（单变量和多变量），研究人员分析了各变量与发病率及严重度的关联。极其显著（P < 0.0001）的变量包括FAs、病害状况、种植制度、年份、生长阶段、病害管理、温度、产量。树龄、海拔、杂草管理、相对湿度与发病率极其显著，而与严重度关联程度不同。在简化多变量模型中，高发病率与高侵染果园、Chencha 02 FAs、树龄>15年、海拔≥2700 m、单作、2022年、杂草管理差、果实成熟期、无病害管理、高降水、高相对湿度、高温、低产量（≤15 t ha
-1）强相关。低发病率与Losha FAs、树龄≤5年、产量>25 t ha
-1、海拔<2700 m、混作豆科、2021年、果实发育期、低降水、低相对湿度、低温、修剪加卫生、无杂草果园相关。线性回归显示发病率与严重度分别解释28.19%和26.88%的产量变异，每增加1单位发病率或严重度，产量分别减少2.9057和1.4873 t ha
-1。结论：关键生物物理因素显著影响黑星病流行，且病害强度与产量损失呈负相关。
**讨论与结论**
**讨论部分总结**：讨论指出，黑星病在调查区域100%流行，但强度因FAs和年份而异，主要受气象变量（降水、相对湿度、温度）和海拔影响。Chencha 02 FAs的高湿度、高降水及相对温暖条件导致病害强度最高。树龄>15年的老树（多由易感砧木MM04嫁接）比幼树（MM106砧木）更易感病。混作豆科作物可显著降低发病率（50.66%）和严重度（45.53%），与单作相比效果明显。修剪加卫生措施使发病率降低30.10%、严重度降低35.44%。每年两次培土堆肥比一次更有效。模型分析确认FAs、树龄、种植制度、病害管理、生长阶段、相对湿度、温度、产量等是影响黑星病流行的关键变量。
**结论部分翻译**（原文第5节，保留上下标格式）：
苹果黑星病是Chencha高地苹果生产的主要经济威胁，在有利天气条件下可造成巨大产量损失。研究发现，黑星病广泛分布，不同生物物理因素显著影响病害流行。预测变量如Chencha 02 FAs、树龄>15年、单作、2022生长季、果实发育阶段、无病害管理、高相对湿度（≥90%）和相对高温（>24°C）与高发病率（>60%）和高严重度（>31%）显著关联。此外，杂草管理差、海拔≥2700 m、降水≥1000 mm与高发病率显著相关；来自非政府组织的种植材料以及每年一次培土堆肥与高严重度显著相关。相反，Losha FAs、树龄≤5年的早期果园、与豆科混作、2021生长季、开花期树、修剪加适当卫生，同时保持相对湿度低于90%和温度低于18°C，与发病率降低（≤60%）和严重度降低（≤31%）相关。有效杂草管理、海拔低于2700 m、总降水低于1000 mm与发病率降低显著相关。此外，从农业局获得的种植材料以及每年两次培土堆肥与较低严重度显著相关。这些因素被认为是流行发展的关键要素。因此，结果可作为制定可持续黑星病管理策略的基线信息，以提升研究区域及类似农业生态区的苹果生产。相反，应在每个生产季节定期进行监测，以评估周期性动态以及生长条件、施肥、品种、生长阶段、种植制度动态和环境因素对黑星病流行及其对苹果生产与生产力影响的变化。
