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摘 要: 《农业植物病理学》是高等农业院校植物保护专业的三大专业课之一,农病课的教学水平直接影响学生的培养质量。作者结合十几年的教学经验,对农业植物病理学的理论教学和实验教学的目的、内容、形式、方法、问量等谈谈自己的感受与观点,以提高农病课的教学质量。
关键词: 《农业植物病理学》 理论教学 实验教学
《农业植物病理学》(简称农病)是高等农业院校植物保护专业的三大专业课之一,农病课的教学水平直接影响学生的培养质量。随着多媒体、网络教学技术的普及,农业生产的发展,教学理念的更新,教学学时数的改变,以及学生素质的提高,农病课的教学内容、教学形式和教学方法都应随之改变。为此笔者结合十几年的教学经历,对农业植物病理学的理论教学和实验教学的目的、内容、形式、方法、问量等谈谈自己的感受与观点,以抛砖引玉,共同提高农病课的教学质量。
一、教学目标
农业植物病理学的主要教学目标包括:使学生认识和掌握农作物主要病害的症状、病原、发病与流行规律和防控措施;掌握病害的诊断方法和防治方法;培养学生依据病害的发生流行规律,制定有效防治措施的能力;培养学生从互联网、生产实践等渠道学习植物病害知识的能力;训练学生运用植物病理学的思维方式,分析、研究和解决植物病害问题。为了更好地实现这一目标,需要在师资配备、教学内容、教学方法、教学时间等方面进行周密安排,以便在有限的学时内实现教学目标的最大化。
二、授课教师
农业植物病理学是一门实践性较强的课程,授课教师对病害的理解、理论知识、实践能力、研究水平对农病课的教学质量有重要的影响。农病课的授课教师首先要具备一定的病害诊断、病害防治方面的实践能力,而且对实际生产中病害问题有准备的把握。由于农病课涉及农作物、蔬菜、果树等多种作物,一位教师的知识面和实践能力常难以达到整个课程的要求,因此,农病课常配备两三位授课教师,分别完成不同部分的授课任务。授课教师在备课和授课中要认真把握课程对理论知识和实践能力的要求,并在学习、生产实践和科学研究中不斷补充和完善相应的知识和能力,做到教学相长,逐渐提高自己的教学水平。
三、课程总体设计
农业植物病理学包括理论教学、实验教学和实践教学(生产实习)三部分,作为植物保护专业的专业课,农病课的理论教学学时不应少于80学时,若少于80学时,教学内容就无法充分展开;实验教学时数12次~15次,每次2学时;实践教学时间不应少于1周。理论教学和实验教学时间应横跨一个年度,具体时间和内容安排应与当地主要农作物生长期相匹配,以便让学生有更多实践与观察机会,实验课能获得更多新鲜的实验材料。实践教学安排在两个阶段,分别在夏季和秋季农作物收获前的一个月内,这两个时期是田间病害种类最丰富、症状最明显、危害最严重的时期,也是实践教学的最佳时期。
四、理论教学的内容与方法
农业植物病理学课的理论教学重点讲授农作物、果树和蔬菜各种病害的症状、病原、发生流行规律和防治措施五部分的内容,逐个的病害讲授是最简单直接的教学方法,这种方法耗时、枯燥、难以突出重点,而且难以在规定时间内完成教学任务。对于农业植物病理学教学,一般选取当地有代表性的病害和危害较严重的病害重点讲解。对于一般性的病害,则采用比较的方式,通过与相似病害的比较,重点讲解症状和病原的特征、发生与流行规律的特点及简单的防治方法。对于同类病害或相似病害,可采用归类讲解的方法,先讲解该类病害的共同点,再通过比较的方式讲解每种病害的不同点。这样既能突出重点,又能让学生掌握植物病理学的整体内容。
对于任何病害都需要让学生了解六方面内容,包括分布与危害、症状、病原、病害循环、发病动态与流行条件和病害防治措施。其中,后五项内容是需要详细介绍的内容,而对病害的分布与危害主要让学生了解病害的分布地区、危害现状和病害的主要特点,对于重要病害还要让学生了解病害研究和防治中存在的问题,仅做简要介绍。
1.症状:症状教学较好的方式是结合多媒体症状照片,以症状的形成机制为核心和主线,讲授典型症状、症状发展过程、症状变化,最终点明诊断病害依据的症状特征。
症状形成机制是讲授症状的核心和主线。在症状教学中避免平铺直续,单纯描述症状,而是让学生了解症状形成机制,症状的发展过程和症状的变化,掌握病害的症状本质特征,这样才能让学生在实际工作中灵活运用,正确诊断病害。例如,苹果树腐烂病是苹果树的重要病害,腐烂病菌在致病过程中能产生细胞壁降解酶和毒素,酶能破坏皮层组织。皮层细胞的酶解是腐烂病早期症状发展的核心,细胞破裂,内溶物外流,外溢物质中的多酚物质接触空气后被氧化。因此,腐烂病初发病时,外观症状表现为病斑外形略隆起,质地松软,颜色红褐色,且有红褐色汁液外溢。随病斑内水分的蒸发,病斑失水凹陷,颜色逐渐加深。病斑出现二十天后,病菌在病斑上开始产生分生孢子器,病斑上出现黑色小点;腐烂病菌的分生孢子器较大,直径约1mm,病斑上黑点表现较大,而且分布稀疏。又如病毒病表现的变色、畸形甚至坏死的症状主要是病毒粒体在其增殖过程中,干扰寄主细胞正常生理代谢的结果,而症状的表现程度取决于寄主体内病毒粒体的浓度和病毒粒体对寄主的干扰程度。
诊断病害依据的症状特征是症状部分的教学重点,让学生了解病害的典型症状和症状的变化后,需画龙点睛,点明诊断病害依据的症状特征,这是正确诊断病害的依据。例如,苹果褐斑病的症状变化很大,而诊断苹果褐斑病的症状特征是病菌在病斑上形成的分生孢子盘和表皮下的菌索,即病斑的表皮下有放射状生长的菌索和直径0.1mm~0.2mm半球状胶质的小黑点。又如诊断黑星病的症状特征是病斑上煤烟状的黑色霉层,即病菌原的分生孢子梗和分生孢子。
症状是病原与寄主在一定环境中相互作用的最终表现,在症状教学中还要引导学生从病害的症状表现推断或获取更多的信息,如寄主的抗病性、病害发生的环境条件等,从而为认识病害和病害防控提供更多的信息。例如,梨黑星病在抗性叶片上形成的病斑小,产孢量少,霉层稀蔬,根据黑星病病斑的大小、霉层的多少,可以推断寄主的抗病性。根据果实上疮痂病斑的大小和凹陷程度,可以推断病菌的侵染期。 2.病原:病原物的形态特征是鉴定病菌的依据,是准确诊断病害的基础;病原菌的生物学特性是认识和理解病害发生流行规律与特点的基础;了解病原菌的分离地位可以让学生触类旁通,了解同类病原菌所致病害的相似特性,这三项是病原部分重点介绍的内容。
结合病菌的分类地位和多媒体的图片,通过比较方式讲解病原物的学名,不同发育阶段的形态特征和病原物的鉴定特征。除此之外,还应让学生了解不同发育期的病原出现的时间、部位及病菌的观测方法等。例如,梨黑星病菌的有性时期假囊壳,主要出现在五月份落地的病叶上,观察子囊和子囊孢子需要在五月份从梨园中采集落地的病叶,并在叶片背面查找黑色小点,通过挑片或切片观察。
病原生物学是理解病害发生和流行特点的基础。病原物的寄生性、获取营养的方式及生化特性等决定病原物的侵染方式、寄生部位、致病性和症状表现等。根据病原物生长、产孢和孢子萌发所需最适温度,可以推断病害的侵染期和发生期。例如,桃缩叶病厚壁的越冬孢子最适萌发和侵染温度在16℃以下,桃树萌芽期降雨时的气温最适宜其萌发和侵染,这是病菌与寄主长期协同进化形成的一种默契;炭疽病菌生长发育的最适温度为28℃左右,北方地区七八月份的温度适宜于病害的发生与流行。病菌萌发、侵染和产孢对湿度的要求是农病课中需要学生了解的重要生物学特性,依据病菌萌发、侵染和产孢所需的湿度条件,可以推断病害发病和流行需要的条件。例如,对于多数真菌孢子的萌发与侵染都需要自由水,因此降雨成为这些病菌侵染的必要条件;白粉病菌孢子的侵染不需要自由水,但较高的湿度有利于白粉病菌的侵染和产孢,因此,白粉病在相对湿度较大的环境中发病较重。病菌的抗逆性和存活时期是病害发生与流行密切相关的生物学特性,需要学生了解。
3.发病规律:发病规律主要指病害的循环,内容包括病原物的越冬和越夏、初侵染和再侵染、传播方式、侵染过程四个方面的问题。病害的侵染循环是制订病害防治措施和有效控制病害的基础。
越冬越夏:主要让学生了解病原物的越冬和(或)越夏方式、场所、病原物存活年限等。对大多数病害来讲,清除越冬菌源是防治病害的重要措施,除让学生了解病原菌的越冬越夏場所外,还应结合病害的防治,介绍清除越冬越夏菌源的主要方法与技术措施,评价清除越冬菌源后对病害的控制效果。
初侵染和再侵染:初侵染主要让学生了解病原物初侵染的来源、方式和时间,以及初侵染在病害流行中的地位和作用。对于多数病害控制初侵染是防治病害的重要措施,在授课中还需要结合病害防治,讲授控制初侵染的技术措施及其控制效果。再侵染则需要让学生了解该种病害有无侵染、再侵染的次数、病原物再侵染的来源与形式、再侵染在病害流行中的作用和地位,以及控制再侵染在病害防治中对病害的作用。
传播:主要让学生了解病原物的传播体、传播方式、传播距离、传播效能等。病原物的传播效能决定病害传播范围和流行速率,对于某些病害,控制病原物传播是控制病害的重要措施,如树病毒病和葡萄白腐病。为此,还要让学生了解控制病原物的传播方法与技术措施,以及各种措施对病害的控制效果。
侵染过程:主要包括侵入、潜育和发病三个过程。
侵入是病原物侵染的重要过程,在植物病害防治中保护植物体不受病原物的侵染是防治病害的重要措施,为此需要让学生了解病原物的侵入部位、侵入孔口、侵入方式、所需时间、侵染效率及控制病原物侵入的技术方法等。对于某些病原菌还需了解病原物的侵入准备活动,如多数土传病害的病原受到根部分泌物的刺激后,向根部移动。
潜育期主要让学生了解该种病害潜育时期的长短、显症动态及各种因子对病害潜育期的影响等。在病原菌侵染之后发病之前,喷施内吸治疗剂是防治病害的重要措施,为此还需要让学生了解喷施内吸治疗剂防治病害的最佳施药期。在让学生了解潜育期长短的同时,还要让学生了解病原菌物在寄主体内获取营养的方式和效率、病原物的致病机制及对寄主的破坏作用,更重要的是让学生了解寄主的抗病反应及抗病反应的表现,这是理解病害的病状表现和症状变化的基础。
除了症状外,还应让学生了解病原物产生的繁殖体、传播体或休眠体,部位、数量及条件,如真菌孢子和菌核,产生休眠体是病害流行的重要环节。
4.流行规律:对于植物病害,病害的控制主要控制病害的流行,即控制病害在植物群体中由点到面、由少到多的发展。流行部分是农业植物病理学的重要内容,在流行规律部分主要讲授病害的流行动态,环境因子、栽培管理措施、寄主抗病性等因子对病害流行的影响。
病害流行动态:包括病原菌的侵染动态和病害的流行动态两个方面。病原物侵染动态指病原物的侵染量随时间的变化动态,包括侵染始期、侵染高峰期和侵染结束期,病原物侵染始期就是病害的防治始期,侵染高峰期就是病害的防治关键时间。对于潜育期相对固定的病害,从病害的发生动态可以推测侵染动态,对于潜育期变化较大的病害,无法根据发病动态推测病害的侵染动态,还需要单独讲述病害的发生动态,例如:苹果树腐烂病的侵染动态和发病动态差异很大,要分别讲述。利用病害的流行曲线讲授病害的侵染动态、发病动态及形成这两个动态的原因。
环境因子:环境因子对病害流行有重要影响,是影响某些病害流行的主导因子,为此需要向学生解释清楚降雨、湿度、温度等因子对病害发生与流行的影响。为了讲清环境因子对病害流行的影响,要以系统分析方法解释每一种因子对病害侵染过程中每一个环节的影响,例如:降雨是决定炭疽叶枯病发生与流行的关键因子。一方面,降雨是炭疽病菌分生孢子传播的必要条件,2mm的降雨就可以使炭疽叶枯病菌的分生孢子从病叶传播至健康叶片。另一方面,降雨在叶面形成的结露可促使孢子萌发,叶面结露超过3小时,就能使病菌的分生孢子完成全部侵染过程。通过几种病害讲解,让学生学会用系统分析方法分析各种因子对病害流行的影响。
栽培管理措施:栽培管理是防治病害的重要措施,了解栽培管理措施对病害发生与流行的影响,可以通过栽培管理措施,降低病害的流行速率,或控制病害的流行。病害的发生需要感病的寄主、适宜的环境条件,对于栽培管理措施要通过系统分析方法,分析各种栽培管理措施对寄主抗病性、病原菌和环境条件的影响。例如,通过修剪、摘叶等栽培管理措施,增加作物冠层内的通风透光条件,从而降低冠层内的湿度,缩短作物表面的结露时间,从而降低病原菌的侵染量,抑制病菌的产孢;而透光可以增加作物冠层内的光照,增强植物组织的抗病性。 寄主抗病性:寄主抗病性包括两个方面,一是作物本身具有的遗传抗病性,二是植体在发育过程中形成的抗病性,即个体发育抗病性。对于遗传抗病性主要让学生了解不同品种之间抗病性有无差异,差异的大小,是否通过培育和栽培抗病品种控制病害,以及哪些品种是抗病的,哪些是感病的。个体发病抗病性是寄主在生长发育过程中形成的抗病性,例如,梨树的幼嫩叶片对锈病菌敏感,当发育成熟后,抗病性明显增强。植物的敏感期是防治病害的关键时期,为此要让学生了解,寄主植物是否存在个体发育抗病性、抗性差异大小、作物的敏感性、抗病期及寄主植物形成个体发育抗病性的机制。
5.病害防治:病害的防治需要介绍两方面内容,一方面是病害的防治策略,除介绍防治策略外,还要让学生了解提出该种略策的依据,以及有无更好的防治策略。防治策略是防治病害的指导方针,也是制订防治方案的依据。另一方面,结合实际生产中病害的防治和病害的发生流行规律,介绍防治病害的方法与技术措施及各种技术措施的防治效果,并引导学生学习依据病害发生规律和流行规律制订病害的防治措施。当一种作物的所有病害介绍完成后,还应简要介绍针对同种作物上多种病害的综合防治方案,引导学生学习制订综合防治方案的思路与方法。
五、实验教学
实验教学主要实现三个目标:一是让学生认识并掌握病害的症状;二是让学生认识病原菌的形态特征;三是让学生学习依据病害症状和病原形态诊断病害的技术、方法,并培养学生诊断病害的能力。
1.症状:多媒体图片、盒装标本和新鲜病害标本是让学生认识和掌握病害症状的教学材料。随着多媒体技术的发展,授课教师准备大量典型的多媒体症状图片,多媒体图片能给学生留下深刻而清晰的印象,是理论教学和实验教学最好的辅助材料。然而,多媒体图片替代不了高质量的实物标本带来的教学效果,尤其是新鲜的实物标本。实物标本可以让学生全方位地了解病害的症状,获得从多媒体图片中无法得到的信息。实验课的症状教学应以实物标本为主,其中新鲜的实物标是最好的实验教学材料。
2.病原物:实验教学目標是让学生认识并掌握病原物的形态特征,并根据病原物特征准确地诊断病害,教学材料包括多媒体图片、永久性玻片和现场制作的临时玻片。三种材料所起作用各不相同,在实验课中应相辅相成、互为补充,以实现最佳的实验效果。多媒体图片是学生镜检病原的重要参考,学生在显微镜下观测病原主要依据多媒体图片。三种材料中,以现场制作临时玻片为最好的实验教学材料,学生通过制作临时玻片,可以训练仔细观察症状,并获取病原、观察病原形态、诊断病害的能力。对于难以获得实物标本,或制作难度很大的材料,可以使用永玻片替代。
3.病害诊断技术:指通过病害的症状观测,致病菌的形态检查,准确诊断病害种类的方法。让学生制作临时玻片标本,在制作玻片标本的过程中,学会如何识别病征,练习用适合的方法,如切片、挑片等,从病斑上取得目标病原物,并在镜下观察病原物的形态特征,根据病原菌的形态特征确定病原菌的归属,再根据病害的症状,确定病害的种类。在制作和观测标本中,学生的能力可以得到很好的锻炼。因此,每次实验课都要准备三、五种用于制作临时玻片的材料。
六、实践教学
农业植物病理学的实践教学的目的主要是巩固和消化理化知识,并训练运用所学知识诊断病害和解决实际问题的能力。生产实习包括参观、考查、采集标本等多项活动,有条件的学校可安排实习基地,让学生定期观测主要农作物病害的发生与发展过程。为了达到最好的效果,农业植物病理学的实习可划分为两个阶段,分别安排在春季作物和秋季作物收获前的三五天,主要方式是带学生到现场。在教师的引导下,学生在实习现场采集病害标本,观察病害的症状、分布和危害,并了解病害的防治措施。将所采病害标本带回实验室后,引导学生通过病原物的镜检、培养等方法,准确地诊断病害,并将病害标本归类存放。学生的实习作业包括实习日记、采集的标本和实习报告。实习报告内容包括实习心得体会,简要总结每种作物上的病害种类、诊断方法、主要发生期和危害期及主要防治方法。
七、实践与效果
笔者主要承担农业植物病理学果树病害部分的教学工作,青岛业大学植物病理学理论教学以前为80学时,果树病害部分为30学时,而目前将理论教学压缩到64学时,果树病害部分为22学时。30学时时间相对充足,对所讲授内容能相对充分地展开;22学时课时明显不足,很多必要内容不能讲授。在理论教学方式上,笔者主要选取有代表性的重要病害重点讲授,对复杂的病害可讲授3学时,如苹果树腐烂病。对于一般性的病害,则采用比较方式,通过与已讲授病害的比较,让学生把握病害的诊断症状和病原的特征,发生与流行规律的特点及简单的防治方法等,有的病害仅需几分钟。授课时,最初几次授课结合内容讲授,让学生了解对每一种病害应该掌握哪些内容,并形成一种知识框架结构,学生可根据这一知识框架,通过自学方式补充相应的知识。
青岛农业大学的实验课为24学时,其中果树病害部分为8学时,分4次进行,时间相对充足。每次实验课都准备三五份新鲜标本或散装标本,相应作物的所有盒装标本和所有永久性玻片标本及相应的多媒体图片。其中新鲜标本或散装标本主要让学生从不同角度观测病害症状,获得病原制作临时玻片,这是实验课的主要材料。在病原观测中采用人人过关制,即对于重要的病害,让每位学生亲自制作玻片,并观测典型的病原特征,最终由老师确认。青岛农业大学的实践教学实习分为两个阶段,分别为6月初和9月底,主要方式是参观、采集标本和制作标本。
通过几年教学实践,取得良好的教学效果,学生反映良好。不但能较为扎实地掌握所学知识,而且对所学知识非常感兴趣,毕业后喜欢从事相关专业。学生从事相关职业后,很快适应生产需要,把所学知识运用到工作实践中,很多学生在工作岗位上一直保持与老师的联系。当然,农业植物病理学教学存在诸多问题,如理论教学时间不足,实验标本缺乏,实践教学时间安排与其他课程冲突等,这些都需要在以后的教学改革中加以改进。
基金项目:教育部植物保护特色专业建设项目;教育部卓越农林人才教育培养计划改革试点项目;山东省普通本科高校应用型人才培养专业发展支持计划项目。
关键词: 《农业植物病理学》 理论教学 实验教学
《农业植物病理学》(简称农病)是高等农业院校植物保护专业的三大专业课之一,农病课的教学水平直接影响学生的培养质量。随着多媒体、网络教学技术的普及,农业生产的发展,教学理念的更新,教学学时数的改变,以及学生素质的提高,农病课的教学内容、教学形式和教学方法都应随之改变。为此笔者结合十几年的教学经历,对农业植物病理学的理论教学和实验教学的目的、内容、形式、方法、问量等谈谈自己的感受与观点,以抛砖引玉,共同提高农病课的教学质量。
一、教学目标
农业植物病理学的主要教学目标包括:使学生认识和掌握农作物主要病害的症状、病原、发病与流行规律和防控措施;掌握病害的诊断方法和防治方法;培养学生依据病害的发生流行规律,制定有效防治措施的能力;培养学生从互联网、生产实践等渠道学习植物病害知识的能力;训练学生运用植物病理学的思维方式,分析、研究和解决植物病害问题。为了更好地实现这一目标,需要在师资配备、教学内容、教学方法、教学时间等方面进行周密安排,以便在有限的学时内实现教学目标的最大化。
二、授课教师
农业植物病理学是一门实践性较强的课程,授课教师对病害的理解、理论知识、实践能力、研究水平对农病课的教学质量有重要的影响。农病课的授课教师首先要具备一定的病害诊断、病害防治方面的实践能力,而且对实际生产中病害问题有准备的把握。由于农病课涉及农作物、蔬菜、果树等多种作物,一位教师的知识面和实践能力常难以达到整个课程的要求,因此,农病课常配备两三位授课教师,分别完成不同部分的授课任务。授课教师在备课和授课中要认真把握课程对理论知识和实践能力的要求,并在学习、生产实践和科学研究中不斷补充和完善相应的知识和能力,做到教学相长,逐渐提高自己的教学水平。
三、课程总体设计
农业植物病理学包括理论教学、实验教学和实践教学(生产实习)三部分,作为植物保护专业的专业课,农病课的理论教学学时不应少于80学时,若少于80学时,教学内容就无法充分展开;实验教学时数12次~15次,每次2学时;实践教学时间不应少于1周。理论教学和实验教学时间应横跨一个年度,具体时间和内容安排应与当地主要农作物生长期相匹配,以便让学生有更多实践与观察机会,实验课能获得更多新鲜的实验材料。实践教学安排在两个阶段,分别在夏季和秋季农作物收获前的一个月内,这两个时期是田间病害种类最丰富、症状最明显、危害最严重的时期,也是实践教学的最佳时期。
四、理论教学的内容与方法
农业植物病理学课的理论教学重点讲授农作物、果树和蔬菜各种病害的症状、病原、发生流行规律和防治措施五部分的内容,逐个的病害讲授是最简单直接的教学方法,这种方法耗时、枯燥、难以突出重点,而且难以在规定时间内完成教学任务。对于农业植物病理学教学,一般选取当地有代表性的病害和危害较严重的病害重点讲解。对于一般性的病害,则采用比较的方式,通过与相似病害的比较,重点讲解症状和病原的特征、发生与流行规律的特点及简单的防治方法。对于同类病害或相似病害,可采用归类讲解的方法,先讲解该类病害的共同点,再通过比较的方式讲解每种病害的不同点。这样既能突出重点,又能让学生掌握植物病理学的整体内容。
对于任何病害都需要让学生了解六方面内容,包括分布与危害、症状、病原、病害循环、发病动态与流行条件和病害防治措施。其中,后五项内容是需要详细介绍的内容,而对病害的分布与危害主要让学生了解病害的分布地区、危害现状和病害的主要特点,对于重要病害还要让学生了解病害研究和防治中存在的问题,仅做简要介绍。
1.症状:症状教学较好的方式是结合多媒体症状照片,以症状的形成机制为核心和主线,讲授典型症状、症状发展过程、症状变化,最终点明诊断病害依据的症状特征。
症状形成机制是讲授症状的核心和主线。在症状教学中避免平铺直续,单纯描述症状,而是让学生了解症状形成机制,症状的发展过程和症状的变化,掌握病害的症状本质特征,这样才能让学生在实际工作中灵活运用,正确诊断病害。例如,苹果树腐烂病是苹果树的重要病害,腐烂病菌在致病过程中能产生细胞壁降解酶和毒素,酶能破坏皮层组织。皮层细胞的酶解是腐烂病早期症状发展的核心,细胞破裂,内溶物外流,外溢物质中的多酚物质接触空气后被氧化。因此,腐烂病初发病时,外观症状表现为病斑外形略隆起,质地松软,颜色红褐色,且有红褐色汁液外溢。随病斑内水分的蒸发,病斑失水凹陷,颜色逐渐加深。病斑出现二十天后,病菌在病斑上开始产生分生孢子器,病斑上出现黑色小点;腐烂病菌的分生孢子器较大,直径约1mm,病斑上黑点表现较大,而且分布稀疏。又如病毒病表现的变色、畸形甚至坏死的症状主要是病毒粒体在其增殖过程中,干扰寄主细胞正常生理代谢的结果,而症状的表现程度取决于寄主体内病毒粒体的浓度和病毒粒体对寄主的干扰程度。
诊断病害依据的症状特征是症状部分的教学重点,让学生了解病害的典型症状和症状的变化后,需画龙点睛,点明诊断病害依据的症状特征,这是正确诊断病害的依据。例如,苹果褐斑病的症状变化很大,而诊断苹果褐斑病的症状特征是病菌在病斑上形成的分生孢子盘和表皮下的菌索,即病斑的表皮下有放射状生长的菌索和直径0.1mm~0.2mm半球状胶质的小黑点。又如诊断黑星病的症状特征是病斑上煤烟状的黑色霉层,即病菌原的分生孢子梗和分生孢子。
症状是病原与寄主在一定环境中相互作用的最终表现,在症状教学中还要引导学生从病害的症状表现推断或获取更多的信息,如寄主的抗病性、病害发生的环境条件等,从而为认识病害和病害防控提供更多的信息。例如,梨黑星病在抗性叶片上形成的病斑小,产孢量少,霉层稀蔬,根据黑星病病斑的大小、霉层的多少,可以推断寄主的抗病性。根据果实上疮痂病斑的大小和凹陷程度,可以推断病菌的侵染期。 2.病原:病原物的形态特征是鉴定病菌的依据,是准确诊断病害的基础;病原菌的生物学特性是认识和理解病害发生流行规律与特点的基础;了解病原菌的分离地位可以让学生触类旁通,了解同类病原菌所致病害的相似特性,这三项是病原部分重点介绍的内容。
结合病菌的分类地位和多媒体的图片,通过比较方式讲解病原物的学名,不同发育阶段的形态特征和病原物的鉴定特征。除此之外,还应让学生了解不同发育期的病原出现的时间、部位及病菌的观测方法等。例如,梨黑星病菌的有性时期假囊壳,主要出现在五月份落地的病叶上,观察子囊和子囊孢子需要在五月份从梨园中采集落地的病叶,并在叶片背面查找黑色小点,通过挑片或切片观察。
病原生物学是理解病害发生和流行特点的基础。病原物的寄生性、获取营养的方式及生化特性等决定病原物的侵染方式、寄生部位、致病性和症状表现等。根据病原物生长、产孢和孢子萌发所需最适温度,可以推断病害的侵染期和发生期。例如,桃缩叶病厚壁的越冬孢子最适萌发和侵染温度在16℃以下,桃树萌芽期降雨时的气温最适宜其萌发和侵染,这是病菌与寄主长期协同进化形成的一种默契;炭疽病菌生长发育的最适温度为28℃左右,北方地区七八月份的温度适宜于病害的发生与流行。病菌萌发、侵染和产孢对湿度的要求是农病课中需要学生了解的重要生物学特性,依据病菌萌发、侵染和产孢所需的湿度条件,可以推断病害发病和流行需要的条件。例如,对于多数真菌孢子的萌发与侵染都需要自由水,因此降雨成为这些病菌侵染的必要条件;白粉病菌孢子的侵染不需要自由水,但较高的湿度有利于白粉病菌的侵染和产孢,因此,白粉病在相对湿度较大的环境中发病较重。病菌的抗逆性和存活时期是病害发生与流行密切相关的生物学特性,需要学生了解。
3.发病规律:发病规律主要指病害的循环,内容包括病原物的越冬和越夏、初侵染和再侵染、传播方式、侵染过程四个方面的问题。病害的侵染循环是制订病害防治措施和有效控制病害的基础。
越冬越夏:主要让学生了解病原物的越冬和(或)越夏方式、场所、病原物存活年限等。对大多数病害来讲,清除越冬菌源是防治病害的重要措施,除让学生了解病原菌的越冬越夏場所外,还应结合病害的防治,介绍清除越冬越夏菌源的主要方法与技术措施,评价清除越冬菌源后对病害的控制效果。
初侵染和再侵染:初侵染主要让学生了解病原物初侵染的来源、方式和时间,以及初侵染在病害流行中的地位和作用。对于多数病害控制初侵染是防治病害的重要措施,在授课中还需要结合病害防治,讲授控制初侵染的技术措施及其控制效果。再侵染则需要让学生了解该种病害有无侵染、再侵染的次数、病原物再侵染的来源与形式、再侵染在病害流行中的作用和地位,以及控制再侵染在病害防治中对病害的作用。
传播:主要让学生了解病原物的传播体、传播方式、传播距离、传播效能等。病原物的传播效能决定病害传播范围和流行速率,对于某些病害,控制病原物传播是控制病害的重要措施,如树病毒病和葡萄白腐病。为此,还要让学生了解控制病原物的传播方法与技术措施,以及各种措施对病害的控制效果。
侵染过程:主要包括侵入、潜育和发病三个过程。
侵入是病原物侵染的重要过程,在植物病害防治中保护植物体不受病原物的侵染是防治病害的重要措施,为此需要让学生了解病原物的侵入部位、侵入孔口、侵入方式、所需时间、侵染效率及控制病原物侵入的技术方法等。对于某些病原菌还需了解病原物的侵入准备活动,如多数土传病害的病原受到根部分泌物的刺激后,向根部移动。
潜育期主要让学生了解该种病害潜育时期的长短、显症动态及各种因子对病害潜育期的影响等。在病原菌侵染之后发病之前,喷施内吸治疗剂是防治病害的重要措施,为此还需要让学生了解喷施内吸治疗剂防治病害的最佳施药期。在让学生了解潜育期长短的同时,还要让学生了解病原菌物在寄主体内获取营养的方式和效率、病原物的致病机制及对寄主的破坏作用,更重要的是让学生了解寄主的抗病反应及抗病反应的表现,这是理解病害的病状表现和症状变化的基础。
除了症状外,还应让学生了解病原物产生的繁殖体、传播体或休眠体,部位、数量及条件,如真菌孢子和菌核,产生休眠体是病害流行的重要环节。
4.流行规律:对于植物病害,病害的控制主要控制病害的流行,即控制病害在植物群体中由点到面、由少到多的发展。流行部分是农业植物病理学的重要内容,在流行规律部分主要讲授病害的流行动态,环境因子、栽培管理措施、寄主抗病性等因子对病害流行的影响。
病害流行动态:包括病原菌的侵染动态和病害的流行动态两个方面。病原物侵染动态指病原物的侵染量随时间的变化动态,包括侵染始期、侵染高峰期和侵染结束期,病原物侵染始期就是病害的防治始期,侵染高峰期就是病害的防治关键时间。对于潜育期相对固定的病害,从病害的发生动态可以推测侵染动态,对于潜育期变化较大的病害,无法根据发病动态推测病害的侵染动态,还需要单独讲述病害的发生动态,例如:苹果树腐烂病的侵染动态和发病动态差异很大,要分别讲述。利用病害的流行曲线讲授病害的侵染动态、发病动态及形成这两个动态的原因。
环境因子:环境因子对病害流行有重要影响,是影响某些病害流行的主导因子,为此需要向学生解释清楚降雨、湿度、温度等因子对病害发生与流行的影响。为了讲清环境因子对病害流行的影响,要以系统分析方法解释每一种因子对病害侵染过程中每一个环节的影响,例如:降雨是决定炭疽叶枯病发生与流行的关键因子。一方面,降雨是炭疽病菌分生孢子传播的必要条件,2mm的降雨就可以使炭疽叶枯病菌的分生孢子从病叶传播至健康叶片。另一方面,降雨在叶面形成的结露可促使孢子萌发,叶面结露超过3小时,就能使病菌的分生孢子完成全部侵染过程。通过几种病害讲解,让学生学会用系统分析方法分析各种因子对病害流行的影响。
栽培管理措施:栽培管理是防治病害的重要措施,了解栽培管理措施对病害发生与流行的影响,可以通过栽培管理措施,降低病害的流行速率,或控制病害的流行。病害的发生需要感病的寄主、适宜的环境条件,对于栽培管理措施要通过系统分析方法,分析各种栽培管理措施对寄主抗病性、病原菌和环境条件的影响。例如,通过修剪、摘叶等栽培管理措施,增加作物冠层内的通风透光条件,从而降低冠层内的湿度,缩短作物表面的结露时间,从而降低病原菌的侵染量,抑制病菌的产孢;而透光可以增加作物冠层内的光照,增强植物组织的抗病性。 寄主抗病性:寄主抗病性包括两个方面,一是作物本身具有的遗传抗病性,二是植体在发育过程中形成的抗病性,即个体发育抗病性。对于遗传抗病性主要让学生了解不同品种之间抗病性有无差异,差异的大小,是否通过培育和栽培抗病品种控制病害,以及哪些品种是抗病的,哪些是感病的。个体发病抗病性是寄主在生长发育过程中形成的抗病性,例如,梨树的幼嫩叶片对锈病菌敏感,当发育成熟后,抗病性明显增强。植物的敏感期是防治病害的关键时期,为此要让学生了解,寄主植物是否存在个体发育抗病性、抗性差异大小、作物的敏感性、抗病期及寄主植物形成个体发育抗病性的机制。
5.病害防治:病害的防治需要介绍两方面内容,一方面是病害的防治策略,除介绍防治策略外,还要让学生了解提出该种略策的依据,以及有无更好的防治策略。防治策略是防治病害的指导方针,也是制订防治方案的依据。另一方面,结合实际生产中病害的防治和病害的发生流行规律,介绍防治病害的方法与技术措施及各种技术措施的防治效果,并引导学生学习依据病害发生规律和流行规律制订病害的防治措施。当一种作物的所有病害介绍完成后,还应简要介绍针对同种作物上多种病害的综合防治方案,引导学生学习制订综合防治方案的思路与方法。
五、实验教学
实验教学主要实现三个目标:一是让学生认识并掌握病害的症状;二是让学生认识病原菌的形态特征;三是让学生学习依据病害症状和病原形态诊断病害的技术、方法,并培养学生诊断病害的能力。
1.症状:多媒体图片、盒装标本和新鲜病害标本是让学生认识和掌握病害症状的教学材料。随着多媒体技术的发展,授课教师准备大量典型的多媒体症状图片,多媒体图片能给学生留下深刻而清晰的印象,是理论教学和实验教学最好的辅助材料。然而,多媒体图片替代不了高质量的实物标本带来的教学效果,尤其是新鲜的实物标本。实物标本可以让学生全方位地了解病害的症状,获得从多媒体图片中无法得到的信息。实验课的症状教学应以实物标本为主,其中新鲜的实物标是最好的实验教学材料。
2.病原物:实验教学目標是让学生认识并掌握病原物的形态特征,并根据病原物特征准确地诊断病害,教学材料包括多媒体图片、永久性玻片和现场制作的临时玻片。三种材料所起作用各不相同,在实验课中应相辅相成、互为补充,以实现最佳的实验效果。多媒体图片是学生镜检病原的重要参考,学生在显微镜下观测病原主要依据多媒体图片。三种材料中,以现场制作临时玻片为最好的实验教学材料,学生通过制作临时玻片,可以训练仔细观察症状,并获取病原、观察病原形态、诊断病害的能力。对于难以获得实物标本,或制作难度很大的材料,可以使用永玻片替代。
3.病害诊断技术:指通过病害的症状观测,致病菌的形态检查,准确诊断病害种类的方法。让学生制作临时玻片标本,在制作玻片标本的过程中,学会如何识别病征,练习用适合的方法,如切片、挑片等,从病斑上取得目标病原物,并在镜下观察病原物的形态特征,根据病原菌的形态特征确定病原菌的归属,再根据病害的症状,确定病害的种类。在制作和观测标本中,学生的能力可以得到很好的锻炼。因此,每次实验课都要准备三、五种用于制作临时玻片的材料。
六、实践教学
农业植物病理学的实践教学的目的主要是巩固和消化理化知识,并训练运用所学知识诊断病害和解决实际问题的能力。生产实习包括参观、考查、采集标本等多项活动,有条件的学校可安排实习基地,让学生定期观测主要农作物病害的发生与发展过程。为了达到最好的效果,农业植物病理学的实习可划分为两个阶段,分别安排在春季作物和秋季作物收获前的三五天,主要方式是带学生到现场。在教师的引导下,学生在实习现场采集病害标本,观察病害的症状、分布和危害,并了解病害的防治措施。将所采病害标本带回实验室后,引导学生通过病原物的镜检、培养等方法,准确地诊断病害,并将病害标本归类存放。学生的实习作业包括实习日记、采集的标本和实习报告。实习报告内容包括实习心得体会,简要总结每种作物上的病害种类、诊断方法、主要发生期和危害期及主要防治方法。
七、实践与效果
笔者主要承担农业植物病理学果树病害部分的教学工作,青岛业大学植物病理学理论教学以前为80学时,果树病害部分为30学时,而目前将理论教学压缩到64学时,果树病害部分为22学时。30学时时间相对充足,对所讲授内容能相对充分地展开;22学时课时明显不足,很多必要内容不能讲授。在理论教学方式上,笔者主要选取有代表性的重要病害重点讲授,对复杂的病害可讲授3学时,如苹果树腐烂病。对于一般性的病害,则采用比较方式,通过与已讲授病害的比较,让学生把握病害的诊断症状和病原的特征,发生与流行规律的特点及简单的防治方法等,有的病害仅需几分钟。授课时,最初几次授课结合内容讲授,让学生了解对每一种病害应该掌握哪些内容,并形成一种知识框架结构,学生可根据这一知识框架,通过自学方式补充相应的知识。
青岛农业大学的实验课为24学时,其中果树病害部分为8学时,分4次进行,时间相对充足。每次实验课都准备三五份新鲜标本或散装标本,相应作物的所有盒装标本和所有永久性玻片标本及相应的多媒体图片。其中新鲜标本或散装标本主要让学生从不同角度观测病害症状,获得病原制作临时玻片,这是实验课的主要材料。在病原观测中采用人人过关制,即对于重要的病害,让每位学生亲自制作玻片,并观测典型的病原特征,最终由老师确认。青岛农业大学的实践教学实习分为两个阶段,分别为6月初和9月底,主要方式是参观、采集标本和制作标本。
通过几年教学实践,取得良好的教学效果,学生反映良好。不但能较为扎实地掌握所学知识,而且对所学知识非常感兴趣,毕业后喜欢从事相关专业。学生从事相关职业后,很快适应生产需要,把所学知识运用到工作实践中,很多学生在工作岗位上一直保持与老师的联系。当然,农业植物病理学教学存在诸多问题,如理论教学时间不足,实验标本缺乏,实践教学时间安排与其他课程冲突等,这些都需要在以后的教学改革中加以改进。
基金项目:教育部植物保护特色专业建设项目;教育部卓越农林人才教育培养计划改革试点项目;山东省普通本科高校应用型人才培养专业发展支持计划项目。