陜西關中2018年春季小麥凍害及引發(fā)赤霉病調查與分析

靳鵬飛 朱運啟 王峭 李倩 李強 王保通

摘要 2018年采用田間調查法對陜西關中地區(qū)20個縣（區(qū)）小麥凍害率及受凍畸形麥穗上赤霉病的發(fā)病率進行了調查，并對畸形麥穗上的病原菌進行分離鑒定，分析了凍害的成因和畸形麥穗感病的原因，提出了預防策略。結果顯示，陜西關中不同地區(qū)小麥受凍害程度不同，西北部地區(qū)凍害程度嚴重，凍害率最高可達24%;由室內鑒定可知，受凍麥穗易感染赤霉病菌引發(fā)赤霉病，且相同地區(qū)的不同品種及相同品種在不同地區(qū)的發(fā)病率有較大的差異，西部較濕潤地區(qū)凍害穗赤霉病發(fā)病率達80%以上，東部旱塬地區(qū)基本在70%以下。表明小麥凍害及凍害穗上赤霉病嚴重程度存在地區(qū)與品種差異性。

關鍵詞 陜西關中; 小麥凍害; 赤霉病

中圖分類號： S 435.121.45

文獻標識碼： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2018334

小麥是陜西省主要的糧食作物，在全省夏糧作物中占主導地位，近5年全省平均種植面積及總產(chǎn)量分別占夏糧的86.9%和90.1%，其種植區(qū)主要分布在陜北南部、關中和陜南淺山丘陵區(qū)[12]。其中，關中地區(qū)是陜西省小麥的主要產(chǎn)區(qū)，其播種面積約占全省小麥總播種面積的90.5%，按澆灌方式的不同又分為旱塬和灌區(qū)[3]。小麥因生長期較長，受溫度、降水的影響明顯[45]，一般容易發(fā)生越冬期凍害、返青起身期初春凍害和晚霜凍害[6]。關中地區(qū)以晚霜凍害為主，常使麥苗在越冬后返青拔節(jié)時受凍，造成抽穗不齊、小穗空癟，甚至完全不抽穗，嚴重影響穗數(shù)，導致大幅減產(chǎn)[1]。

小麥赤霉病（Fusarium head blight，F(xiàn)HB）是世界性的小麥穗部病害之一，主要由禾谷鐮刀菌侵染引起[7]。病菌感染小穗并通過在每個小穗底部的軸節(jié)生長而在整個穗部定殖，造成小麥大幅減產(chǎn)甚至絕收，還會產(chǎn)生以脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（deoxynivalenol， DON）為主的真菌毒素[8]。帶毒素病麥制成的面粉食用后會使人和其他動物產(chǎn)生嘔吐、眩暈、發(fā)燒、腹瀉甚至出血等急性中毒癥狀，危害極大[911]。因此，小麥赤霉病的研究在保障我國糧食安全方面有很重要的作用。

陜西關中地區(qū)2018年早春受特殊天氣影響，小麥受嚴重春季凍害導致不同程度的減產(chǎn)。經(jīng)田間調查和室內分離培養(yǎng)與鑒定，發(fā)現(xiàn)凍害引起的抽穗不齊或麥穗畸形的小麥穗極易感染赤霉菌?；诖?，本研究對陜西關中地區(qū)2018年春季小麥凍害率和受凍穗赤霉病發(fā)病率進行調查，并分析凍害的成因以及凍害與發(fā)生赤霉病的關系，以期為今后小麥凍害和赤霉病的預防提供參考與依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 田間調查

1.1.1 調查時間與地點

2018年4-5月，在陜西關中小麥主產(chǎn)區(qū)寶雞、咸陽、西安、渭南4市20縣（區(qū)）設80個調查點。

1.1.2 調查方法

在20個縣（區(qū)）每縣（區(qū)）隨機調查4個點，每點隨機調查100株小麥作為大田普查;在渭南市農(nóng)業(yè)科學研究所試驗田所在地蒲城對7個不同小麥品種進行調查，每品種調查400株作為同一地區(qū)不同品種的對照;在千陽、楊凌和蒲城3個地區(qū)對‘小偃22、‘鄭麥9023各調查400株作為不同地區(qū)同一品種的對照。通過田間癥狀鑒別，記錄各自凍害率、凍害穗赤霉病發(fā)病率和‘小偃22、‘鄭麥9023在3個地區(qū)未受凍穗的赤霉病發(fā)病率。

1.2 凍害麥穗上赤霉病病原菌的分離與鑒定

分別從各點采集的病穗上挑取病樣組織，采用單孢分離法在PDA培養(yǎng)基上分離培養(yǎng)得到純化菌株，保存待鑒定;根據(jù)分生孢子的形態(tài)和著生方式、子囊孢子的產(chǎn)生及形態(tài)等特征[12]，對照Booth[13]的分類資料進行綜合鑒定，確定鐮刀菌種或變種。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

根據(jù)田間調查和實驗室病原菌鑒定結果，計算凍害率及凍害后赤霉病病穗率。

凍害率=（受凍穗數(shù)/調查總穗數(shù)）×100%;

受凍麥穗赤霉病發(fā)病率=（受凍麥穗中赤霉病穗數(shù)/受凍穗數(shù)）×100%;

未受凍麥穗赤霉病發(fā)病率=（未受凍麥穗中赤霉病穗數(shù)/未受凍穗數(shù)）×100%。

2 結果與分析

通過田間癥狀鑒別和室內病原菌分離培養(yǎng)與鑒定，確定受凍害麥穗易感染赤霉病菌誘發(fā)赤霉病。對陜西省4市20縣80個調查點的小麥凍害及凍害穗赤霉病發(fā)病的調查和統(tǒng)計結果見表1，結果表明：關中地區(qū)小麥凍害率自東向西有逐漸加重趨勢，受凍變畸麥穗易發(fā)赤霉病且發(fā)病率較高。

所調查冬小麥凍害癥狀（圖1a、b）主要表現(xiàn)為抽穗不齊或完全不抽穗，按嚴重程度分為小花敗育、半截穗、白穗和“啞巴穗”4種癥狀。在抽穗不齊或完全不抽穗的穗部容易出現(xiàn)紅褐色赤霉病癥狀（圖1c、d）。

2.1 小麥凍害麥穗上赤霉病病原菌的分離與鑒定

將各調查點隨機采取病株標樣分離培養(yǎng)，經(jīng)鑒定發(fā)現(xiàn)20個縣（區(qū)）80個調查點共420株受凍害且發(fā)生赤霉病樣穗，均能分離出禾谷鐮刀菌，其子囊（圖2a）無色，棍棒狀，內生子囊孢子8個，有時因釋放或其他原因少于8個;分生孢子（圖2b）鐮刀型，頂端鈍，基部一側突縊，有3～5個隔膜，單孢子無色，集聚時呈現(xiàn)粉紅色。

2.2 小麥凍害的成因分析

2.2.1 冷暖驟變

據(jù)陜西省氣象局統(tǒng)計分析， 2018年春季3月份的有效積溫是陜西省自1961年有氣象記錄50多年以來最高的一次，高的積溫加快了小麥的生長發(fā)育進度，使其提早進入拔節(jié)孕穗、抽穗期，此時也正是小麥的低溫敏感期，抗寒能力差。4月6日晚到7日早西北強冷空氣急速南下，氣溫驟降，降幅達8～18℃，個別產(chǎn)區(qū)下降20℃，多地出現(xiàn)極端倒春寒，千陽、岐山、禮泉等地氣溫降到-5℃。而且此次低溫持續(xù)時間長。一般霜凍持續(xù)2～3 h，這次有害低溫延續(xù)時間達6 h左右，使小麥受到嚴重凍害。因此，2018年春季高溫天氣的提前到來和清明前后突發(fā)倒春寒形成冷暖驟變、暖寒交替的特殊氣候現(xiàn)象是本年度小麥遭受嚴重凍害的主要因素之一。

2.2.2 品種及地區(qū)差異性

在蒲城對7個不同小麥品種進行凍害率調查（表2），發(fā)現(xiàn)不同品種在相同條件下抗寒性能存在差異。如‘宛麥505的凍害率達23.00%，而最抗凍的‘渭豐151凍害率僅為2.75%。在千陽、楊凌及蒲城3個地區(qū)對小麥品種‘小偃22和‘鄭麥9023進行凍害率調查（表3），發(fā)現(xiàn)同一品種在不同地區(qū)抗寒性能也存在差異。如兩個品種在千陽地區(qū)的凍害率均可達到30%左右，而在蒲城地區(qū)的凍害率卻不到3%。所以，選擇抗寒性較強且適合當?shù)胤N植的品種對預防小麥凍害的發(fā)生很有必要。

2.3 凍害后小麥易感赤霉病的原因分析

2.3.1 凍害造成穗部傷口

由表3中‘小偃22和‘鄭麥9023在千陽、楊凌和蒲城3個地區(qū)受凍害情況可知，同地區(qū)同品種受凍害小麥穗赤霉病發(fā)病率遠高于未受凍害穗。小麥赤霉病菌以芽管或菌絲直接侵入寄主表皮細胞，菌絲先附著于花藥壁及穎片內側壁上，隨后從表皮細胞的細胞間隙或細胞內直接侵入。在花藥的自然裂口處，可能存在促進病原菌生長的生化物質，常聚集許多菌絲，這些菌絲通過自然裂口直接侵入花藥。而本年度小麥受凍害影響，穗部形成較多自然傷口，為菌絲的侵入提供了天然的孔口，促進了赤霉病菌的侵染。因此凍害形成的傷口是凍害穗易發(fā)赤霉病的直接因素。

2.3.2 氣候條件

相對于東部旱塬地區(qū)來說，寶雞、咸陽等西部灌區(qū)的小麥受凍后赤霉病發(fā)病率更高。2018年早春提前到來的高溫加快了地表玉米秸稈上的病菌子囊殼及病原孢子的形成，多雨的天氣又有利于病菌孢子的成熟和釋放，病菌到達麥穗后高溫多濕的條件又促進病菌孢子的萌發(fā)與侵染以及新孢子的形成，特別是濕度對于病穗上分生孢子的形成有著至關重要的作用。寶雞、咸陽等西部灌區(qū)地區(qū)比東部旱塬濕度稍高，更有利于赤霉病菌孢子的萌發(fā)與侵染，凍害后感染赤霉病的發(fā)病率也更高。

2.3.3 菌源量

在鳳翔、岐山和扶風等大多數(shù)地區(qū)小麥受凍害嚴重，凍害穗赤霉病發(fā)病率可達90%左右，然而凍害也很嚴重的千陽地區(qū)凍害穗赤霉病發(fā)病率只有67.71%。綜合分析可能是千陽縣山地屬干旱地，影響了赤霉病病原菌的發(fā)育，某些調查點恰好處于低菌源量區(qū)，所以即使凍害嚴重，但菌源量有限，凍害穗赤霉病發(fā)病率仍然較低。因此，菌源量的大小是受凍麥穗赤霉病發(fā)生的又一重要因素。

2.3.4 品種的感病性

在蒲城對7個不同品種進行凍害穗赤霉病發(fā)病率調查，發(fā)現(xiàn)在栽培管理條件基本一致的情況下，不同小麥品種在同樣遭受凍害后赤霉病發(fā)病率相差較大。因此，凍害穗赤霉病發(fā)病率與小麥品種對赤霉病菌的感病性有很大關系。

3 結論與討論

3.1 小麥凍害及受凍麥穗易感赤霉病的主要原因

綜合調查分析，2018年陜西關中地區(qū)小麥凍害主要成因包括高溫天氣提早到來，倒春寒導致溫度大幅驟降，品種自身抗凍性較差等。此外，播期不適、播量過大、氮肥過多、耕作管理粗放等栽培因素以及凍害發(fā)生時不同品種所處發(fā)育期的不同對小麥凍害也有很大影響[1415]。經(jīng)實驗室分離鑒定及田間調查統(tǒng)計分析可知，受凍害小麥易引發(fā)赤霉病，主要原因是凍害麥穗形成的自然傷口為菌絲的侵入提供了更多的天然孔口，加上提前到來的高溫多濕天氣為赤霉病菌的孢子萌發(fā)、侵染與傳播都提供了有利條件。是否還有其他因素的影響，有待于進一步研究。此外，小麥凍害穗赤霉病發(fā)病率還與各地菌源量的多少、不同品種所處發(fā)育期以及品種自身對赤霉病菌的感病性有關。

3.2 受凍麥穗危害嚴重

雖然受凍麥穗因大部分很難形成籽粒而在發(fā)生赤霉病后不會對小麥的產(chǎn)量造成再次損害，但是發(fā)病麥穗所攜帶的大量病原菌可以隨著收獲感染健康的籽粒，造成小麥籽粒帶菌，如果收獲期恰逢連陰雨天氣，可能會造成大量籽粒感病，或者在貯藏期發(fā)病;帶病的種子播種出苗后也會加重下年苗期病害的發(fā)生。其造成后期危害的程度需要今后繼續(xù)加強研究。

3.3 小麥凍害及受凍麥穗赤霉病的防控

針對小麥凍害，做出以下防控策略：首先應該選擇抗凍、對赤霉病抗性較好的品種，在天氣情況許可的條件下適時、適量播種，精細化耕作管理;其次應密切關注天氣變化情況，在降溫前及時灌溉、改善土壤水分狀況、提高土壤熱容量、減小地面溫度變化幅度以預防凍害;凍害發(fā)生后，及時追施適量氮肥并澆水，促進受凍小麥恢復生長[16]，同時應重點加強赤霉病的預防，在抽穗和揚花初期可通過適時、適量噴灑苯并咪唑類殺菌劑防治。

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（責任編輯：楊明麗）