孫浩洋，張煒煒，曾 亮，柴繼寬，焦?jié)櫚?，金小雯，宮文龍，黎 蓉，趙桂琴

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院/草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點實驗室/甘肅省草業(yè)工程實驗室/中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省天水市秦州區(qū)畜牧獸醫(yī)局，甘肅 天水 741000）

燕麥(Avena sativa)不僅是我國主要的栽培牧草之一，還是極具營養(yǎng)和保健價值的一年生糧食作物，在我國華北、西北、東北16個省(區(qū))均有分布[1-3]。甘肅省燕麥主要種植于海拔較高、氣候冷涼的牧區(qū)和農(nóng)牧交錯區(qū)。在這些地區(qū)，由禾布氏白粉菌(Blumeria graminisf.sp.avenae)引起的燕麥白粉病已成為影響燕麥生產(chǎn)的重要病害之一，其主要危害葉片及葉鞘，影響植株功能葉片的光合作用[4-5]。白粉病在幼苗期發(fā)病，導(dǎo)致生長發(fā)育受阻，嚴重時植株死亡；分蘗期主要抑制根系發(fā)育、減少分蘗形成[6]；抽穗及開花期發(fā)病，引起穗粒數(shù)減少[7]，籽粒飽滿度和粒重下降[8]。據(jù)報道，白粉病會導(dǎo)致產(chǎn)量區(qū)域性減少13%～34%，非常嚴重時可減產(chǎn)50%以上[9]。

由于白粉菌是典型的氣傳病害，具有較高的基因型遷移能力、巨大的種群數(shù)量和較高的突變率，加之目前燕麥抗白粉病資源比較匱乏，而生產(chǎn)中仍然依靠以三唑酮(triadimefon)為代表的三唑類化學(xué)藥劑防治白粉病。長期大面積使用化學(xué)殺菌劑，增加了藥劑對病原菌的選擇壓力，使病原菌群體產(chǎn)生了抗藥性[10]。2012年我國部分麥區(qū)的小麥白粉菌(B.graminisf.sp.tritici)對三唑酮的平均抗性水平是2008年的1.25倍，抗性頻率高達99.22%[11]。另外，廣西地區(qū)的瓜類白粉菌(Sphaeroheca fuligenea)也已出現(xiàn)了對新型甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑表現(xiàn)抗性的菌株[12]?；瘜W(xué)農(nóng)藥的大量使用加劇了農(nóng)藥殘留，造成農(nóng)田環(huán)境污染，宋衛(wèi)國[13]研究發(fā)現(xiàn)多菌靈(carbendazim)和甲基硫菌靈(thiophanate-methyl)在北京和山東兩地土壤中的殘留總量高達1.982 mg·kg-1，黃瓜(Cucumis sativus)樣品中的殘留量最高達0.696 mg·kg-1。因此化學(xué)藥劑已不符合當今社會可持續(xù)發(fā)展及綠色農(nóng)業(yè)的要求，生物農(nóng)藥具有對人畜和非標把生物安全、環(huán)境污染小、不易產(chǎn)生抗性、易于保護生物多樣性、來源廣泛等優(yōu)點[14]，受到廣泛的關(guān)注與利用。

近年來大黃素甲醚(physcion)、苦參堿(matrine)、蛇床子素(osthole)、香芹酚(carvacrol)、哈茨木霉(Trichoderma harzianum)、枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)、多抗霉素(Polyoxin)等生物農(nóng)藥在蔬菜[15-16]、小麥(Triticum aestivum)[17-18]、葡萄(Vitis vinifera)[19-20]等方面的應(yīng)用研究較多，效果比較顯著。但這些藥劑在燕麥白粉病防治上的研究尚鮮見報道。因此，本研究對這7種生物農(nóng)藥在田間自然誘發(fā)燕麥白粉病的防治效果進行比較，以期篩選出防效高、持效性長的生防藥劑，為燕麥白粉病的防控提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試燕麥品種為隴燕3號(Avena sativa‘Longyan No.3’)，由甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院提供。

供試藥劑為2個化學(xué)殺菌劑、4個植物源殺菌劑、2個微生物源殺菌劑、1個抗生素類殺菌劑，具體信息如表1所列。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗地概況

試驗地設(shè)在甘肅省定西市通渭縣華家?guī)X鄉(xiāng)老站村。試驗區(qū)域地理坐標105°01' E，35°23' N，海拔2 242 m，年平均氣溫3.4 ℃，無霜期80 d，年平均降水量500 mm，光照時數(shù)2 100～2 430 h，≥ 0 ℃的積溫為2 530 ℃·d。年蒸發(fā)量1 243 mm，為典型的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)。土壤為黃綿土，土質(zhì)綿軟，土層深厚，質(zhì)地均勻，保水性能良好。前茬為胡麻(Linum usitatissimum)，0-20 cm土壤有機質(zhì)含量3.02%，全氮含量 5.15 g·kg-1，全磷含量 0.52 g·kg-1，全鉀含量 18.10 g·kg-1，速效磷含量 2.95 mg·kg-1，速效鉀268.36 mg·kg-1，pH 7.8。播前施純 N 50 g·kg-1(尿素，46.67% N)，純 P2O5225 g·kg-1(過磷酸鈣，14.21%P2O5)。

1.2.2 試驗設(shè)計

2017年4月上旬播種，采用隨機區(qū)組設(shè)計，小區(qū)面積30 m2(5 m×6 m)，3次重復(fù)，小區(qū)間設(shè)置1 m寬隔離帶，燕麥條播，播種深度3～5 cm，播種量225 g·kg-1。試驗設(shè)9個藥劑處理和1個清水對照，共10個處理，具體信息如表1所列。

于燕麥白粉病發(fā)病初期(7月11日)第1次施藥，7天后(7月18日)第2次施藥，采用WBD-20型背負式電動噴霧器進行噴霧，兌水稀釋至750 L·hm-2。施藥于傍晚進行，施藥時天氣晴朗無風(fēng)，施藥后24 h內(nèi)無降雨。

表1 供試殺菌劑Table 1 Fungicides

1.3 調(diào)查及測定內(nèi)容

1.3.1 安全性觀測

第1次藥后7 d、第2次藥后7、20 d目測觀察，將藥劑處理區(qū)與對照區(qū)比較，參照GB/T 17980.22-2000《農(nóng)藥田間藥效試驗準則(一)殺菌劑防治禾谷類白粉病》[21]評估供試藥劑對燕麥的安全性。

1.3.2 防效調(diào)查

施藥前調(diào)查病情基數(shù)，隨后于第1次施藥后7 d、第2次施藥后7、20 d調(diào)查記載各小區(qū)燕麥白粉病的發(fā)病情況，每小區(qū)隨機取5點，每點20株，每小區(qū)計查200片葉，按GB/T 17980.22-2000《農(nóng)藥田間藥效試驗準則(一)殺菌劑防治禾谷類白粉病》[21]分級標準逐葉記載病情級數(shù)，計算病情指數(shù)，計算公式如下：

空白對照區(qū)病情指數(shù)為調(diào)查當次噴施清水小區(qū)的病情指數(shù)，處理區(qū)病情指數(shù)為調(diào)查當次施藥小區(qū)的病情指數(shù)。

1.3.3 旗葉SPAD值

用日本產(chǎn)手持式SPAD-502葉綠素測定儀測定旗葉SPAD值(Soil and Plant Analyzer Development,SPAD)。分別于施藥前、第1次施藥后7 d、第2次施藥后20 d測定旗葉SPAD值，每小區(qū)隨機測定30株，對每個葉片的葉尖、葉中及葉基不同部位測量3次，取其總平均值作為該葉片的SPAD值。

1.3.4 種子產(chǎn)量及千粒重

完熟期在每個小區(qū)沿對角線選取3個1 m2的樣方，收獲種子，自然風(fēng)干后稱種子重量，折算為每公頃種子產(chǎn)量計算增產(chǎn)率，并測定千粒重。

增產(chǎn)率=(處理小區(qū)種子產(chǎn)量-清水對照區(qū)種子產(chǎn)量)/清水對照區(qū)種子產(chǎn)量×100%。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2016和SPSS 22.0進行處理，用Duncan法進行處理間多重比較，對第2次施藥后20 d各處理的防效及所對應(yīng)的千粒重、產(chǎn)量、SPAD值進行線性回歸分析，采用Origin Pro 2018繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 安全性調(diào)查

不同時間段目測觀察，沒有發(fā)現(xiàn)不同藥劑處理后燕麥有明顯的藥害，因此各藥劑對燕麥較為安全。

2.2 不同殺菌劑對燕麥白粉病的防治效果

由病情基數(shù)(表2)可知，施藥前各小區(qū)處于白粉病發(fā)病初期，發(fā)病情況較為一致。施藥后3次調(diào)查結(jié)果表明燕麥白粉病在對照區(qū)蔓延迅速，病情指數(shù)持續(xù)上升，在第3次調(diào)查(第2次施藥后20 d)中達到最高，為32.12。施用殺菌劑的各小區(qū)病情指數(shù)均顯著低于對照，說明供試殺菌劑均對燕麥白粉病的擴散有一定的控制效果。

表2 殺菌劑對燕麥白粉病的防治效果Table 2 Field efficacy of fungicides on Powdery Mildew of Oat

第1次施藥后7 d，各生防藥劑均對燕麥白粉病表現(xiàn)出較好的防效(70.91%～85.01%)，其中，苦參堿的防效最高，達85.01%；除多抗霉素的防效(70.91%)顯著低于兩個化學(xué)藥劑，哈茨木霉顯著低于腈菌唑外(P＜0.05)，其余各處理均與化學(xué)藥劑差異不顯著(P＞0.05)。第2次施藥后7 d，各生防藥劑處理與其第1次施藥后7 d的防效相比雖有明顯提高，但仍略低于化學(xué)藥劑。7個生防藥劑中，大黃素甲醚和枯草芽孢桿菌的防效最好，分別為91.82%和91.46%，其次為蛇床子素(88.77%)和苦參堿(87.87%)，多抗霉素(78.43%)和哈茨木霉(80.82%)防效較低。第2次施藥后20 d，生防藥劑的防效均維持在75%以上，其中大黃素甲醚防效最高，為85.12%，略高于腈菌唑，顯著高于三唑酮(P＜0.05)。三唑酮與第2次施藥后7 d相比防效下降了13.01%，略低于苦參堿、蛇床子素、香芹酚以及枯草芽孢桿菌。綜合3次防效調(diào)查，大黃素甲醚和枯草芽孢桿菌表現(xiàn)較好，其中以植物源藥劑大黃素甲醚的防治效果最佳。

2.3 不同殺菌劑對燕麥旗葉SPAD值的影響

通過對施藥后燕麥旗葉相對葉綠素含量測定，發(fā)現(xiàn)噴施殺菌劑對SPAD值有明顯影響(圖1)。隨著燕麥生育時期的推移，植株逐漸開始成熟，因此相對葉綠素含量逐漸下降，第2次施藥后20 d的SPAD值低于第1次施藥前和藥后7 d。但在同一時間內(nèi)，不同處理下燕麥旗葉相對葉綠素含量變化不同。第1次施藥后7 d，各處理的SPAD值明顯高于對照。其中苦參堿處理最高，顯著高于對照(P＜0.05)，但其第1次施藥前其SPAD值最低(54.33)。到第2次施藥后20 d，由于燕麥開始成熟，其SPAD值明顯下降。10個處理中，9個藥劑的相對葉綠素含量顯著高于清水對照。

圖1 不同殺菌劑對燕麥葉綠素含量的影響Figure 1 Effects of various fungicides on the chlorophyll content of oat leaves

2.4 不同殺菌劑對燕麥千粒重及種子產(chǎn)量的影響

施用不同殺菌劑均能提高燕麥千粒重和種子產(chǎn)量(圖2)。植物源藥劑大黃素甲醚處理，其千粒重最高，為27.02 g，略高于化學(xué)藥劑三唑酮與腈菌唑(Myclobutanil)，較對照增加了12.53%，與對照差異顯著(P＜0.05)；香芹酚與多抗霉素處理下燕麥千粒重分別為24.67 g和24.78 g，哈茨木霉處理的燕麥千粒重為所有藥劑中最低(24.22 g)。9個殺菌劑的增產(chǎn)效果差異顯著，腈菌唑處理下增產(chǎn)率最高，為20.08%，其次為大黃素甲醚和苦參堿處理，增產(chǎn)率分別為16.77%和16.15%?？莶菅挎邨U菌處理也有較高的增產(chǎn)率(13.20%)。蛇床子素、哈茨木霉和多抗霉素增產(chǎn)效果不顯著。

2.5 殺菌劑防治效果與燕麥產(chǎn)量和SPAD值的相關(guān)性分析

圖2 殺菌劑對燕麥種子千粒重及產(chǎn)量的影響Figure 2 Effect of fungicides on oat seed 1 000-grain weight and yield

將第2次施藥后20 d的防效分別與千粒重、產(chǎn)量以及SPAD值進行線性回歸分析，結(jié)果表明，防效與千粒重之間存在正相關(guān)關(guān)系(圖3)，相關(guān)系數(shù)為0.645 4，與SPAD值、產(chǎn)量之間存在顯著正相關(guān)性(P＜0.05)，相關(guān)系數(shù)分別為0.759 9、0.725 4。

圖3 殺菌劑防治效果與燕麥種子產(chǎn)量的回歸分析Figure 3 Relationships between fungicide effectiveness and oat production

3 討論

化學(xué)殺菌劑具有較好的速效性，但長期施用會引起生物安全、環(huán)境污染等問題。Vogel等[22]發(fā)現(xiàn)在加利福尼亞地區(qū)雨季采集的雨水中，腈菌唑殺菌劑檢出概率高達74%，最高濃度可至0.113 μg·L-1。Ju等[23]發(fā)現(xiàn)腈菌唑會顯著抑制河南潮土中土壤微生物的呼吸活性、土壤微生物量碳、總真菌及總細菌的種群基因豐度。Yu等[24]的研究表明三唑類殺菌劑會引起斑馬魚(Barchydanio rerio var)甲狀腺內(nèi)分泌紊亂并影響幼體的基因轉(zhuǎn)錄，因此生防藥劑的篩選和應(yīng)用已成為當務(wù)之急。本研究中，7種生防藥劑對白粉菌蔓延均有一定的抑制作用，但防效差異較大，最好的為大黃素甲醚和枯草芽孢桿菌，多抗霉素防效最差。大黃素甲醚是從掌葉大黃(Rheum palmatum)根莖提取的高活性抗菌化合物，具有一定的廣譜抑菌作用[25]。Hildebrandt等[26]研究發(fā)現(xiàn)，大黃素甲醚與白粉菌孢子的膜預(yù)滲透作用存在直接的劑量依賴性，可誘導(dǎo)植株局部防御反應(yīng)共同影響吸器的形成和菌落生長，從而顯著降低分生孢子的萌發(fā)、刺激植物的免疫系統(tǒng)[27]、誘導(dǎo)植物體內(nèi)防御酶活性升高，提高抗病能力。Pham等[28]測定了大黃根提取物對5種真菌的抑制作用，發(fā)現(xiàn)提取物大黃素甲醚濃度在75～300 μg·mL-1時，對于大麥白粉病菌(B.graminisf.sp.Hordei)的抑制率在80～96.7%。龔雙軍等[25]對0.5%大黃素甲醚水劑的有效成分用量在18～45 g·hm-2時對黃瓜白粉病(S.fuliginea)均有很好的防治效果，防效顯著高于化學(xué)藥劑三唑酮，與醚菌酯相當。本研究中第2次施藥后20 d，大黃素甲醚仍能保持較高的防效，且顯著高于三唑酮處理。大黃素甲醚在土壤中半衰期為2.25 d，遠低于三唑酮；在植物上半衰期僅為0.88 d[29]，因而對環(huán)境無污染、安全可靠。

枯草芽孢桿菌是植物內(nèi)生細菌中分離頻率最高的菌群之一[30]，以其分布廣、繁殖快、能產(chǎn)生抗逆性極強的芽孢和多種抑菌活性物質(zhì)等優(yōu)點而廣泛用于大豆根腐病[31](Fusarium solanif.sp.phaseoli)、番茄青枯病[32](Ralstonia solanacearum)、小麥紋枯病[33](Rhizoctonia cerealis)等病害的生物防治。蔡璘等[34]研究發(fā)現(xiàn)，枯草芽孢桿菌能夠?qū)е聼煵莅追劬?Erysiphe cichoracearum)菌絲頂端腫脹變形，減少分生孢子數(shù)，且在田間施用后對于白粉病的防效可超過70%。張曉云等[35]發(fā)現(xiàn)枯草芽孢桿菌產(chǎn)生的抑菌蛋白粗提物能顯著降低黃瓜白粉病的病情指數(shù), 其保護和治療作用的效果分別為73.33%和76.85%。Nasir等[36]研究表明，第3次施藥后15 d，6 g·L-1與 12 g·L-1枯草芽孢桿菌對蘋果白粉病(Podosphaera leucotricha)的防效分別為70.27%、78.07%。本研究中枯草芽孢桿菌對燕麥白粉病在第2次藥后20 d防效為83.62%，增產(chǎn)作用也顯著(13.2%)。

白粉菌的侵染破壞了植株葉綠體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致不同發(fā)病程度植株的葉綠素含量均呈下降趨勢，且下降速度與不同品種的抗病性有關(guān)[37-38]。本研究中，所有處理的燕麥旗葉SPAD值均隨時間的推移而呈下降趨勢，主要原因是燕麥進入成熟期，葉片逐漸衰老。在這一過程中以葉綠體和葉綠素的降解速率最明顯，加之白粉菌的侵染，進一步加劇了葉綠素含量的下降[39-40]。殺菌劑在控制白粉病蔓延的同時，也緩解了葉綠素含量的下降速度。第1次施藥后7 d和第2次施藥后20 d殺菌劑處理的燕麥相對葉綠素含量均顯著高于對照，并且通過線性回歸分析也發(fā)現(xiàn)防效與SPAD值之間存在顯著正相關(guān)關(guān)系，這與曹學(xué)仁等[37]的結(jié)論一致。燕麥灌漿期旗葉與倒二葉較高的葉綠素含量促進了光合作用，有利于籽粒灌漿和千粒重的增加。

燕麥種子產(chǎn)量的構(gòu)成因素很多, 包括株高、穗長、有效分蘗、小花數(shù)、穗粒數(shù)、穗重等因素[41]，鄭立飛等[42]利用多元回歸分析對小麥種子產(chǎn)量與其構(gòu)成因子之間的關(guān)系進行了分析，發(fā)現(xiàn)各因子對產(chǎn)量的效應(yīng)排序為單位面積穗數(shù)＞穗粒數(shù)＞千粒重＞株高。周延輝等[43]也發(fā)現(xiàn)與小麥產(chǎn)量相關(guān)程度最高的是穗數(shù)，其次是千粒重，最后為穗粒數(shù)。雖然二者分析結(jié)果略有不同，但可以看出種子產(chǎn)量是由穗數(shù)，穗粒數(shù)和千粒重等因素共同決定的，其中穗數(shù)為主要因素。本研究中，雖然燕麥種子產(chǎn)量與白粉病防效之間表現(xiàn)為顯著正相關(guān)，與晏立英等[44]、何道根等[45]的研究結(jié)果相似，但某些處理的千粒重較高，其種子增產(chǎn)率卻低于一些千粒重較低的處理。造成這一現(xiàn)象的原因比較多，與品種本身的特性、千粒重對不同品種產(chǎn)量貢獻率的大小以及其他產(chǎn)量構(gòu)成因子的變化等都有關(guān)系。殺菌劑對燕麥產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響有待進一步研究。

4 結(jié)論

生防藥劑對燕麥白粉病的防治不及化學(xué)藥劑快速，但持效期長。7種生防藥劑中，大黃素甲醚、苦參堿、蛇床子素、香芹酚、枯草芽孢桿菌對燕麥白粉病均有80%以上的防效，其中以植物源藥劑大黃素甲醚效果最佳，不僅防效高，還能提高種子產(chǎn)量，可作為生產(chǎn)中防治燕麥白粉病的生防藥劑使用。