北京地區小麥禾谷孢囊線蟲病發生動態調查

蘇致衡， 黃文坤， 鄭國棟， 張宏嘉， 劉淑艷， 彭德良＊

（1.中國農業科學院植物保護研究所，植物病蟲害生物學國家重點實驗室，北京 100193；2.吉林農業大學農學院，長春 130118）

禾谷孢囊線蟲（HeteroderaavenaeWollenweber，1924）是小麥等禾谷類作物的重要病原線蟲，危害極大［1］。1874年在德國最初發現該線蟲，1908年在英國正式對其進行報道，后來在歐洲、非洲、北美及加拿大東南部、印度、澳大利亞、前蘇聯、日本均有發現，至今已在五大洲的40多個小麥生產國發生危害［2－3］。我國1987年首次在湖北省天門縣發現該線蟲［4］，目前已在北京、內蒙古、河北、河南、山東、山西、湖北、江蘇、安徽、青海、陜西、甘肅、寧夏等13個省（自治區、直轄市）的300多個縣（鄉、鎮）發生分布和危害，成為威脅我國小麥生產和糧食安全的重要線蟲病害［5－14］。

北京市周邊小麥種植面積約2萬hm2，其中順義7 900 hm2、房山2 000 hm2、通州200 hm2、大興9 900 hm2，部分地區因禾谷孢囊線蟲危害減產20%以上。研究禾谷孢囊線蟲在北京地區的發生規律，將為北方地區禾谷孢囊線蟲的防治提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 供試小麥品種

供試小麥品種為‘農大211’，由中國農業大學農學與生物技術學院生產，北京市大興區植保植檢站提供。

1.2 土樣及麥苗采集方法

采樣地點位于北京市大興區青云店鎮高莊小麥產區（E116°29′30″，N39°4′16″）。以高莊小麥產區中心區為中心，半徑15 m固定6個采樣點，每個采樣點之間間隔8 m。

2010年12月31日開始采集第一次樣品，確定初始線蟲數據。隨后根據小麥生長期、氣溫、土溫等因素，在2月末至6月初每隔5～7 d進行一次采樣；從6月初小麥收割至10月初每隔15 d進行一次采樣；10月初新一季小麥播種后每隔10 d進行1次采樣。全年共采樣31次。

土樣及麥苗采集方法參照彭德良等［15］的采樣方法，略有改動。在6個采樣點周圍50 cm范圍內隨機取3點采集土樣及麥苗作為1個樣品帶回實驗室，土樣采集深度為10～15 cm，每個采樣點取樣1 kg。麥苗取其完整根系，在實驗室內經酸性品紅染色后觀察禾谷孢囊線蟲在小麥根系內的發育動態。

1.3 孢囊的分離及土壤中孢囊數目的測定

取200 m L采集的土樣，混勻后用漂浮法［16］沖洗土樣，隨后挑取其中完整的孢囊并計數。

1.4 卵孵化率的測定

每次挑取10個飽滿孢囊，在培養皿中將其擠破，加少量清水使卵粒散落在水中，將卵懸浮液定容至10 mL，混勻取其中1 mL的卵懸浮液計數空殼卵數和可育卵數，重復3次，計算孵化率。孵化率（%）＝空殼卵數／（空殼卵數＋可育卵數）×100。

1.5 土壤中2齡幼蟲（J2）數目的測定

取200 m L采集的混勻土樣，用淺盤法［16］分離土樣中的線蟲，并對分離后的線蟲進行熱殺死處理，靜置2 h后，定容至10 m L，計數其中的J2數目。

1.6 根系內禾谷孢囊線蟲發育動態的測定

將采集的小麥根系洗凈，取5株完整的根系用次氯酸鈉品紅溶液染色，顯微鏡下檢查根內侵染的線蟲發育動態［17］，染色后的根在顯微鏡下統計禾谷孢囊線蟲2齡幼蟲、3齡幼蟲、4齡幼蟲、白色雌蟲的數目。

1.7 數據統計與分析

幼蟲和孢囊的數目采用直接計數法，利用Excel 2003軟件對6個點的數值進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 禾谷孢囊線蟲卵孵化率動態

禾谷孢囊線蟲孢囊越冬后，其內的卵已經發育完全并打破滯育，2011年2月25日，卵的孵化率已經超過50%，其后孵化率均保持在70%以上，到4月18日越冬孢囊中的卵孵化率最高，達96%。6月至9月，新形成的孢囊，夏季高溫滯育，卵不能孵化。10月份新一季小麥種植后，孵化率開始升高，11月19日孵化率達38.4%（圖1）。

圖1 北京地區小麥禾谷孢囊線蟲卵孵化率動態Fig.1 Hatching rate dynamics of cereal cyst nematode（CCN）eggs in Beijing region

溫度對于禾谷孢囊線蟲的孵化起決定作用，孢囊在低溫條件下儲存至少30 d以上才能孵化出2齡幼蟲。溫度也能影響根際分泌物的功效，H.avenae卵的孵化率在10～15℃之間可受到寄主根際分泌物的刺激而增加，但在20～25℃時孵化率不再受根際分泌物的影響［18－19］。10月冬小麥出苗后，適宜的溫度、濕度及根際分泌物的輔助刺激，促使土壤中的孢囊孵化率再次上升。

2.2 土壤內禾谷孢囊線蟲2齡幼蟲（J2）發生動態

2010年12月31日第一次采集土樣時，土壤已經冰凍，土壤內無2齡幼蟲。2011年開春調查時發現，土壤中J2數目為12.5條／200 m L土樣，以后幼蟲數量逐步增加，到4月4日，J2數量達到全年最高峰，達26條／200 m L土樣。隨著幼蟲發育為成蟲，幼蟲數量逐漸減少，5月23日左右，土壤內J2數量達到最低值0.4條／200 m L土樣（圖2）。小麥收獲后，6月大興小麥產區種植玉米，7－9月禾谷孢囊線蟲夏季滯育，土壤中2齡線蟲數量沒有顯著變化。10月份新一季小麥出苗后，禾谷孢囊線蟲幼蟲數量再次上升，到11月份達16.8條／200 m L土樣。

圖2 北京地區土壤內小麥禾谷孢囊線蟲2齡幼蟲動態Fig.2 CCN J2 dynamics in Beijing region

大興區青云店麥區采用聯合收割機收割小麥，田間灑落較多麥粒，麥粒自生苗的根系分泌物可以刺激卵的孵化，從而使6月底7月初田間仍然有少量2齡幼蟲 （10.3條／200 m L土樣）。7月中旬－8月份天氣炎熱干旱，麥苗死亡，禾谷孢囊線蟲高溫滯育，使土壤內的J2數量下降。2011年10月8日，北京市青云店鎮高莊播種新一季冬小麥，冬小麥出苗后，由于初冬較適宜的溫度、濕度及麥苗根系分泌物的輔助刺激，土壤內幼蟲數量增多。

2.3 小麥根系內禾谷孢囊線蟲各齡幼蟲發生動態

2010年12月31日采集的小麥根系中，未發現有侵染的2齡幼蟲。次年開春2月25日采樣時，發現小麥根內有少量2齡幼蟲侵染，4月4日2齡幼蟲侵染達最高峰（54.3條／5株根系）；4月28日是2齡幼蟲發育成3齡幼蟲的高峰（14.1條／5株根系）；5月8日是3齡幼蟲發育成4齡幼蟲的高峰（15.4條／5株根系）；5月13日是4齡幼蟲發育成白雌蟲的高峰（14.4個／5株根系）；5月23日土壤中白雌蟲數目達到高峰（121.5個／200 m L土樣）。6月中旬小麥收割，其后用玉米輪作。10月8日種植新一季冬小麥，10 d后發現新出苗的冬小麥根部有少量2齡幼蟲侵染，在入冬以前已經發育至3齡（圖3）。

圖3 小麥根系內禾谷孢囊線蟲各齡期蟲態發育動態Fig.3 Dynamics of CCN at different stage in wheat roots

2.4 土壤中禾谷孢囊線蟲孢囊發生動態

禾谷孢囊線蟲在北京冬麥區主要于次年初春侵染，4月28日土樣內開始出現白雌蟲，5月23日白雌蟲數量達到最大值。6月中旬小麥收割完畢后，成熟孢囊從根際脫落散逸于土壤中，進入滯育階段（圖4）。白色雌成蟲在小麥一個生長季節中只在抽穗至乳熟期出現1次，表明北京地區禾谷孢囊線蟲一年只發生一個世代。10月份侵入根內的幼蟲當年不能形成白色雌蟲，難以完成整個生活史（圖5）。

圖4 北京地區禾谷孢囊線蟲發生規律Fig.4 Occurrence regulation of CCN in Beijing region

3 結論和討論

禾谷孢囊線蟲孢囊中的卵在土壤溫度及水分條件適宜的情況下，可以在較長的時間內持續孵化，土壤中埋藏較深的孢囊甚至可以孵化到初冬［20］。在自然條件下，CCN孢囊會分布于不同深度的土層中，越冬后，淺層土壤升溫較快，孢囊中卵會率先孵化成2齡幼蟲侵染麥苗，埋藏在深層土壤中的孢囊由于受溫度的制約，仍可能處于休眠狀態。在人工條件下，禾谷孢囊線蟲的卵必須在5～7℃的低溫條件下儲存至少30 d以上，2齡幼蟲才能從孢囊中孵化出來［21］。25℃左右的高溫抑制卵的孵化，而－20℃左右的極低溫對該線蟲無明顯危害［22－23］，說明禾谷孢囊線蟲對溫度的適應性廣，我國北方麥區均有禾谷孢囊線蟲病發生危害。

圖5 侵染小麥根部的禾谷孢囊線蟲染色圖片Fig.5 Staining pictures of CCN infected wheat roots

陳新等對內蒙古禾谷孢囊線蟲（H.avenae）發生情況進行了調查，內蒙古是我國重要春麥產區之一，春小麥的幼苗期正值禾谷孢囊線蟲孵化高峰，給春小麥的生長發育造成嚴重影響［10］。王明祖等對我國湖北省CCN群體發生動態進行了研究，結果發現，小麥出苗后，2齡幼蟲即可侵入幼根，無論播種早還是晚，12月末到第2年2月初侵入的幼蟲都沒有發育。2月中旬以后，各齡幼蟲有交錯存在現象，發育速度明顯加快［24］。3月下旬至4月中旬開始出現白色孢囊和雄蟲，4月下旬到5月中旬形成淺褐色孢囊。CCN在湖北從小麥播種到收獲只發生1代，連續2年大田中每30 d取樣檢查的結果基本一致。吳慧平等調查了安徽省CCN群體田間分布危害，通過對45個小區共225份分蘗期的小麥根樣進行次氯酸鈉品紅溶液染色，根中沒有發現侵染的2齡幼蟲，表明在該地區未發現CNN冬前初侵染，這點與鄭經武早前報道一致［9，25］，播種172 d后在小麥根部發現檸檬形白色雌蟲。張東升等1994年研究發現華北地區屬典型的“溫帶季風性森林氣候”，其特點是春秋短暫，冬夏漫長。在秋冬季，由于氣溫下降快，耕作層土壤凍結早，而春季氣溫回升迅速，夏季持續高溫。這種氣候決定了禾谷孢囊線蟲在該地區秋冬季難以大規模孵出2齡幼蟲，從而使得冬小麥在秋季幼苗期避免了嚴重受害。但次年春天氣溫回升可使2齡幼蟲大量孵化，在春季較短的時期內大量侵染小麥［22］造成危害。

本文就北京地區禾谷孢囊線蟲發生規律進行了研究，結果表明禾谷孢囊線蟲主要于翌年初春返青后開始侵染，全年發生高峰位于5月末至6月初，是田間調查禾谷孢囊線蟲在小麥根部發病情況的最佳時期，可從小麥根部直接觀察到大量白色孢囊，成蟲只在一個小麥生長季末期出現，北京地區禾谷孢囊線蟲一年只發生一代。10月播種后也有部分幼蟲開始侵染，但難以在當年完成生活史。因此，播種時和次年初春麥苗返青期是北京地區防治禾谷孢囊線蟲的關鍵時期，初冬播種時可對冬小麥用2%甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽拌種，次年初春澆灌返青水時可混入1.8%阿維菌素乳油，將其稀釋至1 000～1 500倍液灌根處理。同時適當早播冬小麥可以錯開禾谷孢囊線蟲幼蟲的孵化高峰，小麥植株的根系已發育良好，抗侵染能力增強，從而降低了線蟲的危害程度［26］。

［1］陳品三，王明祖，彭德良.我國小麥禾谷胞囊線蟲（Heterodera avenaeWollenweber）鑒定研究［J］.植物病理學報，1992，22（4）：339－343.

［2］Nicol J M，Rivoalr.Global knowledge and its application for the integrated control and management of nematodes on wheat.Integrated management and biocontrol of vegetable and grain crops nematodes［M］.Berlin：Springer，2008：251－294.

［3］Rivoal R，Nicol J M.Past research on the cereal cyst nematode complex and future needs［M］∥Riley I T，Nicol J M，Dababat A A，eds.Cereal Cyst Nematodes：Status，Research and Outlook.Ankara，Turkey：CIMMYT Press，2009：3－10.

［4］王明祖，彭德良，武學勤.小麥孢囊線蟲病的研究I.病原鑒定［J］.華中農業大學學報，1991，10（4）：35－36.

［5］Peng D L，Nicol J M，Li H M，et al.Current knowledge of cereal cyst nematode（Heteroderaavenae）on wheat in China［M］∥Riley I T，Nicol J M，Dababat A A，eds.Cereal Cyst Nematodes：Status，Research and Outlook.Ankara，Turkey：CIMMYT Press，2009：29－34.

［6］歐師琪，彭德良，李玉，等.河南鄭州小麥禾谷孢囊線蟲（Heteroderaavenae）的核糖體基因ITS序列和RFLP分析［J］.植物病理學報，2008，38（4）：407－413.

［7］侯生英，彭德良，王愛玲，等.青海省小麥孢囊線蟲病調查初報［J］.青海大學學報，2008，26（5）：84－86.

［8］彭德良，李惠霞，王錫鋒，等.我國小麥禾谷孢囊線蟲的新發生分布地區［M］∥廖金鈴，彭德良，段玉璽.中國線蟲學研究（第二卷）.北京：中國農業科學技術出版社，2008：344－345.

［9］楊傳廣，吳慧平，檀根甲，等.安徽省小麥孢囊線蟲田間分布及危害調查［J］.植物保護，2008，34（2）：107－110.

［10］陳新，周洪友，馬璽.內蒙古中西部地區小麥禾谷孢囊線蟲的發生分布［J］.植物保護，2009，35（5）：114－117.

［11］黃文坤，葉文興，王高峰，等.寧夏地區禾谷孢囊線蟲的發生與分布［J］.華中農業大學學報，2011，30（1）：74－77.

［12］侯生英，王愛玲，張貴，等.青海省小麥孢囊線蟲病發生和分布特點［J］.植物保護，2011，37（3）：139－141.

［13］楊遠永，趙洪海，彭德良.小麥禾谷孢囊線蟲在山東省的分布新報道［J］.青島農業大學學報，2010，27（1）：17－20.

［14］趙杰，鈕緒燕，張管曲，等.陜西省中南部地區小麥禾谷孢囊線蟲的發生分布［J］.西北農業學報，2011，20（6）：181－185.

［15］彭德良，張東升，齊淑華，等.禾谷孢囊線蟲調查適期和方法［J］.植物保護，1993，19（6）：48.

［16］李篤肇.植物線蟲的識別與分離［J］.植物醫生，1999，12（2）：44.

［17］馮志新.植物線蟲學［M］.北京：中國農業出版社，2001：172，178－179.

［18］Winslow R.The hatching response of some root eelworms of the genusHeterodera［J］.Annals of Applied Biology，1955，43：19－36.

［19］Hesling J J.The hatching response ofHeteroderamajor（O.Schmidt）to certain root diffusates［J］.Nematologica，1957，2：123－125.

［20］陳品三，彭德良，文學.小麥禾谷孢囊線蟲病［J］.植物保護，1992，18（6）：37－38.

［21］張東升，彭德良，齊淑華.禾谷孢囊線蟲在冬小麥上的繁殖特點及對其生育的影響［J］.植物保護，1994，20（3）：4－6.

［22］Banyer R J，Fisher J M.Effect of temperature on hatching of eggs ofHeteroderaavenae［J］.Nematologica，1971，17：519－534.

［23］張東升，彭德良，齊淑華.華北平原北部禾谷孢囊線蟲的孵化特點［J］.植物病理學報，1995，26：158.

［24］王明祖，黎少波，陳品三，等.小麥禾谷孢囊線蟲湖北群體活動期特性［J］.植物保護學報，1998，25（1）：37－40.

［25］鄭經武.燕麥孢囊線蟲（Heteroderaavenae）的生物學、致病型及麥類作物品種抗性的研究［D］.南京：南京農業大學，1996：57－58.

［26］Meagher J W.Seasonal fluctuations in numbers of the cereal cyst nematode（Heteroderaavenae）and ofPratylenchusminyusandTylenchorhynchusbrevidensin soil［J］.Nematologica，1970，16：333－347.