小麥抗感品種間作和混種對白粉病的控制效果

武英鵬，原宗英，劉敏捷，張治家，侯 玉，唐翼鋒

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護學(xué)院/農(nóng)業(yè)有害生物綜合治理山西省重點實驗室，山西太原 030031)

小麥白粉病是專性寄生菌Blumeriagraminisf. sp.tritici導(dǎo)致的小麥生產(chǎn)上重要氣傳病害。種植抗病品種、化學(xué)防治是目前的主要防控方法。化學(xué)防治可導(dǎo)致病菌產(chǎn)生抗藥性，使防治成本提高，環(huán)境污染加大，降低了小麥生產(chǎn)的收益。為此，需要尋找高效、環(huán)保的防控措施。多年來，山西的小麥育種工作者育成了大批的高產(chǎn)品種，但缺乏抗小麥白粉病的品種[1-5]。因此，化學(xué)防治依然是防治該病害的主要手段。隨著化學(xué)農(nóng)藥、肥料"雙減"政策的實施，公眾對面粉品質(zhì)、飲食健康的關(guān)注程度增強，積極探索并大力推行非農(nóng)藥控制病害技術(shù)成為目前山西省正在實施的有機旱作農(nóng)業(yè)的重要舉措。

基于生物多樣性原理、遺傳多樣性原理防控水稻、小麥病害的研究已有報道[6-9]。不同抗性品種多樣化混合播種可將感病優(yōu)質(zhì)水稻品種的稻瘟病發(fā)病率平均控制在5%以下，防效達 81.1%～98.6%[6]。郭世保[7]報道，不同抗性品種混種對小麥條銹病有較好的控制效果，可作為生態(tài)防控措施。楊昌壽等[8]證實，小麥群體按一定比例配置不同抗性的品種，不僅能顯著地降低初侵染源的有效率,而且也可減少再侵染源的數(shù)量，從而減緩病害的流行速度。趙 磊等[9]報道，抗性不同小麥品種混種對小麥條銹病有較好的控制效果,混種處理較感病品種單種病情指數(shù)明顯下降，增產(chǎn)效果明顯。曹克強等[10-11]報道，抗性不同品種混種時抗病品種對小麥條銹、葉銹、白粉病病原菌的傳播起到了有效的“阻擋”作用。傅兆麟等[12-13]報道，不同抗性小麥品種混種, 在病害大發(fā)生年份可緩沖病害造成的損失, 具有穩(wěn)定產(chǎn)量作用。作物種內(nèi)混種可緩解因病蟲害年度間發(fā)生的不規(guī)律性，減少農(nóng)藥用量, 保持生態(tài)平衡。研究表明，雙基因型種群較單基因型種群感病率下降[14-15]。王秀娜等[16]報道，小麥混種時隨著抗病品種比例增加，控病效果增強。不同小麥品種混種對降低小麥白粉病的發(fā)生有積極作用, 控病效果與混種組分和品種數(shù)相關(guān)[17-19]。陳企村等[20-21]認為，在不同地區(qū)和年份實行作物不同品種多樣化混種和增加組分的抗性差異或組分數(shù)目，可減緩病害復(fù)合小種的危害。綜上所述, 不同抗性品種混種對控制小麥專化病原物引起的病害具有一定作用。但是，有關(guān)基于生物多樣性原理控病技術(shù)的應(yīng)用、特別是種內(nèi)間作的控病效果在山西省未見報道。2018年-2019年，本試驗采用山西省自我育成的小麥抗感品種進行間作和混種，研究其對白粉病的抗性效應(yīng)，以期進一步明確該方法在山西對小麥白粉病的防控效果，為山西小麥的綠色生產(chǎn)提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于山西省晉中市榆次區(qū)東陽鎮(zhèn)東陽村的農(nóng)業(yè)部太原作物有害生物科學(xué)觀測實驗站(112°40′E；37°32′N)，海拔799.4～804.6 m。年平均氣溫9.7 ℃。年平均降水量440.7 mm。地勢平坦,土壤肥力中等均衡，常年施有機肥和復(fù)合肥，常種作物小麥。灌溉便利，屬于小麥白粉病常發(fā)地。在小麥整個生長季節(jié)，施肥、灌溉、除草等同當(dāng)?shù)卮筇铮囼灥匚从闷渌胧┓乐尾∠x害。

1.2 供試小麥品種

晉麥86號(晉麥62號/97水3205)，中感白粉病[22]；晉麥104號(汾4412/陜旱8675)近免疫白粉病[23]， 均由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟作物研究所提供。

1.3 試驗設(shè)計

1.3.1 不同抗性小麥品種間作

2018-2019年度，將供試小麥品種晉麥86號和晉麥104號間隔種植6個小區(qū)，重復(fù)3次，共18個小區(qū)。小區(qū)面積5 m×2.5 m。每一小區(qū)播種200 g。2018年10月10日播種，2019年6月26日收獲。澆水施肥同當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)大田。

1.3.2 不同抗性小麥品種混種

2018-2019年度，按抗、感品種種子質(zhì)量比(m∶m)1∶0、0∶1、1∶1、1∶2、2∶1共5個處理播種，重復(fù)3次，共15個小區(qū)。其他同1.3.1。

1.4 調(diào)查統(tǒng)計內(nèi)容和方法

1.4.1 嚴重度調(diào)查

調(diào)查方法：間作區(qū)、混種區(qū)、單作區(qū)每一小區(qū)5點取樣，每點20株，于灌漿期植株上部3片葉保綠顯癥時掛牌定點觀察，記載小麥感病品種旗葉、倒二葉、倒三葉嚴重度(%)[1]。

調(diào)查時間：抗感品種間作區(qū)第Ⅰ次調(diào)查時間2019年6月11日，第Ⅱ次調(diào)查時間6月19日；抗感品種混種區(qū)第Ⅰ次調(diào)查時間2019年6月13-15日，第Ⅱ次調(diào)查時間為6月20日；單作區(qū)第Ⅰ次調(diào)查時間6月12日，第Ⅱ次調(diào)查時間6月19日。

1.4.2 相對防效計算

以間作區(qū)、混種區(qū)、單作區(qū)較高的嚴重度值為最終嚴重度，計算小麥抗感品種間作和混種中感病品種小麥白粉病的相對防效。

相對防效=(單作區(qū)嚴重度均值-處理區(qū)嚴重度均值)/單作區(qū)嚴重度均值×100%。

1.4.3 日增長率計算

調(diào)查方法和時間同1.4.1。根據(jù)五點100片葉嚴重度均值，分別利用Logistic方程計算各區(qū)旗葉、倒二葉、倒三葉日增長率：

小麥白粉病的日增長率r=1/(t2-t1){ln[x2/(1-x2)]-ln[x1/(1-x1)]}。

式中：r為病害的日增長率；t1為前一次調(diào)查日期；t2為后一次調(diào)查日期；t2-t1為兩次調(diào)查間隔的天數(shù)。x1為前一次調(diào)查時的病害嚴重度均值；x2為后一次調(diào)查時的病害嚴重度均值。

1.5 數(shù)據(jù)處理

參照朱孝達[24]的方法進行數(shù)據(jù)處理。采用T檢驗進行間作區(qū)嚴重度成組數(shù)據(jù)平均值比較；采用Duncan’s新復(fù)極差法進行多重比較。

2 結(jié)果和分析

2.1 小麥抗感品種間作對感病品種白粉病發(fā)生狀況的影響

2.1.1 對不同葉位嚴重度和流行速率的影響

間作區(qū)感病品種旗葉、倒二葉、倒三葉嚴重度在2個時間點都低于單作區(qū)。第Ⅰ次調(diào)查結(jié)果顯示，間作區(qū)旗葉、倒二葉、倒三葉嚴重度均值較單作區(qū)分別下降6.65%、20.75%、13.87%。第Ⅱ次調(diào)查結(jié)果顯示，間作區(qū)旗葉、倒二葉、倒三葉嚴重度均值較單作區(qū)分別下降8.35%、24.69%、20.11%。間作區(qū)旗葉、倒二葉流行速率較單作區(qū)分別高 2.47%、0.4%，倒三葉流行速率較單作區(qū)下降12.02%(表1)。

表1 小麥間作區(qū)與單作區(qū)晉麥86號不同葉位嚴重度和日增長率Table 1 Disease severity and growth rate per day of Jinmai 86 to powdery mildew at different leaf in inter-cropping plot and mono-cropping plot %

2.1.2 對不同葉位最終嚴重度和相對防效的影響

對抗感品種間作區(qū)感病品種不同葉位最終嚴重度進行T檢驗，間作區(qū)較單作區(qū)，倒二葉嚴重度顯著降低(P<0.05)，旗葉和倒三葉嚴重度均降低，但差異不顯著。抗感品種間作中感病品種晉麥86號的旗葉、倒二葉、倒三葉對白粉病的相對防效達32.97%～44.79%(表2)。

表2 晉麥104號/晉麥86號間作晉麥86號不同葉位最終嚴重度和相對防效Table 2 Disease severity of different leaf and relative control effect of Jinmai 86 against powdery mildew in inter-cropping plot of Jinmai 104/Jinmai 86

2.2 小麥抗感品種不同比例混種對感病品種白粉病發(fā)生狀況的影響

2.2.1 對不同葉位嚴重度和日增長率的影響

第Ⅰ次調(diào)查結(jié)果顯示，抗感品種混種比例為1∶1、2∶1、1∶2時，感病品種旗葉、倒二葉、倒三葉嚴重度均較感病品種單作降低，旗葉嚴重度分別降低了7.36%、6.78%、0.35%；倒二葉嚴重度分別降低了27.96%、20.02%、8.2%；倒三葉嚴重度分別降低了24.11%、18.31%、14.35%。抗感品種混種比例2∶1較1∶2處理旗葉、倒二葉、倒三葉嚴重度分別降低了6.43%、11.82%、 3.96%。抗感品種混種比例1∶1較1∶2處理旗葉、倒二葉、倒三葉嚴重度分別降低了7.01%、19.76%、9.76%。抗感品種混種比例2∶1與1∶1相比，沒有降低旗葉、倒二葉、倒三葉的嚴重度。

第Ⅱ次調(diào)查結(jié)果顯示，抗感品種混種比例為1∶1、2∶1、1∶2時，感病品種旗葉、倒二葉、倒三葉嚴重度均較感病品種單作降低。旗葉嚴重度分別降低了8.81%、18.22%、7.4%；倒二葉嚴重度分別降低了35.65%、33.07%、23.13%；倒三葉嚴重度分別降低了22.20%、32.75%、28.52%。抗感品種混種比例2∶1 較1∶1、1∶2處理旗葉嚴重度分別下降9.41%、10.82%，抗感品種混種比例2∶1較1∶2處理倒二葉嚴重度下降 9.94%。抗感品種混種比例2∶1較1∶1、1∶2處理倒三葉嚴重度分別下降10.55%、4.23%。抗感品種混種比例2∶1 較1∶1處理倒二葉的嚴重度差異不明顯。

抗感品種不同混種比例下葉位病害日增速率表現(xiàn)為，旗葉：1∶2<0∶1<2∶1<1∶1 ；倒二葉：1∶2<0∶1<1∶1<2∶1；倒三葉：2∶1< 1∶2<0∶1<1∶1。結(jié)果表明，與感病品種單作(0∶1)相比，抗感品種混種1∶2降低了旗葉和倒二葉的白粉病日增速率，2∶1和1∶2均降低了倒三葉日增長率，2∶1較1∶2降低了倒三葉日增長率(表3)。

表3 晉麥104號與晉麥86號按不同比例混種時晉麥86號不同葉位嚴重度和日增速率Table 3 Disease severity and prevalence rate of different leaf of Jinmai 86 against powdery mildew in mixed-cropping plot of Jinmai 104 with Jinmai 86 at different ratios %

2.2.2 對不同葉位最終嚴重度的影響

對抗感品種混種中感病品種晉麥86號旗葉、倒二葉、倒三葉的最終嚴重度進行比較發(fā)現(xiàn)，1∶1 較 1∶2 處理間旗葉和倒二葉嚴重度差異不顯著；2∶1 較1∶2處理間旗葉、倒二葉、倒三葉平均嚴重度差異不顯著； 2∶1 較1∶1處理間旗葉、倒三葉平均嚴重度差異不顯著； 1∶2 較 0∶1 旗葉、倒二葉、倒三葉平均嚴重度分別下降了 7.40%、23.13%、28.52%，旗葉、倒三葉差異不顯著，倒二葉間差異顯著； 2∶1較0∶1旗葉、倒二葉、倒三葉平均嚴重度分別下降了18.22%、 33.07%、32.75%，旗葉、倒三葉、倒二葉間差異均顯著；1∶1較0∶1旗葉、倒二葉、倒三葉平均嚴重度分別下降了8.81%、 35.65%、22.20%，旗葉、倒三葉差異不顯著，倒二葉間差異顯著。

本試驗條件下，抗感品種混合比例為1∶1、 1∶2、2∶1與感病品種單種0∶1比較，都可以降低感病品種小麥白粉病嚴重度(表4)。

表4 晉麥104號/晉麥86號不同比例混種晉麥86號不同葉位的最終嚴重度Table 4 Disease severity of different leaf of Jinmai 86 in mixed-cropping plot of Jinmai 104/Jinmai 86 at different ratios

2.2.3 對感病品種不同葉位白粉病的相對防效

抗感品種比例1∶1、2∶1、1∶2混種較單作0∶1旗葉、倒二葉、倒三葉相對防效分別為 30.25%～74.49%、41.96%～64.67%、 36.39%～53.69%。同一葉位比較，抗感品種比例2∶1較1∶1、1∶2時對感病品種旗葉對白粉病的相對防效最高(表5)。

表5 晉麥104號/晉麥86號不同比例混種中晉麥86號不同葉位白粉病最終相對防效Table 5 Final relative control effect of different leaf of Jinmai 86 against powdery mildew in mixed-cropping plot of Jinmai 104/Jinmai 86 at different ratios

3 討 論

本試驗對2個白粉病抗性不同的品種進行了不同栽培方式下感病品種對白粉病的抗性研究，發(fā)現(xiàn)抗感品種間作下感病品種的相對防效達 32.97%～44.79%。抗感品種按1∶1、1∶2、 2∶1混種時感病品種的相對防效達30.25%～74.49%。本研究方法與國內(nèi)同類研究基于病情指數(shù)(disease index, DI)和病程曲線下面積(area under disease progress curve, AUDPC)計算相對防效[16-17]有所不同，但驗證了小麥抗感品種間作和混種對控制感病品種的白粉病有一定效果。

在水稻病害研究方面，傅秀林等[25-26]將特定的農(nóng)藝性狀(株高、抽穗期、熟期、株型等)基本一致但含有不同抗瘟性基因的品種或品系(2個以上) 的種子按一定比例混種，發(fā)現(xiàn)感病品種較單種感病品種(系)的病相對減輕，提出了“不同抗瘟類型品種(系)混種組合體”的概念及其選育程序和方法。此方法是否適用于小麥還需進一步 探討。

本試驗通過定點觀察，發(fā)現(xiàn)抗感品種間作和混種均可影響病害的流行速率，間作和混種抗性組分并不是唯一的影響因素；調(diào)查不同葉位嚴重度較流行速率能夠更好體現(xiàn)基于生物多樣性原理的控病效果。