我國小麥產區間病害發生與損失差異比較研究

王 也, 蔣沁宏, 車 琳, 李春廣, 閆 碩*

(1. 中國農業大學植物保護學院, 北京 100193; 2. 全國農業技術推廣服務中心, 北京 100125)

小麥在我國有著悠久的種植歷史,具有種植面積廣、年產量高的特點,是我國十分重要的糧食作物之一。我國的基本國情決定了糧食生產是國家的重要任務,糧食安全則國家穩定,糧食安全始終是關系經濟發展、社會穩定和國家安全的全局性重大戰略問題。隨著我國農業供給側結構性改革的持續推進和現代農業技術的不斷發展,我國對小麥生產提出了更高要求。在提倡小麥增產提質的時代背景下,做好小麥病蟲害監測預警與防控尤為重要,是實現小麥高質量生產的基礎保障[1-2]。近年來,小麥銹病、赤霉病、白粉病、紋枯病等病害的發生給我國農業生產帶來了巨大的經濟損失,嚴重制約著我國小麥產業的健康穩定發展,威脅著國家糧食安全。

我國小麥種植范圍遍布全國,有關小麥病蟲害的發生防控情況有一定報道,但主要局限在單一區域,全國小麥病害的總體發生與防控情況以及不同產區的差異尚不明確,不利于實現小麥病害的分區域精準防控[3-5]。根據農業農村部規定,全國各級農業部門每年定期開展植物保護統計,填報《全國植保專業統計資料》,內容涉及主要農作物有害生物發生面積、防治面積、挽回損失、實際損失、主要防治措施、農藥/藥械使用情況等信息,該資料可以使各級黨政領導了解病蟲害發生的實際情況,制定科學的病蟲害防控策略,指導農業生產實際?！度珖脖I統計資料》是反映病蟲害發生防控情況的重要資料,筆者曾利用該資料全面分析了我國馬鈴薯、棉花的病蟲害發生防控情況,比較了不同產區間病蟲害發生情況的異同[6-7]。

根據我國作物種植布局和經濟地理分區原則將小麥產區劃分為華東麥區、華中麥區、華北麥區、西北麥區、西南麥區、東北麥區和華南麥區七大產區[8]?；凇度珖脖I統計資料》,按照我國小麥病害的發生面積,本文篩選出小麥銹病(含小麥條銹病、葉銹病和稈銹病)、赤霉病、白粉病、紋枯病、黑穗病、根腐病和全蝕病為小麥生產過程中的重要病害。本文分析了2010年-2020年我國小麥五大產區重要病害的發生、防控及損失挽回情況,比較分析了各產區病害發生差異及防控成效,提出了五大產區典型性病害分區域治理對策。旨在為我國小麥病害綠色精準防控提供科學依據,從而實現農民增產增收、保障糧食生產安全的目的。

1 材料與方法

1.1 小麥五大產區劃分

根據我國小麥種植布局,參照前人研究結果,本文選取上海、江蘇、浙江、安徽、江西、福建和山東作為華東麥區的代表省(市);選取河南、湖北、湖南作為華中麥區的代表省;選取北京、天津、河北、山西和內蒙古作為華北麥區的代表省(市/自治區);選取陜西、甘肅、寧夏、青海和新疆作為西北麥區的代表省(自治區);選取重慶、四川、貴州和云南作為西南麥區的代表省(市)。由于東北和華南麥區小麥播種面積較小以及西藏自治區多年數據缺失,故本文未對以上區域病害發生情況進行分析。

1.2 病害數據來源

根據我國小麥病害發生的實際情況,選取小麥銹病(含小麥條銹病、葉銹病和稈銹病)、赤霉病、白粉病、紋枯病、黑穗病、根腐病和全蝕病為分析對象,每種病害的發生面積、防治面積、造成產量損失、挽回產量損失數據來自2010年-2020年《全國植保專業統計資料》,其他病害未計入統計分析。

1.3 病害數據的分析

為反映我國小麥病害的發生情況,本文以2010年-2020年《全國植保專業統計資料》為基礎數據,對其中的小麥病害數據進行了分析,具體分析方法簡述如下:

病害發生總面積指小麥銹病(含小麥條銹病、葉銹病和稈銹病)、赤霉病、白粉病、紋枯病、黑穗病、根腐病和全蝕病的發生面積之和,其他病害發生面積未計入病害發生總面積;病害防治面積是指利用化學、物理和生物防治措施對小麥病害進行控制的面積。將發生面積比作為評估病害發生情況的主要指標,通過產量損失占比分析7種病害的危害程度,以挽回產量損失率作為主要病害防治效果的衡量標準,具體計算公式如下：

發生面積比=病害發生面積/播種面積×100%;

單項病害造成的產量損失占比=單項病害造成的年均實際產量損失/病害年均造成總損失×100%;

病害挽回產量損失率=病害挽回產量損失/(病害挽回產量損失+病害實際產量損失)×100%。

2 結果與分析

2.1 小麥主要病害發生面積

在我國小麥五大產區中,華東麥區播種面積最大,歷年播種面積均在800萬hm2次以上,華中麥區年均播種面積位列第二,華北和西北麥區播種面積在300萬hm2次左右,西南麥區播種面積最小。近11年華東和華中麥區病害發生較嚴重,年均病害發生總面積與播種面積比值分別為1.18和1.32;華北、西北、西南麥區病害發生面積小于播種面積,年均病害發生總面積與播種面積比值分別為0.79、0.73和0.59。除2014年華中麥區播種面積猛增、西南麥區播種面積逐年減少外,其余三大產區各年播種面積相對穩定。我國小麥五大產區病害發生總體符合“大小年”規律,病害發生面積呈逐年減少趨勢(圖1)。

圖1 2010年-2020年我國小麥五大產區播種面積及主要病害發生面積Fig.1 Wheat cultivated area and major disease occurrence area in five wheat producing regions from 2010 to 2020

綜合近11年我國小麥五大產區的主要病害發生面積比來看,2010年-2011年全國病害發生嚴重。然而從2012年起,各大產區小麥主要病害發生平穩,整體保持較低發病率。其中,小麥銹病、紋枯病、赤霉病、白粉病四大病害在各區發病率高,是小麥的重要病害(圖2)。華東和華中麥區紋枯病、赤霉病和白粉病發病率高,其中紋枯病年均發生面積比最大,分別為18.67%和19.88%;華北麥區白粉病發病率高,年均發生面積比為8.93%;而西北麥區和西南麥區以銹病和白粉病發病率高,前者年均發生面積比分別為9.8%和9.75%,后者分別為5.43%和4.44%?？傮w來說,7種病害在五大產區混合發生,但各產區病害發生情況有所差異。

圖2 2010年-2020年我國小麥五大產區主要病害發生面積比Fig.2 Ratio of major disease occurrence area in five wheat producing regions in China from 2010 to 2020

2.2 小麥病害造成產量損失情況

由于華東和華中麥區播種面積較大,兩大產區病害造成的年均實際產量損失遠高于其他產區,分別達到每年71.04萬t和64.86萬t;華北、西北和西南產區實際產量損失較低,分別為8.82萬、12.92萬t和6.49萬t。綜合我國小麥五大產區病害造成的損失情況來看,小麥赤霉病、紋枯病、銹病和白粉病是威脅我國小麥生產的四大病害,造成的年均產量損失分別達到55.34萬、48.79萬、25.79萬t和23.6萬t(圖3)。赤霉病和紋枯病對近11年我國小麥生產影響最大,但各產區間病害為害情況顯著不同(表1)。具體來說,華東和華中麥區赤霉病、紋枯病造成的實際產量損失最大,分別為27.78萬、27.52萬t和23.32萬、19.43萬t,占該產區病害總損失的39.11%、38.73%和35.95%、29.96%;華北麥區白粉病造成實際產量損失最大,年均損失為2.79萬t,占該產區病害總損失的31.67%;西北和西南麥區銹病危害最重,年均產量損失分別為6.11萬t和3.3萬t,實際產量損失占比分別為47.35%和50.90%。

表1 我國小麥五大產區主要病害造成的年均產量損失及其占比Table 1 Average yield loss caused by major disease in five wheat producing regions in China and its proportion

圖3 2010年-2020年我國小麥五大產區主要病害造成的實際產量損失Fig.3 Actual production loss caused by major disease in five wheat producing regions in China from 2010 to 2020

2.3 小麥主要病害防控及挽回產量損失情況

從全國范圍來看,我國小麥主要病害挽回損失率呈逐年上升趨勢,赤霉病、白粉病、銹病和紋枯病年均實際產量損失挽回率維持在較高水平(80%)以上。赤霉病和白粉病年均產量損失挽回率接近,分別為86.41%和86.35%;銹病和紋枯病產量損失挽回率較穩定,年均分別為81.93%和80.21%;黑穗病、根腐病和全蝕病年均產量挽回損失率相對較低,分別為76.61%、74.72%和74.09%(圖4)。

圖4 2010年-2020年我國小麥主要病害的產量損失挽回率Fig.4 Recovery rate of yield loss of major wheat diseases in China from 2010 to 2020

我國五大麥區病害防治效果顯著,有效挽回了小麥產量損失。華東和華中麥區病害防控面積較大,病害的產量損失挽回率總體較高,兩產區赤霉病、紋枯病的年均挽回損失率分別為89.45%、80.05%和81.24%、80.95%;就華北麥區而言,白粉病的防治面積與發生面積比相對較高,且年均挽回損失率最高,達到了84.43%;西北和西南麥區對銹病的年均挽回損失率分別為78.20%和85.26%,其中西南麥區對銹病、赤霉病、白粉病、紋枯病和黑穗病的防治面積較廣,挽回損失率均大于80%(表2)。較小麥主要病害而言,黑穗病、根腐病和全蝕病在各產區挽回損失率較低,值得進一步關注。

表2 2010年-2020年我國小麥五大產區主要病害防治面積與發生面積比值及挽回損失率Table 2 Ratio of control area to occurrence area and loss recovery rate in five wheat producing regions in China from 2010 to 2020

3 討論

從近11年小麥播種面積來看,華東麥區種植面積最大,西南麥區種植面積最小。除西南麥區播種面積逐年減小外,其余四產區小麥播種面積相對穩定?；谛←湼鳟a區病害發生面積比、實際產量損失及損失挽回率綜合分析,小麥銹病、赤霉病、白粉病和紋枯病是嚴重威脅小麥生產的四大病害,其余3種病害危害相對較輕,但五大產區主要病害的發生情況和造成損失情況差異明顯。

華東和華中麥區病害發生情況類似,其典型病害是小麥赤霉病和紋枯病。華東和華中麥區防治病害的挽回損失率從高到低排序依次為赤霉病、白粉病、銹病和紋枯病,說明兩大麥區對危害重大的赤霉病和白粉病防控效果較好。小麥赤霉病不僅會造成小麥產量損失、品質下降,而且受侵小麥籽粒中含有真菌毒素,可導致人畜中毒,對人畜安全造成威脅,因而做好田間小麥赤霉病的監控和防治工作具有十分重要的意義[9]。由于水肥條件改善、種植密度增大,小麥紋枯病逐漸成為小麥生產上的重大病害,該病為典型的土傳病害,環境適應能力強,很難實現對土壤中病原菌的徹底消毒,所以田間小麥紋枯病防治較難,可采用深耕或深松耕作方式,通過耕翻將土表的病原物翻至土壤深層,以減少土表病原真菌數量,減少田間侵染來源[10-14]。華北麥區危害最重的病害是小麥白粉病,該產區四大病害中白粉病的挽回損失率最高,反映該區對重大病害的防控較精準高效。

西北和西南麥區發生面積占比最大的病害是銹病(以條銹和葉銹病為主)和白粉病。西北麥區對銹病和白粉病的防治效果最好,說明該區的重大病害的針對性防控是成功的,西南麥區對四大病害的防控效果均較好。威脅三大產區小麥生產的白粉病和銹病是專性寄生病害,若防治及時可有效控制其蔓延擴散[15]。作為氣傳病害,白粉病和銹病的病原菌可以依靠風力進行遠距離傳播,田間一旦有病株,短時間內即可快速蔓延[16]。同時,小麥生長中后期是病害集中暴發階段,不同發育時期病害種類不同。例如,小麥返青期至拔節期,白粉病和銹病易對其生長發育造成影響[17]。因而華北、西北和西南產區栽種小麥應實時關注田間病害發生情況,分時期分類型地進行田間監控。及時對病株進行清理,噴施針對性殺菌劑以控制病原菌擴散。

五大產區重大病害類型不同,總體來說是因為當地氣候條件十分適宜某一病原菌的滋生蔓延,進而導致不同麥區病害的流行。華東和華中麥區小麥赤霉病發病較重,由于沿淮小麥種植區域4月-5月一般多陰雨少日照,此時正值小麥抽穗揚花期,加之小麥種植密度大、通風不暢,從而出現小麥赤霉病的大面積發生[18]。華東和華中麥區小麥紋枯病發生較重,與該產區溫度、濕度合適,有利于其病原菌侵染寄主有關,兩麥區春季潮濕陰冷、光照不足,小麥紋枯病發生偏重[19-20]。其余三大產區小麥赤霉病和紋枯病發病相對較輕,主要因為溫濕度未達到最佳病害流行條件。華北地區作為冬小麥主產區,屬于白粉病易發氣候區;西北和西南麥區屬于冬小麥白粉病常發區,其溫度、濕度和日照條件有利于小麥白粉病的發生流行。暖冬是影響我國小麥白粉病流行的主要氣候條件,因其有助于小麥白粉菌的越冬,可導致病原菌基數增加,從而引起小麥白粉病流行。受近年來全球氣候變暖的影響,我國小麥白粉病發生逐漸北移,造成華北麥區小麥白粉病的流行[21-22]。同時,西北和西南麥區小麥銹病發生嚴重。以小麥條銹病為例,作為一種氣傳性的低溫真菌病害,其在夏季濕潤的溫帶地區或夜間冷涼的高海拔地區尤為嚴重。西北和川西北越夏區在條銹菌傳播與流行中占有重要地位,其中甘肅天水菌源越夏區是最主要的小麥條銹菌源地,小麥條銹菌可借助氣流傳播,風速大則有利于其遠距離傳播。同時,小麥條銹菌喜冷涼,如果溫濕度和光照條件合適,病菌能迅速繁殖生長,可隨降雨或結露侵染小麥[23-25]。

從全國范圍來看,小麥銹病、赤霉病、白粉病和紋枯病是小麥安全生產的重點防治對象。華東和華中麥區對小麥紋枯病和赤霉病的防治是增產關鍵,華北麥區的防治重心應放在小麥白粉病,西北和西南麥區銹病和白粉病應是重點防治對象。實際防治過程中,各級農業部門應遵循“預防為主、綜合防治”的植保方針。當前對小麥重大病害的防治主要以化學防治為主,國家“十三五”規劃“藥肥雙減”項目的提出,迫切要求農藥減量不減效,新型農藥成為研究熱點。中國農業大學沈杰教授團隊提出了新型納米農藥、RNA農藥,通過實現藥劑納米化提升農藥遞送效率,從而降低農藥用量,在雙減政策下,具有很好的發展前景[26-34]。同時,植保無人機施藥還具有作業效率高、應用范圍廣的特點,新技術的應用對于減少農藥投入具有實際意義[35]。此外,小麥不同生長時期病害防治技術側重不同,播種階段宜做好土壤和種子消毒處理,返青拔節、孕穗至揚花、灌漿階段應做好病害監測預警,選取合適藥劑適時適量地對特定部位進行噴施[36]。總體來說,在全國各級農業部門的積極努力下,我國小麥病害的防控效果顯著,未來應在小麥病蟲害精準綠色防控、植保新技術研發應用領域加大投入,促進小麥進一步提質增效。