深翻對小麥玉米連作區小麥生長及赤霉病發生的影響

摘要小麥玉米連作區的秸稈還田已經成為大多數小麥玉米連作區的重要生產模式，由于秸稈不斷還田和全球氣候條件的改變，由鐮刀菌Fusarium spp.引起的小麥赤霉病（Fusarium head blight）已經成為小麥生產中的重要威脅之一。本研究通過在河北省小麥主產區石家莊北營、邢臺塔底、廊坊北黃垡、邢臺白木四地比較深翻（30 cm）與旋耕（15 cm） 2種耕作方式對小麥生長和赤霉病發生的影響，旨在尋找高產、綠色、安全的防治小麥赤霉病途徑。通過研究發現，深翻處理可以有效減少地表秸稈量，深翻地塊的地表秸稈量較旋耕的減少53.8%～89.0%;深翻促進了小麥的生長，提高小麥產量6.97%～11.96%;深翻處理田塊中捕獲的赤霉病菌的有性孢子數量少于旋耕處理，赤霉病的發病率降低。在測試的北營、塔底、北黃垡、白木試驗地中深翻對赤霉病的控制效果分別達到40.56%、43.62%、60.00%和50.26%。深翻措施能有效提高小麥的生長勢和產量，減輕小麥赤霉病的發生程度，是一種綠色、安全、利于小麥高產的方法。

關鍵詞小麥赤霉病;秸稈還田;耕作方法;病害防控;禾谷鐮孢

中圖分類號：S 474.1文獻標識碼：ADOI：10.16688/j.zwbh.2023493Effect of deep tilling on the occurrence of wheat Fusarium head blight in

wheat-maize continuous cropping areaLIANG Maili1#，TIAN Jiaojiao1，2#，LI Na3，LI Meifang3，WANG Wei3，ZHANG Na1，YANG Wenxiang1*（1. College of Plant Protection， Hebei Agricultural University， Technological Innovation Center for Biological Control

of Crop Diseases and Insect Pests of Hebei Province， National Engineering and Technology Research Center for

Northern Mountain Agriculture， Baoding071001， China; 2. Qinghe County Vocational Education Center，

Xingtai054800， China; 3. Hebei Plant Protection and Quarantine Station， Shijiazhuang050035， China）AbstractStraw returning to the wheat-maize continuous cropping area has become one of the most important production models in most wheat production areas in China. Due to the continuous straw returning and global climate changes， wheat Fusarium head blight （FHB） is gradually aggravated and has become one of the most threats to wheat production. How to safely and efficiently reduce the losses and hazards is the main issue facing wheat production today. In this study， we compared the effects of two tillage methods， deep tillage and rotary tillage， in Shijiazhuang Beiying， Xingtai Tadi， Langfang Beihuangfa， and Xingtai Baimu on the occurrence of FHB， and clarified the effect of deep tillage on wheat growth and the disease control. The results showed that deep tillage （30 cm） could effectively reduce the amount of straw on the surface of field by 53.8%-89.0% compared with that of rotary tillage （15 cm）. The deep tillage treatment also promoted the wheat plant growth and increased the wheat yield by 6.97%-11.96%. The number of sexual spores of F.graminearum caught in deep tillage treatment was less than that in rotary tillage treatment， which reduced the incidence of FHB in wheat， and the control efficacy to wheat FHB was 40.56%， 43.62%， 60.00% and 50.26% in Beiying， Tadi， Beihuangfa and Baimu fields， respectively. Deep tillage could effectively improve the growth potential and yield of wheat， and reduce the occurrence of wheat FHB， indicating that it is a green， safe and beneficial method for wheat high yield.

Key wordsFusarium head blight;straw returning;tillage method;disease control;Fusarium graminearum

小麥赤霉病（Fusarium head blight，FHB）是小麥生產中的重要病害，一般可造成產量損失10%～40%，嚴重發生時病穗率可高達80%［12］。該病害是一種世界性的流行病害［3］，其流行周期一般持續在3～5年，給小麥生產造成嚴重的經濟損失［46］。小麥赤霉病不僅造成產量損失，而且病原菌產生的多種毒素，如脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（deoxynivalenol，DON），嚴重威脅著人類的糧食和食品安全［7］。如何有效、綠色、安全防控該病害成為當今小麥生產中的重要任務之一。應用抗病品種是高效、綠色、經濟的防病、控病方法［8］，已經在生化和分子水平上闡明了抗病機制［910］，但目前只有7個抗赤霉病基因被正式命名，抗病品種嚴重不足，抗病資源匱乏［11］。化學防治是一項應急性措施，但過度使用殺真菌劑往往造成殺真菌劑抗性和食品安全問題的不斷發生，減少化學農藥的使用成為發展趨勢［12］。生物防治是一種具有發展潛力的防治方法，主要是利用活的微生物或次級代謝產物對鐮刀菌的有效預防和控制，然而目前可使用的生防制劑非常有限［13］。農業防治措施，如清除鐮刀菌寄主、調整作物耕作方式、種植非鐮刀菌寄主作物，可以減少初侵染菌源，減少赤霉病的發生和流行［14］，探索農業防治的途徑不失為有效控制該病害的方法。

秸稈還田是目前主要的耕作措施之一。研究發現該措施能改變土壤腐殖質組成及特性，影響作物生長發育，促進作物產量提高［15］。近年來小麥玉米連作區秸稈還田率不斷攀升，造成土壤中病殘體和鐮刀菌含量不斷增加，進而不斷加重小麥赤霉病的發生。有研究發現秸稈還田的地塊小麥赤霉病的病穗率為未還田對照區的2.78倍，給生產帶來嚴重的威脅［16］。有研究發現，耕作方式對小麥赤霉病存在影響，當前茬作物為玉米并實施減耕或免耕時，小麥和大麥FHB感染和毒素污染的風險最高［1719］。Leplat等［20］研究表明，留在土壤表面的作物殘體為鐮刀菌Fusarium spp. 的存活提供場所。因此，掩埋病殘體是控制FHB的常見做法［12］。Drakopoulos等［21］在小麥播種前，在田間小區施用人工接種禾谷鐮孢Fusarium graminearum的玉米殘茬，模擬了小麥玉米免耕輪作系統，通過覆蓋白芥Sinapis alba、印度芥菜Brassica juncea和埃及車軸草Trifolium alexandrinum，測試對小麥、大麥赤霉病發生的影響，結果發現利用這些材料覆蓋麥田能抑制鐮刀菌的侵染，降低小麥籽粒中的真菌毒素含量，提高產量。此外，研究發現深耕處理還可以改善土壤結構，促進根系下扎，打破因常年旋耕形成的堅硬犁底層，保證小麥生長后期的水肥供給，增加小麥穗粒數和千粒重［22］。而長期采用保護性耕作還會導致犁底層的板結，使土壤垂直結構僵化，降低土壤生產力［23］。可見，合理的耕作方式是當今農業防治的有效途徑。盡管前人對于不同耕作方式進行了研究，證明了深耕對于秸稈的利用、微生物區系、土壤養分的利用率以及植株的生長有利，但翻耕對于小麥生長及對小麥赤霉病發生的影響尚缺乏系統的研究。

本研究分析翻耕30 cm和旋耕15 cm 兩種耕作方式對小麥的生長發育以及赤霉病發病的影響，揭示出深翻耕作的優點，為有效控制小麥赤霉病及制定小麥綠色生產模式提供理論依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

試驗用小麥品種‘藁優5766’由河北省農業科學院糧油作物研究所提供，‘石麥26’‘中麥175’‘馬蘭一號’由石家莊市農業科學院提供。耕地用HXP-440液壓翻轉犁為河南商丘柘城縣鴻鑫設備機械廠生產，1G-200旋耕機購自河北農哈哈機械集團有限公司，TPBZ3便攜式孢子捕捉儀購自鄭州歐柯奇儀器制造有限公司。

1.2試驗方法

1.2.1耕地處理與地表秸稈分析

試驗于2020年-2021年小麥生長季進行，試驗地設在石家莊藁城北營村、廊坊固安北黃垡村、邢臺寧晉塔底村和邢臺白木村試驗基地，試驗設深翻（30 cm）和旋耕（15 cm）2種耕作方式處理，以旋耕為對照。耕地前撒施復合肥（N18-P22-K7施肥44 kg/667m2），用HXP-440液壓翻轉犁深翻30 cm，耙地2遍后，鎮壓1次后播種。旋耕則在前茬作物還田后撒施肥料（同上），用1G-200旋耕機旋耕至15 cm，整地后播種，北營試驗基地于2020年10月13日播種‘藁優5766’;北黃垡試驗基地于2020年10月12日播種‘中麥175’;塔底試驗基地于2020年10月15日播種‘石麥26’;白木試驗田在2020年10月15日播種‘馬蘭一號’;播種量為225 kg/hm2，采用15 cm等行播種，每個處理設3個重復，每個重復0.67 hm2。小麥出苗30 d后，采用5點隨機取樣法，每點測定1 m2范圍內的秸稈重量，分析深翻和旋耕麥地的地表秸稈殘留量。

1.2.2小麥生長與產量的測定

在小麥的不同生育時期隨機選取5個取樣點取樣，每點取樣30莖（穗）。冬前調查深翻對秸稈殘留量的影響。出苗期調查小麥的株高、分蘗數等生長指標;拔節期調查各地區小麥的發根數、分蘗數和均鮮重等;成熟期每點隨機取30穗小麥統計病害發生情況。

在小麥蠟熟末期，每地塊隨機調查9個有代表性1 m雙行樣點的穗數，計算667 m2穗數;然后在樣點中隨機取20穗，剔除無效小穗，計算穗粒數;最后，根據各處理所得的667 m2穗數、穗粒數和千粒重計算小麥產量。

計算公式如下：

667 m2穗數=1 m雙行穗數/6×104;

理論產量=（單位面積有效穗數×穗粒數×千粒重）/106×0.85。

1.2.3深翻對菌源量的影響

對塔底村（114°50′E， 37°33′N）、北黃垡村（116°29′E，39°43′N）試驗點利用便攜式孢子捕捉儀（TPBZ3）進行孢子監測，將孢子捕捉儀的風口固定在離地表90 cm的位置，在小麥穗部的上方30 cm左右，運行時間為2021年4月18日至5月21日，共34 d。將孢子捕捉器放置到地塊中央，放置之前將載玻片（7101型）一面涂抹凡士林，每天收集8 h，觀察孢子種類及數量。觀察載玻片時使用五點取樣法，首先在10倍鏡視野下觀察，在40倍鏡視野下統計孢子種類及數量。

1.2.4深翻對小麥赤霉病發生的影響

采用五點法在小麥乳熟期，調查塔底、白木，北營、北黃垡試驗基地自然發病情況，每個處理每點隨機取苗，依據大田試驗小麥赤霉病級分級標準（表1）進行分級，計算病情指數。

病穗率=（發病穗數/調查總穗數）×100%;

病情指數=∑（各病級株數×病級代表值）/（調查總株數×最高病級代表值）×100;

防效=（對照區病情指數－處理區病情指數）/對照區病情指數×100%。

利用Excel 2019和SPSS 22.0對試驗數據進行統計分析，采用Duncan氏新復極差法進行差異顯著性檢驗。

2結果與分析

2.1深翻對秸稈殘留量的影響

小麥出苗30 d后，采用5點隨機取樣法對深翻（30 cm）和旋耕（15 cm）試驗田的地表秸稈殘留量進行統計分析。結果表明，北營、塔底、北黃垡、白木試驗基地深翻處理秸稈殘留量較旋耕處理均顯著下降，其中塔底試驗基地深翻與旋耕處理的秸稈殘留量差異最大，減少了86.5%（表2）。

返青期，北營、塔底、北黃垡和白木試驗地各處理間的秸稈殘留量差異顯著，其中塔底深翻秸稈殘留量較旋耕減少了89.0%。秸稈殘留量的減少，使病原菌失去所生存的環境，對病原菌的數量產生一定的影響。

2.2深翻對小麥生長指標的影響

通過對大田小麥出苗期、返青期的生長指標測定發現（表3），不同試驗基地小麥在不同生育期的生長指標存在一定差異。

出苗期調查發現，白木試驗基地深翻處理的株高和均鮮重較旋耕依次增加了8.71%、27.62%，其他各個試驗基地深翻處理對均鮮重的促進作用不顯著。

返青期調查發現，北營、塔底、北黃垡、白木試驗基地深翻處理的發根數顯著高于旋耕處理，分別增加了18.51%、7.17%、20.00%和32.59%。北營、白木試驗基地深翻處理的株高較旋耕增加了20.10%和4.53%。北營、北黃垡、白木試驗基地深翻處理的分蘗數顯著高于旋耕，分別增加了22.59%、50.38%和37.24%。北營、塔底、白木試驗基地深翻處理的均鮮重較旋耕處理高，依次增加了38.77%、29.74%和17.35%。

2.3深翻對小麥產量的影響

深翻（30 cm）處理在一定程度上影響了小麥的成穗數，在北營、塔底、北黃垈、白木深翻處理小麥的成穗數均顯著高于旋耕處理，其中白木試驗基地的‘馬蘭一號’深翻處理成穗數的提高幅度最大，為3.19%（表4）。深翻處理對小麥的穗粒數具有一定的影響，在北營、塔底、北黃垡、白木試驗區，深翻處理的穗粒數均顯著高于旋耕處理。4個試驗基地經深翻處理的小麥產量均顯著高于旋耕處理，北營、塔底、北黃垡、白木分別增產11.96%、10.05%、6.97%、11.38%。

2.4深翻對赤霉病菌菌量及小麥赤霉病發生的影響在2021年4月21日至5月21日期間對塔底、北黃垡試驗基地開展孢子捕捉試驗，測定不同耕作條件下，對病害發生、菌源數量的影響。通過對赤霉病菌子囊孢子的數量統計和動態分析，2個設置點的赤霉病菌子囊孢子的數量在4月17日-5月21日觀測期間，均呈現上升趨勢。

北黃垡試驗基地小麥于4月底5月初抽穗，從捕捉孢子量可見，在4月26日-5月8日期間捕捉孢子數量極低（圖1），但期間在旋耕地塊出現一個高峰，出現在5月4日，雖然深翻地塊的孢子釋放量也有上升，但均低于旋耕區域。在5月12日捕獲孢子的數量出現上升，同樣旋耕區的孢子量高于深翻區（圖1a），盡管孢子數量有所增加，但已錯過小麥易受感染的時期，所以赤霉病未嚴重發生，旋耕和深翻處理的小麥赤霉病發生率為1.95%、0.78%。塔底位于河北省的南部，抽穗早于北黃垡試驗地，在4月中旬至4月底，且小麥品種‘石麥26’屬于早播品種，在4月17日-4月25日捕捉的孢子數量盡管呈上升趨勢（圖1b），但總體數量較低，最多為5個，5月14日-16日連續陰雨天氣，孢子沉降，捕捉孢子數量較少。在整個監測期間，降雨量少，不適合赤霉病的發生。

2.5深翻對赤霉病發生率的影響

通過對不同耕翻處理條件下小麥赤霉病的發生情況進行調查，結果列于表5。北營、塔底、北黃垡和白木試驗基地，深翻處理對小麥赤霉病表現出較好的防效，分別為40.56%、43.62%、60.00%和50.26%。

3討論

3.1深翻對秸稈還田后赤霉病菌源的影響

在中國傳統農業耕作中，精耕細作一直是主要的農田管理方式。由于人口的極速膨脹，對糧食的需求也日益增加，從而導致對農田的過度開墾愈加嚴重。農田耕地質量的退化、農田生態環境的破壞等問題都亟待解決［24］。小麥玉米連作是我國北方小麥種植區的主要種植模式，目前秸稈還田已成為當前北方麥區普遍的耕作方式，但這種措施會造成田間病原菌菌源量不斷加大，加重了作物各類病害的發生率和嚴重度。王芳芳［25］的研究表明，深翻會改變土壤微生物群落，從而創造利于小麥生長而不利病原菌生存的環境。孫秀娟［26］研究發現，稻稈還田深度顯著影響赤霉菌存活時間和存活率，將稻稈深翻掩埋還田可有效地減少田間菌源量；稻稈覆蓋、旋耕還田及淺埋還田會引起土壤帶菌，而20、35、50 cm深埋還田不會引起菌源聚集，主要原因是病原菌的子囊殼在土壤表面，遇到合適的條件即萌發從而引起大面積侵染，深翻掩埋能有效地消滅病殘體，減少田間菌源量。本研究發現，在苗期及返青期4塊試驗基地的深翻30 cm處理與旋耕處理相比較，秸稈殘留量均有所下降，其中塔底試驗基地深翻與旋耕處理的秸稈殘留量差異最大，苗期減少86.5%，返青期減少89.0%。秸稈殘留量的減少，使病原菌失去生存的環境，對病原菌的數量產生影響，減少了一定的菌源量。

3.2深翻對小麥產量的影響

很多研究表明，深松或深耕能降低土壤機械阻力，利于作物根系向土壤深層下移，并提高作物根系后期的活力以及抗逆性［12， 27］。雷友等［28］的研究發現，深耕處理（深度20 cm）較旋耕（深度10～12 cm）明顯增加小麥根系數量，且耕層以下（15～100 cm）土壤中的根量比旋耕處理的增長了1.22倍。同時，深松或深耕能打破犁底層，改善土壤結構［29］，為作物生長發育提供良好的土壤環境，進而促進作物生長、提高作物產量［30］。本研究針對北方小麥玉米連作區的玉米秸稈還田問題開展研究，通過分析比較不同地區深翻（30 cm）和常規旋耕（15 cm）對地表秸稈殘留量發現，深翻減少了麥田土表秸稈殘留量、菌源量，促進小麥的生長。不同地區的深翻處理對小麥赤霉病都有一定的防治效果，產量均有所增加，其中白木深翻處理的返青期發根數與旋耕相比增加了32.59%，小麥產量增加了11.38%，對赤霉病的防效達到50.26%。深翻對于病殘體的掩埋，有效減少了病原物的初侵染來源，而深翻滅茬是減少病菌來源的主要方法。進行秸稈深翻掩埋還田也可阻止赤霉菌的滋長［14］，為植物病原生物的防治提供了基礎。

3.3深翻對赤霉病發生的影響

F.graminearum具有很強的腐生能力，可以感染125種野生植物和49個科的作物的根或莖，包括小麥、水稻、玉米和大麥，它以子囊殼、菌絲體和分生孢子在各種宿主植物的病殘體上越冬成為初侵染源［31］。本研究結果表明，不同地區深耕與旋耕相比，秸稈殘留量均有所降低，通過對處理地塊赤霉病菌子囊孢子數量的統計和動態分析，在北黃垡試驗基地深翻處理地塊4月底到5月初小麥初抽穗時期的孢子捕捉量一直低于旋耕處理地塊，到5月12日孢子量均有所升高，但是深翻處理依舊低于旋耕處理，而此時已不再是小麥易感染時期，旋耕和深翻處理的小麥赤霉病發生率為1.95%和0.78%，并未發生嚴重的赤霉病。塔底播種的‘石麥26’屬于早播品種，在4月中旬至4月底抽穗，在此期間，捕捉的孢子數量呈上升趨勢，但總體數量較低。研究表明，深翻可以降低孢子量的釋放，從而減輕赤霉病的發生。

4結論

與旋耕相比，深翻能促進小麥發根和分蘗，提高小麥的產量;試驗田秸稈殘留量均下降，整體的孢子數量呈下降趨勢，對病原菌的數量產生一定的影響，對小麥赤霉病也表現出較好的防治效果，是小麥高產、綠色、安全生產的一種有效方法。

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（責任編輯：田喆）