孟麟碩，彭彬彬，孫新康，崔鐘池，王海燕，劉大群

（河北農(nóng)業(yè)大學 植物保護學院/河北省農(nóng)作物病蟲害生物防治技術(shù)創(chuàng)新中心，河北 保定 071000）

小麥（Triticum aestivumL.）在全世界范圍內(nèi)普遍種植，我國小麥總產(chǎn)量位居世界前列。河北省是我國小麥主產(chǎn)區(qū)之一，種植面積大、總產(chǎn)量高。由小麥葉銹菌（Puccinia triticina，Pt）引起的小麥葉銹病在世界麥區(qū)普遍發(fā)生［1］，流行年份可造成高達50%的產(chǎn)量損失［2-3］。我國小麥葉銹病在西南、長江流域，華北及東北部分麥區(qū)發(fā)生較為嚴重。小麥葉銹病曾在1969、1973、1975、1979、2012、2013和2015 年在華北地區(qū)多次大流行，造成巨大的經(jīng)濟損失［4］。河北省小麥葉銹病主要發(fā)生在邯鄲、邢臺等河北省南部（冀南）地區(qū)，造成中度以上的流行［5］。2016 年冀南小麥葉銹病發(fā)生較為嚴重, 發(fā)生面積41.2 萬hm2，產(chǎn)量損失達2.1 萬t［6］。

小麥葉銹病的流行受種植品種的抗性、病原菌、氣候條件等因素的影響。小麥依靠體內(nèi)的抗性基因抵抗小麥葉銹菌的侵染，到目前為止，在小麥染色體上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了100 多個抗葉銹基因，正式命名至Lr82［7］，在我國仍具有較好抗性的抗葉銹基因主要有Lr9、Lr19、Lr24、Lr38等［8］。小麥葉銹菌往往通過變異產(chǎn)生新的生理小種，毒性增強，進而侵染小麥，導致小麥抗病品種喪失抗性，造成小麥葉銹病流行。有研究發(fā)現(xiàn)2014 年鑒定的52 個小種并未在2015 年出現(xiàn)，2015 年鑒定出的33 個小種在2014 年未被發(fā)現(xiàn)，說明部分小麥葉銹菌變異，出現(xiàn)新的生理小種［9］。郭惠杰［10］研究發(fā)現(xiàn)2016 年河北省優(yōu)勢小種為PHTT、THTT、THKT和PHKT；賈詩雅［11］鑒定發(fā)現(xiàn)2017 年河北省優(yōu)勢小種為PHTT、THTT。萬菁菁［12］通過對河北省小麥推廣品種‘良星99’‘濟麥22’‘冀5265’‘師欒02-1’‘石麥15’等進行抗葉銹性鑒定，發(fā)現(xiàn)河北省生產(chǎn)上的小麥品種對小麥葉銹病的抗性較差。張曉玲［13］對12 個河北省主栽小麥品種進行抗葉銹性鑒定，結(jié)果表明僅‘石新733’‘藁優(yōu)2018’和‘石優(yōu)17’為慢銹品種。此外，氣候條件對小麥葉銹病的發(fā)生與流行也十分重要［14］。劉偉昌［15］通過分析降雨量與銹病發(fā)生面積的關(guān)系，通過建立關(guān)系模型，明確降雨量多的年份小麥葉銹病發(fā)病重；張會孔［16］利用模糊多級判別技術(shù)建立小麥葉銹病發(fā)生趨勢預(yù)報模型，發(fā)現(xiàn)3 月份降雨多，4月份雨露日多有利于小麥葉銹菌的侵染。

冀南地區(qū)是河北省小麥主產(chǎn)區(qū)，但由于種植的小麥品種單一且抗性較差，受氣候條件變化、農(nóng)事操作不當?shù)纫蛩氐挠绊?，小麥葉銹病的發(fā)生逐漸加重。目前，化學農(nóng)藥是防治小麥葉銹病最簡單、有效的方法，但是科學合理使用化學農(nóng)藥依舊存在著諸多推廣困難，對人畜及環(huán)境容易造成負面影響。綜合防控策略的提出不僅可以指導化學農(nóng)藥的合理使用、抗病品種的種植及正確的農(nóng)耕制度，還可以降低小麥葉銹病發(fā)生概率、降低產(chǎn)量損失［17］。本研究擬通過調(diào)查2020—2021 年冀南地區(qū)小麥葉銹病發(fā)生情況，結(jié)合氣象資料分析，從病三角的角度分析冀南地區(qū)小麥葉銹病流行因素，并利用16 個小麥葉銹菌標準鑒別寄主明確2020—2021 年冀南地區(qū)小麥葉銹菌優(yōu)勢小種，為有針對性地提出綜合防治策略提供依據(jù)，為開發(fā)優(yōu)良抗葉銹性小麥奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

小麥葉銹菌標樣主要采自冀南麥區(qū)，石家莊市馬蘭農(nóng)場、河北省國家級原種場，邢臺市南和區(qū)、寧晉縣、巨鹿縣，邯鄲市館陶縣，衡水市深州市、饒陽縣，保定市清苑區(qū)，滄州市鹽山縣等10 個縣（區(qū)）小麥生產(chǎn)品種，每個地區(qū)10 份，共100 份，采樣點涵蓋了冀南小麥葉銹病發(fā)病地區(qū)。

16 個小麥葉銹菌標準鑒別寄主分別為TcLr1、TcLr2a、TcLr2c、TcLr3、TcLr9、TcLr16、TcLr24、TcLr26、TcLr3ka、TcLr11、TcLr17、TcLr30、TcLrB、TcLr10、TcLr14a、TcLr18；感 病對照品種‘金禾’。

1.2 試驗方法

1.2.1 病害流行調(diào)查 2021 年5 月，隨機選取冀南10 個地區(qū)為調(diào)查點，每個地區(qū)隨機選取3 個地塊，采用五點取樣法，調(diào)查旗葉和旗葉下邊2 片葉子共150 片。記錄各地區(qū)種植小麥的品種、發(fā)病數(shù)、病害分級，計算發(fā)病率和病情指數(shù)［18］。

1.2.2 氣象資料 地面氣象資料：由河北省氣象局提供，包括2019—2021 年全省的月均氣溫、降水量；馬蘭農(nóng)場、原種場、寧晉、巨鹿、南和、館陶、饒陽、深州、清苑、鹽山地區(qū)的月均氣溫、月均降水量、月均相對濕度。

1.2.3 標樣單孢子堆菌株的分離與繁殖 在溫室種植小麥感病品種‘金禾’，每盆15 粒，培養(yǎng)至一心一葉期。在小麥葉片上噴施濃度為0.1%的吐溫，將標樣上的小麥葉銹菌孢子均勻涂抹于小麥葉片上，黑暗條件下22 ℃保濕14 ～18 h，然后置于溫度為25 ℃的溫室中常規(guī)培養(yǎng)。出現(xiàn)侵染點后，選取單個夏孢子堆接種，待葉片表面出現(xiàn)大量孢子堆后，收集小麥葉銹菌夏孢子，4 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.4 葉銹菌標樣的生理小種鑒定 在溫室種植16個鑒別寄主，每個品種5 粒，培養(yǎng)至一心一葉期。在小麥葉片上噴施濃度為0.1%的吐溫，將已完成單孢分離的小麥葉銹菌涂抹于小麥葉片上，黑暗條件下22 ℃保濕14 ～18 h，然后置于溫度為25 ℃的溫室中常規(guī)培養(yǎng)。接種14 d 后按Roelfs［19］的反應(yīng)型分級記錄侵染型。

2 結(jié)果與分析

2.1 冀南10 個調(diào)查點小麥葉銹病發(fā)生情況

本研究系統(tǒng)調(diào)查了冀南主要小麥種植區(qū)小麥葉銹病發(fā)生情況。田間調(diào)查結(jié)果顯示，小麥葉銹病在馬蘭農(nóng)場、原種場、寧晉、巨鹿、南和、館陶、饒陽、深州、清苑、鹽山均有發(fā)生，且館陶、深州、南和地區(qū)發(fā)病嚴重。館陶調(diào)查點病情指數(shù)高達61.11，發(fā)病率為85%；深州、南和調(diào)查點病情指數(shù)分別為50.96 和47.56，發(fā)病率分別為69%和76%。其余調(diào)查點發(fā)病較輕，除饒陽調(diào)查點病情指數(shù)為12.52 外，另外6 個調(diào)查點病情指數(shù)均小于10；馬蘭農(nóng)場調(diào)查點發(fā)病最輕，發(fā)病率為10%，病情指數(shù)為1.7（見表1）?？傮w看來，2021 年冀南地區(qū)小麥葉銹病發(fā)生普遍，館陶、深州、南和地區(qū)發(fā)病尤其嚴重。

表1 2021 年冀南地區(qū)小麥葉銹病發(fā)生情況Table 1 Occurrence of wheat leaf rust disease in the south of Hebei province in 2021

2.2 冀南地區(qū)小麥品種抗性分析

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)2020—2021 年冀南地區(qū)有17 個小麥主栽品種。2020 年，冀南地區(qū)種植品種除‘石農(nóng)086’和‘冀麥765’對小麥葉銹菌具有抗性外，其余種植品種對小麥葉銹菌均表現(xiàn)感病。2021 年，除深州地區(qū)為自留種、馬蘭農(nóng)場為試驗品種外，冀南地區(qū)其余8 個小麥品種對小麥葉銹菌均表現(xiàn)為感病（表2）。冀南地區(qū)大部分小麥種植品種抗葉銹性差，感病品種的大面積種植導致小麥葉銹病在冀南地區(qū)更易流行。

表2 冀南小麥品種抗性分析Table 2 Resistance analysis of wheat variety in the south of Hebei province

2.3 冀南地區(qū)氣候條件分析

統(tǒng)計分析2019—2021 年小麥生長季的氣候條件，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，2020 年降水量最多，為107.3 mm，2021 年降水量為102 mm，均高于2019 年（圖1-A）；2020 年10 月份氣溫偏低，月均氣溫為9.5 ℃，較2019 年同期偏低5 ℃（圖1-B），導致小麥出苗晚于常年，成熟期推遲，小麥更易遇到適宜小麥葉銹菌侵染的氣候環(huán)境；2021 年2 月份月均氣溫較往年同期偏高（圖1-B），氣溫回升提前有利于小麥葉銹菌的侵染，小麥葉銹病更易流行。綜上，秋季氣溫偏低導致小麥出芽過晚，春季氣溫回升快，降水量偏多，為小麥葉銹菌的萌發(fā)與侵染創(chuàng)造了良好的環(huán)境，是導致2020—2021 年小麥葉銹病流行的主要氣象因素之一。

圖1 2019—2021 年小麥生長季氣候分析Fig. 1 Climate analysis of wheat growing season from 2019 to 2021

另外，河北省小麥葉銹病流行的關(guān)鍵時期為3—5 月份，與溫濕度、降雨量密切相關(guān)［16］。通過分析氣象資料發(fā)現(xiàn)，2021 年10 個調(diào)查地區(qū)的月均氣溫并未明顯高于2020 年同期（圖2-A）；相比于其它地區(qū)，南和地區(qū)3、5 月份月均降水量明顯偏高，分別為19.39 和18.03 mm，館陶地區(qū)5 月份月均降水量稍低于南和，為17.61 mm（圖2-B）；南和地區(qū)3 月份相對濕度最大，為54.82%，館陶地區(qū)4 月份相對濕度明顯偏高，為44.09%（圖2-C）。綜上，館陶地區(qū)發(fā)病嚴重是由于4 月份相對濕度偏高、5月份降水量大；南和地區(qū)發(fā)病嚴重是由于3、5 月份降水量偏多，3 月份相對濕度大；深州地發(fā)病嚴重可能是由于種植品種為農(nóng)戶自留種，抗葉銹性差。

圖2 2021 年冀南地區(qū)小麥葉銹病病害流行氣象因素分析Fig. 2 Analysis on meteorological factors of wheat leaf rust disease in the south of Hebei province in 2021

2.4 冀南地區(qū)小麥葉銹菌生理小種鑒定

將采集自冀南地區(qū)的100 份小麥葉銹菌標樣擴繁，獲得32 株小麥葉銹菌菌株，分別接種于以Thatcher 為遺傳背景的16 個鑒別寄主進行鑒定。表型鑒定共檢測到6 個生理小種，即THTT、SHJK、FHHT、SHJT、PHTS、FHJT，分別出現(xiàn)12 次、5 次、5 次、4 次、3 次、3 次，其中THTT 出現(xiàn)次數(shù)最多，頻率最高（表3）。鑒定結(jié)果表明，2020—2021 年冀南地區(qū)小麥葉銹菌優(yōu)勢小種為THTT（圖3）。

表3 2021 年冀南小麥葉銹菌主要致病類型及其出現(xiàn)頻率Table 3 Main pathogenic types and frequency of Pt in the south of Hebei province in 2021

圖3 2020—2021 年冀南地區(qū)小麥葉銹菌優(yōu)勢生理小種鑒定結(jié)果Fig. 3 Identification results of Pt dominant physiological races in the south of Hebei province from 2020 to 2021

3 結(jié)論與討論

近年來，隨著全球氣候的變暖，氣象條件更加適合小麥葉銹病的發(fā)生和流行［20］。小麥葉銹菌的毒性變化導致小麥抗葉銹品種喪失抗性，并造成小麥葉銹病的流行。明確小麥葉銹菌生理小種類型和組成，可以為小麥抗病育種和品種布局調(diào)整提供理論依據(jù)，以更好地控制該病害。本研究通過調(diào)查2020—2021 年冀南地區(qū)小麥葉銹病發(fā)生情況，發(fā)現(xiàn)館陶、南和地區(qū)發(fā)病嚴重是因為氣候條件適宜小麥葉銹菌的侵染；深州地區(qū)發(fā)病嚴重是因為種植的小麥品種抗葉銹性差。同時利用16 個小麥葉銹菌標準鑒別寄主明確2020—2021 年冀南地區(qū)小麥葉銹菌優(yōu)勢小種為THTT。

目前，我國主要采用綜合防治的措施來防治小麥葉銹病，以抗病品種合理布局為主，加強栽培措施和藥劑防治為輔。選育、種植抗病品種是防治小麥葉銹病的根本途徑［21］?！粌?yōu)2018’‘石農(nóng)086’等小麥主推品種對小麥葉銹病具有良好抗性，但是近年來農(nóng)戶使用自留種的現(xiàn)象普遍，導致優(yōu)良品種種植范圍小，抗性變差甚至喪失，所以加強抗病品種的推廣，使用主推抗病品種對防治小麥葉銹病具有重要意義。種植早熟品種是防治小麥葉銹病的有效手段。河北省小麥種植區(qū)主要種植冬小麥，并采用玉米-小麥輪作的耕種方式，成熟期過晚導致小麥更容易遇到適宜小麥葉銹菌侵染與繁殖的環(huán)境條件，造成小麥葉銹病流行。合理的農(nóng)業(yè)措施是防治小麥葉銹病的基礎(chǔ)。目前，麥田存在多種農(nóng)事操作不當?shù)默F(xiàn)象，例如，偏施氮肥造成小麥徒長、抗病性降低；晚澆凍水、返青水推遲了小麥的生育期；種植密度過大導致麥田蔭蔽通風差等。不當?shù)霓r(nóng)事操作有利于小麥葉銹菌的侵染，導致小麥葉銹病流行。種植小麥時要合理布局，避免單一品種大面積種植。施肥要氮、磷、鉀肥配合施用，平衡施肥，保證基肥充足，根據(jù)小麥的生長情況進行追肥。播種時需注意播種密度，等距播種行間距控制在15 ～23 cm，溝播控制在10 ～15 cm，機械播種控制在23 ～26 cm。合理使用低毒化學農(nóng)藥是防治小麥葉銹病的主要手段。目前防治效果較好、毒性低的農(nóng)藥主要有丙環(huán)唑、烯唑醇、戊唑醇等［22-23］。小麥葉銹病在河北省普遍發(fā)生，但小麥葉銹病的發(fā)生時期晚于小麥條銹病，一噴三防之后，農(nóng)戶對于小麥上的病害防治意識下降，且小麥葉銹病與小麥條銹病發(fā)病癥狀相似，農(nóng)戶無法準確辨認小麥上的病害，導致小麥葉銹病發(fā)生嚴重，所以使用低毒化學農(nóng)藥可以在減少對環(huán)境污染的基礎(chǔ)上有效防治小麥葉銹病。

本研究對冀南地區(qū)小麥葉銹病發(fā)生情況進行分析，明確了冀南地區(qū)小麥葉銹病流行因素以及小麥葉銹菌生理小種類型，今后會繼續(xù)加強對小麥葉銹菌致病類型監(jiān)測研究，同時進一步研究小麥栽培品種抗葉銹基因背景，進行病害適宜發(fā)病環(huán)境因子影響研究，這將對冀南地區(qū)小麥葉銹病抗病品種選育工作具有重要意義，同時為今后小麥葉銹病發(fā)生與流行、預(yù)測預(yù)報及有效防治提供科學依據(jù)。