李 清, 張雪艷, 酈海龍, 于夢瀛, 宋惠敏, 牛麗娟, 馬 欣

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，北京 100081；2.中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所陸地表層格局與模擬院重點實驗室，北京 100101；3.雪川農(nóng)業(yè)集團股份有限公司，河北 張家口 075000)

馬鈴薯是世界上第四大糧食作物，僅次于水稻、小麥和玉米[1].我國是世界上最大的馬鈴薯生產(chǎn)國[2]，2019年馬鈴薯種植面積達467.3萬hm2[3].然而，近10年的馬鈴薯平均單產(chǎn)水平僅為16.4 t·hm-2，顯著低于歐洲和世界的平均單產(chǎn)水平，其中，病蟲害問題是制約我國馬鈴薯單產(chǎn)水平的重要因素之一[4].馬鈴薯早疫病是馬鈴薯最常見的葉面病害之一[5]，也能侵染葉柄和薯塊[6]，受害處表現(xiàn)不規(guī)則形的暗同心環(huán)狀病斑[7]，影響馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)，進而造成一定的經(jīng)濟損失[8].該病在我國普遍分布，現(xiàn)已成為僅次于晚疫病的第二大病害.

目前，生產(chǎn)上對馬鈴薯早疫病的主要防治措施是施藥，其可以降低馬鈴薯早疫病的侵染率[5,9].噴施殺菌劑對早疫病的防治效果顯著好于未噴施殺菌劑[10]，但長期施用一種或一類藥劑，會導(dǎo)致防治效果越來越差.研究發(fā)現(xiàn)，苯甲·嘧菌酯[11]、啶酰菌胺[12]和春雷霉素[13]混配藥劑的防治效果較好.為了確定早疫病的最佳防治時機，減少殺菌劑過度使用導(dǎo)致的環(huán)境污染，學(xué)者們對發(fā)病早期[14]和發(fā)病晚期[15]的施藥效果進行了研究，結(jié)果明確了混配藥劑在發(fā)病早期施藥的防治效果和增產(chǎn)率均好于晚期施藥.但有關(guān)發(fā)病前和發(fā)病初期施藥對馬鈴薯塊莖產(chǎn)量和干物質(zhì)含量影響的研究較少.

本研究擬探究施藥時間對馬鈴薯早疫病防治效果及產(chǎn)量和干物質(zhì)含量的影響，以期為馬鈴薯的種植提供參考.

1 材料與方法

1.1 試驗場地

試驗地位于河北省張家口市察北管理區(qū)的雪川農(nóng)業(yè)集團股份有限公司馬鈴薯種植園(113°50′E，39°30′N).察北管理區(qū)屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，光照資源豐富，晝夜溫差大.雨熱同季，生長期氣候涼爽.年均溫2～5 ℃，年降水量250～550 mm，年日照時數(shù)2 500～3 199 h[16].

試驗地前茬作物是燕麥，土壤類型為砂壤土.2020年4月底機械翻耕整地，基肥施腐熟農(nóng)家肥(18 t·hm-2)；2020年5月播種，播種前施用復(fù)合肥900 kg·hm-2，總有效養(yǎng)分含量為45%(N 12%、P2O518%、K2O 15%)；播種25 d后培土，2 d后噴施質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%的二甲戊靈懸浮劑2.4 L·hm-2，苗齊后施用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為23.2%的砜·喹·嗪草酮可分散油懸浮劑1.125 L·hm-2，以殺滅雜草.試驗期間水肥管理為常規(guī)處理.

1.2 材料

供試品種為雪川農(nóng)業(yè)集團股份有限公司選育的主栽品種雪育1號，易感染早疫病.供試藥劑為47%春雷霉素·王銅可濕性粉劑(化學(xué)工業(yè)株式會社)、50%啶酰菌胺水分散粒劑(巴斯夫歐洲公司)、32.5%苯甲·嘧菌酯懸浮劑(瑞士先正達作物保護有限公司).

1.3 試驗設(shè)計

采用雙行高壟覆膜栽培模式進行田間播種，每個小區(qū)播種5行，行距90 cm，株距30 cm，行長13 m.采用隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)置3種處理：(1)對照組(CK)，在馬鈴薯生長過程中不施用殺菌劑；(2)常規(guī)處理組(T1)，在馬鈴薯早疫病發(fā)病前(按照往年的種植經(jīng)驗定于7月18日)開始施用殺菌劑，每7 d施一次，共施藥5次；(3)優(yōu)化處理組(T2)，在馬鈴薯早疫病發(fā)病初期(7月25日)開始施藥，每7 d施一次，共施藥5次.將47%春雷霉素·王銅可濕性粉劑、50%啶酰菌胺水分散粒劑、32.5%苯甲·嘧菌酯懸浮劑以1∶1∶1混合，每次施藥量為270 g·hm-2，用水量為675 L·hm-2，采用“衛(wèi)士”牌背負式手動噴霧器進行噴霧.小區(qū)之間設(shè)有空壟，每個處理設(shè)5次重復(fù).

1.4 調(diào)查項目與測定方法

1.4.1 病情指數(shù)和病葉率 每次施藥后的第7天調(diào)查各處理的病情指數(shù)和病葉率：每個小區(qū)采用5點取樣法，每點調(diào)查4株，每株分上、中、下各調(diào)查 10片葉，以每片葉上的病斑面積占整個葉面積的百分率進行分級，記錄病葉級別，計算病情指數(shù)和病葉率.

馬鈴薯早疫病分級標(biāo)準(zhǔn)[17]：0級，無病斑；1級，病斑面積占整個葉面積的5%以下；3級，病斑面積占整個葉面積的6%～10%；5級，病斑面積占整個葉面積的11%～20%；7級，病斑面積占整個葉面積的21%～50%；9級，病斑面積占整個葉面積的50%以上.

中藥復(fù)方多糖(CHCP) 即選用黃芪、黨參、山楂、丹參、白術(shù)、茯苓、淫羊藿、補骨脂、生地、熟地、馬齒莧、甘草12味具有補氣生津、活血化瘀、健脾和胃、溫腎壯陽、扶正祛邪的中藥(購于商丘市天倫大藥房)，由商丘華康動物藥業(yè)有限公司提取其中的多糖而成，多糖含量為69.80%.

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1.4.2 產(chǎn)量和干物質(zhì)含量 在馬鈴薯收獲(8月31日)時，選取每個地塊的中間兩行，用裝有稱重秤的拖拉機懸掛式收割機挖出塊莖，立即測塊莖數(shù)與質(zhì)量.從中隨機取塊莖5 kg，用水比重法[18]測定薯塊的比重，取平均值，對照Mepkep干物質(zhì)含量表[18]查出相應(yīng)的干物質(zhì)含量.

1.5 經(jīng)驗方程的建立與驗證

以CK和T1的病情指數(shù)和病葉率為訓(xùn)練數(shù)據(jù)，基于Williams[19]的研究，用一個簡單的線性模型將馬鈴薯早疫病的病情指數(shù)和病葉率聯(lián)系起來.

Yindex=bXratio+a

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式中，Yindex是早疫病的病情指數(shù)，a和b是模型系數(shù)，Xratio是早疫病的病葉率.本研究共獲取75組數(shù)據(jù)，其中將50組定為訓(xùn)練集，25組為驗證集.由經(jīng)驗公式得到25組驗證集的Yindex，其準(zhǔn)確度由決定系數(shù)(R2)和均方根誤差(YRMSE)確定.

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1.6 統(tǒng)計分析

使用編程語言(Python, 2020)對3種處理的病情指數(shù)和病葉率進行分析及制圖，采用SPSS 25.0軟件對馬鈴薯的病情指數(shù)和病葉率的相關(guān)性進行分析，并對馬鈴薯的塊莖數(shù)、塊莖質(zhì)量及干物質(zhì)含量進行獨立樣本t檢驗.

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理下馬鈴薯早疫病病情指數(shù)和病葉率的變化趨勢

T1、T2和CK的馬鈴薯早疫病病情指數(shù)隨施藥次數(shù)和時間的增加表現(xiàn)不同的上升趨勢.同一時間點T1和T2的病情指數(shù)均低于CK.其中:7月18日—8月8日T1的病情指數(shù)低于CK和T2; 8月8日以后，T2的病情指數(shù)低于CK和T1(圖1A、圖2).

同一時間點T1和T2的病葉率均低于CK.7月18日—8月15日T1對早疫病病葉率的抑制效果明顯強于CK及T2； 8月22日以后，T2對病葉率的抑制作用明顯強于CK和T1(圖1B).

2.2 不同處理下馬鈴薯早疫病的病情指數(shù)與病葉率的相關(guān)性

馬鈴薯早疫病的病情指數(shù)與病葉率在0.01水平上顯著相關(guān)，CK、T1和T2的相關(guān)系數(shù)分別為0.915、0.938和0.934.為了進一步對馬鈴薯早疫病的發(fā)病程度進行定量分析，以病葉率為X，病情指數(shù)為Y建立一元線性回歸模型(圖3)，發(fā)現(xiàn)同一病葉率下T2擬合的病情指數(shù)低于T1和CK，R2=0.873 3，結(jié)果較為可信.

圖1 不同處理下馬鈴薯早疫病的病情指數(shù)(A)和病葉率(B)的變化趨勢Fig.1 Variation of disease index (A) and diseased leaf ratio (B) of potato early blight under different fungicide treatments

A.CK；B.T1；C.T2.圖2 3種處理下馬鈴薯塊莖膨大期的植株表現(xiàn)Fig.2 Plants of potato at tuber expansion stage under different fungicide treatments

2.3 不同處理下馬鈴薯早疫病的病情指數(shù)和病葉率的經(jīng)驗方程與驗證

圖3 不同處理下馬鈴薯早疫病的病情指數(shù)與病葉率的一元線性回歸分析Fig.3 Univariate linear regression analysis of disease index and diseased leaf rate of potato under different fungicide treatments

由圖3可知，馬鈴薯早疫病的病情指數(shù)隨著病葉率的增加而增加.利用CK和T1的50組早疫病的病情指數(shù)和病葉率的數(shù)據(jù)建立經(jīng)驗方程(圖4A)，公式如下：

Yindex=0.922Xratio-16.58(R2=0.84,P<0.01)

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R2為0.84，說明早疫病病葉率84%的變化可以解釋病情指數(shù)的變化，這為早疫病病情指數(shù)與病葉率的正相關(guān)關(guān)系推斷提供了支持.

2.4 不同處理對馬鈴薯塊莖產(chǎn)量及干物質(zhì)含量的影響

由表1可知：不同處理的塊莖數(shù)和塊莖質(zhì)量均沒有顯著差異；T2的干物質(zhì)含量與CK有顯著差異(P<0.05)，前者比后者提升了5.21%，說明優(yōu)化處理可以顯著提高馬鈴薯的干物質(zhì)含量.

A.CK和T1的早疫病病情指數(shù)和病葉率的關(guān)系；B.T2的病葉率與公式(9)估算的病情指數(shù)的關(guān)系.圖4 馬鈴薯早疫病的病情指數(shù)和病葉率的經(jīng)驗方程與驗證Fig.4 Empirical equation and validation of disease index and diseased leaf rate of potato early blight

3 討論

表1 不同處理下的馬鈴薯塊莖數(shù)、塊莖質(zhì)量及干物質(zhì)含量1)Table 1 Tuber number, tuber weight and dry matter content of potato under different fungicide treatments

本研究表明，在馬鈴薯早疫病防治過程中，施用殺菌劑處理相對于不施藥處理明顯降低了病情指數(shù)和病葉率，這與范子耀等[11]的田間試驗結(jié)果一致.常規(guī)處理組因施藥時間較早，在馬鈴薯早疫病發(fā)病前期的抑制作用顯著，與齊海英[14]的發(fā)現(xiàn)相似.有研究發(fā)現(xiàn)，在馬鈴薯早疫病發(fā)病初始階段噴施殺菌劑可以提高防治效果[15,21-22]；本試驗中的優(yōu)化處理于馬鈴薯早疫病發(fā)病初始階段開始施藥，其在發(fā)病中后期的抑制作用顯著.石延茂等[23]和陳申寬等[24]研究發(fā)現(xiàn)，病葉率與病情指數(shù)呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，病情指數(shù)隨著病葉率的增大而增加.該結(jié)論與本研究結(jié)果一致，本研究還發(fā)現(xiàn)，同一病葉率下優(yōu)化處理組擬合的病情指數(shù)低于常規(guī)處理組和空白對照組.

據(jù)報道，施用殺菌劑可顯著提高馬鈴薯的塊莖產(chǎn)量[5,25-26].本研究發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，常規(guī)處理組和優(yōu)化處理組均提高了塊莖產(chǎn)量，但增加幅度不顯著.造成這種差異的原因可能是馬鈴薯的品種、試驗所在地的氣候條件、施用藥劑的種類及次數(shù)等不同.本試驗結(jié)果與Franc et al[9]和Abuley et al[7]發(fā)現(xiàn)的殺菌劑處理對馬鈴薯塊莖產(chǎn)量影響不顯著的結(jié)果相一致.因此，在評價早疫病防治對產(chǎn)量的影響時可能還需要考慮品種、氣候等其他因素的影響.此外，干物質(zhì)含量不僅關(guān)系到馬鈴薯加工原材料的成本[25]，還影響馬鈴薯的營養(yǎng)品質(zhì)、加工品質(zhì)[27]和經(jīng)濟效益[28].相較于空白對照組，常規(guī)處理組和優(yōu)化處理組的馬鈴薯干物質(zhì)含量均有所增加，但僅優(yōu)化處理組的變化顯著(P<0.05)，提升了5.21%，達到了薯條、薯片加工方面品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求(干物質(zhì)含量≥20.0%)[29].

優(yōu)化處理中施藥次數(shù)減少是否會達到同樣的抑制效果，尚需進一步探索.馬鈴薯大型種植和加工企業(yè)對薯條、薯片的加工還需要考慮還原糖含量、龍葵素含量和淀粉含量等品質(zhì)指標(biāo)[30-31]，未來還將在減少施藥次數(shù)和用量的條件下結(jié)合氣候因素繼續(xù)研究施藥方案對馬鈴薯各品質(zhì)指標(biāo)的影響.

4 結(jié)論

(1)常規(guī)處理和優(yōu)化處理均能降低馬鈴薯早疫病的病情指數(shù)和病葉率，但優(yōu)化處理在馬鈴薯生長的中后期對早疫病的抑制效果較好；(2)優(yōu)化處理的干物質(zhì)含量顯著高于空白對照組，達到了薯條、薯片的加工標(biāo)準(zhǔn).