武英鵬,張作剛,劉明宇,原宗英,侯 玉
(1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所,山西太原030032;2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,山西太谷030801)
由布氏白粉菌(Blumeria graminis f.sp.tritici)引起的小麥白粉病是威脅小麥生產(chǎn)的主要病害之一。一直以來,種植抗病品種和使用殺菌劑是防治該病害的2個(gè)主要措施[1]。在抗性基因有效性方面,近年測定 Pm 4a,Pm 4b,Pm 13,Pm 20,Pm 21,Pm XBD,Pm 2+6,Pm 4+8,Pm 2+M Li,Pm 4b+M Li,Pm 5+6,Pm 1+2+9為山西省小麥白粉病菌的有效抗病基因,各生態(tài)區(qū)應(yīng)針對毒性基因的變化動(dòng)態(tài),結(jié)合農(nóng)藝性狀選用合適的抗性基因進(jìn)行轉(zhuǎn)育[2-3]。目前,藥劑防治還是控制小麥白粉病的主要措施,自20世紀(jì)70年代以來,我國一直使用三唑酮等三唑類殺菌劑來控制病害的嚴(yán)重發(fā)生[4]。由于小麥白粉病菌變異快、繁殖迅速,加上長期以來藥劑的單一使用,加速了其抗藥性的產(chǎn)生。夏燁等[5]報(bào)道了2002年山西省麥區(qū)21個(gè)小麥白粉病菌分離物對三唑酮的抗藥性監(jiān)測結(jié)果,平均抗藥性水平為敏感菌株的24.34倍,最高抗藥性水平為敏感菌株的92.16倍,抗性菌株的頻率達(dá)80.95%。為此,需要尋找更好的防治辦法。
施用適量的稀土元素可防治植物病害。稀土對水稻枯萎病、白菜軟腐病[6]、黃花菜葉枯病[7]、葉斑病和銹病[8-10]、棉花枯萎病[11]、小麥全蝕病[12]等的作用均有報(bào)道。章健等[13]重點(diǎn)研究了稀土元素對作物病原細(xì)菌和真菌的作用;章健等[14]在培養(yǎng)基上觀察了La2O3對水稻基腐病、生姜青枯病、水稻白葉枯病3種細(xì)菌菌落的抑制作用,并報(bào)道了La2O3對油菜菌核病病菌生長及其生化性狀的影響;何冬蘭等[15]將稀土應(yīng)用于發(fā)酵法生產(chǎn)靈芝菌絲時(shí),證實(shí)了高濃度的鑭和鈰對靈芝菌絲生長有抑制作用;王怡平等[16]研究表明,當(dāng)LaCl3和CeCl3質(zhì)量濃度超過50 m g/L后開始表現(xiàn)對酵母菌生長的抑制;褚海燕等[17]研究了鑭對紅壤微生物區(qū)系的影響,證明鑭對純培養(yǎng)細(xì)菌、放線菌和真菌均有極強(qiáng)的毒害作用。
本試驗(yàn)選取農(nóng)業(yè)常用的硝酸稀土作為試劑,研究了保護(hù)處理、誘抗處理、治療處理3個(gè)方面對小麥白粉病的防治效果、發(fā)生動(dòng)態(tài)、病斑大小的影響,以期為應(yīng)用稀土防治植物病害提供理論依據(jù)。同時(shí),探索利用稀土與粉銹寧殺菌劑混配的作用效果,對降低病菌的抗藥性、延長殺菌劑的使用年限、減少殺菌劑的使用量、保護(hù)生態(tài)環(huán)境及開發(fā)新型藥劑等具有現(xiàn)實(shí)意義。
硝酸稀土(≥38%),陜西依農(nóng)農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn),是由輕稀土元素鑭、鈰、鐠、釹等2種以上硝酸鹽組成的無機(jī)混合物;粉銹寧(15%超微可濕性粉劑),上海升聯(lián)化工有限公司生產(chǎn);吐溫-80,天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司生產(chǎn)。
小麥白粉病菌(Blumeria graminis f.sp.tritici)來源于山西省小麥田間植株有性世代閉囊殼,經(jīng)子囊孢子釋放后獲得[18],用掃抹法接種感病寄主銘賢169擴(kuò)繁備用。
游標(biāo)卡尺,杭州工具量具有限公司制造。
試驗(yàn)于2012年在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院大棚中進(jìn)行。首先選擇籽粒飽滿的小麥種子1 350粒,其中,75粒用2 000 m g/L硝酸稀土浸種,其余用清水浸種,均浸種3 h;然后在裝有沙壤土的營養(yǎng)缽中每缽均勻點(diǎn)播25粒小麥種子,覆土3 cm,澆足底水,覆膜保溫、保濕,待長至2葉期備用。
準(zhǔn)確稱取稀土試劑1.5 g于500 m L的燒杯中,用量筒準(zhǔn)確量取250 m L水加入其中,不斷攪拌直至完全溶解,即配制成6 000 m g/L硝酸稀土母液。1 200倍粉銹寧以及稀土與粉銹寧混劑也按上述方法配制成所需濃度。在配制好的處理液中加0.01%吐溫-80。
1.6.1 保護(hù)作用 先用500,1 000,2 000,3 000 m g/L硝酸稀土及1 200倍粉銹寧、1 200倍粉銹寧+3 000 m g/L硝酸稀土,于小麥幼苗2片葉大小時(shí)進(jìn)行葉面噴施,以噴清水作對照。每一處理和對照重復(fù)3次,處理1 d后接種小麥白粉菌,共21個(gè)營養(yǎng)缽。
1.6.2 誘抗作用 浸種處理:用2 000 m g/L硝酸稀土浸種75粒,用清水浸種作對照,分別種植于營養(yǎng)缽中,每缽25粒,共6個(gè)營養(yǎng)缽。葉面噴施:先用3 000 m g/L硝酸稀土噴葉處理6個(gè)營養(yǎng)缽2葉期麥苗后,分別于3,5 d后各接種3個(gè)營養(yǎng)缽麥苗,以噴清水3個(gè)營養(yǎng)缽麥苗作對照,共9個(gè)營養(yǎng)缽。
1.6.3 治療作用 先接種,待植株發(fā)病后,再用同1.6.1的藥劑葉面處理,對照噴清水。共21個(gè)營養(yǎng)缽。
將接種用的病株在被接種的小麥培養(yǎng)缽上方采用振蕩抖落法接種,并結(jié)合葉片摩擦法接種,使分生孢子自然均勻脫落在培養(yǎng)缽中的小麥葉片上。
1.8.1 病情和防效計(jì)算 葉片病情分級:0級,未發(fā)??;1級,葉片病斑菌絲層覆蓋面積占總面積的1%~5%;2級,葉片病斑面積占總面積的6%~10%;3級,葉片病斑面積占總面積的11%~20%;4級,葉片病斑面積占總面積的21%~40%;5級,葉片病斑面積占總面積大于40%。
病情指數(shù)=(Σ(各級病葉數(shù)×該病級值))/(最高病級值×調(diào)查總?cè)~數(shù))×100;
防治效果=(對照病情指數(shù)-處理病情指數(shù))/對照病情指數(shù)×100%。
1.8.2 防治效果的調(diào)查 接種后15 d,在每個(gè)培養(yǎng)缽中隨機(jī)抽取10株植株,統(tǒng)計(jì)第1,2葉片的發(fā)病情況,記錄每片葉的病級,間隔15 d再隨機(jī)抽取10株植株統(tǒng)計(jì)其上所有葉片的發(fā)病情況并記錄病級,計(jì)算病情指數(shù)和防治效果。
1.8.3 發(fā)生動(dòng)態(tài)的調(diào)查 在每個(gè)培養(yǎng)缽中選取長勢良好一致的植株4株,貼上標(biāo)簽編號,每隔3 d調(diào)查一次病葉病級,于 5 月 9,12,15,18,21 日共調(diào)查 5 次,分別調(diào)查 1,2 葉,1,2,3,4 葉,2,3,4,5 葉,3,4,5,6葉的病級,計(jì)算病情指數(shù)和防治效果,統(tǒng)計(jì)病情的動(dòng)態(tài)變化情況。
1.8.4 病斑大小的測量 在每一培養(yǎng)缽中,兼顧大、中、小隨機(jī)抽取3個(gè)病斑,每個(gè)處理共測量9個(gè)病斑,用游標(biāo)卡尺采用十字交叉法測量病斑的直徑(m m),計(jì)算病斑直徑的平均值,統(tǒng)計(jì)病斑大小的差異。
2.1.1 不同處理對小麥白粉病的保護(hù)效果 由表1可知,在5月9日調(diào)查時(shí),不同處理保護(hù)效果最好的是500m g/L硝酸稀土,其次為1200倍粉銹寧+3000m g/L硝酸稀土;在5月21日調(diào)查時(shí),3000m g/L硝酸稀土誘導(dǎo)1 d對小麥白粉病保護(hù)效果最好,其次依次為2 000 m g/L硝酸稀土、1 200倍粉銹寧+3 000 m g/L硝酸稀土、1 200倍粉銹寧、1 000 m g/L硝酸稀土、500 m g/L硝酸稀土。500 m g/L硝酸稀土處理5月9日調(diào)查時(shí),病指小、防效好,可能與它們處于試驗(yàn)田的最外圍、通風(fēng)性較好、其他植株傳播過來的菌量較少有關(guān)。同時(shí)也說明植株密植有利于病害的發(fā)生,會(huì)加重病情。
表1 不同處理對小麥白粉病的保護(hù)效果
從5月21日調(diào)查結(jié)果看,隨著硝酸稀土濃度的增大,防效逐漸加強(qiáng)。在不同質(zhì)量濃度的硝酸稀土處理中,3 000 m g/L硝酸稀土保護(hù)效果最好,持久而恒定。1 200倍粉銹寧+3 000 m g/L硝酸稀土次之,均高于1 200倍粉銹寧的效果,說明硝酸稀土對粉銹寧的保護(hù)效果有一定增效作用。
2.1.2 不同處理對小麥白粉病的誘抗效果 從表2可看出,3種處理中,2 000 m g/L硝酸稀土浸種對小麥白粉病的誘抗效果最好,其次依次為3 000 m g/L硝酸稀土噴葉誘導(dǎo)3,5 d。3 000 m g/L稀土誘導(dǎo)3,5 d的病斑中間為黃色,周圍為綠色,可能是由于病原菌從寄主植株組織中攝取的營養(yǎng)物質(zhì)積聚在病斑周圍,以利于病原菌的存活和擴(kuò)展蔓延;也可能是前期接菌量大,藥劑處理后植株對病害產(chǎn)生了一系列的生理生化的抗病反應(yīng),說明其有誘導(dǎo)抗病作用;浸種效果好于噴葉誘導(dǎo)效果。
表2 不同處理對小麥白粉病的誘抗效果
2.1.3 不同處理對小麥白粉病的治療效果 從表3可以看出,在5月9,21日2次調(diào)查時(shí),不同處理對小麥白粉病治療效果最好的均是1 200倍粉銹寧,3 000 m g/L硝酸稀土并未增強(qiáng)1 200倍粉銹寧的治療效果。
表3 不同處理對小麥白粉病的治療效果
總體看,隨著稀土濃度的增大,防效逐漸加強(qiáng),不同質(zhì)量濃度的硝酸稀土處理中,3 000 m g/L硝酸稀土治療效果最好;隨時(shí)間的延長各治療處理的防效均降低。
2.2.1 保護(hù)處理對小麥白粉病發(fā)生動(dòng)態(tài)的影響從圖1可以看出,在5月12日第2次調(diào)查時(shí),不同保護(hù)處理的防效均大幅下降,之后上升。3 000 m g/L硝酸稀土誘導(dǎo)1 d,后期的保護(hù)效果較好,5月18日防效達(dá)41.63%,5月21日防效達(dá)46.85%。
2.2.2 誘抗處理對小麥白粉病發(fā)生動(dòng)態(tài)的影響由圖2可知,不同誘抗處理中,2 000 m g/L硝酸稀土浸種對小麥白粉病葉片的保護(hù)效果最好,5月18日和21日防效分別為25.46%,55.90%;其次為3 000 m g/L硝酸稀土噴葉誘導(dǎo)5,3 d,3 000 m g/L硝酸稀土噴葉誘導(dǎo)5 d,5月18日和21日防效分別為50.91%,54.32%,3 000 m g/L硝酸稀土噴葉誘導(dǎo)3 d,5月18,21日防效分別為22.8%,43.32%,3 000 m g/L硝酸稀土噴葉誘導(dǎo)5 d,后期的誘抗效果更好。
3000m g/L硝酸稀土誘導(dǎo)3,5d,前期防效差,可能是由于接菌量大;后期防效較好,說明3 000 m g/L硝酸稀土有誘導(dǎo)抗病作用。
2.2.3 治療處理對小麥白粉病發(fā)生動(dòng)態(tài)影響 5月9,12,15,18,21 日 5 次調(diào)查,1 200 倍粉銹寧防效依次為48.21%,39.57%,51.13%,46.86%,49.34%;3 000 m g/L硝酸稀土防效依次為43.06%,51.16%,47.47%,46.86%,43.54%。1200倍粉銹寧+3000m g/L稀土防效依次為50.82%,41.52%,32.57%,28.00%,32.16%;500 m g/L硝酸稀土防效依次為55.98%,35.47%,32.26%,13.34%,24.53%;1 000 m g/L硝酸稀土防效依次為37.87%,28.30%,16.81%,8.96%,25.27%;2 000 m g/L硝酸稀土防效依次為43.06%,43.79%,33.81%,27.83%,38.56%。
不同治療處理對小麥白粉病發(fā)生動(dòng)態(tài)的防效較好的依次為1 200倍粉銹寧、3 000 m g/L硝酸稀土,防效較持久穩(wěn)定??傮w上,隨稀土濃度的增大,防效增強(qiáng)。但前期防效硝酸稀土500m g/L>1000m g/L,可能是由于其在試驗(yàn)田的最外圍、通風(fēng)性較好、其他植株傳播過來的菌量較少。整體上,各處理前期的治療效果較好。
隨時(shí)間的遞延,硝酸稀土治療處理的防效表現(xiàn)出先下降后上升,第4次調(diào)查時(shí)降至最小值,之后上升??赡苁怯捎谠噭┮l(fā)揮作用需要一定的時(shí)間,在前期由于植株已經(jīng)發(fā)病,在與病菌的競爭中藥劑處于劣勢,而后期藥劑發(fā)揮藥效,防效上升,從中也可以看出藥劑施用后到發(fā)揮藥效的時(shí)間(圖3)。
2.3.1 保護(hù)處理對小麥白粉病病斑大小的影響從表4可以看出,葉面噴施3 000 m g/L硝酸稀土誘導(dǎo)1 d后,接種的病斑直徑最小,其次為1 200倍粉銹寧+3 000 m g/L硝酸稀土,1 200倍粉銹寧病斑直徑最大。說明硝酸稀土保護(hù)處理效果好于1 200倍粉銹寧,3 000 m g/L硝酸稀土對1 200倍粉銹寧的保護(hù)效果有增效作用??傮w上,隨著稀土濃度的增加,病斑直徑逐漸減小,但500 m g/L硝酸稀土不符合規(guī)律,可能是由于其在試驗(yàn)田的最外圍、通風(fēng)性較好、其他植株傳播過來的菌量較少的緣故。
表4 保護(hù)處理對小麥白粉病病斑大小的影響
2.3.2 誘抗處理對小麥白粉病病斑大小的影響由表5可知,3 000 m g/L硝酸稀土噴葉誘導(dǎo)5 d后,接種的小麥白粉病病斑直徑最小,其次為2 000 m g/L硝酸稀土浸種,3 000 m g/L硝酸稀土噴葉3 d誘抗處理的病斑直徑最大,但均好于對照。
表5 誘抗處理對小麥白粉病病斑大小的影響
2.3.3 治療處理對小麥白粉病病斑大小的影響由表6可知,3 000 m g/L硝酸稀土處理的小麥白粉病病斑直徑最小,其次為1200倍粉銹寧+3000m g/L硝酸稀土,好于1 200倍粉銹寧,說明3 000 m g/L硝酸稀土對1 200倍粉銹寧有增效作用。500 m g/L硝酸稀土病斑直徑最大??傮w上,隨著稀土質(zhì)量濃度的增加,病斑直徑逐漸減小,但2 000 m g/L硝酸稀土不符合規(guī)律,可能是由于接菌量少。可以看出,治療處理對病斑直徑的大小影響與保護(hù)處理防效一致。
表6 治療處理對小麥白粉病病斑大小的影響
保護(hù)效果:隨著硝酸稀土質(zhì)量濃度的增大,防效逐漸加強(qiáng)。在不同質(zhì)量濃度的硝酸稀土處理中,3 000 m g/L硝酸稀土保護(hù)效果最好,持久而恒定。1 200倍粉銹寧+3 000 m g/L硝酸稀土次之,均高于1 200倍粉銹寧的效果,說明3 000 m g/L硝酸稀土保護(hù)效果好于1 200倍粉銹寧,3 000 m g/L硝酸稀土對1 200倍粉銹寧的保護(hù)效果有一定增效作用。對病斑直徑的觀察也證實(shí)了這點(diǎn)。從保護(hù)處理對小麥白粉病發(fā)生動(dòng)態(tài)的影響來看,3 000 m g/L硝酸稀土誘導(dǎo)1 d,后期的保護(hù)效果較好。
誘抗效果:從防治效果調(diào)查來看,在不同處理中,2 000 m g/L硝酸稀土浸種對小麥白粉病的誘抗效果最好,其次依次為3 000 m g/L硝酸稀土噴葉誘導(dǎo)3,5 d。從誘抗處理對小麥白粉病發(fā)生動(dòng)態(tài)的影響看,也是2 000 m g/L硝酸稀土浸種對小麥白粉病葉片的保護(hù)效果最好,其次為3 000 m g/L硝酸稀土噴葉誘導(dǎo)5,3 d,3 000 m g/L硝酸稀土噴葉誘導(dǎo)5 d,后期的誘抗效果更好。從誘抗處理對小麥白粉病病斑大小的影響可以看出,處理效果依次為3000m g/L硝酸稀土噴葉誘導(dǎo)5 d,2 000 m g/L硝酸稀土浸種,3 000 m g/L硝酸稀土噴葉誘導(dǎo)3 d。
治療效果:供試不同處理對小麥白粉病治療效果最好的均是1 200倍粉銹寧,3 000 m g/L硝酸稀土并未增強(qiáng)1 200倍粉銹寧的治療效果??傮w看,隨著稀土質(zhì)量濃度的增大,治療效果逐漸加強(qiáng),不同質(zhì)量濃度的硝酸稀土處理中,3 000 m g/L硝酸稀土治療效果最好。不同治療處理對小麥白粉病發(fā)生動(dòng)態(tài)的防效較好的依次為1 200倍粉銹寧、3 000 m g/L硝酸稀土,防效較持久穩(wěn)定。但從治療處理對小麥白粉病病斑大小的影響來看,3 000 m g/L硝酸稀土處理的小麥白粉病病斑直徑最小,其次為1 200倍粉銹寧+3 000 m g/L硝酸稀土,均好于1 200倍粉銹寧。說明3 000 m g/L硝酸稀土對1 200倍粉銹寧對病斑的抑制有增效作用。
研究表明[19],1000,1500,2000,2500,3000m g/L的硝酸稀土可明顯地抑制番茄灰霉病菌、番茄早疫病菌、番茄葉霉病菌和西瓜枯萎病菌的菌絲生長、孢子形成、孢子萌發(fā),抑制作用隨著處理濃度增加而增大。本試驗(yàn)中,硝酸稀土也可能通過抑制小麥白粉病菌菌絲生長、孢子形成、孢子萌發(fā)而發(fā)揮作用。郭尚等[20]研究表明,經(jīng)浸種處理而萌發(fā)的西瓜幼苗,其體內(nèi)PPO,SOD,CAT活性上升,蛋白質(zhì)含量增加,抗性增強(qiáng)。說明一方面稀土元素對植物病原菌有直接抑制作用;另一方面稀土元素通過誘導(dǎo)植物產(chǎn)生抗性而作用于病原菌。有關(guān)硝酸稀土對小麥白粉病菌作用的生理生化機(jī)制尚需進(jìn)一步研究。
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