肖鴻勇,王麗紅,陰長發(fā),黃建華,陳洪凡,蘭波,楊迎青
(1江西省農業(yè)技術推廣中心,南昌 330046;2江西省廣豐區(qū)農業(yè)農村局產業(yè)發(fā)展服務中心,江西上饒 334600;3江西省農業(yè)科學院植物保護研究所,南昌 330200)
芝麻(SesamumindicumL.)又名胡麻或脂麻,隸屬胡麻科Pedaliaceae 芝麻屬Sesamum,是世界上最古老的油料作物之一[1-3]。芝麻適宜在熱帶和溫帶地區(qū)種植[4-6]。據(jù)報道,亞洲和非洲是芝麻的主產區(qū),產量占世界總產量的95%[7]。其中,世界四大芝麻主產國:印度、緬甸、中國和蘇丹的年總產量占世界總產量的60%左右[8-9]。作為世界四大主產國之一,芝麻在中國是重要的優(yōu)勢農產品,也是中國四大油料作物之一[10-12],其總產和單產均居世界前列[13-15]。芝麻在中國種植歷史悠久,迄今已有2200 多年的栽培歷史[16-17]。芝麻在中國的種植區(qū)域較為廣泛,其中黃淮和長江中下游地區(qū)種植面積較大,占全國的70%[18-20]。芝麻的含油率高,含油在50%~60%之間[3]。在烹飪和烘焙中使用的芝麻籽和芝麻油含有約47%的油酸和39%的亞油酸[21]。此外,芝麻的營養(yǎng)價值高,不僅蛋白質含量高,還富含鈣、鐵、磷及多種維生素[22-24]。芝麻因其含油量高、堅果香味鮮美、風味獨特等優(yōu)點被譽為“油籽皇后”,是食品、飼料和化妝品行業(yè)不可缺少的油料來源[25-26]。
穩(wěn)產性差是影響芝麻產業(yè)健康發(fā)展的一個主要因素之一,而病害的普遍發(fā)生和嚴重發(fā)生是造成芝麻穩(wěn)產性差的最主要原因之一[27-29]。芝麻病害種類多、發(fā)生頻、病情重,主要以枯萎病、莖點枯病、青枯病等病害為主[30-32]。其中莖點枯病是中國各大芝麻種植區(qū)普遍嚴重發(fā)生的一種真菌性病害,常年發(fā)病率在10%~20%,嚴重田塊的發(fā)病率可達80%以上。一般年份可造成芝麻減產10%~15%,嚴重時可造成減產80%以上,甚至顆粒無收。同時,莖點枯病還導致芝麻種子含油量下降4.2%~12.6%,嚴重影響芝麻的品質[33-35]。芝麻莖點枯病菌的寄主范圍廣泛,可侵染75個科的500多種植物[36-38]。
長期以來,一些國內外學者圍繞芝麻莖點枯病及其病原菌展開了多角度、多領域的研究,并取得了一些進展[39-46]。王素華等[47]從芝麻抗病性鑒定、芝麻抗病相關蛋白、抗病基因的挖掘等3 個方面介紹了芝麻對莖點枯病和枯萎病抗病性的研究進展。但是一直以來在抗病育種方面未有大的突破,越來越多人開始將目光轉移到芝麻莖點枯病綜合防控技術的研究上來,并取得了可喜的成果。因此,本研究著重從病原菌和發(fā)病癥狀、發(fā)生規(guī)律和防治技術等3 個方面闡述芝麻莖點枯病綜合防控技術的研究進展,旨在為芝麻莖點枯病的深入研究和有效防控提供理論依據(jù)。
芝麻莖點枯病的病原菌為菜豆殼球孢,學名Macrophomanaphaseolina(Tassi) Goid.,又名Macrophomanaphaseolina(Maubl.)Ashby,為半知菌亞門Deuteromycotina、球殼孢目Sphacropsidales、球殼孢科Annonaceae、殼球孢屬Macrophomana[48-49]。
倪云霞等[50]的研究結果表明:芝麻莖點枯病菌在馬鈴薯蔗糖瓊脂(PSA)培養(yǎng)基上生長最好,菌落呈突起狀,菌絲白色、致密,呈絮狀,28℃培養(yǎng)下的平均菌落直徑可達79.8 mm;其次為馬鈴薯葡萄糖瓊脂(PDA)培養(yǎng)基和PSA+芝麻莖稈煎汁培養(yǎng)基,28℃培養(yǎng)下的平均菌落直徑分別為76.4 mm 和76.0 mm。病原菌菌落在PDA培養(yǎng)基上生長較為迅速,菌絲以轉接菌絲塊為中心,向四周呈放射狀生長,氣生菌絲最初為白色,其顏色在48 h 后從菌落中心到周圍由白色慢慢轉為灰白色,72 h 后可觀察到產生黑色素,導致培養(yǎng)基變?yōu)楹谏?,而且從中間到周圍顏色逐漸變淺。30℃下培養(yǎng)7~8 d 即可產生大量菌核,但不產生分生孢子器。此外,自然環(huán)境條件下,感病蒴果及種子表面也可產生大量小黑點(即菌核)。顯微觀察結果表明:菌絲多呈褐色,有隔;菌核的顏色為黑色或深褐色,呈橢圓形、球形或不規(guī)則形,大小為(82.5~120)μm×(67.5~120)μm,直徑長度92.95~167.31 μm,平均直徑長度125.7 μm。成熟的菌核壓破后,有大量油球溢出。分生孢子器常常埋生于芝麻莖稈表皮,其顏色多為黑褐色,呈球形,有一孔口,直徑長度112~189 μm,平均直徑長度147.98 μm。壓破成熟的分生孢子器后,可觀察到從中溢出大量的分生孢子。分生孢子為無色、單胞,呈短棒狀或長橢圓形,大小為(17.28~25.2) μm×(7.2~11.3) μm,平均大小21.6 μm×8.21 μm。
黎冬華等[18]將芝麻莖點枯病菌接種到成株期芝麻莖稈內,發(fā)現(xiàn)病原菌首先侵染維管束組織,形成由上而下逐漸壞死的棕黑色條紋,然后開始出現(xiàn)放射性收縮并逐漸擴大,直至壞死。所有接種病原菌的莖桿上都會出現(xiàn)大量的菌核。從所有接種病原菌的感病芝麻莖桿上選取病組織,對病原菌進行再分離、純化和鑒定,確定再次分離到的病原菌仍為芝麻莖點枯病菌,符合科赫氏法則。石明權等[51]的田間觀察結果表明:開花結果期是芝麻莖點枯病的主要發(fā)病期,其次是苗期,現(xiàn)蕾期也偶有發(fā)生,但不多見。苗期莖點枯病多發(fā)生于子葉期。雨后驟晴或種植田塊積水可造成芝麻苗期的發(fā)病。苗期發(fā)病的主要癥狀為:病苗的根部變褐死亡,隨之地上部分萎蔫、枯死,莖稈上散生大量小黑點(病原菌的菌核及分生孢子器)。發(fā)生在開花結果期的莖點枯病多從根部開始發(fā)病,隨后蔓延到地上莖葉。也有部分植株的莖稈部分首先感染,然后蔓延到其他部位。根部被侵染后,漸漸轉為褐色,菌核布滿皮層內部,顏色為黑灰色或黑色,最終導致根部枯死。莖部一般最先從主莖中下部侵染,產生的病斑最初呈黃褐色、水漬狀,病健交界處的界線往往不明顯。莖部病斑的擴展速度較快,很快就可發(fā)展成為繞莖一周的大病斑。在發(fā)病后期莖部病斑的顏色加深呈黑褐色,而中心部分的顏色為銀灰色,有光澤,針尖大小的小黑點(病原菌的菌核和分生孢子器)密布其上。此階段,表皮下及髓部產生大量的菌核,之后導致莖稈呈現(xiàn)中空狀、易折斷。發(fā)生于根部的莖點枯病嚴重時可造成全株葉片自下而上的卷縮和萎蔫,頂梢彎曲、下垂,之后引起葉片及蒴果均變成黑褐色。病株較健株往往表現(xiàn)出明顯矮化,嚴重時可造成整株變黑、枯死。圖1為筆者田間拍到的葉片、莖稈和蒴果上的發(fā)病癥狀。
圖1 芝麻莖點枯病田間發(fā)病癥狀
據(jù)石明權等[51]和夏洪濱等[52]的報道,土壤濕度較大時,種子、土壤和病殘體上的菌核可通過長出的菌絲侵染播種后的種子和幼芽,造成爛種和爛芽;溫度達到25℃以上且濕度較大時,出土后的幼苗可被病原菌的菌絲體侵染。因此,造成爛種、爛芽和死苗的主要初侵染源是種子攜帶的菌核及菌絲體,而造成芝麻成株期發(fā)病的主要菌源是土壤和土中病殘體中的病原菌。
據(jù)吳桂香等[34]、石明權等[51]和夏洪濱等[52]的報道,芝麻莖點枯病菌主要以菌核在種子、土壤及病殘體上越冬,次年條件合適時進行初次侵染和再次侵染。吳桂香等[34]的研究結果表明,最早在7 月上旬可發(fā)現(xiàn)成株期發(fā)病的植株,到7 月下旬—8 月下旬的芝麻盛花期,發(fā)病率達到最高。尤其是在芝麻長勢較弱或遭到其他病菌侵染的情況下,由于芝麻抗病力減弱,莖點枯病更易發(fā)生。在芝麻生長后期,莖點枯病主要由病原菌的分生孢子通過風、雨傳播,可引起多次再侵染,造成該病在田間快速傳播和蔓延。
吳桂香等[34]的研究結果表明,芝麻莖點枯病菌的最適侵染溫度為27~33℃。7—8月的高溫季節(jié)是芝麻的易感病期,適宜病原菌的生長和侵染。降雨量的多少是決定芝麻莖點枯病發(fā)生輕重的關鍵因素之一,該病的流行程度與開花結蒴期間降雨量的關系尤其密切。石明權等[51]的研究結果顯示:高溫條件下病原菌的擴展速度很快,其侵染的較為適宜溫度為27~33℃。在7、8 月的芝麻易感病時期(盛花期及以后),溫度一般處于25℃以上,達到病原菌生長和侵染的適宜溫度,易造成病害的發(fā)生和流行。由于該病主要經風、雨傳播,當氣溫達到適宜溫度范圍且降雨較多的條件下則發(fā)生較重。此外,7、8 月長期干旱的情況下,芝麻易受干旱影響造成生長勢和抗病力較弱,也會導致植株易感病。李志輝等[53]的研究結果表明:溫度和降雨量是影響芝麻莖點枯病發(fā)生的主要因素,高溫和降雨量較多導致的田間濕度較大,促使病害嚴重發(fā)生。
芝麻莖點枯病菌的菌核可在土壤中存活2 年,而且病原菌的致病力強,寄主范圍廣泛,菌源存在廣泛,是一種較難治理的病害[34]。因此認為在防治上應采取以農業(yè)防治為主、藥劑防治為輔的綜合防治策略。
3.1.1 選用抗病品種目前尚無對莖點枯病免疫的芝麻品種,且品種間的抗病性存在顯著差異。因此,防治莖點枯病的一個最為經濟有效的措施是因地制宜推廣抗病品種[34,51-52]。吳桂香等[34]的研究結果表明:不同芝麻品種對莖點枯病的抗感性表現(xiàn)出很大差異,‘豫芝4號’、‘豫芝7 號’、‘豫芝8 號’等品種對莖點枯病的抗性較強,而‘豫芝9號’、‘熊芝1號’等品種對莖點枯病的抗性較弱。石明權等[51]也得出不同品種的抗病性存在顯著差異的結論,較抗病的品種有‘駐芝1 號’和‘駐芝2號’,較感病的品種有‘上蔡紫花葉二三’等。此外,抗病性較好的品種還有‘豫芝1號’、‘豫芝3號’、‘豫芝4號’、‘豫芝5號’、‘河南1號’、‘冀芝1號’、‘冀芝3號’、‘犀牛角’、‘蒼山芝麻’、‘宜陽白’等品種[34,51]。馬昭才等[54]的研究結果表明:品系2293 和品種‘豫芝4 號’的抗病性較強。
3.1.2 加強田間管理吳桂香等[34]通過每公頃單施N 120 kg、150 kg、225 kg的梯度試驗證明:隨著施N量的增加,芝麻莖點枯病發(fā)病率遞增;芝麻種植田只施草木灰和廄肥的栽培條件下,莖點枯病的發(fā)病率僅為6%~8%;實行N、P、K 配方施肥,栽種密度不超過180000 株/hm2,其發(fā)病率只有5%左右。因此,苗期不能偏施氮肥,否則極易造成稈細腿高,組織柔軟、疏松,導致植株易于被病原菌侵染和發(fā)病[34,52]。石明權等[51]認為,防治莖點枯病要重視中耕除草,及時破除板結,使植株生長健壯,自身抗病力得到顯著提高。栽種密度越大,則發(fā)病越重;施氮肥量越高,則發(fā)病越重。75000~90000 株/hm2的栽種密度下的發(fā)病率為5.9%;105000~120000 株/hm2栽種密度下的發(fā)病率為14.3%。施草木灰和廄肥的施肥條件下的發(fā)病率為19.5%,而施豆灰肥料的施肥條件下發(fā)病率可高達49%。李志輝等[53]認為芝麻是一種不耐漬作物,要注意及時排水、排澇,均衡施肥,中耕除草,有利于培育健壯植株,以達到增產增效的目的。
3.1.3 種子處理據(jù)石明權等[51]和夏洪濱等[52]的報道,在播種前進行種子消毒,可以殺死種子上攜帶的病原菌,以達到預防和減少莖點枯病發(fā)生的目的。一般可以將種子置于55℃溫水中浸泡10 min或60℃溫水浸泡5 min,對芝麻莖點枯病的防治效果可達90%以上。此外,也可以使用藥劑拌種對種子進行處理。這處理方法將在藥劑防治部分介紹。
3.1.4 合理輪作連作導致土壤帶菌是引發(fā)莖點枯病的一個重要因素,而合理輪作是防病、增產的重要措施[34,51]。吳桂香等[34]的研究結果表明,芝麻莖點枯病菌的菌核可以在土壤中存活2年。發(fā)病程度與輪作年限關系密切,5年輪作種植模式下的發(fā)病率僅為3%~5%,3 年輪作種植模式下的發(fā)病率為5%~7%,而連作重茬種植下的發(fā)病率在15%~20%之間,3 年連作田塊的發(fā)病率可達50%~70%。石明權等[51]的研究結果表明:5年輪作種植模式下的發(fā)病率為8.3%,3 年輪作種植模式下的發(fā)病率為14.7%,而連作種植模式下的發(fā)病率為38.4%。防病效果與輪作的作物也存在很大關系。如前茬為豆茬的田塊,芝麻莖點枯病的發(fā)病率為15.9%~39.5%;前茬為麥茬的田塊,其發(fā)病率為3.9%~9.1%。據(jù)筆者的田間調查,多年輪作田塊芝麻莖點枯病的發(fā)病率最高可達100%。
3.2.1 種子處理據(jù)朱蕙香等[55]的報道,可以用種子重量0.2%的50%苯菌靈可濕性粉劑、50%多菌靈可濕性粉劑或50%福美雙可濕性粉劑,種子重量0.5%的40%五氯硝基苯粉劑或80%噴克可濕性粉劑,以及種子重量0.3%的2.5%咯菌腈懸浮種衣劑拌種,對控制芝麻苗期莖點枯病的發(fā)生有顯著效果。李偉峰等[56]的試驗結果表明:使用12.5%特普唑按種子量0.1%拌種可造成芝麻不出苗;70%甲基托布津按種子量0.1%拌種、NEB 根施微肥15 袋/hm2和2.5%咯菌腈懸浮種衣劑每100 kg種子用150 mL兌適量水稀釋拌種后,均降低芝麻田間的出苗率,但對提高保苗率并對莖點枯病的防效有一定效果,其中以2.5%咯菌腈懸浮種衣劑的效果最佳,保苗效果可達87%,還能提高芝麻的抗倒伏能力,增加單株蒴數(shù)、蒴粒數(shù)和千粒重,產量水平為906.3 kg/hm2,較對照增產4.05%,增產效果顯著。
3.2.2 土壤消毒汪瑞清等[57]的研究結果表明:用55%杜邦升勢可濕性粉劑按180 kg/hm2的用量,以1:200的比例與細土攪拌、混勻,于播種前撒入播種溝,可有效預防并減輕莖點枯病的發(fā)生。劉平安等[12]的研究結果表明:播種前分別用75%敵磺鈉和0.5%硫酸銅對土壤和種子進行消毒處理,苗期、盛花期和盛莢期噴施48%甲霜靈,在盛花期和盛莢期噴施葉面肥氨基酸對芝麻莖枯病的防治效果最佳,防治效果可達84.49%。播種前對土壤和種子分別進行消毒并結合苗期、盛花期、盛莢期的適時藥劑處理能有效控制芝麻莖點枯病的發(fā)生。
3.2.3 殺菌劑對病菌抑制作用測定倪云霞等[50]通過室內EC50測定,明確了50%多菌靈可濕性粉劑、40%氟硅唑乳油、70%甲基硫菌靈可濕性粉劑、80%代森錳鋅可濕性粉劑、50%福美雙可濕性粉劑、12.5%烯唑醇可濕性粉劑、30%醚菌酯懸浮劑、10%多氧霉素可濕性粉劑、70%惡霉靈可溶性粉劑等9 種殺菌劑對芝麻莖點枯病菌菌絲的抑制效果。結果表明:9 種殺菌劑對芝麻莖點枯病菌菌絲的抑制效果有很大的差異,12.5%烯唑醇可濕性粉劑、50%多菌靈可濕性粉劑、40%氟硅唑乳油的抑菌效果較好,相應的EC50值分別為0.06、0.18、0.21 μg/mL;抑菌效果最差的是70%惡霉靈可溶性粉劑,EC50值為33.61 μg/mL。楊秀等[58]通過生物活性測定結果表明:咯菌腈、嘧菌酯和對照藥劑苯醚甲環(huán)唑對菜豆殼球孢菌的EC50值分別為0.719、0.315、0.192 mg/L,EC50值均小于1.0 mg/L,3種藥劑的生物活性都很高,而咪鮮胺和多菌靈對菜豆殼球孢菌的EC50值均大于1.0 mg/L,生物活性略低。
3.2.4 農藥防治吳桂香等[34]的試驗結果表明:在2~3對真葉期每公頃用50%多菌靈或70%代森錳鋅1.50~2.25 kg 噴霧可有效預防和減輕苗期莖點枯病的發(fā)生。潘志金等[59]的研究結果表明:用嘧菌酯拌種,苗期、現(xiàn)蕾初期和盛花末期用嘧菌酯噴霧;以及苗期用苯醚甲環(huán)唑噴霧,現(xiàn)蕾初期和盛花末期用氧化亞銅噴霧;這2種處理對芝麻莖點枯病的防治效果較好。葛洪濱等[60]的試驗結果表明:在芝麻始花期噴施300 g/hm2農用鏈霉素+450 g/hm2甲基托布津和300 g/hm2農用鏈霉素+300 g/hm2甲基托布津2個處理的防治效果最好,防效均可達70%以上,相比對照區(qū)增產20%以上。楊秀等[58]的田間試驗結果表明:按10.0~12.5 g/100 kg 種子的量用咯菌腈懸浮種衣劑拌種可有效防治芝麻莖點枯病,其防效為64.03%~66.78%。按168.75~225.0 g/hm2使用量用嘧菌酯懸浮劑在病害發(fā)生前或初發(fā)病時噴霧,對芝麻莖點枯病的防效為75.13%~81.57%。謝天丁等[61]的研究結果表明:70%甲基托布津800倍液分別在盛蕾期和盛花期各噴施1 次,對莖點枯病防效分別為36.8%和63.16%。據(jù)石明權等[51]、夏洪濱等[52]以及邵莉楣等[62]的報道,芝麻成株可在發(fā)病初期用50%退菌特1500 倍液、10%雙效靈1500 倍液、3%惡霉靈或50%敵克松500倍液、36%甲基托布津懸浮劑600倍液或50%苯菌靈可濕性粉劑1500倍液、40%百菌清懸浮劑600倍液、50%多菌靈可濕性粉劑600~700倍液等藥劑噴霧防治。噴霧時,盡量使藥液順莖桿下流,連續(xù)用藥2~3次,2次用藥間隔10~15 d。
芝麻莖點枯病菌的寄主范圍很廣,除芝麻外,還可為害豆類、紅薯、高梁、甘蔗、大麻、煙草等作物。據(jù)相關文獻報道,芝麻莖點枯病菌可侵染75個科的500多種植物。而且芝麻莖點枯病的小菌核可在土壤中存活2年,而且病原菌致病力強,菌源存在廣泛。因此寄主范圍廣、土壤中存活時間長、致病力強等特點都加大了芝麻莖點枯病的防治難度。因此在明確芝麻莖點枯病菌寄主范圍的基礎上,可以優(yōu)化作物布局,避免不同作物間交叉感染芝麻莖點枯病菌。
芝麻莖點枯病的發(fā)生條件和流行規(guī)律目前已比較明確。濕度較大并且溫度上升到25℃以上時,可侵染出土后的幼苗。芝麻莖點枯病主要由種子、土壤帶菌,經風、雨傳播,進行初侵染和再浸染,致使病害在田間迅速蔓延。一般最先在7月上旬開始發(fā)生芝麻成株期病害,進入7月下旬—8月下旬的芝麻盛花期則發(fā)病率達到最高,尤其是在植株生長勢較弱導致抗病力降低或其它病原菌侵染后更易發(fā)生。因此,在明確發(fā)生條件和流行規(guī)律的基礎上,可以綜合利用農業(yè)防治、化學防治等手段,消滅菌源、切斷傳播途徑,達到事半功倍的效果。
培育抗莖點枯病品種是芝麻產業(yè)突破莖點枯病危害的最為經濟、有效的首選措施。所以應加強高抗莖點枯病芝麻種質資源的利用和高抗莖點枯病芝麻品種的選育,盡快選育出抗病性與園藝性狀俱佳的優(yōu)良品種并投入生產。本研究認為,加強抗莖點枯病芝麻品種選育和推廣,要從2 個方面開展工作。首先是開展對現(xiàn)有常規(guī)種植品種的抗病性鑒定工作。在明確不同芝麻品種對莖點枯病抗性的基礎上,在品種選擇和栽培中同等條件下優(yōu)先引進抗病品種。其次,是要加快抗莖點枯病芝麻品種的選育。遺傳育種是獲得抗病品種的最直接途徑,廣大芝麻產業(yè)育種專家可充分挖掘抗病基因,在保證產量和品質的基礎上選育出高抗莖點枯病甚至是對莖點枯病免疫的品種。
長期以來,芝麻莖點枯病的防治主要側重于土壤消毒、種子處理、噴施農藥等化學防治。長期依賴化學防治主要帶來以下負面影響:一是造成病原菌對常規(guī)殺菌劑的抗藥性日益增強,導致化學農藥的使用劑量持續(xù)增加。二是土壤消毒、種子處理等措施造成化學農藥污染土壤,滅殺了土壤中原有的有益菌,使土壤生態(tài)遭到破壞。三是農藥的過量使用,造成了大氣污染,對人們的身體健康造成危害。四是農藥的濫用易造成商品芝麻及其加工品的農藥殘留超標,導致大眾在購買和食用中存在顧慮,嚴重阻礙芝麻產業(yè)的健康發(fā)展。因此,在沒有對莖點枯病免疫的芝麻品種、生物防治等綠色防治措施發(fā)揮作用有限的情況下,應加大高效、低毒新型殺菌劑的研發(fā)力度,以替代傳統(tǒng)殺菌劑,保障芝麻產業(yè)的健康發(fā)展。
生物防治具有作用持久、對環(huán)境友好等優(yōu)點。目前部分學者對植物病害防治用拮抗菌制劑以及植物源生物農藥的開發(fā)和利用已進行了一定研究。但因大多生物農藥的防效與化學農藥相比還有一定差距,導致實際生產中的使用量有限。因此,加快生防菌的選育和改良是目前生物防治領域的重點攻關方向。