黃 沖, 劉萬才*, 張 斌

(1. 全國農(nóng)業(yè)技術推廣服務中心, 北京 100125; 2. 貴州省貴陽市植保植檢站, 貴陽 550080)

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馬鈴薯晚疫病CARAH預警模型在我國的應用及評價

黃 沖1, 劉萬才1*, 張 斌2

(1. 全國農(nóng)業(yè)技術推廣服務中心, 北京 100125; 2. 貴州省貴陽市植保植檢站, 貴陽 550080)

CARAH預警模型引入我國后,在馬鈴薯晚疫病監(jiān)測預警中發(fā)揮了重要作用。本文對目前各地CARAH模型的應用情況進行了綜合分析,總結了模型在馬鈴薯晚疫病中心病株出現(xiàn)時間預測、發(fā)生程度風險評估、防治效果等方面的作用,分析了品種抗性、區(qū)域氣候特征等因素對模型應用的影響,提出了進一步研究和完善建議。

馬鈴薯晚疫病; 致病疫霉; CARAH模型; 應用效果; 評價

馬鈴薯是世界以及我國的第四大糧食作物。馬鈴薯晚疫病流行性強、危害重,在我國馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)造成嚴重的產(chǎn)量損失,是制約馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關鍵因素之一[1-3]。該病害是一種典型的氣候型流行性病害,濕度、溫度是決定該病發(fā)生流行的關鍵因素,準確預報和開展預防是防治該病的關鍵[1]。近年來,國內(nèi)外學者研制了很多馬鈴薯晚疫病預測模型,在馬鈴薯晚疫病監(jiān)測預警上發(fā)揮了重要作用[4-6],如我國學者研制的MISP模型及相應的預警系統(tǒng)[7]已用于指導大田防治。2001年以來,謝開云等引入了比利時CARAH模型,并在重慶馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)進行模型試驗和示范推廣,隨后在我國其他產(chǎn)區(qū)陸續(xù)推廣應用[4],取得不錯的效果。

比利時埃諾省農(nóng)業(yè)應用研究中心(Centre for Applied Research in Agriculture-Hainaut, CARAH)研發(fā)的CARAH預警模型,是基于病原菌和寄主都存在的條件下,利用氣象因子,主要是濕度和溫度對馬鈴薯晚疫病菌致病疫霉侵染的影響,按照一定的模型規(guī)則判定致病疫霉能否侵染,以及侵染的嚴重程度[4]。該模型經(jīng)重慶、貴州、寧夏、內(nèi)蒙古、甘肅等地推廣應用,比較符合我國馬鈴薯晚疫病流行規(guī)律,在該病害監(jiān)測預警和防控指導中發(fā)揮了重要作用。為擴大模型應用,我國基于webGIS開發(fā)了馬鈴薯晚疫病實時監(jiān)測預警物聯(lián)網(wǎng)[8],通過在馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)布置田間監(jiān)測設備,實現(xiàn)了對馬鈴薯晚疫病全國實時監(jiān)測預警,在馬鈴薯晚疫病監(jiān)測預警中發(fā)揮著重要作用。

由于我國馬鈴薯產(chǎn)區(qū)具有南北跨度大、區(qū)域氣候復雜、品種多樣等特點,CARAH預警模型在各產(chǎn)區(qū)的應用不能夠一概而論,還需要結合當?shù)貙嶋H進行參數(shù)調(diào)整和試驗校驗。近年來,各地針對該模型在當?shù)氐膽们闆r做了一些有益的探索和試驗,摸索了不同地區(qū)、不同抗性品種、不同海拔高度下模型應用的關鍵技術,實現(xiàn)了模型的本地化。本文系統(tǒng)梳理了CARAH模型引進后在我國各馬鈴薯產(chǎn)區(qū)的應用情況,評估了該模型在馬鈴薯晚疫病中心病株出現(xiàn)時間預測、發(fā)生程度評估,以及模型指導防控的效果等,分析了品種抗性、種植區(qū)域、海拔、病菌種群結構等因素對模型應用的影響,以更好地促進模型在各地的推廣應用。

1 CARAH模型及其在我國的應用概況

1.1 CARAH模型

CARAH模型基于感病品種和病原菌存在的條件下,假設馬鈴薯晚疫病菌致病疫霉在一定的溫度下經(jīng)過一定時間的濕潤期可以成功侵染馬鈴薯葉片,引致發(fā)病。當馬鈴薯生長季節(jié)溫濕度條件符合表1中的任何一種侵染條件時,晚疫病菌的孢子將進入葉片內(nèi)開始侵染過程,一定溫度下,濕潤期持續(xù)時間越長,馬鈴薯晚疫病侵染越重(表1)[4]。按照模型規(guī)定,病菌侵入后,按照不同日平均溫度進行積分(表2),當分值累加達到7分時,表明此次侵染結束。在比利時,過去采用Guntz-Divoux的方法進行分值計算,但由于近年來生理小種等的變化,現(xiàn)在一般采用Conce參數(shù)進行分值計算[4, 9]。根據(jù)該模型,當?shù)?代第1次侵染濕潤期形成后,田間感病品種將出現(xiàn)發(fā)病中心,據(jù)此對馬鈴薯晚疫病進行監(jiān)測預警。

表1 致病疫霉侵染嚴重程度與濕潤期持續(xù)時間和濕潤期間平均溫度的關系參數(shù)表1)

Table 1 Relationship between infection ofPhytophthorainfestansand duration and average temperature during humid periods

平均溫度/℃Averagetemperature濕潤期/h Humidperiod輕 Mild中等 Moderate重 Severe極重 Extremelysevere716.5019.5022.5025.50816.0019.0022.0025.00915.5018.5021.5024.501015.0018.0021.0024.001114.0017.5020.5023.501213.5017.0019.5022.501313.0016.0019.0021.501411.5015.0018.0021.001510.7514.0017.0020.0016—13.0016.0019.0017—12.0015.0018.0018—11.0014.0017.00

1) 表中數(shù)據(jù)引自謝開云等[4],濕潤期表示相對濕度大于90%的持續(xù)時間。如果濕潤期被中斷的時間不超過3 h,該濕潤期將連續(xù)計算;如果中斷的時間超過4 h,則應計算為兩個不同的濕潤期;侵染濕潤期持續(xù)超過48 h,則每24 h形成1次侵染濕潤期,侵染程度為極重。 Data in the table were cited from Xie Kaiyun, et al[4]. Humid period (HP) means duration when relative humidity>90%. If HP is broken less than three hours, the HP will be considered as a continuous humid period. If HP is broken more than four hours, the HP will be considered as two different ones. If HP>48 hours, the every 24 hours was considered as one HP, and the infection will be extremely severe.

表2 Conce參數(shù)表

Table 2 Conce value

溫度范圍/℃ Temperature得分 Score≤808.1～120.7512.1～16.5116.6～20 1.5 ≥20.11

1.2 CARAH模型在我國的應用概況

截至2015年底,全國12個省(自治區(qū)、直轄市)244個縣(市、區(qū))安裝了377個馬鈴薯晚疫病監(jiān)測預警田間小氣候監(jiān)測儀(表3),平均每個主產(chǎn)縣安裝1.7個,重慶、甘肅、內(nèi)蒙古、貴州等省(自治區(qū)、直轄市)馬鈴薯主產(chǎn)縣基本實現(xiàn)全覆蓋,其他省份也在加密布局田間監(jiān)測點,進一步提高覆蓋度。重慶、貴州、甘肅等地的研究表明,基于CARAH模型的馬鈴薯晚疫病實時監(jiān)測預警系統(tǒng)可準確預測馬鈴薯晚疫病中心病株出現(xiàn)的時間。在貴陽、巫溪、渭源等地對感病品種馬鈴薯晚疫病中心病株出現(xiàn)時間的預測與田間查見時間基本一致;據(jù)其指導馬鈴薯晚疫病防治可減少用藥次數(shù)、提高防治效果[10-12]。各主產(chǎn)省區(qū)開發(fā)了基于CARAH模型的本省馬鈴薯晚疫病監(jiān)測預警系統(tǒng),并構建了全國統(tǒng)一平臺,馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)省份實現(xiàn)了馬鈴薯晚疫病全國聯(lián)網(wǎng)自動監(jiān)測[8]。馬鈴薯晚疫病監(jiān)測預警能力大大增強,在指導馬鈴薯晚疫病防控和促進馬鈴薯產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。

表3 全國各省份馬鈴薯晚疫病田間監(jiān)測點布置情況

Table 3 Monitoring sites for potato late blight in China

省份Province市數(shù)/個Numberofcities縣數(shù)/個Numberofcounties監(jiān)測點數(shù)/個Numberofmonitoringsites平均每縣監(jiān)測點數(shù)/個Averagenumberofmonitoringsitesinacounty重慶Chongqing—26823.2貴州Guizhou947691.5四川Sichuan716211.3云南Yunnan614201.4黑龍江Heilongjiang4671.2內(nèi)蒙古InnerMongolia733682.1甘肅Gansu1024261.1陜西Shaanxi523321.4寧夏Ningxia513231.8山西Shanxi6771.0山東Shandong1111.0湖北Hubei914211.5合計Total692443771.7

2 CARAH模型在我國馬鈴薯晚疫病監(jiān)控中的應用效果評價

2.1 中心病株出現(xiàn)時間預測及評價

中心病株出現(xiàn)時間預測是開展馬鈴薯晚疫病發(fā)生趨勢預報和指導防治的關鍵。根據(jù)CARAH模型原理,對于感病品種,田間中心病株出現(xiàn)時間在致病疫霉發(fā)生第3代第1次侵染濕潤期形成后,得分在3～7分之間[4,9]。但由于我國馬鈴薯產(chǎn)區(qū)分布廣,南北氣候差異極大,受病原菌生理小種復雜、田間初侵染菌源、地域性氣候差異顯著、品種抗性不同等因素的影響,不同地區(qū)、不同品種及同一品種在不同地區(qū),馬鈴薯晚疫病中心病株出現(xiàn)時間會存在差異。因此利用CARAH模型預測中心病株出現(xiàn)時間,不能簡單地照搬模型本身,需要結合當?shù)貙嶋H情況,經(jīng)過2～3年的試驗校驗后再確定當?shù)夭煌剐云贩N馬鈴薯晚疫病中心病株出現(xiàn)時間預測的侵染代次。

通過梳理2010年以來我國各馬鈴薯產(chǎn)區(qū)應用CARAH模型預測馬鈴薯晚疫病的實踐案例,發(fā)現(xiàn)不論是西南馬鈴薯晚疫病常發(fā)區(qū),還是北方馬鈴薯晚疫病偶發(fā)區(qū),該模型對田間馬鈴薯晚疫病中心病株出現(xiàn)時間的預測是比較準確的(表4)。對于感病品種,如‘費烏瑞它’等,根據(jù)CARAH模型在致病疫霉發(fā)生第3代第1次侵染后開始田間調(diào)查,一般在第3代第1次侵染得分4～7分期間田間可查見中心病株,誤差一般不超過3 d[13];而對于抗性品種,如‘宣薯2號’等,一般在致病疫霉發(fā)生第5～6代第1次侵染時田間方可查見中心病株[14]。但是受品種抗性、氣候特征、病菌群體等因素的影響[14-15],也有與上述規(guī)則表現(xiàn)不一致的現(xiàn)象,如感病品種‘費烏瑞它’在重慶石柱縣2012年中心病株出現(xiàn)時間發(fā)生在第5代第3次侵染[16-17]。

表4 馬鈴薯晚疫病中心病株出現(xiàn)時間CARAH模型預測與田間調(diào)查比較1)

Table 4 Comparison of appearance dates of diseased plant between CARAH model and field surveys

馬鈴薯產(chǎn)區(qū)Plantingarea年份Year地點(海拔/m)Site(altitude)品種Cultivar抗性Resistance田間中心病株出現(xiàn)時間/月-日AppearancedateofdiseasedplantCARAH模型對應代次、分值InfectiongenerationandnumberinCARAHmodel代次Infectiongeneration分值Score數(shù)據(jù)來源Datafrom貴州Guizhou2014修文(1270)費烏瑞它HS04-143代1次7.0息烽(1580)費烏瑞它HS04-293代1次5.5開陽(1320)費烏瑞它HS04-283代1次7.0[10,14,18]貴州Guizhou2015三都(880)費烏瑞它HS03-183代1次4.0荔波(410)費烏瑞它HS02-273代1次4.5施秉(720)費烏瑞它HS03-303代1次7.75[14]

續(xù)表4 Table 4(Continued)

馬鈴薯產(chǎn)區(qū)Plantingarea年份Year地點(海拔/m)Site(altitude)品種Cultivar抗性Resistance田間中心病株出現(xiàn)時間/月-日AppearancedateofdiseasedplantCARAH模型對應代次、分值InfectiongenerationandnumberinCARAHmodel代次Infectiongeneration分值Score數(shù)據(jù)來源Datafrom甘肅Gansu2012渭源--07-263代1次-2013渭源--07-243代1次-2014渭源--07-233代1次-[11]貴州Guizhou2014修文(1270)宣薯2號R04-285代1次5.75息烽(1580)宣薯2號R05-135代1次2.0開陽(1320)宣薯2號R05-125代1次4.5修文(1270)中薯3號S04-143代1次7.0息烽(1580)中薯3號S05-033代1次0開陽(1320)中薯3號S04-283代1次7.0修文(1270)黑美人R05-056代1次1.5息烽(1580)黑美人R05-135代1次2.0開陽(1320)黑美人R05-125代1次4.5修文(1270)黑金剛R04-285代1次5.75息烽(1580)黑金剛R05-135代1次2.0開陽(1320)黑金剛R05-145代1次7.5[10]四川Sichuan2014九龍川芋S07-073代1次-[19]貴州Guizhou2013修文--04-073代1次7.0荔波--03-013代1次7.0威寧--06-083代1次7.0遵義--04-093代1次7.0水城--05-303代1次7.0[13]甘肅Gansu2012渭源費烏瑞它HS06-25*-渭源(2200)克新系列-07-105代1次-[17]重慶Chongqing2010石柱(1100)石引08-1S05-095代1次5.02011石柱(1100)費烏瑞它HS05-215代3次6.02010豐都(1500)鄂薯5號MR05-233代1次3.02011豐都(1500)中薯3號S05-314代1次-[16]

1) “-”表示未知。*:3代1次的時間是6月18日。R、MS、S、HS分別表示該品種為抗病、中度感病、感病、高度感病。 “-” indicates the data was unavailable. *: Date of first infection of the third generation is June 18. R, MS, S and HS indicate the cultivar is resistant, moderate susceptible, susceptible and highly susceptible toPhytophthorainfestans, respectively.

2.2 病害發(fā)生程度預測與評估

根據(jù)CARAH模型原理,氣候條件適宜時,致病疫霉侵染代次會增多,且一定溫度范圍內(nèi)溫度越高侵染的風險就越大[4],致病疫霉的侵染情況應與田間馬鈴薯晚疫病發(fā)生流行情況存在一定的相關性。根據(jù)各地的試驗結果(表5)和2014-2015年全國監(jiān)測分析,對于抗性較差的馬鈴薯品種來說,當致病疫霉重度及以上的發(fā)生比例占到50%以上(在西南產(chǎn)區(qū),一般出現(xiàn)10代40次以上侵染),如果未來10～15 d天氣預報為陰雨天氣,田間馬鈴薯晚疫病發(fā)生程度一般可達到偏重至大發(fā)生(4～5級);當中度及以下侵染占50%以上(一般發(fā)生5～9代侵染),田間發(fā)生程度一般為中等發(fā)生(3級);當中度及以下侵染占80%以上(一般5代以下侵染),一般田間為偏輕以下發(fā)生(表6)。以上現(xiàn)象根據(jù)現(xiàn)有試驗總結分析得出,仍需要更多的試驗結果佐證,加以修正。

表5 致病疫霉侵染程度與病情指數(shù)的關系1)

Table 5 Relationships between infection ofPhytophthorainfestansand disease index

年度Year品種Cultivar侵染代數(shù)Numberofinfectedgeneration侵染次數(shù)Numberofinfection各侵染程度發(fā)生次數(shù)Numberofdifferentinfections輕中重極重侵染比例/%Ratio重度中度病情指數(shù)Diseaseindex發(fā)生程度Occurrencelevel數(shù)據(jù)來源Datafrom2013隴薯3號15399841856.443.624.9-[20]

續(xù)表5 Table 5(Continued)

年度Year品種Cultivar侵染代數(shù)Numberofinfectedgeneration侵染次數(shù)Numberofinfection各侵染程度發(fā)生次數(shù)Numberofdifferentinfections輕中重極重侵染比例/%Ratio重度中度病情指數(shù)Diseaseindex發(fā)生程度Occurrencelevel數(shù)據(jù)來源Datafrom2014費烏瑞它費烏瑞它費烏瑞它111111656051325154867441473472.390.074.527.710.025.582.789.883.2---[18]2013中薯3號中薯3號10104047------------10091.8--[24]2006青薯8號-7------33-[15]2007青薯8號-9------9-2012-614244457.143.946-2013-61765635.364.734-[11]2014-576101008-2010費烏瑞它6192431068.431.623.23-[9]2010-104791641846.853.2>80-[5]2011-5102242604015.15-2012-813333453.846.212.19-[21]2013-8204556554514.8-2013------1412111084654748472113912992614511611214511632282220234264.657.465.261.733.330.835.442.634.838.366.769.2------4～54～54～54～532[13]

1) “-”表示無該項數(shù)據(jù)。發(fā)生程度1級、2級、3級、4級、5級分別為輕發(fā)生、偏輕發(fā)生、中等發(fā)生、偏重發(fā)生和大發(fā)生。 “-”: the data were not obtained. Occurrence level of 1, 2, 3, 4, 5 means that potato late blight occurs mildly, relatively mildly, moderately, severely and extremely severely, respectively.

表6 致病疫霉侵染情況與田間馬鈴薯晚疫病發(fā)生程度的可能關系

Table 6 Possible relationships between infection ofPhytophthorainfestansand occurrence level in the field

侵染代次Infection重度及以上侵染比率rRatioofsevereandextremelysevereinfection中度及以下侵染比率rRatioofmoderateandmildinfection田間發(fā)生程度Occurrencelevelinfield10代以上r>50%-偏重至大發(fā)生(4～5級)5～9代-50%≤r<80%中等發(fā)生(3級)5代以下-r≥80%偏輕以下發(fā)生(1～2級)

2.3 防治策略及防治效果分析

2.3.1 不同抗性品種馬鈴薯晚疫病防控策略

馬鈴薯晚疫病是一種流行性病害,重在預防,一般需在致病疫霉發(fā)生侵染前后開展預防。因此,制定科學的防治策略是發(fā)揮CARAH模型作用的關鍵,CARAH模型對中心病株出現(xiàn)時間及其后侵染的預測為田間馬鈴薯晚疫病的預防和防治提供了依據(jù)。近些年來,各地依據(jù)CARAH模型指導馬鈴薯晚疫病的試驗和探索表明,依據(jù)CARAH模型指導防治可提高馬鈴薯晚疫病的防效。但由于不同抗性品種在不同區(qū)域,馬鈴薯晚疫病中心病株出現(xiàn)時間存在差異,防控策略上不應拘于成規(guī),應分類指導。西南產(chǎn)區(qū)經(jīng)過近年的試驗和摸索,已初步形成了適合當?shù)氐姆揽夭呗?表7);北方主產(chǎn)區(qū)建議在參考西南地區(qū)防控策略的基礎上,感病品種從致病疫霉第3、4代、抗病品種從第5、6代,在第1次侵染積分達4～6分時開始第1次保護劑噴藥防治,以后間隔7～10 d用治療性藥劑防治1次[20],但仍需要開展相關試驗,制定更有針對性、更科學的防控策略。

(1) 高感品種。出苗始見期后30 d內(nèi),致病疫霉第3代第1次侵染生成后,根據(jù)未來5 d內(nèi)天氣預報提供的溫度數(shù)據(jù),對照Conce分值計算,每代第1次侵染濕潤期Conce分值預計達3～7分時,選用保護性殺菌劑進行防治;出苗始見期30 d后至收獲期內(nèi),預計每代第1次侵染濕潤期Conce分值預計達3～7分時選用治療性殺菌劑進行防治,直至馬鈴薯葉片全部枯黃為止。

(2) 中感品種。在苗期至現(xiàn)蕾期內(nèi),從致病疫霉第5代第1次侵染生成開始,根據(jù)未來5 d內(nèi)天氣預報提供的溫度數(shù)據(jù),對照Conce分值計算,每代第1次侵染濕潤期Conce分值預計達3～7分時選用保護性殺菌劑進行防治;在花期至收獲期內(nèi),每代第1次侵染濕潤期Conce分值預計達3～7分時選用治療性殺菌劑進行防治,直至馬鈴薯葉片全部枯黃為止。

表7 CARAH模型指導下的馬鈴薯晚疫病防控策略

Table 7 Control strategy for potato late blight under guidance of CARAH model

品種類型Cultivarresistance生育期Growthperiod施藥時間Applicationtime噴施藥劑Fungicide高感品種HSvariety出苗始見期30d內(nèi)出苗30d后至收獲期3代1次及以后各代1次侵染Conce分值達3～7分時噴施保護性殺菌劑噴施治療性殺菌劑中感品種MSvariety苗期至現(xiàn)蕾期花期至收獲期5代1次及以后各代1次侵染Conce分值達3～7分時噴施保護性殺菌劑噴施治療性殺菌劑

2.3.2 CARAH模型指導下的防控效果分析

CARAH模型要求高度感病品種在致病疫霉第3代及其以后每代第1次侵染時要進行保護劑防治,錯過時間需及時噴施治療性殺菌劑進行防治。從各地試驗的結果看,依據(jù)CARAH模型指導的馬鈴薯晚疫病防治都取得了比較好的防治效果[9,13, 20-25]。相對于農(nóng)民自防或習慣防治,CARAH模型指導下的防治,防效可達56.6%～67.3%,高的達97.6%～100%;相對于未防對照,防效一般在74.4%～100%,防治較差的也在57.9%～65.2%。增產(chǎn)幅度在12.3%～29.4%(表8),對防止馬鈴薯晚疫病蔓延危害,挽回產(chǎn)量損失發(fā)揮了較大作用。

表8 CARAH模型指導下的馬鈴薯晚疫病防治效果

Table 8 Control effect of potato late blight under guidance of CARAH model

地點Site年份Year品種Cultivar田間最終病情指數(shù)FinaldiseaseindexCARAH自防Commoncontrol對照CK相對防效/%Relativecontroleffect自防Commoncontrol對照CK增產(chǎn)率/%Yieldincreasingrate數(shù)據(jù)來源Datafrom四川雅安Ya’an,Sichuan貴州貴陽Guiyang,Guizhou貴州威寧Weining,Guizhou貴州修文Xiuwen,Guizhou貴州荔波Libo,Guizhou貴州修文Xiuwen,Guizhou寧夏固原Guyuan,Ningxia寧夏西吉Xiji,Ningxia甘肅天水Tianshui,Gansu甘肅榆中Yuzhong,Gansu20102013201420102011201220102013201220112012201320132009南湖塔0 64.0088中薯3號23.74-100中薯3號23.48-91.78費烏瑞它13.44-82.00費烏瑞它10.00-83.19費烏瑞它19.96-100------------費烏瑞它0.2811.4223.23-0.3818.1135.55-2.6314.00隴薯3號30.80-88.60-6.38-15.15-4.59-12.19-4.10-14.80隴薯7號2.70-20.00天薯114.20-22.50隴薯3號8.90-24.90隴薯3號5.20-18.50大白花4.45-32.50隴薯5號4.15-35.50100100--76.60--74.40--83.68--87.98--80.04-67.3478.4117.1667.2175.1721.6366.5377.5214.2397.5598.79-97.9098.93-81.21---65.2414.81-57.9032.30-62.4029.20-72.3029.40-86.5023.30-81.3314.85-64.1612.34-71.8923.81-86.3125.00-88.3129.27[23][24][25][9][13][26][21][20][17]

3 影響CARAH模型準確性的因素

病害流行是寄主、病原菌、環(huán)境以及人的影響作用的綜合系統(tǒng)。對于馬鈴薯晚疫病,相同品種在不同氣候環(huán)境、不同菌源結構下,晚疫病的流行規(guī)律也有差異。品種抗性、病菌種群結構及區(qū)域環(huán)境都會影響CARAH模型的準確性。

3.1 品種抗性的影響

培育抗性品種是防控馬鈴薯晚疫病最直接、最經(jīng)濟的方法。品種抗性機制不同,有的表現(xiàn)出抗侵入,有的表現(xiàn)出抗擴散等,都將影響CARAH模型參數(shù)及其準確性。已有研究表明,CARAH模型用于不同抗性的馬鈴薯品種時,晚疫病田間中心病株出現(xiàn)時間預測的代次是不同的,即使是同一品種在不同區(qū)域也存在差異。感病品種是符合CARAH模型最初設計的,而對于抗病品種經(jīng)常在致病疫霉發(fā)生第5～6代第1次侵染時,田間方可查見中心病株(表4)。目前的研究初步明確了CARAH模型在我國應用于不同抗性品種的基本規(guī)律,但尚沒有建立抗性指數(shù)與中心病株出現(xiàn)時間預測的定量關系。此外,品種的生育期長短也對CARAH模型發(fā)生影響,目前生產(chǎn)上早熟品種一般為感病品種,而中晚熟品種一般比較抗病。研究表明,早熟品種在致病疫霉發(fā)生第3代第1次、中晚熟品種在第4代第1次以后田間才會發(fā)現(xiàn)中心病株[11]。

3.2 種植區(qū)域環(huán)境的影響

氣候因素,特別是濕度和溫度,決定著致病疫霉的侵入和侵入風險程度。因此,任何影響馬鈴薯種植區(qū)域環(huán)境的因素也將影響CARAH模型的應用,如海拔、干旱、冷涼氣候等。海拔對CARAH模型的影響是通過影響濕度、溫度等區(qū)域氣候特征表現(xiàn)的(表3)[10]。由于CARAH模型是基于感病品種在常年濕度較高的區(qū)域研制的,干旱氣候特征對模型應用存在影響。研究表明,由于寧夏西吉常年為干旱氣候,濕度低,對濕潤期的計算4 h比8 h更符合寧夏西吉的馬鈴薯種植區(qū)域氣候特征[15]。在高寒地區(qū),CARAH模型比較符合當?shù)赝硪卟“l(fā)生規(guī)律[11]。

3.3 病原菌群體結構的影響

病原菌群體結構對CARAH模型的影響,是通過品種抗性表現(xiàn)的。根據(jù)基因?qū)蚣僬f,寄主的抗性基因和病菌的致病基因是對應的,在生產(chǎn)上馬鈴薯品種多為垂直抗性品種,對少數(shù)生理小種存在抗性,且在選擇壓力大的情況下抗性也會衰退。同一個品種對不同的病菌群體結構的抗性表現(xiàn)是不一樣的, 因此即使針對同一個品種,CARAH模型在不同地區(qū)的適用性也會存在差異。寄生適合度可衡量馬鈴薯和致病疫霉的互作關系[27],筆者認為應考慮將寄生適合度作為CARAH模型應用的參考之一。

4 討論

中心病株出現(xiàn)時間預測對馬鈴薯晚疫病的防控至關重要,國內(nèi)外大多數(shù)的預警模型也多集中在對中心病株出現(xiàn)時間的預測上[4]。從CARAH模型原理看,模型本身的運行是相對獨立的,即使在馬鈴薯非生長季節(jié),根據(jù)田間的濕度、溫度條件,模型仍可生成侵染曲線。所以,田間監(jiān)測儀器的開啟時間對中心病株出現(xiàn)時間的預測以及防控指導都有著關鍵性的影響,早開和遲開都將直接影響中心病株出現(xiàn)時間的預測以及防治策略的制定。據(jù)國內(nèi)學者研究和實踐,認為在監(jiān)測區(qū)第一株馬鈴薯出苗時,就存在被侵染的可能,就應該及時開啟田間小氣候監(jiān)測儀。對于田間監(jiān)測設備開機時間,理論上應該是第一株出苗時間,實際上筆者認為合理的做法是綜合初始菌源、侵染概率、出苗率等因素經(jīng)試驗確定,但這樣較為復雜,生產(chǎn)上仍應以監(jiān)測區(qū)出現(xiàn)第一株苗時開啟監(jiān)測設備比較容易掌握。

關于CARAH模型的適用性問題。由于我國馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)南北氣候差異大、品種復雜,CARAH模型不可能不加調(diào)整和校驗而普遍適用于我國所有的馬鈴薯產(chǎn)區(qū)。目前,雖然各地反映CARAH模型比較準確,其中也存在著對模型原理和應用技術掌握不夠而理解出現(xiàn)偏差的情況。今后應圍繞CARAH模型在北方、南方不同生態(tài)區(qū)域下的適用性開展更細致深入的研究,通過將模型預測與田間調(diào)查相結合的辦法,研究不同品種抗性、不同區(qū)域氣候特征和不同病菌群體結構下,CARAH模型的適用性參數(shù),分類制定應用CARAH模型開展馬鈴薯晚疫病監(jiān)測預警的技術方法,提高我國馬鈴薯晚疫病監(jiān)測預警水平。

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(責任編輯：楊明麗)

Application and assessment of a warning model, CARAH, for potato late blight in China

Huang Chong1, Liu Wancai1, Zhang Bin2

(1.NationalAgro-TechExtensionandServiceCenter,Beijing100125,China; 2.GuiyangPlantProtectionandPlantQuarantineStation,GuizhouProvince,Guiyang550080,China)

The model, CARAH, played an important role in potato late blight warning, forecasting and disease control after application in China. Forecasting of appearance date of diseased plants, assessment of disease occurrence and control effect assisted by the model in some potato production areas in China were analyzed and assessed. Factors affecting the model, such as cultivar resistance, regional climate, etc., were also analyzed and some advices were proposed to further the research and application of the model.

potato late blight;Phytophthorainfestans; CARAH model; application effect; assessment

調(diào)查研究Investigations

2016-09-02

2016-11-15

農(nóng)業(yè)部農(nóng)作物病蟲鼠害疫情監(jiān)測防控項目

S 431.9, S 435.32

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2017.04.028

* 通信作者 E-mail:liuwancai@agri.gov.cn