王貴江，呂典秋，閔凡祥

（1.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院，黑龍江 哈爾濱 150086；2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院植物脫毒苗木研究所，黑龍江 哈爾濱 150086）

馬鈴薯是黑龍江省第四大糧食作物，2014年，黑龍江省馬鈴薯種植面積26.7萬hm2，總產(chǎn)為440萬t，單產(chǎn)為16.5 t/hm2[1]，與發(fā)達國家單產(chǎn)45～60 t/hm2相比存在巨大差距[2]，其最主要原因是晚疫病頻繁爆發(fā)，各種植區(qū)品種繁多，防治技術(shù)水平良莠不齊，防治方法單一。目前，生產(chǎn)上最常用方法是化學防治，但普遍存在盲目施藥，濫施殺菌劑問題，既污染環(huán)境，又增加病原菌抗藥性，達不到很好的效果，最終導致黑龍江省馬鈴薯單產(chǎn)僅占發(fā)達國家50%左右，嚴重制約黑龍江省馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展[3]。因此，為了杜絕濫用農(nóng)藥和提高防效，發(fā)達國家都在積極探索晚疫病的預測預報方法和決策支持系統(tǒng)。目前，國際上已經(jīng)使用的晚疫病預測預報模型有17個[4]，然而，中國在晚疫病預測預報模型研究方面遠落后于歐美發(fā)達國家[5]。本研究借鑒國外馬鈴薯晚疫病預測預報模型原理，結(jié)合黑龍江省氣象數(shù)據(jù)、品種特性和殺菌劑特點，自主設(shè)計了黑龍江省馬鈴薯晚疫病預測預報模型。本模型集成了地理信息系統(tǒng)GIS、無線通訊、WEB技術(shù)、數(shù)據(jù)分析、預警發(fā)布和病害流行等技術(shù)，具有病害信息實時發(fā)布、監(jiān)測預警和決策支持的功能。本研究通過田間小區(qū)試驗，與丹麥NegFry測報模型和不同時間噴藥處理比較，驗證黑龍江省晚疫病預測預報模型應用效果，以科學指導農(nóng)民施藥，達到推廣目的。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗馬鈴薯品種為‘Favorita’，種薯級別為一級種（G3），對晚疫病高度感病。

試驗藥劑具體信息見表1。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗地點及小區(qū)設(shè)置

2016年，試驗選擇在哈爾濱市道外區(qū)民主鄉(xiāng)國家示范園區(qū)，該地每年均有晚疫病發(fā)生。馬鈴薯播種時間為5月13日，出苗80%時間為6月1日，收獲時間為10月3日，行距為80 cm，株距為22 cm。試驗設(shè)5個處理：黑龍江省晚疫病預測預報模型、NegFry模型、每7和10 d施藥和空白對照（表2）。小區(qū)采取隨機區(qū)組排列，每個處理4次重復，每個重復6行，行長5 m，小區(qū)面積24 m2，四周設(shè)隔離行和保護行。

1.2.2 施藥方法

采用背負式電動噴霧器進行葉面噴霧，直至葉片有輕微藥液流下，殺菌劑施用濃度見表1。每種殺菌劑交替使用，施用不得超過2次，避免病原菌產(chǎn)生抗藥性。

1.2.3 氣象數(shù)據(jù)的收集方法

氣象數(shù)據(jù)采集利用美國DAVIS公司生產(chǎn)的4要素野外便攜式氣象站，主要收集溫濕度、降雨和風向，儀器以太陽能板為動力，氣象數(shù)據(jù)每2.5 s更新1次。通過GPRS進行遠程數(shù)據(jù)傳輸，本試驗在田間出苗80%后，開始接收數(shù)據(jù)。

1.2.4 馬鈴薯晚疫病侵染嚴重程度確定

黑龍江省晚疫病預測預報模型依據(jù)平均溫度和相對濕度大于90%時持續(xù)時間，將馬鈴薯潛在侵染程度數(shù)劃分為5個級別（無侵染、輕度侵染、中度侵染、重度侵染和極重侵染）。根據(jù)圖1可判斷晚疫病的潛在侵染程度。例如：當相對濕度≥90%時的平均溫度為7℃時，當持續(xù)時間＜16.5 h時為“無侵染”；當16.5 h≤持續(xù)時間＜19.5 h時為

表1 殺菌劑基本信息Table 1 Fungicide information

表2 不同處理Table 2 Different treatments

圖1 晚疫病發(fā)生嚴重程度與濕潤期持續(xù)關(guān)系Figure 1 Relationship between late blight severity and wetting period

“輕度侵染”；當19.5 h≤持續(xù)時間＜22.5 h時為“中度侵染”，當22.5 h≤持續(xù)時間＜25.5 h時為“重度侵染”；當持續(xù)時間≥25.5 h時為“極重侵染”。以此類推，確定馬鈴薯晚疫病侵染嚴重程度。

1.2.5 馬鈴薯晚疫病病害循環(huán)計算和噴施藥劑時間確定

根據(jù)每天平均溫度，可以確定每天得分值。如果存在病原菌情況下，晚疫病菌從孢子成熟—孢子萌發(fā)—新孢子侵染的過程，需要將每天得分值累加7分時完成一次侵染循環(huán)（表3），而此時如果沒有采取防治措施，則有可能看到侵染葉片上的病斑或其上的白色霉層。最佳施藥時間為每次循環(huán)得分累加值在5～6分時所對應時間，再根據(jù)殺菌劑持效期、降雨、品種抗性和新的侵染循環(huán)確定下一次噴藥時間。

1.2.6 病害調(diào)查時間及方法

每次噴施殺菌劑前，進行病害調(diào)查，如果發(fā)病，則需每周調(diào)查2次，每試驗小區(qū)調(diào)查25～30株，采用James[6]分級計數(shù)法，統(tǒng)計病害發(fā)病百分率。

1.2.7 數(shù)據(jù)處理統(tǒng)計方法

將調(diào)查的馬鈴薯葉片病害發(fā)展情況，計算為病害發(fā)展病程曲線下面積AUDPC（Area under disease progress curve）。如果AUDPC值越大，則發(fā)病越嚴重，防治效果越差。反之，防治效果越顯著。對不同處理AUDPC值進行顯著性分析。AUDPC計算公式[7]：

其中，n為總調(diào)查次數(shù)，Xi為第i次調(diào)查的嚴重度，Ti為第i次調(diào)查的時間。

1.2.8 不同處理產(chǎn)量和爛薯率情況調(diào)查

每個試驗小區(qū)調(diào)查中間2壟（8 m2），調(diào)查產(chǎn)量、植株數(shù)、大中小薯比例（小薯＜50 g、120 g≥中薯≥50 g、大薯＞120 g）[8]和晚疫病爛薯數(shù)量，計算單株產(chǎn)量及公頃產(chǎn)量和晚疫病病薯率[9]。

表3 侵染循環(huán)每天侵染曲線得分的計算標準Table 3 Calculation standard of infection cycle score of infection curve

2 結(jié)果與分析

2.1 馬鈴薯晚疫病預測預報結(jié)果與施藥情況

播種時間為2016年5月13日，6月1日馬鈴薯出苗率達到80%以上。所以，從6月1日開始采集氣象數(shù)據(jù)，經(jīng)黑龍江省馬鈴薯晚疫病預測預報模型數(shù)據(jù)處理后，得到6月1日～8月11日整個馬鈴薯生育期溫度、濕度和降雨情況，黑色柱形是降雨，淺色細線是濕度曲線，黑色細線是溫度曲線，灰色柱形是侵染嚴重程度（圖2）。由黑龍江省馬鈴薯晚疫病預測預報軟件得出適合晚疫病發(fā)生共計19次（極重侵染5次、重度侵染3次、中度侵染6次、輕度侵染5次），柱形高矮表示可能發(fā)生晚疫病嚴重程度。依據(jù)1.2.5判斷噴藥時間依次為7月8日、7月15日、7月22日、7月29日、8月9日，共計5次用藥，每次用藥次序為75%代森錳鋅、25%雙炔酰菌胺、72%代森錳鋅+霜脲氰、68.75%氟吡菌胺+霜霉威+HCl和50%氟啶胺（表4）。

將以上采集氣象數(shù)據(jù)，運用丹麥NegFry測報模型分析結(jié)果顯示，6月30日累積的風險值為140，日風險值為8.95，因此6月30日為首次施藥時間（圖3）。通過氣象數(shù)據(jù)利用NegFry測報模型計算每天病情指數(shù)，進行累加。當病情指數(shù)累加大于40時，則需進行噴施殺菌劑。然后將病情指數(shù)歸0，重新累加病情指數(shù)。2016年采用NegFry測報模型需要噴施殺菌劑7次，分別為6月30日、7月6日、7月13日、7月20日、8月7日、8月14日和9月5日（圖4），噴施藥劑次序為75%代森錳鋅、68.75%氟吡菌胺+霜霉威+HCl、75%代森錳鋅、72%代森錳鋅+霜脲氰、25%雙炔酰菌胺、72%代森錳鋅+霜脲氰和50%氟啶胺。

圖2 馬鈴薯晚疫病可能發(fā)生嚴重程度及噴藥時間Figure 2 Possible severity of potato late blight and time of fungicide application

表4 不同處理噴施藥劑情況Table 4 Fungicide application in different treatments

圖3 NegFry測報模型首次噴施殺菌劑日期Figure 3 Date of fungicide application for the first time based on NegFry model

圖4 NegFry測報模型噴藥次數(shù)情況Figure 4 Number of fungicide appliciton times based on NegFry model

每7 d噴藥和每10 d噴藥處理，首次噴藥時間選擇丹麥NegFry模型時間，為6月30日。按照表4進行藥劑噴施，與黑龍江省馬鈴薯晚疫病預測預報模型相比，施藥次數(shù)多1～3次。

2.2 黑龍江省晚疫病預測預報模型與實際病害發(fā)生擬合情況

圖5 不同處理的晚疫病病害發(fā)展曲線Figure 5 Development curve of late blight under different treatments

表5 黑龍江省馬鈴薯晚疫病預測預報模型的驗證結(jié)果Table 5 Validation for the model of fungicide application based on Heilongjiang Province forecast

2016年，采用黑龍江省晚疫病預測預報模型，預測馬鈴薯生育期內(nèi)出現(xiàn)19次晚疫病侵染周期（圖5）。通過田間調(diào)查驗證，實際馬鈴薯晚疫病發(fā)生情況為20次，黑龍江省晚疫病預測預報模型與實際病害發(fā)生擬合達到95%，具體情況如下：7月3～16日，田間出現(xiàn)中心病株，實際病害發(fā)生情況與黑龍江省馬鈴薯晚疫病預測預報模型結(jié)果擬合度為83%。7月16～22日，病情進入指數(shù)增長期，晚疫病病葉達到中度侵染，實際病害發(fā)生情況與黑龍江省晚疫病預測預報模型擬合度達100%。7月22～27日，田間又一次出現(xiàn)中心病株，與黑龍江省晚疫病預測預報模型預報擬合為100%。7月27日～8月5日，晚疫病開始流行，與黑龍江省晚疫病預測預報模型擬合度為100%。第5次為8月5～15日，晚疫病大流行，與黑龍江省晚疫病預測預報模型預報擬合；8月15～22日，晚疫病發(fā)病達高峰，與黑龍江省晚疫病預測預報模型預報擬合。8月22日～9月3日，晚疫病病情已到衰退期，與黑龍江省晚疫病預測預報模型預報擬合。這些數(shù)據(jù)說明黑龍江省晚疫病預測預報模型預測的結(jié)果與實際發(fā)生期接近，擬合程度較高，為95%（表5）。

2.3 防治效果

通過對整個生育期馬鈴薯晚疫病發(fā)生情況調(diào)查，結(jié)果表明，空白對照（CK）最先發(fā)病，首次發(fā)病日期為7月15日，僅有零星葉片發(fā)病，其他試驗處理均未發(fā)病。采用黑龍江省馬鈴薯晚疫病預測預報模型施藥處理（FM）、每7 d噴藥處理（FW）和NegFry模型施藥處理（FN）病害發(fā)展緩慢，發(fā)病日期為7月28日。到生育期結(jié)束，病害發(fā)病百分率僅為26.25%、22.50%和21.25%，而對照CK到9月2日就已經(jīng)全部死亡（圖5）。由圖6顯示不同處理的AUDPC值，CK為8.85，F(xiàn)T為1.72，F(xiàn)M為1.07，F(xiàn)N為0.92，F(xiàn)W為0.90。對以上數(shù)據(jù)進行方差顯著性分析，結(jié)果顯示，各處理與CK對照處理比較達顯著水平，每7 d噴藥處理（FW）、黑龍江省晚疫病預測預報模型處理（FM）和丹麥NegFry測報模型處理（FN）間比較差異并不顯著。表明采用黑龍江省晚疫病預測預報模型防治晚疫病效果與每7 d噴施藥劑處理和丹麥NegFry測報模型處理達到同等效果。

圖6 不同處理AUDPC值Figure 6 AUDPC values with different treatments

2.4 不同處理對產(chǎn)量的影響

采用不同處理防治馬鈴薯晚疫病，其產(chǎn)量各不相同，產(chǎn)量最高是每7 d噴藥處理（FW），其次是FM、FN、FT和CK。對數(shù)據(jù)進行方差分析，結(jié)果表明，F(xiàn)W、FM和FN與對照CK相比在0.05水平上增產(chǎn)效果達顯著水平，表明采用黑龍江省晚疫病預測預報模型可以有效防治馬鈴薯晚疫病流行，可提高產(chǎn)量，本測報與空白對照相比，增產(chǎn)48.24%。對各處理馬鈴薯晚疫病爛薯率進行調(diào)查，結(jié)果顯示，爛薯率最高是空白對照（CK），達到9.33%，其次為FN，為5.76%，之后依次為FT、FM、FW（表6）。因此，采用黑龍江省馬鈴薯晚疫病預測預報模型處理能夠有效避免和降低塊莖感染幾率，爛薯率降低4.52個百分點，降低次年初侵染源。

大薯率多少，決定商品薯率高低，因此，本研究對不同處理大中小薯率進行統(tǒng)計。圖7結(jié)果表明，晚疫病防治效果越好，對應小薯率就越低，大中薯率就越高。其中，大薯率最高是FW，為61.45%，其次為FM，為58.92%，F(xiàn)N為57.13%。對照CK為47.33%。與空白對照相比，采用黑龍江省晚疫病預測預報模型處理提高大薯率11.59個百分點，小薯率降低5.63個百分點，可有效提高馬鈴薯商品薯率。

表6 不同處理產(chǎn)量和爛薯率Table 6 Yield and rotten tuber percentage under different treatments

圖7 不同處理大中小薯率Figure 7 Large-,medium-andsmall-sizedpotatotuberpercentageunderdifferenttreatments

2.5 經(jīng)濟效益分析

結(jié)果表明（表7），黑龍江省馬鈴薯晚疫病預測預報模型處理與空白對照處理相比新增產(chǎn)值為13 740元/hm2，人工費用除外，扣除用藥成本1 650元/hm2，新增純收入為12 090元/hm2；每7 d噴藥處理與空白對照相比新增產(chǎn)值為13 800元/hm2，扣除用藥成本2 850元/hm2，新增純收入10 950元/hm2。采用丹麥NegFry測報模型與空白對照相比新增產(chǎn)值為12 210元/hm2，扣除用藥成本1 875元/hm2，新增純收入10 335元/hm2。每10 d噴藥處理與空白對照相比新增產(chǎn)值為8 100元/hm2，扣除用藥成本2 250元/hm2，新增純收入5 850元/hm2。由此得出，采用黑龍江省晚疫病預測預報模型較空白對照增收13 740元/hm2，新增純收入較每7 d噴藥處理多1 140元/hm2，節(jié)約用藥成本1 200元/hm2，較丹麥NegFry模型處理增收1 755元/hm2。所以，采用黑龍江省晚疫病預測預報模型即可產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟效益，又可以降低農(nóng)藥使用量，以達到增產(chǎn)增收的目的。

表7 不同馬鈴薯晚疫病防治處理的經(jīng)濟效益評價（元/hm2）Table 7 Economic evaluation of various treatments for control of potato late blight(Yuan/ha)

3 討 論

“十三五”以來，國家提出化肥農(nóng)藥零增長的目標[10]，而馬鈴薯晚疫病預測預報模型，作為一種保證殺菌劑精準施用的技術(shù)，在中國馬鈴薯綠色生產(chǎn)中，具有重要意義。關(guān)于馬鈴薯晚疫病預測預報模型應用，2003年，孫茂林等[11]應用CASTOR軟件建立馬鈴薯晚疫病預警系統(tǒng)研究。2008年，劉浩和張宗山[12]采用比利時CARAH模型對晚疫病進行預測預報，CARAH模型僅針對感病品種，且對何時進行首次噴藥，并不明確。2010年，河北農(nóng)業(yè)大學胡同樂和曹克強[13]開發(fā)了China-blight系統(tǒng)，但受系統(tǒng)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)問題的限制，普及還需要很長時間。2013年，閔凡祥等[14]用丹麥NegFry模型對黑龍江省馬鈴薯晚疫病預測預報，取得顯著防治效果，但數(shù)據(jù)采集生成文本格式不同，需要進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，導致系統(tǒng)無法進行兼容。本研究采用擁有自主知識產(chǎn)權(quán)黑龍江省馬鈴薯晚疫病預測預報模型，與國際先進模型和每7 d噴藥處理數(shù)據(jù)進行比較，結(jié)果顯示，黑龍江省馬鈴薯晚疫病預測預報模型與每7 d施藥處理和丹麥NegFry模型相比達到同等防治效果，且節(jié)約2～3次用藥，測報與實際病害發(fā)生擬合度為95%，增產(chǎn)效果顯著，為48.24%，經(jīng)濟效益明顯，與丹麥NegFry模型相比，效益增加1 755元/hm2。所以，黑龍江省馬鈴薯晚疫病預測預報模型具有良好推廣和應用前景。

本研究系統(tǒng)比較分析了黑龍江省馬鈴薯晚疫病預測預報模型應用效果，黑龍江省馬鈴薯晚疫病預測預報模型可以有效控制感病品種晚疫病發(fā)生與流行，而針對抗性品種，黑龍江省馬鈴薯晚疫病預測預報模型是否可以精準指導噴藥，還需要進一步細化研究，也是當前研究主要方向。