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        濟(jì)南地區(qū)葡萄霜霉病發(fā)生規(guī)律、流行關(guān)鍵氣象因子分析及預(yù)測

        2021-01-18 05:23:44張眉吳斌姜珊珊辛志梅郭霞王升吉辛相啟
        山東農(nóng)業(yè)科學(xué) 2020年12期
        關(guān)鍵詞:霜霉病降雨量侵染

        張眉,吳斌,姜珊珊,辛志梅,郭霞,王升吉,辛相啟

        (山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所/山東省植物病毒學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東濟(jì)南 250100)

        葡萄霜霉病由葡萄生單軸霜霉菌(Plasmopara viticola)侵染引起,在我國主要葡萄產(chǎn)區(qū)均有發(fā)生,是山東葡萄生產(chǎn)上最嚴(yán)重的病害之一。葡萄霜霉病潛育期短、發(fā)病快、危害大,可導(dǎo)致減產(chǎn)30%~50%,嚴(yán)重時(shí)減產(chǎn)80%以上[1]。當(dāng)前,化學(xué)藥劑防控仍然是防治葡萄霜霉病的最主要手段[2],然而化學(xué)藥劑的大量使用會造成環(huán)境污染,影響葡萄食品安全,制約著葡萄產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此,精準(zhǔn)有效地預(yù)測霜霉病的發(fā)生流行,對農(nóng)藥的合理使用和葡萄的提質(zhì)增效具有重要意義。

        葡萄霜霉病屬于多循環(huán)病害,霜霉病菌的潛育期為7~12 d[3],由病部產(chǎn)生的孢子囊經(jīng)空氣傳播進(jìn)行再侵染,一個(gè)生長季中可進(jìn)行多次重復(fù)侵染[4]。葡萄霜霉病的發(fā)生時(shí)期因地區(qū)和年份不同而有所差異[3]。在陜西咸陽,葡萄霜霉病一般在6月中下旬開始發(fā)病,8月份進(jìn)入盛發(fā)期[5];賀蘭山東麓釀酒葡萄霜霉病一般在7月中下旬開始發(fā)病,8月下旬至9月初進(jìn)入發(fā)病高峰期[6]。葡萄霜霉病的發(fā)生流行與天氣條件密切相關(guān)。齊慧霞等[4]研究表明,在一天中每小時(shí)葡萄霜霉病菌孢子囊飛散量與空氣相對濕度呈極顯著正相關(guān),與溫度呈極顯著負(fù)相關(guān)。于舒怡等[7]研究認(rèn)為,相對濕度對葡萄霜霉病的病情擴(kuò)展有顯著影響,氣溫、葉面濕潤時(shí)間和降雨量對病情擴(kuò)展有一定影響。溫度、相對濕度、降雨量也常作為葡萄霜霉病 的 預(yù) 測 因 子[8],如 Tran Manh Sung[9]和Rouzet[10]等以降雨量和溫度為預(yù)測因子對葡萄霜霉病菌卵孢子成熟度和初侵染程度進(jìn)行了預(yù)測。近年來,國內(nèi)也報(bào)道了多個(gè)葡萄霜霉病預(yù)測模型,王國珍等[6]用氣溫、相對濕度、降雨量、降雨日作為預(yù)測因子,組建了賀蘭山東麓地區(qū)葡萄霜霉病短期預(yù)測模型;魏開來[11]以溫度、相對濕度、卵孢子萌發(fā)所需的保濕時(shí)間為預(yù)測因子,建立了葡萄霜霉病菌卵孢子萌發(fā)模型;馬延慶等[5]建立了咸陽地區(qū)葡萄霜霉病的經(jīng)驗(yàn)預(yù)測模型;徐丹丹等[12]建立的經(jīng)驗(yàn)?zāi)P涂梢灶A(yù)測北京延慶地區(qū)“金星無核”葡萄霜霉病的發(fā)生流行。

        目前,濟(jì)南地區(qū)葡萄霜霉病的發(fā)病規(guī)律和流行預(yù)測尚未見報(bào)道。通過連續(xù)多年系統(tǒng)監(jiān)測葡萄霜霉病的發(fā)生流行,并結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀髼l件,本研究明確葡萄霜霉病的發(fā)生流行動(dòng)態(tài)及影響霜霉病流行的關(guān)鍵氣象因子,預(yù)測葡萄霜霉病的流行條件,以期為濟(jì)南地區(qū)葡萄霜霉病的防治和預(yù)測預(yù)報(bào)提供理論依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 葡萄霜霉病田間發(fā)病動(dòng)態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測

        山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所在濟(jì)南東郊(117°15′55″E,36°39′48″N)建立了葡萄霜霉病田間發(fā)病動(dòng)態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測站,園內(nèi)葡萄霜霉病常年發(fā)生,均為自然發(fā)病,在整個(gè)葡萄生長季中不使用任何殺菌劑。調(diào)查品種為高感品種玫瑰香。2012—2016年在種植地塊的不同方位設(shè)立4個(gè)小區(qū),每小區(qū)均隨機(jī)選取20個(gè)當(dāng)年抽生新蔓進(jìn)行霜霉病定點(diǎn)系統(tǒng)監(jiān)測。從葡萄園始見霜霉病開始,每隔6 d調(diào)查一次發(fā)病情況,計(jì)算發(fā)病率和病情指數(shù)。

        葡萄霜霉病葉片發(fā)病嚴(yán)重度分級標(biāo)準(zhǔn)采用6級分級法:0級,葉片上沒有可見病斑;1級,病斑面積占整個(gè)葉面積的5%以下;3級,病斑面積占整個(gè)葉面積的5% ~25%;5級,病斑面積占整個(gè)葉面積的26% ~50%;7級,病斑面積占整個(gè)葉面積的51%~75%;9級,病斑面積占整個(gè)葉面積的76%以上,或者葉片枯死脫落。發(fā)病率(%)=發(fā)病葉片總數(shù)/調(diào)查總?cè)~數(shù)×100。病情指數(shù)=∑(各級病葉數(shù)×相對級數(shù)值)/(調(diào)查總?cè)~數(shù)×9)×100。

        1.2 田間氣象數(shù)據(jù)觀測

        在葡萄種植園內(nèi)安裝農(nóng)田小氣候自動(dòng)觀測站(錦州陽光氣象科技有限公司生產(chǎn),型號為TRMZS3)。葡萄霜霉病菌在適宜條件下,2 h內(nèi)就可以完成再侵染,氣象數(shù)據(jù)采集時(shí)間間隔過長就不能及時(shí)預(yù)測[8]。因此,本觀測站每隔30 min自動(dòng)記錄一次環(huán)境溫度、相對濕度、降雨量等氣象數(shù)據(jù)。

        1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

        觀測記錄的溫度和相對濕度按照日平均值計(jì)算,降雨量按照日累計(jì)值計(jì)算。使用Microsoft Excel 2010和SigmaPlot 12.5軟件對葡萄霜霉病發(fā)病情況、氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和做圖。

        發(fā)病率(病情指數(shù))日增長率計(jì)算公式為:

        其中x1、x2分別為t1、t2日的發(fā)病率或病情指數(shù)。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 葡萄霜霉病的流行曲線分析

        2012—2015 年系統(tǒng)監(jiān)測葡萄霜霉病的發(fā)生情況,初次觀測到霜霉病葉的時(shí)間分別為7月19日、7月22日、7月17日和6月18日,發(fā)病率分別為4.50%、3.00%、6.22%和0.43%,病情指數(shù)分別為0.61、0.33、0.69和0.05。2012—2014年從田間始見霜霉病病斑到8月初病情發(fā)展緩慢,隨后病情開始迅速增長,9月上旬以后病情趨于穩(wěn)定。2015年6月上旬雨水較多,且出現(xiàn)連陰雨天氣,6月中旬田間即出現(xiàn)霜霉病病斑,7月初病情開始快速增長,8月底病害增長接近飽和,而后漸趨停止。從圖1可以看出,不同年份葡萄霜霉病的田間發(fā)生流行情況存在差異,但發(fā)病趨勢總體一致,均呈“S”型曲線,符合邏輯斯蒂增長。綜上可知,一般年份,濟(jì)南地區(qū)葡萄霜霉病7月初開始發(fā)病,8月初到9月上旬為盛發(fā)期,前期降雨多的年份,霜霉病發(fā)生早。

        圖1 濟(jì)南地區(qū)葡萄霜霉病田間發(fā)病流行曲線

        2.2 葡萄霜霉病發(fā)生流行的氣象因子分析

        以葡萄園內(nèi)初次監(jiān)測到霜霉病的日期為起點(diǎn),以進(jìn)入衰退期的最后一次調(diào)查日期為終點(diǎn),對2012—2015年的園內(nèi)溫度、相對濕度和降雨量進(jìn)行分析。結(jié)果(圖2)表明:4年內(nèi)的溫度范圍為18.54~32.74℃,平均值為25.40℃,溫度變化不大;相對濕度范圍為39.92% ~93.77%,平均值為84.88%,相對濕度有一定的變化;降雨量范圍為0~84.8 mm,4年總降雨量為1 087.7 mm,每個(gè)降雨日的平均降雨量為12.0 mm。降雨量的變化很大,特別是在田間始見霜霉病后的10 d內(nèi),降雨量較大(280.80 mm),且降雨出現(xiàn)頻率高(共有15個(gè)降雨日,降雨頻率為0.38),每個(gè)降雨日的平均降雨量為18.72 mm(圖3、圖4)。由此可以看出,降雨是影響葡萄霜霉病流行的關(guān)鍵氣象因子,相對濕度對霜霉病流行有一定的影響。

        圖2 2012—2015年葡萄園田間氣象數(shù)據(jù)分析

        2.3 葡萄霜霉病的流行預(yù)測

        對4年中病害日增長率較大的7次調(diào)查前的第7~16 d內(nèi)(10 d)的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,結(jié)果(表1)表明,7次調(diào)查中有6次出現(xiàn)超過連續(xù)2 d的降雨過程,且在連續(xù)降雨日中都出現(xiàn)超過5 mm的降雨,但10 d內(nèi)的總降雨量差異較大(23.9~155.2 mm)。根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以推導(dǎo)出濟(jì)南地區(qū)葡萄霜霉病的流行預(yù)測指標(biāo)為:葡萄園內(nèi)出現(xiàn)霜霉病后,當(dāng)遇到日降雨量超過5 mm,且該降雨日前后有連續(xù)2 d以上的降雨過程,即可導(dǎo)致霜霉病菌的大量侵染,侵染后7~12 d內(nèi)大量顯癥造成病害流行。

        2015年6月30 日的情況較為特殊,該次調(diào)查距前一次調(diào)查的發(fā)病率日增長率為0.2961,調(diào)查前的第7~16 d內(nèi)總降雨量僅為4.4 mm,沒有超過5 mm的降雨日,也沒有連續(xù)降雨日。但在該次調(diào)查前的第17 ~26 d內(nèi)有兩個(gè)降雨過程,總降雨量為33 mm,降雨日4個(gè),有2個(gè)連續(xù)2 d的降雨過程,且在這2個(gè)連續(xù)2 d的降雨過程中都出現(xiàn)了超過5 mm的降雨,葡萄霜霉病菌可能是在這2次降雨中侵染,之后降雨較少,病斑沒有大量顯癥,6月25日的降雨量為25.2 mm,且該日前后出現(xiàn)了2個(gè)連續(xù)降雨日,遇到這一較大的降雨過程,前期侵染的病斑迅速顯癥。

        圖3 2012—2015年田間始見葡萄霜霉病后30 d內(nèi)的降雨量情況

        圖4 2012—2015年田間始見葡萄霜霉病后30 d內(nèi)的降雨日情況

        表1 2012—2015年病害日增長率較大的7次調(diào)查前的第7~16 d氣象數(shù)據(jù)

        2.4 葡萄霜霉病流行預(yù)測指標(biāo)的有效性驗(yàn)證

        通過對2016年果園內(nèi)葡萄霜霉病發(fā)生情況的系統(tǒng)調(diào)查及田間氣象數(shù)據(jù)的觀測統(tǒng)計(jì),驗(yàn)證以上推導(dǎo)出的濟(jì)南地區(qū)葡萄霜霉病流行預(yù)測指標(biāo)的有效性。2016年6月23日葡萄園始見霜霉病斑,6月29日—7月1日出現(xiàn)一次連續(xù)3 d的降雨過程,總降雨量為30.5 mm,且有超過5 mm的降雨日。根據(jù)推導(dǎo)出的葡萄霜霉病流行預(yù)測指標(biāo)可以判斷,在這一降雨過程之后霜霉病菌會大量侵染,7~12 d后開始大量顯癥。病情調(diào)查結(jié)果顯示,7月11日葡萄霜霉病的發(fā)病率為87.2%,病情指數(shù)為23.16,距前一次(7月5日,發(fā)病率34.4%,病情指數(shù)4.58)調(diào)查的發(fā)病率日增長率為0.4274,病情指數(shù)日增長率為0.3062,是2016年葡萄霜霉病病害日增長率最大的一次。由此可見,以上推導(dǎo)出的濟(jì)南地區(qū)葡萄霜霉病流行預(yù)測指標(biāo)是有效的。

        3 討論與結(jié)論

        葡萄霜霉病菌卵孢子被認(rèn)為是葡萄霜霉病菌的初侵染菌態(tài)[13]。Tran Manh Sung等[9]研究表明,由于不同年份降雨量不同,卵孢子的成熟期和病害發(fā)生程度有明顯差異。李寶燕等[14]研究認(rèn)為,降雨是影響葡萄霜霉病始發(fā)期的主要因子。本研究連續(xù)4年定點(diǎn)監(jiān)測濟(jì)南地區(qū)葡萄霜霉病的發(fā)病情況,從病害流行時(shí)間動(dòng)態(tài)可以看出,一般年份,濟(jì)南地區(qū)7月初開始發(fā)病,8月初進(jìn)入盛發(fā)期。2015年6月上旬雨水較多,且有連陰雨天,田間發(fā)病明顯較早,由此可見,前期降雨多的年份,葡萄霜霉病發(fā)生早。金恭璽等[15]的研究也表明,石河子地區(qū)5月下旬和6月上旬低溫、高濕,6月上旬降雨較多,特別是連陰雨較多的年份,葡萄霜霉病發(fā)生較早,且前期發(fā)病重。所以,在葡萄生產(chǎn)中,當(dāng)遇到前期降雨多的年份,應(yīng)當(dāng)提前預(yù)防霜霉病的發(fā)生。李寶燕等[14]推導(dǎo)出山東煙臺地區(qū)葡萄霜霉病初侵染的預(yù)測條件,當(dāng)日均溫超過20℃、日降雨量超過20 mm,且降雨前后有2個(gè)以上的連續(xù)降雨日,若天氣不是特別干旱1周后、若天氣干旱2~3周后田間可見到發(fā)病病斑。本研究對2012—2016年的葡萄霜霉病發(fā)生情況及氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)以上預(yù)測指標(biāo)也適用于濟(jì)南地區(qū)葡萄霜霉病的初侵染預(yù)測,因此,在預(yù)測濟(jì)南地區(qū)霜霉病始發(fā)時(shí),可以將以上初侵染預(yù)測條件作為參考,用于葡萄霜霉病的預(yù)防。

        葡萄霜霉病菌主要以孢子囊的形式進(jìn)行多次再侵染,在天氣條件合適的情況下,可造成大侵染大發(fā)生[16]。于舒怡等[17]研究認(rèn)為,沈陽地區(qū)葡萄霜霉病的流行與7 d平均相對濕度、7 d累計(jì)降雨量和7 d葉面濕潤時(shí)數(shù)呈顯著正相關(guān)。馬俊義等[18]研究認(rèn)為,6—7月的降雨量和降雨次數(shù)是導(dǎo)致新疆北部葡萄霜霉病流行的主要因子之一。本研究對田間溫度、相對濕度和降雨量進(jìn)行研究,結(jié)果表明,降雨是影響濟(jì)南地區(qū)葡萄霜霉病流行的關(guān)鍵因子。與杜蕙等[19]的研究結(jié)果一致,他們認(rèn)為有效降水是影響葡萄霜霉病蔓延流行的關(guān)鍵氣象因子。魏開來[11]研究發(fā)現(xiàn),霜霉病流行后,降雨帶來的低溫高濕導(dǎo)致霜霉病菌以指數(shù)級的速度生長繁殖,霜霉病害迅速流行。李卓等[20]研究表明,葡萄霜霉病菌孢子囊只有在水中才能萌發(fā)并釋放游動(dòng)孢子,即使100%的濕度也不能萌發(fā),所以水是孢子囊萌發(fā)的決定性因素。劉延琳[21]和趙奎華[3]也同樣認(rèn)為,葡萄霜霉病菌孢子囊及游動(dòng)孢子的萌發(fā)和侵入必須在水滴中進(jìn)行。因此,能夠在葡萄葉片表面形成水滴的降雨是決定葡萄霜霉病流行的關(guān)鍵條件。

        本研究根據(jù)4年的葡萄霜霉病田間發(fā)生情況進(jìn)一步推導(dǎo)得出,當(dāng)發(fā)病葡萄園內(nèi)遇到日降雨量超過5 mm,且前后有連續(xù)2 d以上的降雨過程,可造成霜霉病菌的大量侵染,降雨期越長,霜霉病菌侵染量越大,病菌侵染7~12 d后葡萄霜霉病即可流行。2016年葡萄霜霉病的田間發(fā)病情況驗(yàn)證了該流行預(yù)測指標(biāo)的有效性,且該預(yù)測方法簡便、易于掌握,可用于指導(dǎo)濟(jì)南地區(qū)葡萄霜霉病的田間防治,阻止霜霉病的流行,減少化學(xué)藥劑的使用。

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