閔凡祥，王貴江，楊 帥，胡林雙，王文重，魏 琪，李文楓

（1黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院馬鈴薯研究所，哈爾濱 150086；2黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，哈爾濱 150086；3黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)遙感與信息研究所，哈爾濱 150086）

0 引言

馬鈴薯營養(yǎng)豐富，糧菜飼兼用，增產(chǎn)增收潛力大，對保障國家糧食安全有著重要的意義[1]。數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，黑龍江省馬鈴薯平均單產(chǎn)僅為16.5 t/hm2，僅為發(fā)達國家單產(chǎn)的1/3[2]，導(dǎo)致單產(chǎn)水平較低主要原因之一就是馬鈴薯晚疫病爆發(fā)頻繁。馬鈴薯晚疫病是由致病疫霉菌引起，導(dǎo)致馬鈴薯莖葉死亡和塊莖腐爛的一種毀滅性卵菌病害[3]，雖然，化學(xué)藥劑防治可以有效控制馬鈴薯晚疫病發(fā)生與流行，但化學(xué)防治技術(shù)普遍存在用藥不及時、過度施藥和盲目施藥等問題，造成防治效果不理想、病菌抗藥性增強、次生有害生物再猖獗和環(huán)境污染等一系列嚴重后果，嚴重影響馬鈴薯單產(chǎn)水平提高，已成為馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展重要制約瓶頸之一[4]。

為了提升馬鈴薯晚疫病防治效率，避免在防治過程中用藥不及時和盲目過度施藥，達到精準防治的目的，世界各國均在馬鈴薯晚疫病監(jiān)測預(yù)警技術(shù)方面開展大量工作，目前國際上已報道的預(yù)測預(yù)報模型有17種之多，均是根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c及馬鈴薯晚疫病發(fā)生規(guī)律等相關(guān)參數(shù)建立模型，并已在各地區(qū)廣泛應(yīng)用，如在丹麥NEGFRY模型、美國BLITECAST模型和比利時CARAH模型等[5]。中國在馬鈴薯晚疫病監(jiān)測預(yù)警技術(shù)研究方面起步較晚，目前，應(yīng)用最廣泛是由謝開云等[6]引入了比利時CARAH模型，已經(jīng)在10余省進行應(yīng)用，在指導(dǎo)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[7]。以往報道比利時CARAH模型應(yīng)用，僅僅是單一模型防效分析，參數(shù)校驗，缺少系統(tǒng)比較，本試驗利用比利時CARAH監(jiān)測預(yù)警模型，針對黑龍江省氣象數(shù)據(jù)、馬鈴薯晚疫病發(fā)生情況和殺菌機特點等，通過田間試驗，與丹麥NEGFRY模型、每7天施藥處理和每10天施藥處理方法進行評價，比較分析不同處理的防治效果，明確CARAH監(jiān)測預(yù)警模型減藥次數(shù)和經(jīng)濟效益分析，進而建立黑龍江省馬鈴薯晚疫病CARAH監(jiān)測預(yù)警模型體系，指導(dǎo)黑龍江省馬鈴薯晚疫病綜合防治工作。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 供試品種 本研究采用品種為國家種質(zhì)克山馬鈴薯種質(zhì)資源庫提供的荷蘭品種‘費烏瑞它’，英文名Favorita，種薯級別為G3，該品種對晚疫病高度敏感。

1.1.2 藥劑 72%霜脲氰錳鋅（商品名：克露），杜邦中國集團有限公司生產(chǎn)；50%氟啶胺（商品名：福帥得），日本石原產(chǎn)業(yè)株式會社生產(chǎn)；68.75%氟菌·霜霉威SC（商品名：銀法利），拜耳作物科學(xué)(中國)有限公司生產(chǎn)；23.4%雙炔酰菌胺（商品名：瑞凡），先正達生物科技(中國)有限公司提供；75%代森錳鋅，江蘇龍燈化學(xué)有限公司生產(chǎn)。

1.1.3 氣象站 本試驗利用Vantage Pro2型美國DAVIS便攜式6要素氣象站，可采集田間的溫度、相對濕度、降雨量、光照、風(fēng)速和風(fēng)向等氣象因子[6]，儀器憑借太陽能板供電，數(shù)據(jù)實時采集后通過GPRS進行遠程數(shù)據(jù)傳輸。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗站點及處理 2018年，田間試驗設(shè)置于黑龍江現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范區(qū)，該區(qū)域氣候濕潤，溫度適宜，適合晚疫病發(fā)生。本試驗設(shè)置為5個處理，分別為比利時CARAH監(jiān)測預(yù)警模型（簡稱CM）、每7天施藥處理（簡稱WM）、每10天施藥處理（簡稱TM）施藥和丹麥NegFry模型處理（簡稱NM）和空白對照（簡稱CK）。每處理重復(fù)4次，小區(qū)面積24 m2，完全隨機區(qū)組排列，四周設(shè)隔離行和接種行。

1.2.2 數(shù)據(jù)的采集方法 本研究待田間出苗80%后，利用便攜式6要素氣象站收集氣象數(shù)據(jù)，同時調(diào)查病害發(fā)生情況。

1.2.3 確定馬鈴薯晚疫病潛在侵染嚴重程度的方法 馬鈴薯晚疫病潛在侵染嚴重程度主要是根據(jù)比利時Guntz-Divoux基本原理進行判斷，原理為當(dāng)每日的平均溫度和相對濕度大于90%時，持續(xù)小時數(shù)越多，馬鈴薯晚疫病潛在侵染嚴重程度就越大[8]。

1.2.4 確定馬鈴薯晚疫病侵染循環(huán)和施藥劑時間方法 馬鈴薯晚疫病侵染循環(huán)曲線是由每天平均溫度決定，每天平均溫度對應(yīng)著一定分值（見表1）。在晚疫病菌存在情況下，病原菌從侵染到萌發(fā)，即為晚疫病侵染循環(huán)。用曲線表示侵染循環(huán)，為每日平均溫度得分值累加為7分，對應(yīng)為病害循環(huán)曲線。如果沒有采取預(yù)防措施，則田間出現(xiàn)晚疫病初期癥狀。比利時CARAH監(jiān)測預(yù)警模型建議，當(dāng)累加得分值在5～6分時，是最佳施藥時間。下一次噴藥時間確定是根據(jù)殺菌劑持效期、新的侵染循環(huán)、降雨和品種抗性判斷。

表1 病害侵染循環(huán)開始后每日分值的計算標(biāo)準

1.2.5 晚疫病調(diào)查及數(shù)據(jù)處理方法 每次噴施藥劑前，進行晚疫病田間調(diào)查。發(fā)病后，需1周調(diào)查2次，采用James分級計數(shù)法[9]，計算病害發(fā)病百分率。利用病害發(fā)病百分率和調(diào)查時間，得出AUDPC(Area under disease progress curve)值。AUDPC值越大，則表示病害發(fā)病越嚴重，病害的防治效果就越差，反之，防治效果越顯著。對不同處理AUDPC值進行平均值多重比較，采用LSD法進行顯著性分析[10]。

1.2.6 田間產(chǎn)量和晚疫病病薯率調(diào)查方法 對小區(qū)試驗進行測產(chǎn)，主要調(diào)查植株數(shù)、大中小薯比例、晚疫病爛薯率和單位產(chǎn)量[11]。計算單株產(chǎn)量及公頃產(chǎn)量和晚疫病病薯率[12]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同晚疫病監(jiān)測預(yù)警模型的結(jié)果分析

2018年5月9日試驗地播種，出苗齊全時間為6月2日。所以，本年CARAH監(jiān)測預(yù)警模型起止時間從6月2日開始，截止時間為9月30日，生育期結(jié)束，整個馬鈴薯生育期溫度曲線（藍色曲線）、相對濕度曲線（綠色曲線）、降雨（藍色柱狀）、病害嚴重度（黃色柱形）和病程曲線（紅色線）情況見圖2，由圖2可知，本試驗區(qū)晚疫病潛在發(fā)生時間段共計44次，其中極重侵染為20次、重度侵染有10次、病害中度侵染有11次、病害輕度侵染為3次，圖2中黃色柱形高矮寬度表示為潛在發(fā)生晚疫病嚴重程度，柱形越高，寬度越大，表明晚疫病發(fā)生越嚴重。

圖1 2018年馬鈴薯晚疫病潛在發(fā)生嚴重程度及侵染循環(huán)情況

圖2 NegFry測報負值分析模型對首次施藥分析

2018年，利用丹麥NegFry監(jiān)測預(yù)警模型分析田間氣象數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示從6月16日起，至6月25日，每日風(fēng)險值累加達到143.71，6月25日的日風(fēng)險值為16，所以，6月25日為丹麥NegFry監(jiān)測預(yù)警模型第一次噴施殺菌劑時間（見圖3）。第二次施藥時間，需通過每日風(fēng)險值進行累加，每日風(fēng)險值累加大于等于40時，需噴施殺菌劑。之后，將每日風(fēng)險值歸0，重新累加，進而確定下一次施藥時間[13]。

圖3 丹麥NegFry監(jiān)測預(yù)警模型施藥次數(shù)情況

2.2 不同處理施藥情況結(jié)果分析

CM處理時間依次為6月28日、7月10日、7月24日、8月5日、8月13日、8月29日和9月7日，共計噴藥7次，每次施藥依次為75%代森錳鋅、68.75%氟菌·霜霉威SC、72%霜脲氰錳鋅、23.4%雙炔酰菌胺、68.75%氟菌·霜霉威SC、72%霜脲氰錳鋅、50%氟啶胺（見表2）；NM處理噴藥時間依次分別為6月25日、7月5日、7月16日、7月21日、8月4日、8月14日、8月24日、8月30日和9月4日（圖3），噴施藥劑順序依次為75%代森錳鋅、68.75%氟菌·霜霉威SC、72%霜脲氰錳鋅、23.4%雙炔酰菌胺、68.75%氟菌·霜霉威SC、72%霜脲氰錳鋅、23.4%雙炔酰菌胺、75%代森錳鋅、50%氟啶胺；WM和TM處理，首次噴藥時間選擇丹麥NegFry模型時間，為6月25日，WM處理共計噴藥10次，TM處理噴藥8次，具體噴藥時間見表2。通過比較，WM處理、TM處理和NM處理和與CM處理相比，減少施藥次數(shù)分別為3次、1次和2次。

表2 不同處理噴施藥劑時間及施藥類型情況

2.3 CARAH監(jiān)測預(yù)警模型與病害實際發(fā)生擬合情況分析

2018年，采用CARAH監(jiān)測預(yù)警模型，分析出馬鈴薯整個生育期內(nèi)出現(xiàn)44次病害病程曲線（見圖2）。實際調(diào)查顯示馬鈴薯晚疫病各個級別發(fā)生次數(shù)為41次，CARAH監(jiān)測預(yù)警模型分析晚疫病潛在發(fā)生時間段共計44次，與田間實際病害發(fā)生數(shù)擬合度達到93%，具體情況如下：6月26—7月14日，田間初始出現(xiàn)發(fā)病中心病株，模型與實際病害發(fā)生情況擬合度為67%。7月14—8月5日，田間病害進入指數(shù)期，葉片發(fā)病嚴重程度達中度侵染，模型與實際病害發(fā)生情況擬合度達91%。8月5日—8月31日，病害開始大流行，模型與實際病害發(fā)生情況擬合度達100%。9月1日—9月10日，晚疫病發(fā)病達高峰，之后，病害進入衰退期。通過調(diào)查表明，CARAH監(jiān)測預(yù)警模型的結(jié)果與實際發(fā)生期高度接近（見表3），測報準確率達到93%。

表3 CARAH監(jiān)測預(yù)警模型的驗證結(jié)果

2.4 不同處理防治效果比較

通過田間病害發(fā)生調(diào)查，結(jié)果表明：6月30日空白對照(CK)首先發(fā)現(xiàn)病斑，僅零星葉片發(fā)病，其他試驗處理均沒有發(fā)現(xiàn)病斑。7月14日CM處理、WM處理和NM處理陸續(xù)發(fā)病，計入病害指數(shù)增長期。截至生育期結(jié)束，各處理TM、CM、NM和WM病害發(fā)病百分率分別為37.50%、26.25%、22.25%和22.00%，9月1日CK發(fā)病率為100%，全部死亡（圖4）。計算不同處理AUDPC值，CK、TM、CM、NM和WM分別為12.25、1.85、1.27、1.11和1.08（圖5）。對上述AUDPC值進行數(shù)據(jù)差異顯著性分析，分析顯示，各處理與CK比較達顯著水平，WM、CM和NM處理之間比較差異并不顯著。CM處理與WM和NM處理達到同等效果。

圖4 不同處理的晚疫病病害發(fā)展曲線

圖5 不同處理AUDPC值

2.5 不同處理對田間馬鈴薯產(chǎn)量及商品薯率的影響

不同處理由于防治晚疫病的效果不同，導(dǎo)致產(chǎn)量差異各不相同。產(chǎn)量最高是CARAH監(jiān)測預(yù)警模型處理(CM)，其次是WM、NM、TM和CK，分別是43.24、42.61、42.27、39.74和29.12t/hm2。采用LSD法對數(shù)據(jù)進行平均值多重比較，結(jié)果顯示W(wǎng)M、CM和NM與CK處理相比產(chǎn)量差異達0.05顯著水平，增產(chǎn)效果較明顯。所以，利用CARAH監(jiān)測預(yù)警模型可以有效控制馬鈴薯晚疫病的流行，減少因此病害造成損失，增產(chǎn)效果較顯著，CARAH監(jiān)測預(yù)警模型與空白對照相比增產(chǎn)高達48.47%。對不同處理馬鈴薯晚疫病病薯率調(diào)查發(fā)現(xiàn)，病薯率從高到低依次為CK、NM、TM、CM和WM（表4），比利時CARAH監(jiān)測預(yù)警模型處理與對照相比病薯率降低4.43個百分點，所以，CARAH監(jiān)測預(yù)警模型處理能夠顯著降低馬鈴薯塊莖感染病原菌的概率，從而減少次年初侵染源。

表4 產(chǎn)量和病薯率情況及差異分析

商品薯率高低是由大中薯率多少所決定，因此，本研究對不同處理大中小薯率進行統(tǒng)計，明確不同處理對商品薯率影響。研究結(jié)果表明：病害防控效果越好，相應(yīng)小薯率就越低，對應(yīng)商品薯率就越高（見圖6）。其中，商品薯率最高是WM，為95.06%，其次為NM為94.14%，CM為93.98%，TM為89.64%，CK為81.35%。與CK相比，采用CARAH監(jiān)測預(yù)警模型處理提高大中薯率12.63個百分點，小薯率降低12.63個百分點，所以，本實驗CARAH監(jiān)測預(yù)警模型、每7天噴試藥劑處理和丹麥NegFry監(jiān)測預(yù)警模型處理可有效提高馬鈴薯商品薯率。

圖6 不同處理大中小薯率

2.6 經(jīng)濟效益分析

調(diào)查結(jié)果表明（表5），比利時CARAH監(jiān)測預(yù)警模型處理(CM)與空白對照處理(CK)相比較，CM處理新增產(chǎn)值為14116元/hm2，不計算人工費用，扣除用藥成本3150元/hm2，新增純收入為10966元/hm2；每7天噴藥處理(WM)與空白對照(CM)相比，WM處理新增產(chǎn)值為13491元/hm2，人工費用除外，去除藥劑成本4500元/hm2，WM處理新增純收入8991元/hm2?？瞻讓φ仗幚?CM)與丹麥NEGFER測報模型處理(NM)比較，NM處理新增產(chǎn)值為13147元/hm2，扣除用藥成本4050元/hm2，NM處理新增純收入9097元/hm2?？瞻讓φ仗幚?CK)與每10天噴藥處理(TM)相比，TM處理新增產(chǎn)值為10615元/hm2，減去藥劑成本3600元/hm2，TM處理新增純收入7015元/hm2。由此得出，采用CM處理較CK增收10966元/hm2，用藥成本比WM處理節(jié)約1350元/hm2，新增純收入比WM處理增加1975元/hm2，較NM處理增收1869元/hm2。所以，利用CARAH監(jiān)測預(yù)警模型防治馬鈴薯晚疫病，即可增加經(jīng)濟效益，又能夠降低農(nóng)藥使用量，達到增效和減藥的目的。

表5 不同馬鈴薯晚疫病防治處理的經(jīng)濟效益評價 元/hm2

3 討論與結(jié)論

比利時CARAH監(jiān)測預(yù)警模型應(yīng)用在中國擁有20余年歷史，已經(jīng)在10余省進行應(yīng)用[14-18]，但對于模型的評價，僅僅是通過病情指數(shù)調(diào)查，對模型防治效果進行分析，存在著對模型原理和應(yīng)用技術(shù)掌握不夠而理解出現(xiàn)偏差的情況[7]。本研究以丹麥NEGFRY模型和常規(guī)施藥防治措施作為對照，引入病程曲線下面積即AUDPC值，明確CARAH監(jiān)測預(yù)警模型在病害發(fā)展過程中防治效果。有效解決數(shù)據(jù)分析偏差和缺乏有效對照的問題，提高黑龍江省馬鈴薯晚疫病監(jiān)測預(yù)警水平。

比利時CARAH監(jiān)測預(yù)警模型的準確性主要受品種抗性、病菌種群結(jié)構(gòu)、區(qū)域環(huán)境和殺菌劑特性等因素會影響[7]，本試驗為避免品種影響，選用感病品種‘費烏瑞它’，但在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，相同品種在不同氣候環(huán)境、不同菌源結(jié)構(gòu)下，不同藥劑防治下，晚疫病的流行規(guī)律仍然存在一定的差異。所以，為了保證試驗一致性，試驗過程中采用自然發(fā)病和人工接種同時進行方法，接種病原菌為優(yōu)勢菌株。在調(diào)查數(shù)據(jù)處理上采用AUDPC值過程量的分析方法，避免單次偏差問題出現(xiàn)，以保證整體評估的準確性。

比利時CARAH監(jiān)測預(yù)警模型原理是根據(jù)感病品種和病原菌特性，即溫度、濕度和降雨情況，分析出可能潛在病害發(fā)生時間段，利用殺菌劑，無死角全方位覆蓋防治。但是，“病害三角”中，寄主抗性一樣非常重要，比利時CARAH監(jiān)測預(yù)警模型只是針對感病品種，而對于耐病品種，如果采用CARAH監(jiān)測預(yù)警模型防治，勢必產(chǎn)生不必要的浪費。因此，首先需要開展對區(qū)域主要馬鈴薯栽培品種抗性級別鑒定，明確抗性級別，對于感病品種，直接可以采用測報模型進行防治。對于中感或中抗品種，需開展病原菌在與不同品種侵染曲線研究，即不同品種病程曲線調(diào)查試驗，明確不同耐病品種病程發(fā)展曲線，進而完善比利時CARAH監(jiān)測預(yù)警模型，全方位為黑龍江省馬鈴薯晚疫病防治服務(wù)。

本研究結(jié)果表明CARAH監(jiān)測預(yù)警模型可用于黑龍江省馬鈴薯晚疫病綜合防治工作中，與高頻繁施藥處理和國際先進的測報模型處理相比較，取得同等防治效果，而且CARAH監(jiān)測預(yù)警模型與丹麥NEGFRY模型處理，每7天和10天施藥處理相比，減少殺菌劑使用次數(shù)1～3次。與CK相比，增產(chǎn)48.47%小薯率降低12.63個百分點，病薯率降低4.43個百分點，增加純收入10 966元/hm2。所以，CARAH監(jiān)測預(yù)警模型可用于指導(dǎo)黑龍江省馬鈴薯晚疫病防治工作，進而減少不必要殺菌劑噴施，達到精準治的效果，完成減藥目標(biāo)。