寒地水稻主栽品種稻瘟病流行規(guī)律

宋成艷， 王桂玲， 李立軍， 劉乃生，劉學(xué)敏， 周雪松

（1.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院佳木斯水稻研究所，佳木斯 154026；2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院植物保護系，哈爾濱 150030；3.黑龍江省農(nóng)藥管理檢定站，哈爾濱 150090）

寒地水稻主栽品種稻瘟病流行規(guī)律

宋成艷1， 王桂玲1， 李立軍3， 劉乃生1，劉學(xué)敏2*， 周雪松1

（1.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院佳木斯水稻研究所，佳木斯 154026；2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院植物保護系，哈爾濱 150030；3.黑龍江省農(nóng)藥管理檢定站，哈爾濱 150090）

摘要稻瘟病是危害我國水稻生產(chǎn)的四大主要病害之一。在自然發(fā)病條件下，研究了黑龍江省抗、感不同和熟期不同的6個生產(chǎn)主栽品種稻瘟病的流行規(guī)律，分析空氣溫度、相對濕度、降雨量、雨日數(shù)以及初始發(fā)病率等多種流行因素對發(fā)病率的影響。結(jié)果表明，不同熟期品種，感病品種葉瘟及穗頸瘟發(fā)病時間早、發(fā)展速度快、發(fā)病程度高，發(fā)病時間比抗病品種早7～10 d，供試品種田間稻瘟病的流行規(guī)律可用Logistic模型描述。分別建立了不同抗、感品種的稻瘟病葉瘟和穗頸瘟的預(yù)測模型，其中在黑龍江省水稻生產(chǎn)季節(jié)雨日和相對濕度對田間稻瘟病的流行速度影響最大，是稻瘟病流行的限制因子。

關(guān)鍵詞寒地； 稻瘟??； 水稻品種； 流行規(guī)律

黑龍江省位于北緯43°25′～53°33′之間，年平均氣溫－5～4℃之間，是全國氣溫最低的省份，屬寒地稻作區(qū)。據(jù)黑龍江省種子管理局統(tǒng)計，2010年水稻種植面積約293萬hm2左右，是北方稻作區(qū)種植面積最大的早粳稻作區(qū)，也是全國重要的商品糧生產(chǎn)基地。

稻瘟病是危害水稻最嚴(yán)重的病害之一，屬世界性水稻病害。每年均有不同程度的發(fā)生，重病地區(qū)一般減產(chǎn)10%～20%，重的達(dá)40%～50%，局部田塊甚至顆粒不收。20世紀(jì)90年代以來，中國稻瘟病的年發(fā)生面積均在380萬hm2以上，年損失稻谷達(dá)數(shù)億kg［1］。1993年為中國稻瘟病大發(fā)生年，發(fā)生面積達(dá)543.2萬hm2次，損失稻谷高達(dá)數(shù)10億kg［2］。1999年、2002年、2005年、2006年黑龍江省稻瘟病大發(fā)生，2005年發(fā)病面積71.3萬hm2，絕產(chǎn)面積3.6萬hm2，導(dǎo)致水稻減產(chǎn)4.2億kg。特別是佳木斯地區(qū)2005年稻瘟病發(fā)病面積達(dá)8.1萬hm2，占水稻種植總面積的58.7%，其中，葉瘟發(fā)病面積2.86萬hm2，占水稻總面積的35.3%；穗頸瘟發(fā)病面積5.24萬hm2，占水稻總面積的64.7%。絕產(chǎn)面積0.72萬hm2，占水稻總面積的5.2%。發(fā)生面積及發(fā)病程度是佳木斯地區(qū)發(fā)生水稻稻瘟病害有史以來最多、最嚴(yán)重的一次，造成減產(chǎn)0.7億kg。2006年發(fā)生面積仍達(dá)73萬hm2，其中葉瘟58萬hm2，穗頸瘟15萬hm2，一般發(fā)病地塊穗頸瘟率為10%～25%，嚴(yán)重發(fā)病區(qū)穗頸瘟達(dá)70%以上［3-9］。稻瘟病已成為水稻高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的一大障礙，是制約水稻產(chǎn)量水平進一步提高的主要限制因素之一。因此解決寒地稻區(qū)稻瘟病大發(fā)生的問題勢在必行。對黑龍江省稻瘟病流行規(guī)律研究較少見，黃春艷等［10-11］采用因子分析、逐步回歸方法和電子計算機技術(shù)對黑龍江省水稻主產(chǎn)區(qū)進行了稻瘟病流行趨勢預(yù)測及修正預(yù)報研究，我們參考前人的一些研究結(jié)果，結(jié)合本稻區(qū)的生產(chǎn)實際，從流行學(xué)角度開展寒地稻區(qū)水稻主栽品種稻瘟病發(fā)生規(guī)律研究，進一步明確寒地稻區(qū)水稻稻瘟病發(fā)生規(guī)律，為減輕稻瘟病危害提供科學(xué)依據(jù)，對指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，保障水稻生產(chǎn)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗材料為年種植面積超過6.67萬hm2的寒地水稻主栽品種，選用熟期不同、抗感不同的6個品種見表1。

表1 參試水稻品種的抗病性及熟期Table 1 The resistance and maturity of the test rice varieties

1.2 方法

1.2.1 品種對稻瘟病發(fā)生規(guī)律的影響

1.2.1.1 田間試驗設(shè)計

在自然感病圃內(nèi)，選擇早、中、晚3個熟期，抗、感差異明顯的品種（見表1），每品種定點5穴，3次重復(fù)，于稻瘟病發(fā)生初期開始調(diào)查葉瘟，以葉片為單位，目測法記錄葉片發(fā)病數(shù)和病級，每7 d調(diào)查1次；于9月初開始調(diào)查穗頸瘟，以穗為單位，目測法記錄每穗發(fā)病情況，每7 d調(diào)查1次。

1.2.1.2 數(shù)據(jù)分析方法

按下列公式計算發(fā)病率、病情指數(shù)；以調(diào)查時間為X軸，病葉率為Y軸繪制散點圖，根據(jù)散點圖的趨勢選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型進行回歸分析，用SPSS 12.0軟件包通過比較回歸決定系數(shù)（R2）和剩余平方和（SQ）篩選最優(yōu)方程。

1.2.1.3 調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)

采用國際水稻所的苗、葉、穗頸瘟統(tǒng)一調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)［12］。

1.2.2 氣象因子對稻瘟病發(fā)生規(guī)律的影響

1.2.2.1 氣象資料的收集

采用6－9月份黑龍江省農(nóng)墾水稻所氣象觀測站氣象資料，包括病害調(diào)查期間的日平均溫度、日平均相對濕度、日降雨量、雨日數(shù)。

1.2.2.2 田間系統(tǒng)觀察

方法同1.2.1.1。

1.2.2.3 數(shù)據(jù)整理分析

全部數(shù)據(jù)采用SPSS 12.0軟件包進行擬合檢驗，以日平均溫度、日平均相對濕度、降雨量、雨日、初始發(fā)病率及多種互作為自變量，發(fā)病率及多種轉(zhuǎn)換為因變量進行逐步回歸分析，建立田間稻瘟病預(yù)測模型。

2 結(jié)果與分析

2.1 水稻品種對稻瘟病發(fā)生規(guī)律的影響

2.1.1 早熟品種稻瘟病發(fā)生規(guī)律

以田間流行時間為X軸，發(fā)病率和病情指數(shù)為Y軸繪制散點圖，發(fā)現(xiàn)感病品種‘合江19’發(fā)病早，病情發(fā)展速度快，以后趨于穩(wěn)定；抗病品種‘龍粳12’發(fā)病時間晚，病情發(fā)展速度慢，抗病品種的發(fā)病時間比感病品種的發(fā)病時間晚10 d左右。從病情指數(shù)看，感病品種的感病程度比抗病品種的感病程度高，‘合江19’的病情指數(shù)比‘龍粳12’高27.1%，說明在相同條件下，感病品種葉瘟的發(fā)病時間早，流行速度快，發(fā)病程度高，抗病品種葉瘟的發(fā)病時間比感病品種晚10 d左右（圖1）。

圖1 早熟品種葉瘟發(fā)病率和病情指數(shù)Fig.1 The leaf blast incidence and disease index of early maturity variety

選用Logistic模型進行擬合檢驗，得出稻瘟病田間流行規(guī)律最優(yōu)方程，早熟品種葉瘟田間流行規(guī)律為：

從穗頸瘟的發(fā)病情況看，感病品種‘合江19’無論發(fā)病率還是病情指數(shù)都呈上升趨勢，比抗病品種‘龍粳12’的發(fā)病率高25.6%，病情指數(shù)比抗病品種‘龍粳12’高46.0%，感病品種的發(fā)病率高達(dá)96.4%，抗病品種的發(fā)病率雖也高達(dá)70.8%，但其病情指數(shù)低，病情發(fā)展的速度不同，抗病品種的發(fā)病時間比感病品種發(fā)病時間晚7 d左右（圖2）。

圖2 早熟品種穗頸瘟發(fā)病率和病情指數(shù)Fig.2 The neck blast incidence and disease index of early maturity variety

2.1.2 中熟品種稻瘟病發(fā)生規(guī)律

采用與早熟品種同樣的方法分析中熟品種稻瘟病發(fā)生規(guī)律：從葉瘟的發(fā)病率看，感病品種‘空育131’和抗病品種‘綏粳3號’的發(fā)病情況趨勢相同，感病品種‘空育131’的發(fā)病程度明顯高于抗病品種，其病情指數(shù)高14.7%，說明中熟品種無論抗病品種還是感病品種葉瘟的發(fā)病時間和發(fā)展速度都呈相同趨勢（圖3）。

圖3 中熟品種葉瘟發(fā)病率和病情指數(shù)Fig.3 The leaf blast incidence and disease index of moderate maturity variety

中熟品種葉瘟田間流行規(guī)律為：

在設(shè)計一些外觀材料中，傳統(tǒng)的玻璃會因為太陽的反射性作用，使得整個建筑看起來十分的美觀和立體，因為鏡面可以反射出其他的景物，給人帶來愉悅，并且讓人放松，但是也正是因為如此，鏡面反射所帶來的可能會導(dǎo)致光污染，并刺傷眼睛，給人帶來視覺干擾，所以我們需要采用現(xiàn)在市面上新穎的材料，新型的材料往往可能可以避免這些問題。

穗頸瘟的發(fā)病情況，抗病品種‘綏粳3號’比感病品種‘空育131’發(fā)病時間晚14 d，感病品種的發(fā)病程度明顯高于抗病品種，病情指數(shù)高出13.0%（圖4）。

中熟品種穗頸瘟田間流行規(guī)律最優(yōu)方程為：

‘綏粳3號’穗頸瘟發(fā)病率：

圖4 中熟品種穗頸瘟發(fā)病率和病情指數(shù)Fig.4 The neck blast incidence and disease index of moderate maturity variety

2.1.3 晚熟品種稻瘟病發(fā)生規(guī)律

從葉瘟的發(fā)病情況看，抗病品種‘墾稻8號’和感病品種‘東農(nóng)416’的發(fā)病時期相同，但抗病品種發(fā)病的急劇增長時間比感病品種晚7 d，感病品種嚴(yán)重度明顯高于抗病品種，病情指數(shù)高出7.4%，說明抗病品種發(fā)病時間雖與感病品種相同，但病情發(fā)展的急劇增長期比感病品種晚7 d，發(fā)展速度慢，強度低（圖5）。

晚熟品種葉瘟田間流行規(guī)律為：

從穗頸瘟的發(fā)病情況看，感病品種‘東農(nóng)416’發(fā)生時間比抗病品種‘墾稻8號’早7 d，抗病品種‘墾稻8號’的病情急劇增長期比感病品種晚14 d，感病品種嚴(yán)重度明顯高于抗病品種，病情指數(shù)高出40.6%，說明抗病品種穗頸瘟發(fā)生時間晚，發(fā)展速度慢，強度低（圖6）。

圖5 晚熟品種葉瘟發(fā)病率和病情指數(shù)Fig.5 The leaf blast incidence and disease index of late maturity variety

晚熟品種穗頸瘟田間流行規(guī)律最優(yōu)方程為：

‘墾稻8號’穗頸瘟發(fā)病率：

2.2 氣象條件對稻瘟病發(fā)生規(guī)律的影響

稻瘟病發(fā)病期間的日平均溫度、日平均相對濕度、降雨量、雨日與發(fā)病率間的關(guān)系見圖7、8。

全部數(shù)據(jù)采用SPSS 12.0軟件包進行擬合檢驗，以日平均溫度、日平均相對濕度、降雨量、雨日、初始發(fā)病率及多種互作為自變量，發(fā)病率及多種轉(zhuǎn)換為因變量進行逐步回歸分析，建立田間稻瘟病預(yù)測模型，得到如下結(jié)果：

圖6 晚熟品種穗頸瘟發(fā)病率和病情指數(shù)Fig.6 The neck blast incidence and disease index of late maturity variety

感病品種葉瘟：

感病品種穗頸瘟：抗病品種葉瘟：

抗病品種穗頸瘟：

其中I—發(fā)病百分率，RH—日均相對濕度，I0—初始發(fā)病率，RQ—雨量，RD—雨日，T—日均溫度。

圖7 感病品種葉瘟田間流行因素圖Fig.7 Epidemic factors influencing the leaf blast in susceptible varieties

圖8 感病品種穗頸瘟田間流行因素圖Fig.8 Epidemic factors influencing the neck blast in susceptible varieties

影響稻瘟病流行的氣象因素中，最主要的是溫度和濕度。溫度影響水稻和病菌的生長發(fā)育，濕度影響病菌孢子的形成、萌發(fā)和侵入。溫、濕度對稻瘟病發(fā)生發(fā)展的影響是相互關(guān)聯(lián)的。

由2.1分析結(jié)果得知，稻瘟病田間流行趨勢可以用Logistic模型描述，根據(jù)這一特點，確定采用“兩點法”［13-14］計算病害表觀侵染速率r值。

其中t2、t1為病害調(diào)查時刻，logit（x2）和logit（x1）為t2和、t1時刻調(diào)查病葉率的邏輯斯蒂轉(zhuǎn)換值。根據(jù)此公式計算‘合江19’、‘東農(nóng)416’品種的葉瘟和穗頸瘟的田間增長速率。7月15日至7月23日葉瘟的r值分別為0.219 8、0.440 7，其流行速度最快；8月5至13日‘東農(nóng)416’穗頸瘟的r值為0.370 3，9月2日至9月9日‘合江19’的r值為0.286 3，其流行速度最快。此時日平均溫度已經(jīng)滿足稻瘟病發(fā)生的適宜條件，根據(jù)稻瘟病菌孢子侵入后的潛育期一般為7 d，可以看出在發(fā)病率顯著增長的前一周，降雨日數(shù)能夠提供稻瘟病菌長時間的水滴飽和濕度條件，因此，在此期間稻瘟病葉瘟和穗頸瘟的流行速率也最快。

3 討論

稻瘟病是典型的流行性病害，選育抗病品種、合理布局抗病基因始終是借助降低病害流行速率而控制其危害的最經(jīng)濟有效的途徑。本試驗從流行學(xué)角度出發(fā)，系統(tǒng)研究了不同成熟期、不同抗病性水稻品種在寒地栽培過程中稻瘟病的流行動態(tài)，明確了寒地水稻稻瘟病流行規(guī)律可用Logistic模型描述。

稻瘟病潛育期短、流行速度快，具有暴發(fā)性和間歇性的特點，各地區(qū)因栽培方式、品種類型、氣候特點以及生理小種組成的不同，其稻瘟病的流行特點也不同。盡管有關(guān)氣象因子與稻瘟病流行規(guī)律間關(guān)系的研究報告十分豐富，但研究高寒地區(qū)氣象因子與水稻稻瘟病發(fā)病關(guān)系的資料還十分有限。已有的研究表明，南方稻區(qū)稻瘟病的發(fā)生以雨日對早稻稻瘟病流行程度的直接作用最大，其次是光照和雨量，溫度的影響最?。?5］。穗頸瘟流行程度與其發(fā)生期間的適日平均氣溫（即大于等于21℃、小于等于30℃之間的平均氣溫）高度相關(guān)［16］，與其發(fā)生期間的雨濕日數(shù)、平均相對濕度高度相關(guān)［16-17］。通過在高緯度生育期較短的寒地稻作區(qū)田間系統(tǒng)調(diào)查，我們發(fā)現(xiàn)初始發(fā)病率、雨日、相對濕度以及空氣溫度是稻瘟病流行的重要因子，其中在黑龍江省水稻生產(chǎn)季節(jié)雨日和相對濕度對田間稻瘟病的流行速度影響最大，是稻瘟病流行的限制因子。通過分析影響稻瘟病流行的多個因素建立了田間稻瘟病的預(yù)測預(yù)報模型，以期為稻瘟病的有效控制提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

［1］ 吳降星.水稻病蟲識別與防治圖譜［M］.杭州：浙江科學(xué)技術(shù)出版社，2006.

［2］ 孫漱元，孫國昌.我國稻瘟病研究的現(xiàn)狀和展望［J］.植保技術(shù)與推廣，1996（3）：39-41.

［3］ 宋成艷，王桂玲，辛愛華，等.黑龍江省水稻品種空育131，稻瘟病菌生理小種種類及發(fā)病原因分析［J］.黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007（1）：41-42.

［4］ 孫勝偉，方繼偉，崔冶，等.佳木斯市稻瘟病發(fā)生原因與防治對策［J］.墾殖與稻作，2006（4）：43-44.

［5］ 辛明遠(yuǎn)，王險峰，關(guān)成宏.2005年黑龍江省稻瘟病大發(fā)生與防治調(diào)查分析［J］.現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2006（9）：7-8.

［6］ 馬成云，申宏波，馬淑梅，等.黑龍江省水稻稻瘟病發(fā)生危害情況調(diào)查及防治建議［J］.植物保護，2006，32（5）：95-97.

［7］ 靳學(xué)慧，郭永霞，鄭雯，等.黑龍江省稻瘟病發(fā)生特點及2007年發(fā)生趨勢的分析［J］.北方水稻，2007（2）：57-61.

［8］ 張向東，于朝貴，馬波.齊齊哈爾市2006年水稻稻瘟病發(fā)生原因及防治對策研究［J］.黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007（1）：43-44.

［9］ 支庚銀，張國民，雷材林，等.黑龍江省2007年水稻稻瘟病生產(chǎn)調(diào)研及建議［J］.黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010（4）：68-70.

［10］黃春艷，朱傳楹，張增敏，等.北方寒地稻區(qū)稻瘟病預(yù)測預(yù)報研究［J］.中國農(nóng)學(xué)通報，1998（5）：27-29.

［11］黃春艷，張勻華，商世吉，等.黑龍江稻區(qū)稻瘟病流行趨勢預(yù)測數(shù)學(xué)模型研究［J］.植物保護，1995，21（2）：8-11.

［12］孫漱沅，金敏忠，張志明，等.水稻稻瘟病及其防治［M］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1986.

［13］曾士邁，楊演.植物病害流行學(xué)［M］.北京：農(nóng)業(yè)出版社，1986.

［14］肖悅巖，季伯衡，楊之為，等.植物病害流行與預(yù)測［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2005.

［15］沈建新，張洪坤，宣伯承，等.氣象因素與早稻稻瘟病發(fā)生的關(guān)系及災(zāi)變條件分析［J］.湖北植保，2001（5）：13-15.

［16］彭洪江，孫小紅.不同生態(tài)區(qū)稻瘟病防治對策探討［J］.植物醫(yī)生，1995，8（6）：21-23.

［17］萬詠聲.稻瘟病流行因子的探討［J］.安徽農(nóng)學(xué)通報，2000，6（1）：53-54.

致 謝： 本文從寫作、數(shù)據(jù)處理到定稿，劉學(xué)敏導(dǎo)師給予了耐心的指導(dǎo)和無私的幫助，在此表示感謝及對導(dǎo)師深深的懷念。

中圖分類號：S 435.111.41

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI：10.3969／j.issn.0529-1542.2014.03.016

收稿日期：2013-08-04

修訂日期：2013-12-03

基金項目：國家科技支撐計劃項目（2012BAD04B01-03）；黑龍江省省長基金課題（2009HSJ-A）

*通信作者

Blast epidemic dynamics occurred in main rice varieties in cold regions

Song Chengyan1， Wang Guiling1， Li Lijun3， Liu Naisheng1，Liu Xuemin2， Zhou Xuesong1
（1.Rice Research Institute，HAAS，Jiamusi 154026，China；2.Department of Plant Protection，College of Agronomy，Northeast Agricultural University，Harbin 150030，China；3.Pesticide Management and Test Station of Heilongjiang Province，Harbin 150090，China）

AbstractRice blast is one of the four major diseases in rice production in China.Under natural infection conditions，the occurrence of rice blast in 6 varieties with different resistance levels and maturity，was studied.The effects of epidemic factors on disease rate were analyzed，including air temperature，relative humidity，rainfall，raining days and initial disease rate.The results showed that the occurrence of rice blast in susceptible varieties was earlier（7－10 days），more severe and faster than in resistant varieties.The epidemic dynamics of rice blast in test varieties could be described with Logistic model.The forecast models of leaf and neck blast in different resistant varieties and susceptible varieties were established.The rainy days and relative humidity imposed the greatest impact on rice production in Heilongjiang Province，which are the limiting factors for occurrence of rice blast.

Key wordscold region； rice blast； rice variety； epidemics