不同食用木薯品種木薯棒孢霉葉斑病空間分布型研究初報(bào)*

段春芳，婁予強(qiáng)，周迎春，熊賢坤，易懷峰，李月仙，劉倩，嚴(yán)煒，沈紹斌，宋記明，張林輝，劉光華

(云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶亞熱帶經(jīng)濟(jì)作物研究所，云南 保山 678000)

木薯 (Manihot esculenta Crantz)，為大戟科(Euphorbiaceae)木薯屬灌木狀多年生作物，其塊根肉質(zhì)，富含淀粉，是木薯、馬鈴薯 (Solanum tuberosum)、甘薯 (Ipomoea batatas Lam)世界三大薯類之一。木薯起源于熱帶美洲，于19世紀(jì)20年代引入中國(guó)，主要分布在海南、廣東、廣西、云南和福建等省，而湖南、四川和貴州也有零散分布［1］，種植面積一直保持在 40×104hm2以上［2］。目前，鮮薯主要被用作加工淀粉和酒精的生產(chǎn)原料，較少直接食用［3］。隨著人們生活水平的提高，吃粗糧和雜糧已成為一種健康的生活方式，加上近幾年來(lái)不斷有優(yōu)良食用木薯品種的選育和推廣，木薯越來(lái)越受人們的關(guān)注和喜愛。然而，木薯在生產(chǎn)中易受病害的侵染而影響木薯產(chǎn)量［4］。木薯棒孢霉葉斑病是由山扁豆生棒孢 (Corynespora cassiicola)引起的病害［5］，在海南的儋州、白沙，廣西的武鳴、北海以及廣東的茂名、湛江均有發(fā)生［6～7］，棒孢霉葉斑病在田間常表現(xiàn)為:發(fā)病初期葉片上出現(xiàn)黃褐色圓形小點(diǎn)，其周圍具有明顯的黃色暈圈;病斑擴(kuò)大后成近圓形病斑，病斑深褐色，中心略呈白色紙質(zhì)狀，邊緣黑褐色，周圍具有很明顯的黃色暈圈。近年來(lái)，棒孢霉葉斑病在云南保山木薯種植區(qū)普遍發(fā)生，從田間觀察到，不同木薯品種上棒孢霉葉斑病發(fā)病有差異。

空間分布型是病蟲在空間相對(duì)靜止時(shí)的散布狀況，它揭示了病蟲個(gè)體某一時(shí)刻的行為習(xí)性、環(huán)境因子對(duì)疊加影響，以及種群選擇環(huán)境的內(nèi)稟特性和空間結(jié)構(gòu)異質(zhì)性程度。在估計(jì)病蟲密度的抽樣調(diào)查、確定試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析方法及考察受害形成過程和決定必需防治密度時(shí)，空間分布型的確定是必不可少的［8］。目前，國(guó)內(nèi)關(guān)于木薯棒孢霉葉斑病只是在病原鑒定上有所報(bào)道［7］，關(guān)于空間分布方面的研究未見報(bào)道。該病害在云南木薯種植區(qū)從無(wú)到有，從輕到重，從該調(diào)查地觀察得到，木薯棒孢霉葉斑病從木薯種植3個(gè)月后開始發(fā)病，比其他葉部病害發(fā)病時(shí)間早，病害流行受陰雨天氣影響較大，為了解木薯棒孢霉葉斑病的發(fā)病規(guī)律和空間分布特征，2014年10月10日和11月24日兩次對(duì)該病害在不同食用木薯品種上的空間分布型進(jìn)行了初步研究，以期為該病害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)及綜合防治工作提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣地概況

調(diào)查樣地設(shè)在云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶亞熱帶經(jīng)濟(jì)作物研究所木薯科技示范園，位于云南省保山市隆陽(yáng)區(qū)潞江壩，東經(jīng) 98°52′53″，北緯 24°58′52″，海拔為704 m，年平均溫為21.5℃，年降雨量755 mm，年蒸發(fā)量2 111.5 mm，絕對(duì)最高氣溫40.4℃，≥10℃活動(dòng)積溫7 800℃，年日照數(shù)2 325.75 h，相對(duì)濕度為70%，屬于南亞熱帶向熱帶過渡的干熱河谷氣候，土壤為沖積母質(zhì)發(fā)育的沙壤土，有機(jī)質(zhì)含量 1.3%，pH 值 6.5～7.0。木薯面積為 8 hm2，調(diào)查木薯品種有 SC9、SC201、GR891和 E1424，以及對(duì)照品種SC124(CK)，所調(diào)查木薯均為1年生木薯。2014年9月下旬，筆者在田間病蟲害調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，木薯棒孢霉葉斑病對(duì)木薯危害較其他年份嚴(yán)重，在品種SC9上的發(fā)病率高達(dá)51.57%，平均病斑數(shù)為2.44個(gè)/葉，因此，本項(xiàng)目重點(diǎn)對(duì)幾個(gè)食用木薯品種做了病害調(diào)查研究，為病害監(jiān)測(cè)提供基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。

1.2 方法

1.2.1 調(diào)查時(shí)間

在木薯發(fā)病中期和發(fā)病后期，選擇2014年10月10日和2014年11月24日進(jìn)行調(diào)查。

1.2.2 調(diào)查方法

參考玉米 (Zea mays)［9～10］和梨樹 (Pyrus sorotina)［11］等作物的調(diào)查方法:在試驗(yàn)地內(nèi)隨機(jī)選取5塊樣地，采用隨機(jī)抽樣調(diào)查法，在每塊樣地隨機(jī)選取6株木薯，每株的上部和中部各取5個(gè)葉片，每株共取10個(gè)葉片，總共300片木薯葉，記錄每個(gè)葉片的病斑總數(shù)，采用空間分布型指標(biāo)確定病害的空間分布型。

1.3 數(shù)據(jù)分析

用Excel 2003和DPS v 7.0處理田間調(diào)查的數(shù)據(jù)。

1.4 空間格局的測(cè)定方法

1.4.1 聚集度指標(biāo)［12～15］

(1)擴(kuò)散系數(shù) (C) C=S2/x，式中，S2為樣本方差;x為樣本均數(shù)。當(dāng)C＞1時(shí)為聚集分布;C＜1時(shí)為均勻分布;C=1時(shí)為隨機(jī)分布。

(2)Cassie 指標(biāo) (Ca) Ca=(S2－x)/x2，當(dāng)Ca＜0時(shí)為均勻分布;當(dāng)Ca＞0時(shí)為聚集分布;Ca=0時(shí)為隨機(jī)分布。

(3)David－Moore 叢生指標(biāo) (I) I=S2/x－1，當(dāng)I＞0時(shí)為聚集分布;I＜0時(shí)為均勻分布;I=0時(shí)為隨機(jī)分布。

(4)平均擁擠度 (M*) M*=M+S2/M－1，式中，M*為樣本中個(gè)體平均值;M為種群的平均密度;S2為方差。

(5)聚集性指數(shù) (M*/M) M*/M=S2－M/M2+1，當(dāng)M*/M＜1時(shí)，個(gè)體在種群中為均勻分布;當(dāng)M*/M=1時(shí)，個(gè)體在種群中為隨機(jī)分布;當(dāng)M*/M＞1時(shí)，個(gè)體在種群中為聚集分布，其值越大，個(gè)體間聚集度越大。

(6)負(fù)二項(xiàng)參數(shù) (k) k值愈小，聚集度愈大;若k值趨于無(wú)窮大 (一般為8以上)，則接近隨機(jī)分布。

1.4.2 蘭星平［16］的 Lα－m 回歸模型

Lα－m回歸模型 Lα=θ+ηm，式中，m為樣本平均值，θ、η為引入的參數(shù)。當(dāng) θ＞0，η≥1時(shí)，為聚集分布;θ=0，η＞1時(shí)，為聚集分布;θ=0，η=1時(shí)，為隨機(jī)分布;θ=0，η＜1時(shí)，為均勻分布;θ＜0，η≤1時(shí)，為均勻分布;θ＞0，η＜1或 θ＜0，η＞1時(shí)，θ/m+η＜1為均勻分布，θ/m+η=1，為隨機(jī)分布，θ/m+η＞1為聚集分布。

1.4.3 張連翔［17］Z－V 模型

Z－V模型 Z=A+BV，式中，v為樣本方差。A=0，B＜1，A＜0，B≤1，A＞0，B＜1，V＞Vα 〔Vα=A/(1－B)〕，A＜0，B＞1，V＜Vα 時(shí)，為均勻分布，A=0，B＞1，A＞0，B≥1，A＞0，B＜1，V＜Vα，A＜0，B＞1，V＞Vα 時(shí)，為聚集分布;A=0，B=1，A＞0，B＜1，V=Vα，A＜0，B＞1，V=Vα 時(shí)，為隨機(jī)分布。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用方差分析比較不同食用木薯品種上棒孢霉葉斑病發(fā)病情況。

2 結(jié)果與分析

2.1 空間分布型

不同食用木薯品種，11月24日調(diào)查的木薯棒孢霉葉斑病田間聚集度各項(xiàng)指標(biāo)見表1。

表1 不同食用木薯品種上棒孢霉葉斑病的集聚度指標(biāo)Tab.1 Spatial distribution indices of Corynespora leaf spot disaese of cassava in different edible cassava species

9種指標(biāo)判定木薯棒孢霉葉斑病的空間分布型為聚集分布，其中SC124(CK)的負(fù)二項(xiàng)參數(shù)k＞8，說(shuō)明木薯棒孢霉葉斑病在SC124(CK)上呈聚集分布，但接近于隨機(jī)分布;Cassie指標(biāo)Ca值均大于0，但平均病斑數(shù)高的SC124(CK)和GR891以及平均病斑數(shù)最少的E1424較其他品種接近0，這說(shuō)明木薯棒孢霉葉斑病隨著病斑密度較高或者較低時(shí)趨向于隨機(jī)分布;在SC124(CK)、GR891和E1424上聚集程度不高，接近于隨機(jī)分布，數(shù)值上的表現(xiàn)同于Cassie指標(biāo)Ca值。木薯棒孢霉葉斑病在田間各品種上分布總體呈聚集分布狀態(tài)，其原因主要由病害的發(fā)生規(guī)律和外界環(huán)境因子共同作用。木薯棒孢霉葉斑病首先在病株上形成初侵染源，病原菌的孢子隨著風(fēng)雨等傳播行進(jìn)擴(kuò)散，從而形成病株為發(fā)病中心的聚集塊，同時(shí)，由于不同品種抗病力不一致，導(dǎo)致各個(gè)木薯品種之間聚集度存在著差異性。

2.2 線性回歸模型

用Lα－m回歸模型和Z－V模型得到的不同木薯食用品種上棒孢霉葉斑病回歸方程見表2。從采用的4種回歸模型結(jié)果來(lái)看，Lα－m回歸模型和Z－V模型得到的結(jié)果一致，與聚集度指標(biāo)測(cè)定結(jié)果相一致。從Lα－m回歸模型相關(guān)系數(shù)r大于Z－V模型相關(guān)系數(shù)r值，說(shuō)明木薯棒孢霉葉斑病的空間分布型以Lα－m回歸模型為佳。

表2 不同食用木薯品種棒孢霉葉斑病聚集度指標(biāo)的回歸模型Tab.2 The regressive model for aggregation indexes of Corynespora leaf spot disaese of cassava in different edible cassava species

2.3 不同食用木薯品種的棒孢霉葉斑病發(fā)病情況

不同食用木薯品種的棒孢霉葉斑病病斑的平均數(shù)如圖1所示，4個(gè)木薯品種病斑數(shù)均比對(duì)照SC124(CK)低，其中新選育的品種E1424病斑數(shù)最少，且第二次調(diào)查的株病斑數(shù)大于第一次。從圖1還可知，木薯棒孢霉葉斑病在發(fā)病初期，4個(gè)木薯品種之間平均病斑數(shù)差異不顯著，與SC124(CK)差異顯著。到11月下旬，5個(gè)木薯品種之間平均病斑數(shù)差異顯著。該研究結(jié)果表明，SC124(CK)、SC201、SC9和GR891發(fā)病較E1424嚴(yán)重。除了木薯品種E1424以外，其余木薯品種已選育和種植多年，導(dǎo)致品種抗病力嚴(yán)重退化，因此，選育出高抗、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的木薯品種將是今后中國(guó)木薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一項(xiàng)重點(diǎn)工作。

圖1 棒孢霉葉斑病在不同食用木薯品種上的平均病斑數(shù)Fig.1 The biomass of Acrocarpus fraxinifolius plantation

3 結(jié)論與討論

有研究報(bào)道表明，病害的空間分布隨著田間發(fā)病率的輕重而有所不同:百日草 (Zinnia elegans Jacp.)［18］病害的空間分布型在每葉病斑數(shù)均值小于70個(gè)時(shí)為聚集分布，隨著每葉病斑數(shù)均值增大，病害的空間分布型逐漸變?yōu)榫鶆蚍植?油菜菌核病(Sclerotinia sclerotiorum)［8］在發(fā)病輕的條件下，總體上呈聚集分布，但聚集程度不高，少量田塊呈隨機(jī)、均勻分布。輕發(fā)生時(shí)油菜菌核病的空間分布型趨向隨機(jī)和均勻分布;玉米褐斑病 (Physoderma maydis Miyabe)［10］在發(fā)病率相對(duì)低時(shí)，空間分布型基本為隨機(jī)分布，當(dāng)發(fā)病率相對(duì)較高時(shí)，空間分布型基本為均勻分布。木薯棒孢霉葉斑病空間分布同樣存在著類似的結(jié)論。在棒孢霉葉斑病田間發(fā)病較高的年份是否又出現(xiàn)從聚集分布到隨機(jī)分布或均勻分布，還有待于進(jìn)一步調(diào)查研究。

針對(duì)病蟲害的空間分布型，應(yīng)用最廣的是Iwao 的 M*－m 回歸分析和 Taylor冪法則［19～20］，在分析過程中，常常會(huì)出現(xiàn)m*與m不為線性關(guān)系，以及v與m不為冪函數(shù)關(guān)系的情況，為了克服模型出現(xiàn)這樣的不足之處［21～22］，本研究采用的 Lα－m模型和Z－V模型來(lái)分析木薯棒孢霉葉斑病空間分布型。Lα－m模型和Z－V模型計(jì)算簡(jiǎn)便，易于掌握應(yīng)用，而且模型擬合的效果較好，本文作者曾用M*－m 回歸分析、Taylor冪法則、Lα－m 模型和 Z－V模型分析木薯煙粉虱 (Bemisia tabaci)成蟲的空間分布，結(jié)果 Lα－m模型和 Z－V模型擬合效果好于M*－m回歸分析、Taylor冪法則 (待發(fā)表)。在調(diào)查方法上，參考了梨樹、玉米、油菜 (Brassica campestris)和百日草等作物的空間分布研究報(bào)道，報(bào)道中統(tǒng)計(jì)斑病數(shù)時(shí)，上述作物玉米病害病斑數(shù)采用了以株為單位，梨樹銹病采用了以葉為單位。在木薯棒孢霉葉斑病調(diào)查期間，各個(gè)木薯品種之間株高和分枝數(shù)差異大，結(jié)合木薯的實(shí)際情況，調(diào)查時(shí)采用每株上部和中部共取10個(gè)葉片，以每片木薯葉片上的病斑平均數(shù)來(lái)分析病害空間分布型。本研究所參考的作物種植密度與木薯有所不同，今后，在木薯病害空間分布型的調(diào)查方法上，還有待于作進(jìn)一步研究和改進(jìn)。

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