甘肅省小麥禾谷孢囊線蟲的發(fā)生及分布

李惠霞,　劉永剛,　朱銳東,　柳永娥,　彭德良

(1. 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院,草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,中美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心,蘭州　730070; 2. 甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所,蘭州　730070; 3. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所,北京　100193)

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甘肅省小麥禾谷孢囊線蟲的發(fā)生及分布

李惠霞1*,劉永剛2,朱銳東1,柳永娥1,彭德良3

(1. 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院,草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,中美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心,蘭州730070; 2. 甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所,蘭州730070; 3. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所,北京100193)

為了解甘肅省小麥孢囊線蟲病發(fā)生程度和分布情況,2009-2012年于小麥抽穗至灌漿期,采用Z字形取樣法,取根際0～20cm土壤,用漂浮法分離孢囊,統(tǒng)計(jì)100g土樣的孢囊數(shù)量,用形態(tài)學(xué)方法鑒定線蟲。從甘肅省12個(gè)地區(qū)50個(gè)縣區(qū),134個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)共采集到463個(gè)小麥田間土樣。結(jié)果表明,孢囊平均檢出率為47.9%,其中冬麥區(qū)孢囊平均檢出率為61.5%,春麥區(qū)平均檢出率為34.2%,冬麥和春麥混播區(qū)為52.3%,冬麥、春麥及冬春麥混播區(qū)平均孢囊數(shù)分別為3.5、6.8和3.9個(gè)/100g土樣。其中平?jīng)鍪徐`臺(tái)縣和蘭州市永登縣孢囊線蟲發(fā)生最為嚴(yán)重,個(gè)別地塊每100g土樣中孢囊數(shù)超過40個(gè)。根據(jù)孢囊形態(tài)學(xué)特征的觀察,將甘肅省采集到的孢囊線蟲鑒定為禾谷孢囊線蟲(Heterodera avenae)。研究結(jié)果可為有效防治甘肅省麥類孢囊線蟲病提供依據(jù)。

小麥孢囊線蟲病;發(fā)生;分布

麥類孢囊線蟲病是由禾谷孢囊線蟲(Heteroderaspp.,cerealcystnematode,CCN)引起的重要病害,廣泛分布于世界上溫帶麥類作物產(chǎn)區(qū)[12]。該病主要危害小麥、大麥、黑麥、燕麥及多種禾本科牧草[3],對(duì)小麥、大麥等糧食作物生產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅。目前,世界上主要分布在澳大利亞、英國、中國和伊朗等37個(gè)小麥生產(chǎn)國。自1989年在我國湖北首次報(bào)道以來,目前已證實(shí)該線蟲廣泛分布于河南、河北、北京、內(nèi)蒙古、青海、山東、山西、陜西、寧夏、甘肅、安徽、湖北、江蘇、天津、西藏和新疆等16個(gè)省市,發(fā)生面積達(dá)400萬hm2,約占全國小麥種植面積的10%[413]。一般造成30%以上的減產(chǎn),冬小麥上尤為嚴(yán)重,已成為我國小麥糧食生產(chǎn)中的重大病害[14]。

侵染麥類的孢囊線蟲有效種有12個(gè),其中具有經(jīng)濟(jì)重要性的主要為禾谷孢囊線蟲(Heterodera avenaeWollenweber)、菲利普孢囊線蟲(H.filipjeviMadzhidov)和麥類孢囊線蟲(H.latiponsFranklin)等。目前,我國報(bào)道的種主要為H.avenae[413]和H.filipjevi[1516]。近年來,隨著孢囊線蟲病在我國傳播和蔓延,江蘇、青海、陜西、寧夏、內(nèi)蒙古及河北等省份對(duì)小麥孢囊線蟲病的發(fā)生分布均做過較為系統(tǒng)的調(diào)查。甘肅省小麥的種植面積位居全國第七,2010年,葉文興等[5]報(bào)道甘肅省發(fā)現(xiàn)禾谷孢囊線蟲,并通過形態(tài)學(xué)和分子特征相結(jié)合的方法證實(shí)甘肅省部分地區(qū)禾谷孢囊線蟲的種是H. avenae,但全省尚無系統(tǒng)調(diào)查研究。本研究針對(duì)甘肅省麥類孢囊線蟲病的發(fā)生與分布區(qū)域進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查,以期明確甘肅省麥類孢囊線蟲病的分布狀況和發(fā)生程度,為該病害的及時(shí)有效治理奠定基礎(chǔ)。

1　材料與方法

1.1甘肅省小麥孢囊線蟲病分布調(diào)查

2009-2012年每年5-6月于小麥抽穗揚(yáng)花和灌漿期,對(duì)甘肅省冬麥區(qū)的小麥孢囊線蟲病進(jìn)行調(diào)查,2010-2011年每年7-8月對(duì)甘肅北部春麥區(qū)小麥孢囊線蟲病進(jìn)行調(diào)查。調(diào)查區(qū)域包括蘭州、天水、白銀、平?jīng)?、武威、張掖、金昌、慶陽、酒泉、定西、隴南和臨夏等12個(gè)行政區(qū),共計(jì)50個(gè)縣463個(gè)土樣。取樣時(shí)采用Z字形取樣法,每塊麥田取15～25個(gè)樣點(diǎn)。用取樣器采集麥類作物根系及根際0～20cm土壤,然后將各樣點(diǎn)的土壤混合在一起。每份土樣約500～1 000g,裝入塑料袋,詳細(xì)記錄采集地經(jīng)緯度、海拔、鄉(xiāng)鎮(zhèn)名及前茬作物,然后帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行孢囊的分離。

1.2孢囊分離方法

分離孢囊時(shí)將土壤風(fēng)干并充分混勻,稱取100g,采用簡易漂浮法分離孢囊線蟲。分離時(shí),將混合均勻的樣品放入3L的塑料桶中,加4/5容器體積的水后充分?jǐn)嚢?靜置2min以上,然后把桶中上層懸浮液依次過20目和60目套篩。重復(fù)3次,至桶中無漂浮的殘?jiān)?。再用自來水沖洗20目篩,然后取掉20目篩,用自來水沖洗60目篩至流出的水干凈為止。隨后用洗瓶將60目篩上物沖洗至帶濾紙的漏斗上,做好標(biāo)記。待濾去水分后,在體式顯微鏡下,統(tǒng)計(jì)孢囊數(shù)量。

1.3形態(tài)學(xué)鑒定

每樣點(diǎn)隨機(jī)挑取2個(gè)飽滿的孢囊,水中浸泡24h后,用解剖刀小心切取孢囊陰門錐。參照馮志新的方法[17],將切下的陰門錐制成臨時(shí)玻片,在顯微鏡下直接觀察。按照王明祖等[18]的方法對(duì)孢囊線蟲種類進(jìn)行鑒定。

2　結(jié)果與分析

2.1小麥孢囊線蟲病在甘肅省不同地區(qū)的分布狀況

共采集了甘肅省12個(gè)地區(qū)50個(gè)縣區(qū),134個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)463個(gè)小麥田間土樣,孢囊檢出率為47.9%(表1)。冬麥區(qū)孢囊平均檢出率為61.5%,春麥區(qū)為34.2%,冬麥和春麥混播區(qū)為52.3%。在春麥種植區(qū),以武威和張掖檢出率最高,金昌、酒泉次之,白銀和蘭州孢囊檢出率最低。其中與祁連山接壤的蘭州市永登縣山區(qū)春麥上孢囊檢出率較高,達(dá)75%以上。冬麥種植地區(qū)中,平?jīng)龅貐^(qū)孢囊檢出率最高,為74.4%;慶陽次之,為57.7%;天水和隴南檢出率較低,分別為43.3%和36.8%。冬麥區(qū)孢囊檢出率最高的是黃土高原溝壑區(qū)的平?jīng)鍪徐`臺(tái)縣,達(dá)80%以上。在抽樣調(diào)查的2個(gè)冬麥和春麥混播區(qū)中,高寒陰濕的臨夏市孢囊檢出率高達(dá)77.8%,而屬于半干旱區(qū)的定西市孢囊檢出率相對(duì)較低,為34.4%。

2.2小麥孢囊線蟲病在甘肅省不同地區(qū)的發(fā)生程度

取樣調(diào)查結(jié)果表明,不同地區(qū)小麥孢囊線蟲的發(fā)生程度不同,同一地區(qū)不同地塊的孢囊密度差異也較大(表2)。所采集到的463個(gè)土樣中檢出孢囊的樣品222個(gè),每百克土中的平均孢囊數(shù)為4.6個(gè)。每百克土樣中,武威春麥區(qū)的平均孢囊數(shù)為6.7個(gè),張掖春麥區(qū)為5.9個(gè)。金昌和酒泉春麥區(qū)雖然種植面積較小,但每百克土壤的孢囊線蟲數(shù)不低,分別為7.3個(gè)和6.1個(gè)。蘭州地區(qū)田間孢囊數(shù)的分布很不均勻,每百克土壤的孢囊線蟲數(shù)為6.1個(gè),且孢囊線蟲主要分布在北部的永登縣。白銀地區(qū)發(fā)生程度較輕,百克土中平均孢囊數(shù)為2.7個(gè)。

冬麥區(qū),平?jīng)龅貐^(qū)百克土中平均孢囊數(shù)為4.8個(gè),該地區(qū)靈臺(tái)縣個(gè)別地塊孢囊數(shù)超過40個(gè)。天水地區(qū),百克土中平均孢囊數(shù)為5.1個(gè),39.4%的地塊百克土中孢囊數(shù)為1～20個(gè),慶陽地區(qū)和隴南地區(qū)發(fā)病田塊平均孢囊數(shù)分別為2.6個(gè)和1.6個(gè)。在甘肅中部冬麥和春麥混播區(qū),臨夏地區(qū)百克土中平均孢囊數(shù)為5.4個(gè),8.9%的地塊孢囊數(shù)為21～30個(gè),個(gè)別地塊孢囊數(shù)超過40個(gè)。而定西地區(qū)小麥孢囊線蟲發(fā)生極不均勻,百克土中平均孢囊數(shù)為1.4個(gè)。12個(gè)地區(qū)中,金昌地區(qū)小麥孢囊線蟲密度最高,百克土中孢囊數(shù)為7.3個(gè),密度最低的是定西地區(qū),孢囊數(shù)為1.4個(gè)。

表1　甘肅省小麥孢囊線蟲在不同地區(qū)的分布與發(fā)生情況

表2　小麥孢囊線蟲病在不同地區(qū)的發(fā)生程度

2.3甘肅省禾谷孢囊線蟲的形態(tài)鑒定結(jié)果

經(jīng)測(cè)定, 采集的孢囊線蟲群體的孢囊寬度為307～537μm,平均393μm,長度為488～732μm,平均603μm。陰門錐雙半膜孔,陰門裂長9.7～4.6μm,平均12.5μm。孢囊線蟲群體形態(tài)一致,孢囊闊檸檬型,陰門錐較突出,暗褐色至深暗褐色(圖1a)。陰門錐雙半膜孔,陰門裂較短,無下橋,泡狀突明顯(圖1b)。符合Heterodera avenae的形態(tài)特征,故鑒定為Heterodera avenae。

圖1　孢囊線蟲的形態(tài)特征Fig.1　Morphological characteristics of the cyst nematode

3　討論

孢囊線蟲主要包括孢囊線蟲屬(Heterodera)、球孢囊線蟲屬(Globodera)、仙人掌孢囊線蟲屬(Cactodera)等。小麥孢囊線蟲和大豆孢囊線蟲均屬于孢囊線蟲屬,它們也是大田中最易發(fā)生的2種孢囊線蟲,在鏡檢時(shí)應(yīng)根據(jù)孢囊的形態(tài)來區(qū)分。禾谷孢囊線蟲和大豆孢囊線蟲的區(qū)別:禾谷孢囊線蟲是闊檸檬形,新鮮時(shí)有亞結(jié)晶層,陰門錐雙膜孔,無陰門下橋;大豆孢囊線蟲是檸檬形,頸部和尾部明顯突出,陰門錐雙半膜孔,陰門裂較長,陰門下橋明顯[19]。經(jīng)形態(tài)學(xué)鑒定,本試驗(yàn)采集的孢囊線蟲與葉文興等[5]鑒定的甘肅省7個(gè)小麥孢囊線蟲群體的鑒定結(jié)果一致,均為禾谷孢囊線蟲。

小麥孢囊線蟲病是我國乃至世界上小麥生產(chǎn)中的重要線蟲病害,屬于土傳病害,在田間可通過農(nóng)機(jī)具、農(nóng)事操作、水流等近距離傳播[21]。調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,小麥跨區(qū)聯(lián)合收割機(jī)攜帶土壤可傳帶小麥孢囊線蟲[14]。小麥孢囊線蟲病在我國呈快速蔓延的趨勢(shì),1989年首次在湖北發(fā)現(xiàn),目前湖北、安徽、河北、河南、山東、山西、陜西、甘肅、內(nèi)蒙古、寧夏、北京、江蘇、青海、天津、新疆和西藏共16 個(gè)省(自治區(qū)、直轄市)的小麥或大麥上有不同程度發(fā)生[1213,20],嚴(yán)重威脅我國小麥的安全生產(chǎn)。本研究對(duì)甘肅省小麥孢囊線蟲的發(fā)生分布進(jìn)行了調(diào)查,確定了該線蟲在甘肅省主要麥區(qū)的發(fā)生范圍和發(fā)生程度,對(duì)于甘肅省小麥孢囊線蟲病的防控具有重要的意義。

小麥?zhǔn)歉拭C省主要的糧食作物,近年來隨著種植結(jié)構(gòu)調(diào)整,種植面積雖有下降,但常年仍維持在92.3萬hm2左右,其中冬小麥61.50 萬hm2,春小麥30.80 萬hm2左右[22]。本研究結(jié)果顯示,甘肅省小麥孢囊線蟲的平均檢出率為47.9%,因此可推算出甘肅省小麥孢囊線蟲病的發(fā)生面積約為44.2萬hm2。甘肅的小麥生產(chǎn)區(qū)域根據(jù)種植小麥的冬春性可分為河西走廊春麥區(qū)、隴東南冬麥區(qū)和中部冬春麥混播區(qū)。張掖和武威春麥區(qū)為祁連山雪水灌溉區(qū),這些地區(qū)土壤肥沃、水肥條件較好,是小麥的高產(chǎn)區(qū),孢囊的檢出率和田間基數(shù)較高。河西走廊地勢(shì)平坦,農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度較高,聯(lián)合收割機(jī)跨區(qū)作業(yè)非常普遍,容易造成該病害的傳播,應(yīng)注意防止農(nóng)機(jī)具攜帶土壤傳播。酒泉、白銀和金昌春麥區(qū)由于主要為工業(yè)區(qū)和經(jīng)濟(jì)作物種植區(qū),小麥種植較少,取樣數(shù)目較少,孢囊檢出率較低。中部的白銀和蘭州春麥區(qū)為沿黃灌區(qū)或干旱區(qū),雖然孢囊線蟲檢出率較低,但該地區(qū)小麥孢囊線蟲種群密度差異較大,祁連山山區(qū)個(gè)別地塊孢囊數(shù)較高。青海省早在1994年就發(fā)現(xiàn)禾谷孢囊線蟲[5],推測(cè)與青海相鄰的祁連山山區(qū)孢囊密度較高,可能是由于孢囊線蟲傳入較早所致。平?jīng)龊蛻c陽冬麥區(qū)地勢(shì)平坦、土壤肥沃,該地區(qū)近年來已成為甘肅省小麥的主產(chǎn)區(qū),調(diào)查中發(fā)現(xiàn)孢囊線蟲的田間基數(shù)較高的地塊多是由于連作和使用單一的品種造成。天水和隴南冬麥區(qū)以丘陵山地為主,多為傳統(tǒng)耕作,較少使用農(nóng)機(jī)作業(yè),小麥常常與馬鈴薯、油菜、大豆等輪作,田間孢囊密度較低。甘肅中部的臨夏冬春麥混播區(qū),屬于高寒陰濕的二陰地區(qū),田間較為濕潤,在所有調(diào)查地區(qū)中該地區(qū)孢囊密度最高。定西冬春麥混播區(qū)孢囊檢出率最低,該地區(qū)干旱少雨、缺乏灌溉條件,為小麥的低產(chǎn)區(qū),在山區(qū)小麥常年與馬鈴薯輪作,因此孢囊線蟲發(fā)生率較低。

目前, 防治禾谷孢囊線蟲病的主要措施有輪作、化學(xué)防治及種植抗性品種等[21,23]。但由于化學(xué)防治成本高和高效低毒殺線劑的缺乏,使得化學(xué)防治難以推廣應(yīng)用。我國種植的大部分品種為感病品種, 缺少高產(chǎn)抗病的優(yōu)良品種。即使與非寄主作物輪作后, 一旦種植寄主植物, 禾谷孢囊線蟲仍能迅速大量繁殖[24]。此外, 禾谷孢囊線蟲寄主范圍廣,且存在致病性分化[25],從而增加了防治的難度。禾谷孢囊線蟲發(fā)生后, 生產(chǎn)上缺乏快速有效的防治措施, 短期內(nèi)難以徹底控制其危害。因此, 系統(tǒng)研究禾谷孢囊線蟲病的發(fā)生規(guī)律和調(diào)查不同地區(qū)的致病型,明確侵染主要時(shí)期和防治的關(guān)鍵時(shí)期,同時(shí)有針對(duì)性地篩選高產(chǎn)抗病品種和研制高效低毒防治藥劑, 才能安全高效地防治禾谷孢囊線蟲病,保障我國小麥安全生產(chǎn)。

4　結(jié)論

甘肅省小麥主要種植區(qū)孢囊線蟲所有群體均為Heterodera avenae。冬春麥混播區(qū)的臨夏地區(qū)、冬麥區(qū)的平?jīng)龊蛻c陽地區(qū)及春麥區(qū)的張掖和武威地區(qū),小麥孢囊線蟲發(fā)生率高、分布廣,應(yīng)采取措施積極防治。位于甘肅東南部的冬麥種植區(qū)和中部的半干旱春麥種植區(qū),包括白銀地區(qū)、蘭州地區(qū)和定西地區(qū),目前小麥孢囊線蟲發(fā)生率和孢囊基數(shù)較低,但仍應(yīng)注意監(jiān)測(cè)。

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(責(zé)任編輯：楊明麗)

OccurrenceanddistributionofHeterodera avenaeinGansuProvince

LiHuixia1,LiuYonggang2,ZhuRuidong1,LiuYong’e1,PengDeliang3

(1.CollegeofPrataculturalScience,GansuAgriculturalUniversity,KeyLaboratoryofGrasslandEcosystem,MinistryofEducation,Sino-U.SCentersforGrazinglandEcosystemSustainability,Lanzhou730070,China; 2.InstituteofPlantProtection,GansuAcademyofAgriculturalSciences,Lanzhou730070,China; 3.InstituteofPlantProtection,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Beijing100193,China)

In2009-2012,soilsamplesindepthof020cmwerecollectedbyzigzagsamplingfromheadingtofillingstageofwheat.Cystsofcerealcystnematode(CCN)wereseparatedusingfloatingmethodandcountedper100gsoil,andthenidentifiedbymorphologicalcharacteristics.Fourhundredandsixty-threesoilsamplescovered50countiesin12regionsofGansuProvincewerecollectedinthesystematicinvestigation.Theresultsshowedthatthetotalincidenceofcystnematodesofwheatwas47.9%.Andtheincidenceofcystnematodesinwinterwheat,springwheatandmixedwinterwheatandspringwheatregionwere61.5%, 34.2%and52.3%,respectively.Theaveragedensityofcystsinwinterwheat,springwheatandfrommixedwinterwheatandspringwheatregionwere3.5cysts/100gsoil, 6.8cysts/100gsoiland3.9cysts/100gsoil,respectively.ThehighestcystdensityoccurredinLingtaiCountyofPingliangCityandYongdengCountyofLanzhouCitywithmorethan40cysts/100gsoil.AllthecystnematodesofwheatinGansuwereidentifiedasHeterodera avenaebasedonthemorphologicalcharacteristics.ThisworkcanprovideabasisforeffectivepreventionofwheatcystnematodeinGansuProvince.

Heterodera avenae;occurrence;distribution

20150302

20150408

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201503114)；國家自然科學(xué)基金(4031460463)

E-mail:lihx@gsau.edu.cn

S432.45

ADOI：10.3969/j.issn.05291542.2016.03.030