河西走廊國(guó)家級(jí)玉米制種基地病害的演變規(guī)律

邢會(huì)琴 費(fèi)永祥

(1.河西學(xué)院農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院， 甘肅 張掖 734000；2.祁連山有害生物綜合治理研究中心， 甘肅 張掖 734000；3.甘肅省張掖市植保植檢站， 甘肅 張掖 734000)

河西走廊作為全國(guó)最大的雜交玉米種子生產(chǎn)基地，主要集中于武威、張掖、酒泉3大農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)，目前制種面積每年穩(wěn)定10萬(wàn)hm2左右，占全國(guó)制種面積的39.3%，制種產(chǎn)量5.8億kg，占全國(guó)制種量的42.6%[1]。隨著玉米制種面積和繁種量的不斷擴(kuò)大，親本來(lái)源復(fù)雜，抗病水平差異大，品種局部繁殖單一，品種交換增多，種子調(diào)入調(diào)出途徑難以控制，特別是國(guó)外引種、南繁回調(diào)更加頻繁，耕作方式不斷改革，影響病害傳播與擴(kuò)散的因素和程度增多，導(dǎo)致制種基地玉米病害結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大變化，對(duì)全國(guó)玉米生產(chǎn)具有重大影響；國(guó)內(nèi)吉林、遼寧、黑龍江、河南、安徽、河北、山西、內(nèi)蒙、甘肅、新疆、四川、云南、貴州等玉米主產(chǎn)區(qū)，先后對(duì)大田玉米病害種類(lèi)與分布、發(fā)生與影響因素、防治策略等方面均進(jìn)行研究報(bào)道[2-9]；2015年，雷玉明等[10]對(duì)河西走廊國(guó)家級(jí)制種玉米基地的病害種類(lèi)進(jìn)行了調(diào)查研究，但對(duì)于玉米病害在制種前后的演變規(guī)律尚未見(jiàn)報(bào)道。為此，以玉米種業(yè)發(fā)展階段和病害調(diào)查資料為基礎(chǔ)，分析制種玉米病害的結(jié)構(gòu)變化和消長(zhǎng)演替規(guī)律，對(duì)了解雜交玉米抗病性變化，提高全國(guó)玉米病害防治及檢驗(yàn)檢疫水平具有重要意義。

1 河西走廊玉米種業(yè)原始時(shí)期記載病害(1949—1958年)

玉米在河西走廊種植歷史攸久，記載已有490多年歷史。向安強(qiáng)認(rèn)為[11]，玉米是從中亞細(xì)亞循著絲綢之路引進(jìn)我國(guó)，然后穿越河西走廊過(guò)平?jīng)龆M(jìn)人中原。咸金山[12]闡述，早在1522年在甘肅《河州志》、《肅鎮(zhèn)志》、《華亭縣志》已有玉米記載，1560年《平?jīng)龈尽芬灿浭鲇衩自耘?。中華人民共和國(guó)成立，標(biāo)志著農(nóng)業(yè)開(kāi)始了一個(gè)新的時(shí)期。1949年全國(guó)玉米種植面積1 291.5萬(wàn)hm2，產(chǎn)量1 241.8萬(wàn)t，單產(chǎn)961.5 kg·hm-2；20世紀(jì)50年代，國(guó)內(nèi)玉米生產(chǎn)起伏動(dòng)蕩，單產(chǎn)處于徘徊與緩慢發(fā)展階段[13]。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)采用的主要是農(nóng)家品種，基本上是“農(nóng)家種田，戶戶留種，種糧不分，以糧代種”為特征的時(shí)期[14]。河西走廊在上世紀(jì)50年代末開(kāi)始種植玉米，以農(nóng)家品種“二截子”、“小金黃”和引進(jìn)品種“白馬牙”為主。50年代，有關(guān)刊物還先后報(bào)道了陳延熙、陸師義、吳友三等科學(xué)家關(guān)于玉米黑穗病、黑粉病、干腐病防治的研究報(bào)告[2]。而河西走廊該時(shí)期已有玉米瘤黑粉病、絲穗病的記載，但系統(tǒng)性的研究水平相對(duì)落后于國(guó)內(nèi)水平。這一時(shí)期由于科研機(jī)構(gòu)不健全，從事植病專業(yè)技術(shù)人員更是短缺，記載病害種類(lèi)較少。

2 河西走廊玉米種業(yè)起步時(shí)期發(fā)生病害(1958—1978年)

該時(shí)期處于我國(guó)人民公社化階段。國(guó)家將歸屬于糧食部門(mén)和商業(yè)部門(mén)的種子經(jīng)營(yíng)和管理職能劃歸農(nóng)業(yè)部門(mén)，由縣級(jí)種子機(jī)構(gòu)實(shí)行“預(yù)約繁殖，預(yù)約收購(gòu)，預(yù)約供應(yīng)”，農(nóng)業(yè)部首次提出，種子工作要依靠農(nóng)業(yè)合作社自繁、自選、自留、自用，輔之以調(diào)劑的“四自一輔”方針。在全國(guó)形成了以縣級(jí)良種場(chǎng)為核心，公社、大隊(duì)良種場(chǎng)為橋梁，生產(chǎn)隊(duì)種子田為基礎(chǔ)的三級(jí)良種繁育體系，加快了玉米種子繁育和推廣速度。玉米種子商品屬性已見(jiàn)雛形，玉米種業(yè)起步階段的主要標(biāo)志是出現(xiàn)了種子、糧食分工[14]。

河西走廊60年代引進(jìn)“忻黃單9號(hào)”、“維爾42”、“維爾156”等玉米品種種植；70年代河西3地2市成立國(guó)營(yíng)種子公司，實(shí)行以縣為單位的玉米品種引進(jìn)和少量的雜交制種，玉米種子由農(nóng)戶自發(fā)繁殖、留用，部分購(gòu)買(mǎi)良種。1975年張掖地區(qū)制種玉米主要是“張雙695”、“張單488”兩個(gè)品種，面積0.03 hm2，產(chǎn)種超過(guò)100 kg。

玉米種業(yè)起步時(shí)期河西走廊發(fā)生玉米病害主要有6種，即玉米條紋矮縮病，1969—1971年甘肅酒泉地區(qū)敦煌縣連續(xù)3年大發(fā)生，全縣種植玉米1 066.7 hm2，受害嚴(yán)重地塊400 hm2，損失60萬(wàn)kg；玉米黑粉病，1976—1977年慶陽(yáng)地區(qū)農(nóng)科所和張掖市農(nóng)技站調(diào)查，慶陽(yáng)地區(qū)發(fā)病率為0.4%～6.0%，嚴(yán)重地塊9.0%～15.0%。張掖地區(qū)一般發(fā)病率1.0%～5.0%，最高達(dá)30.0%。灑泉地區(qū)發(fā)病率1.0%～8.3%，最高11.0%；玉米矮花葉病，1977年甘肅河西走廊引進(jìn)品種維爾156，導(dǎo)致在河西走廊流行，平均發(fā)病率達(dá)50.0%，隴南天水發(fā)病率40.0%，重病田發(fā)病率17.0%～76.1%,平均減產(chǎn)30.0%左右；玉米絲穗病，在甘肅隴東、隴南、中部及河西都有程度不同的發(fā)生，1978年張掖地區(qū)臨澤縣新華公社玉米田輕者發(fā)病率6.0%，重者發(fā)病10.0%～20.0%，最高可達(dá)68.0%。慶陽(yáng)地區(qū)鎮(zhèn)原縣平泉公社黃岔大隊(duì)玉米田，發(fā)病達(dá)50.0%；玉米大斑病，在甘肅早有發(fā)生，但60代后期，引種維爾156等感病品種后，趨于嚴(yán)重，現(xiàn)在甘肅玉米產(chǎn)區(qū)均有分布，尤以隴東、隴南、臨夏等地發(fā)生較重，如隴東的慶陽(yáng)縣1965年、1970年、1972年均大發(fā)生，天水地區(qū)清水縣1968年、1970年、1973年均發(fā)病嚴(yán)重，有些感病品種種植較多的社隊(duì)，發(fā)病率達(dá)50.0%～90.0%，減產(chǎn)20.0%～40.0%。1978年天水縣的調(diào)查，發(fā)病嚴(yán)重的南部各公社，發(fā)病面積達(dá)70.0%～87.0%，病株率達(dá)56.0%。1978年皋蘭縣發(fā)病面積達(dá)62.0%。玉米霜霉病，據(jù)1977年初步調(diào)查，在敦煌、高臺(tái)、武威、榆中等地均有分布，一般是零星發(fā)生，局部地區(qū)發(fā)生嚴(yán)重，發(fā)病率達(dá)26.0%[15]。

因此，該時(shí)期河西走廊隨種植面積不斷增大，出現(xiàn)玉米雜交制種量較少，玉米病害種類(lèi)增多，主要發(fā)生于大田玉米，危害趨于加重。但病原菌種類(lèi)、數(shù)量、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，防治方法單一，但均能得到一定程度控制。

3 河西走廊玉米種業(yè)形成時(shí)期病害結(jié)構(gòu)(1978—2000年)

改革開(kāi)放加快了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程。從中央到地方把種子公司和種子基地恢復(fù)和建立起來(lái)，實(shí)行行政、技術(shù)、經(jīng)營(yíng)三位一體的管理體制，健全良種繁育推廣體系，逐步實(shí)現(xiàn)品種布局區(qū)域化、種子生產(chǎn)專業(yè)化、種子加工機(jī)械化和種子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化、實(shí)行以縣為單位統(tǒng)一供種的“四化一供”政策，標(biāo)志著農(nóng)作物種子生產(chǎn)由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)化，標(biāo)志著種子完全具有商品屬性并進(jìn)入市場(chǎng)[14]。該時(shí)期種子經(jīng)營(yíng)由種子公司負(fù)責(zé)。1995年國(guó)家實(shí)施種子工程，河西走廊玉米制種面積由1 300 hm2[16]發(fā)展至2000年的6 667 hm2[17]；引進(jìn)中單二號(hào)品種，并大面積推廣種植。該時(shí)期玉米病害的特點(diǎn)如下。

3.1 玉米病害結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，個(gè)別病害危害重

1982年，《甘肅農(nóng)作物病蟲(chóng)害》記載，玉米病害7種[15]，1983年原張掖地區(qū)病蟲(chóng)害普查中，記載玉米病害主要有18種，其中真菌病害16種，病毒病害2種[18]。玉米絲黑穗病，1979年在張掖地區(qū)平均發(fā)病率達(dá)2.5%，損失玉米500萬(wàn)kg，1980年平均發(fā)病率5.0%，損失達(dá)1 000萬(wàn)kg；1981年開(kāi)始推廣中單二號(hào)等抗病品種及輪作倒茬、藥劑拌種等藥劑防治，發(fā)病率下降至4.0%，損失減少400萬(wàn)kg；1983年發(fā)病率已降至1.3%，高臺(tái)縣發(fā)病率降至0.2%。1983年之后在海拔1 500 m以上地區(qū)，因無(wú)早熟品種替代，栽培的仍然是感病品種，發(fā)病率仍然較高；玉米銹病，1983年推廣種植戶單一號(hào)單交親本嚴(yán)重發(fā)生銹病，其中母本黃早四最重，1984年8月21日調(diào)查發(fā)病率達(dá)100%，病情指數(shù)30%～44%，嚴(yán)重達(dá)80%以上；父本莫17發(fā)病率90%，病情指數(shù)5%，發(fā)生面積86.7 hm2，損失約10萬(wàn)余元，是張掖地區(qū)種植玉米有史以來(lái)發(fā)生嚴(yán)重的年份。玉米矮花葉病，在1978—1979年，張掖大面積推廣種植維爾156發(fā)病最重。一般田塊發(fā)病率為 27.0%左右，嚴(yán)重的達(dá)70.0%以上，甚至造成葉片早枯死亡。玉米根腐病、玉米青枯病、玉米紫斑病、玉米大(小)斑病、玉米瘤黑粉、玉米葉枯病、玉米霜霉病等病害零星發(fā)生，為害輕，一般發(fā)病率在0.4%～4.0%之間，造成的損失不大[15]。

3.2 玉米病原組成單一，致病分化簡(jiǎn)單

據(jù)1983年研究調(diào)查，鑒定出8種優(yōu)勢(shì)種群，引起18種玉米病害，癥狀表現(xiàn)單一，多年無(wú)癥狀變異，判斷病原菌無(wú)生理分化現(xiàn)象，病害發(fā)生較為穩(wěn)定。為害葉部的病原優(yōu)勢(shì)種群為極細(xì)鏈格孢菌Alternariatenuissima、大斑病凸臍蠕孢Exserohilumturcicum、高梁柄銹菌Pucciniasorghi、甘蔗花葉病毒—玉米矮花葉B株系Sugarcane mosaic virus-maize drawf strain B，其中大斑病凸臍蠕孢僅是玉米?；停粸楹ηo、穗部的優(yōu)勢(shì)種群為禾谷鐮孢霉Fusariumgraminearum，玉米黑粉菌Ustilagomaydis，絲孢堆黑粉菌Sporisoriumreilianum；為害根部的優(yōu)勢(shì)種群為串珠鐮孢霉F.moniliforme；零星出現(xiàn)的病原菌主要是大孢指疫霉玉蜀黍變種Sclerophthoramacrosporavar.maydis、草酸青霉菌Penicilliumoxalicum。無(wú)細(xì)菌種群的出現(xiàn)。

3.3 重大病害隨調(diào)運(yùn)品種引入

1984年我國(guó)從南斯拉夫澤盟玉米研究所(玉米細(xì)菌性枯萎病疫區(qū))引進(jìn)單交種SC 704、自交系773、713品種，當(dāng)年在臨澤縣蓼泉鄉(xiāng)試種面積20 hm2，1984年8月10—30日，773發(fā)病率達(dá)100%，病情指數(shù)53.08%，SC 704發(fā)病率達(dá)7.0%，經(jīng)農(nóng)業(yè)部專家鑒定為玉米黑束病，病原為直枝頂孢霉菌(Acremoniumstrictum)，當(dāng)?shù)刂脖２块T(mén)進(jìn)行了燒毀鏟除，該品種后來(lái)沒(méi)有進(jìn)行推廣應(yīng)用[18]。

4 河西走廊玉米種業(yè)改革穩(wěn)定時(shí)期病害趨勢(shì)(2000年至今)

河西走廊憑借優(yōu)勢(shì)的地理位置和自然條件，經(jīng)近18年發(fā)展，河西走廊制種玉米面積每年穩(wěn)定在10萬(wàn)hm2，制種產(chǎn)量占全國(guó)用種量的60%以上，已成國(guó)家級(jí)玉米制種基地。制種玉米病害已發(fā)生巨大變化。

4.1 病害結(jié)構(gòu)復(fù)雜

國(guó)內(nèi)對(duì)玉米病害種類(lèi)報(bào)道多集中于大田玉米，1995年白金鎧等[19]報(bào)道，我國(guó)玉米病害72種，其中真菌性病害46種，細(xì)菌性病害7種，病毒性病害19種。但對(duì)制種玉米病害的種類(lèi)、發(fā)生情況國(guó)內(nèi)報(bào)道較少，特別是對(duì)全國(guó)最大玉米制種基地——河西走廊制種玉米病害尚未見(jiàn)系統(tǒng)性報(bào)道資料。2013—2014年河西學(xué)院對(duì)河西走廊玉米制種田病害進(jìn)行了系統(tǒng)的調(diào)查和鑒定，發(fā)現(xiàn)制種玉米病害73種(表1)，其中真菌性病害56種，細(xì)菌性病害4種，病毒病害5種，生理性病害8種[10]。從發(fā)生種類(lèi)、數(shù)量比較，河西走廊玉米制種之前病害數(shù)量不及全國(guó)病害水平的25%，制種之后達(dá)到全國(guó)玉米病害水平。至目前制種玉米病害的數(shù)量是該地區(qū)制種前病害數(shù)量的4.06倍。說(shuō)明玉米制種病害種類(lèi)、分布范圍、數(shù)量在不斷增長(zhǎng)，玉米病害的組成結(jié)構(gòu)發(fā)生很大變化，給制種玉米生產(chǎn)帶很大壓力[10]。

4.2 病害為害嚴(yán)重

按王曉鳴等[20]分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)記載計(jì)算為害程度。表1結(jié)果顯示，制種玉米為害苗期的病害，在病部出現(xiàn)灰色、白色、粉紅色、黑色霉?fàn)钗锏炔≌?，造成母種腐爛、主根發(fā)黑或變褐色、胚根或根部腐爛等根部病狀，幼苗下部葉片發(fā)黃、干枯，心葉腐爛干枯、扭曲畸形，嚴(yán)重幼苗干枯死亡，缺苗、斷壟現(xiàn)象突出，主要由苗期根腐病、頂腐病、鐮孢霉和色二孢苗枯病發(fā)病率分別達(dá)34.77%、27.31%、17.38%～26.93%。其中，頂腐病與色二孢苗枯病是制種玉米田新發(fā)病害，根腐病發(fā)病率變幅較制種前高出30.77%；為害葉部的病害，從苗期至成熟期均有發(fā)生，其中發(fā)病率在50%以上為害嚴(yán)重的病害有2種，普通銹病發(fā)病率達(dá)91.67%，多孢堆銹病56.97%，其中多孢堆銹病是制種田新發(fā)病害。發(fā)病率為20.0%～50.0%的為害中等病害居多，達(dá)8種，其中，尾孢葉斑病、枝孢霉條斑病、附球菌葉斑病、莖點(diǎn)霉葉斑病、細(xì)菌性條斑病在河西走廊制種田為新發(fā)病害。其余20種病害發(fā)生輕微，除大小斑病外，其他病害均為河西走廊新發(fā)病害；為害葉鞘、莖部嚴(yán)重的病害鏈格孢鞘腐病、鐮孢鞘腐病、鐮孢莖基腐病3種，發(fā)病率分別達(dá)到87.11%、87.14%、27.15%；為害穗部的嚴(yán)重病害有鐮孢霉穗腐病、黑粉病，發(fā)病率分別達(dá)80.17%、28.74%；為害嚴(yán)重的病毒病害玉米矮花葉病1種；嚴(yán)重非侵染性病害玉米遺傳性條紋病、遺傳性斑點(diǎn)病、生理性黃斑病等3種，在制種田的發(fā)病率100%。在玉米制種生產(chǎn)上應(yīng)注意監(jiān)視病情變化。

4.3 病原種群變化大

據(jù)2013～2014調(diào)查，共鑒定出病原物58種(表1)，其中病原真菌49種，細(xì)菌4種，病毒5種，病原物種群數(shù)量是制種前的7.25倍。從不同發(fā)病部位分離鑒定看，根莖基部致病菌種群復(fù)合侵染根部、根莖基部，由禾谷鐮刀菌、串珠鐮刀菌、茄病鐮刀菌、鏈格孢菌、禾生腐霉菌等5種菌組成，并有新變種串珠鐮孢霉膠孢變種形成，侵染部位逐漸上升，造成制種田頂腐病的發(fā)生；葉部致病菌種群龐大，已鑒定出的葉部真菌23種，細(xì)菌3種。其中優(yōu)勢(shì)種玉米柄銹菌制種前已存在，制種后發(fā)病率及病情指數(shù)均顯著上升，多孢柄銹菌隨種子南繁北種而擴(kuò)展成河西走廊優(yōu)勢(shì)種群。除大斑病凸臍蠕孢、極細(xì)鏈格孢菌制種后仍然發(fā)生外，在制種后新發(fā)病菌為害中等的病菌為鏈格孢菌、高梁尾孢菌、玉蜀黍枝孢、黑附球菌、玉米莖點(diǎn)霉等5種，新發(fā)輕度發(fā)生為玉蜀黍出芽短梗霉、玉米生平臍蠕孢、根腐離蠕孢、玉蜀黍平臍蠕孢、玉蜀黍尾孢菌、玉米毛盤(pán)炭疽菌、禾生刺盤(pán)炭疽菌、玉米小殼菌、新月彎孢霉、嘴突凸臍蠕孢、高梁膠尾孢、玉米褐邊葉斑菌、玉蜀黍葉點(diǎn)霉、玉米褐斑菌、玉米殼針孢、禾生指梗霉等16種，高梁假單胞菌為害中等，丁香假單胞桿菌丁香變種、燕麥假單胞菌為害輕度。為害穗部致病菌群以禾谷鐮刀菌、串珠鐮刀菌、絲孢堆黑粉菌、玉米黑粉菌、立枯絲核菌、果腐根霉、曲霉穗腐菌、離蠕孢穗腐菌、青霉穗腐菌為優(yōu)勢(shì)種群，引起的穗部病害發(fā)生嚴(yán)重，并造成種子帶菌率上升，嚴(yán)重影響種子健康度，引發(fā)多種復(fù)合侵染的苗期病害，給種子生產(chǎn)企業(yè)帶來(lái)診斷與防治的困難。

表1河西走廊制種玉米病害種類(lèi)及發(fā)病情況

注：發(fā)病率為調(diào)查的平均發(fā)病率。

4.4 病原傳播途徑多

由于河西走廊玉米制種田連續(xù)多年作業(yè)，致使土壤中的病殘?bào)w和菌源基數(shù)累積上升，氮肥的過(guò)量施用和大水漫灌使得土傳或種傳病害得以廣泛傳播，是造成玉米制種田病害嚴(yán)重發(fā)生的重要途徑[4]。另一方面，河西走廊玉米制種田親本組合來(lái)源復(fù)雜，大多數(shù)親本均來(lái)源于海南島南繁材料，部分來(lái)源于東北、黃準(zhǔn)海、西南地區(qū)繁殖材料，導(dǎo)致南方、東北、黃準(zhǔn)海、西南致病種群在河西走廊擴(kuò)展、蔓延，是造成玉米制種田病害復(fù)雜的關(guān)鍵途徑。三是部分親本材料為高感品種，是造成河西玉米制種田病害發(fā)生嚴(yán)重的根源。因此，今后應(yīng)加強(qiáng)制種區(qū)域的合理布局，種質(zhì)資源的抗病性鑒定，植保檢疫部門(mén)檢驗(yàn)檢疫工作，確保甘肅省乃至全國(guó)玉米的種子的生產(chǎn)安全。