黃河流域棉花品種對(duì)鈴病抗性與爛鈴空間分布研究

趙鳴，薛超，李洪剛，楊媛雪，隋潔，李卓，段愛玲

（1.山東棉花研究中心，濟(jì)南250100；2.山東省植物保護(hù)總站，濟(jì)南250100；3.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，濟(jì)南250100）

鈴病是棉花棉鈴病害的統(tǒng)稱，又稱“爛鈴病”，多種病原真菌、細(xì)菌均可侵染棉鈴引發(fā)病害。 山東植棉區(qū)田間一般7 月下旬始見爛鈴，8 月底9 月初達(dá)到高峰。 7－9 月份黃河流域降雨較多，且近年來災(zāi)害性天氣發(fā)生頻率增加，一定程度上也加重了爛鈴的發(fā)生。棉花爛鈴顯著影響棉纖維品質(zhì)且造成減產(chǎn)， 一般年份減產(chǎn)10%左右， 嚴(yán)重時(shí)可達(dá)30%～50%[1-2]。 化控、摘爛鈴等農(nóng)藝措施以及噴施化學(xué)藥劑均可控制棉花鈴病， 但藥劑和用工成本較高，而選用抗病品種是防病保產(chǎn)的簡(jiǎn)單有效途徑之一。關(guān)于棉花品種對(duì)爛鈴的抗性， 許多學(xué)者開展了研究。李社增等評(píng)價(jià)了河北、 山東和河南3 省審定的50個(gè)棉花品種對(duì)棉花爛鈴病的抗性[3]，李彩紅等分析了湖南棉花品種（系）鈴病抗性情況[4]，趙靜等對(duì)新疆阿拉爾墾區(qū)的棉花品種進(jìn)行了調(diào)查并篩選了抗性品種[5-6]，朱荷琴等研究了陸地棉、海島棉等不同類型棉花品種鈴病的發(fā)生差異[7]，馮自力等以大面積推廣品種和2012 年國(guó)家區(qū)試品種為試驗(yàn)對(duì)象，研究棉花鈴病發(fā)生輕重與品種的關(guān)系[1]，2018 年趙鳴等比較了山東省棉花新品種區(qū)域試驗(yàn)的供試品系棉花鈴病的抗性差異[8]。 本研究以黃河流域推廣種植的19 個(gè)審定品種和1 個(gè)海島棉材料為研究對(duì)象，評(píng)價(jià)品種對(duì)棉花鈴病的抗性，分析不同品種爛鈴的空間布局，并進(jìn)一步研究不同品種爛鈴評(píng)價(jià)指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系以及鈴病與枯、黃萎病的關(guān)系，旨在為黃河流域棉花鈴病抗性品種選育提供數(shù)據(jù)支持和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與材料

試驗(yàn)于2017 年在山東棉花研究中心試驗(yàn)站（臨清）（115°41'E，36°48'N）進(jìn)行。

供試材料詳見表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)置

每個(gè)品種為1 個(gè)處理，重復(fù)3 次，小區(qū)為6 行區(qū)，行長(zhǎng)5 m，隨機(jī)區(qū)組排列。600 g·L－1吡蟲啉懸浮種衣劑按100 kg 脫絨的試驗(yàn)種子使用350 g（有效成分用量）進(jìn)行包衣處理（防治苗期蚜蟲），晾干后播種。 采用大小行（60 cm＋90 cm）覆膜直播，一膜兩行，播種時(shí)間為4 月25 日，播種后1 周左右開始放苗，25 d 左右定苗， 株距30 cm 左右， 密度為每666.7 m23 000 株。

1.3 病害調(diào)查方法

1.3.1枯萎病。在枯萎病發(fā)生高峰期（6 月下旬）調(diào)查小區(qū)中間2 行，記錄病株數(shù)和發(fā)病等級(jí)，按常規(guī)方法計(jì)算其發(fā)病率和病情指數(shù)（簡(jiǎn)稱“病指”）。枯萎病發(fā)病分級(jí)，參考山東省棉花新品種區(qū)試抗枯萎病鑒定標(biāo)準(zhǔn)：0 級(jí)， 健株， 無癥狀表現(xiàn)；1 級(jí)， 病株≤25%葉片表現(xiàn)病狀；2 級(jí)， 病株＞25%～≤50%葉片表現(xiàn)病狀，植株矮化；3 級(jí)，病株＞50%～≤90%葉片表現(xiàn)病狀，植株明顯矮化；4 級(jí)，病株葉片90%以上表現(xiàn)病狀，植株枯死或急性凋萎死亡[9]。

表1 參試品種及審定情況

1.3.2黃萎病。在黃萎病發(fā)生高峰期（8 月底）調(diào)查小區(qū)中間2 行，記錄病株數(shù)和發(fā)病等級(jí)，按常規(guī)方法計(jì)算其發(fā)病率和病指。 黃萎病發(fā)病分級(jí)，參考山東省棉花新品種區(qū)試抗黃萎病鑒定標(biāo)準(zhǔn)：0 級(jí)，棉株健康，無病葉，生長(zhǎng)正常；1 級(jí)，棉株發(fā)病葉片≤25%表現(xiàn)病狀；2 級(jí)，棉株發(fā)病葉片＞25%～≤50%表現(xiàn)病狀；3 級(jí)， 棉株發(fā)病葉片＞50%表現(xiàn)病狀；4級(jí)，棉株全株發(fā)病葉片干枯脫落，或因病棉株枯死，葉片脫落棉株成光稈[9]。

1.3.3鈴病。在棉花鈴病發(fā)生前期（8 月2 日）和后期（9 月2 日）進(jìn)行2 次調(diào)查，整行調(diào)查小區(qū)中間2行，記錄調(diào)查總株數(shù)、爛鈴株數(shù)、每株棉花的爛鈴數(shù)量、爛鈴發(fā)生的位置和每個(gè)爛鈴的發(fā)病級(jí)別，計(jì)算爛鈴株率、平均單株?duì)€鈴數(shù)和病情指數(shù)。鈴病分級(jí)，參考李建社等的分級(jí)方法：0 級(jí)，健鈴；1 級(jí)，病斑或霉層面積≤25%棉鈴表面；2 級(jí)，病斑或霉層面積＞25%～≤50%棉鈴表面；3 級(jí)， 病斑或霉層面積＞50%～≤75%棉鈴表面；4 級(jí)， 病斑或霉層面積＞75%～≤100%棉鈴表面[3]。

1.4 數(shù)據(jù)處理及分析方法

1.4.1計(jì)算公式。發(fā)?。€鈴株）率（rD，%）=ND/NP×100，式中ND為病株（爛鈴株）數(shù)，NP為總株數(shù)；病指（DI）=Σ（（NDL×i）/（NB×4））×100，式中NDL為各級(jí)病株（鈴）數(shù)，i為相應(yīng)病級(jí)，NB為總株（鈴）數(shù)；平均單株?duì)€鈴數(shù)（NMP）=NRB/NP，式中NRB為爛鈴數(shù)，NP為調(diào)查總株數(shù)。

1.4.2數(shù)據(jù)分析。采用MS Excel 2013 和IBM SPSS Statistics 20 對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，用Duncan's 新復(fù)極差法 （Duncan's new multiple range method，DMRT）進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)；采用Ward法對(duì)爛鈴株率和平均單株?duì)€鈴數(shù)2 個(gè)因素的區(qū)間Euclidean 距離進(jìn)行聚類分析， 確定鈴病發(fā)病程度[1]；采用Pearson 相關(guān)系數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，并用進(jìn)入法進(jìn)行多元線性回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同調(diào)查時(shí)間爛鈴發(fā)生情況

7 月下旬棉田中開始零星發(fā)生爛鈴，8 月2 日進(jìn)行第一次鈴病調(diào)查，9 月2 日進(jìn)行第2 次調(diào)查，前期和后期各品種的鈴病發(fā)生情況均存在顯著差異，且各品種前期和后期的發(fā)病情況不同。 海7124前期爛鈴發(fā)生最重， 平均單株?duì)€鈴在1 個(gè)以上，而同期其他品種平均單株?duì)€鈴均未超過0.5 個(gè)；鈴病發(fā)生的后期， 各品種爛鈴情況均不同程度加重，平均單株?duì)€鈴除冀棉11 和冀棉169 小于1 個(gè)以外，其他品種均在1 個(gè)及其以上， 魯棉研26 最高，達(dá)2.02 個(gè)， 海7124 后期爛鈴發(fā)生較其他品種加重程度相對(duì)較小，其后期屬于較輕發(fā)生（表2）。從9 月2日第二次調(diào)查結(jié)果來看，大部分品種平均單株?duì)€鈴數(shù)和爛鈴株率差異不顯著， 僅發(fā)病最重的魯棉研17、魯棉研26、魯棉研38、鄂荊1 號(hào)和冀棉11 之間平均單株?duì)€鈴數(shù)和爛鈴株率均達(dá)到顯著差異水平（P＜0.05）。

2.2 爛鈴株率、 平均單株?duì)€鈴數(shù)及爛鈴發(fā)病指數(shù)的關(guān)系

爛鈴株率、平均單株?duì)€鈴數(shù)及爛鈴發(fā)病指數(shù)是衡量爛鈴發(fā)生輕重的3 個(gè)常用指標(biāo)。對(duì)3 個(gè)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果表明3 個(gè)指數(shù)間存在顯著相關(guān)關(guān)系（表3）。 進(jìn)一步采用進(jìn)入法對(duì)3 個(gè)指標(biāo)進(jìn)行多元線性回歸分析，爛鈴發(fā)病指數(shù)和爛鈴株率及平均單株?duì)€鈴數(shù)存在顯著的多元線性關(guān)系， 調(diào)整R2為0.893，相關(guān)性良好，且不存在共線性關(guān)系（表4、表5）。 根據(jù)多元回歸殘差直方圖、P-P 圖和散點(diǎn)圖（圖略），殘差基本符合正態(tài)分布，散點(diǎn)在－2～2 分散分布。 因此，可獲得多元線性模型為y（爛鈴病情指數(shù)）=－0.35＋8.625xa（平均單株?duì)€鈴數(shù)）－0.05xb（爛鈴株率）。

表2 不同棉花品種鈴病發(fā)生情況

表3 3 個(gè)鈴病病情指標(biāo)的Pearson 相關(guān)性

表4 3 個(gè)鈴病發(fā)病指標(biāo)的多元線性模型檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量

表5 3 個(gè)鈴病發(fā)病指標(biāo)多元線性模型系數(shù)及其檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量

2.3 爛鈴發(fā)生與其在棉株上的位置關(guān)系

分別調(diào)查了前期和后期爛鈴在棉株上的發(fā)生位置， 結(jié)果表明爛鈴發(fā)生隨著果枝位由下向上、果節(jié)位由內(nèi)到外，逐漸減輕（圖1）。 前期爛鈴主要集中在第1 果枝的1、2 節(jié)位， 海7124 這兩個(gè)果節(jié)爛鈴所占比例最低，為48.53%，其余品種均在72%以上， 有13 個(gè)品種第1 果枝的1、2 節(jié)位發(fā)生爛鈴所占的比例為100%； 后期爛鈴逐漸往更高果枝位和更外側(cè)的果節(jié)位發(fā)展，位置低的果枝和內(nèi)圍果節(jié)的爛鈴發(fā)生比例高，所有品種1、2、3 果枝爛鈴比例在82.14%～100.00%，所有品種1、2、3 果節(jié)爛鈴比例在98.48%～100.00%。

圖1 不同品種爛鈴發(fā)生位置及數(shù)量

圖1 （續(xù)）

2.4 枯、黃萎病與鈴病發(fā)病的相關(guān)關(guān)系

枯萎病、黃萎病和鈴病病情指標(biāo)相關(guān)性分析結(jié)果（表6）表明，枯萎病和黃萎病發(fā)病率和病指之間存在顯著的正相關(guān)性，而鈴病爛鈴株率和爛鈴病指與枯、 黃萎病的發(fā)病率及病指均存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，但均未達(dá)到顯著相關(guān)。

表6 3 種病害的病情指標(biāo)間的Pearson 相關(guān)系數(shù)

3 討論與結(jié)論

鈴病在新疆棉區(qū)和黃河、長(zhǎng)江流域棉區(qū)均可常年發(fā)病，造成棉花減產(chǎn)影響纖維品質(zhì)。 近年來棉區(qū)災(zāi)害性天氣發(fā)生頻率的增加，也一定程度上加重了棉花鈴病的危害， 給棉花生產(chǎn)造成了巨大的損失。王昆等1996 年研究指出， 棉花爛鈴主要發(fā)生在棉株的下部1～4 果枝和1～2 果節(jié)的層圍內(nèi)[10]。相較于以前的棉田精細(xì)管理種植模式，本研究針對(duì)目前生產(chǎn)上普遍采用的簡(jiǎn)化栽培模式，調(diào)查發(fā)現(xiàn)當(dāng)前種植模式下棉花爛鈴的空間分布較以前未發(fā)生明顯變化，仍集中在棉株的中下部?jī)?nèi)圍層。

早年棉花生產(chǎn)精細(xì)管理，用藥多、管理細(xì)，多采用施用化學(xué)藥劑和人工摘鈴剝花晾曬來減少爛鈴損失。 但隨著農(nóng)資和人工成本的增加，原來的精細(xì)種植模式已經(jīng)不適應(yīng)當(dāng)前棉花生產(chǎn)形勢(shì)，當(dāng)前節(jié)本增效的簡(jiǎn)化管理模式下棉花的病蟲害防治需要保證防效、降低投入。 關(guān)于鈴病的防控技術(shù)已有一些研究報(bào)道，鹿秀云等提出利用行間覆膜技術(shù)可有效防治爛鈴[11]，唐薇等研究指出田間物理阻隔對(duì)爛鈴有防治效果，但覆膜和物理阻隔仍須進(jìn)一步降低防治成本[12]。對(duì)于枯萎病和黃萎病，采用選用抗病、耐病棉花品種的方法減輕損失，育種家在品種選育時(shí)會(huì)篩選抗、耐病品種，國(guó)家和省級(jí)新品種審定前也進(jìn)行相應(yīng)的抗性鑒定，審定抗病性好的品種[13]。 因此，對(duì)于控制棉花鈴病危害，選擇抗性品種也是一種簡(jiǎn)單有效的方法。 朱荷琴等[7]、馮自力等[1]、李彩紅等[4]、李社增等[3]均指出棉花品種對(duì)鈴病抗性存在顯著差異。但目前國(guó)內(nèi)育種家選育棉花品種時(shí)對(duì)鈴病抗性指標(biāo)的關(guān)注度較低，國(guó)家、省級(jí)的新品種審定中也沒有針對(duì)鈴病的抗性要求；因此，希望通過本研究引起育種家對(duì)棉花鈴病抗性的關(guān)注，在新品種選育中篩選和培育抗枯、黃萎病兼顧鈴病抗性的材料。

棉花病害的調(diào)查，發(fā)病程度往往采用發(fā)病率和病情指數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，但鈴病多選用爛鈴株率和平均單株?duì)€鈴數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，爛鈴的發(fā)生程度也存在差異。本研究發(fā)現(xiàn)爛鈴病情指數(shù)與爛鈴株率及平均單株?duì)€鈴數(shù)顯著正相關(guān)，且存在線性關(guān)系。因此，可選擇平均單株?duì)€鈴數(shù)和爛鈴病情指數(shù)兩者之一作為鈴病發(fā)生情況的評(píng)價(jià)指標(biāo)。