一種室內智能麥類作物苗期病害鑒定棚

呂永軍　李順成　鄒少奎　韓玉林　王麗娜　黃峰　李楠楠　張倩

[摘要]為了解決麥類作物苗期田間病害鑒定易受外部環(huán)境影響的問題，本研究設計了一種新型室內智能麥類作物苗期病害鑒定棚。該鑒定棚通過微電腦自動控制光照、溫度、濕度等氣候條件，接種病原菌后作物發(fā)病充分，鑒定結果準確、可靠、重現(xiàn)性好，且裝置堅固耐用，適于推廣。

[關鍵詞]麥類作物;苗期病害;鑒定;控制

中圖分類號：S435.1 文獻標識碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202006

在麥類作物品種育種過程中，其抗病性受到育種者的廣泛重視，實踐表明，選育并推廣抗病品種是最經濟、安全、有效的防治麥類病害措施[1]。根據麥類作物不同生育期階段的抗病性可分為全生育期抗病性和成株期抗病性。全生育期抗病性，又稱苗期抗病性，是指在小麥的苗期和成株期均表現(xiàn)為抗病;成株期抗病性指在苗期表現(xiàn)為感病，但在成株期表現(xiàn)為抗病[2-3]。苗期病害對麥類作物前期的生長發(fā)育影響很大，易造成弱苗、死苗，導致后期減產[4]。田間苗期病害發(fā)病受天氣、溫度、濕度等氣候條件的影響，一旦某一條件達不到，就可能會不發(fā)病或發(fā)病不充分，導致鑒定結果不準確或得出相反結論，無法真實客觀地反映麥類作物對病菌的抗性。因此，本研究針對上述問題設計了一種室內智能麥類作物苗期抗病鑒定棚，它能夠自動控制光照、濕度、溫度，對病原菌混合小種或者單一小種均適用，且可多批次進行鑒定，不僅能提高鑒定結果的準確性，還能減輕人員的勞動強度。

1 整體結構設計

室內智能麥類作物苗期抗病鑒定棚，按功能劃分，主要包括換氣系統(tǒng)、補光系統(tǒng)、灌溉系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等（見圖1）。鑒定棚整體框架結構是利用不銹鋼焊接而成的，牢固耐用。

1.1 換氣系統(tǒng)

主要包括換氣裝置、過濾裝置和溫濕度感應器。箱體采用中空玻璃全封閉設計，側面設有可以開合的密封門，箱體頂部裝有帶過濾裝置的換氣扇用于換氣和排濕，確保鑒定棚內的氧氣、二氧化碳和空氣溫濕度等指標處于平衡狀態(tài)。過濾裝置可以避免外來病原菌進入鑒定棚內和鑒定棚內病原菌漂出，保證棚內的致病菌為單一菌種或者單一小種。溫濕度感應器實時監(jiān)測鑒定棚的溫度和濕度，當感應器監(jiān)測到濕度或溫度過高時啟動換氣裝置進行除濕降溫。

1.2 補光系統(tǒng)

補光系統(tǒng)包括全光譜植物補光燈、鈉燈、燈架、溫度感應器。利用全光譜植物補光燈模擬自然光為植株提供充足光照，利用鈉燈調整溫度。補光系統(tǒng)由自動溫控箱控制，可以根據不同時期、不同作物自行設定光照時間。

1.3 灌排水系統(tǒng)

灌排系統(tǒng)包括花盆座、滴灌、排水管、土壤濕度感應器。當土壤濕度感應器感應到植株干旱時，自動啟動滴灌系統(tǒng)對植株進行滴灌，多余的水分通過花盆底座流入排水收集管。

1.4 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)包括濕度控制器、溫度控制器、灌溉控制器、顯示屏。顯示屏實時顯示鑒定棚內的溫度、空氣濕度、土壤濕度數據，可以預設溫度、濕度、光照時間。當感應器監(jiān)測到溫度或濕度過高或過低時，自動啟動頂部換氣扇降溫、除濕，當相關數據處于合理值時關閉換氣扇。

2 工作原理及優(yōu)點

2.1 工作原理

在花盆中裝入基質與土（2∶1的比例），以花盆邊緣為圓周均勻種植10粒種子，在花盆中心種植3粒感病對照品種作為誘發(fā)品種，然后表面覆1cm基質土后放入鑒定棚中花盆座，在花盆中插入滴灌頭、土壤濕度傳感器，最后關閉鑒定棚密封門。在控制器上設定晝溫（15℃～18℃）、夜溫（10℃～14℃），土壤濕度（60%～80%），光照時間（13～15h）等信息。開啟設備后，滴灌系統(tǒng)開始工作，當花盆中土壤濕度達到預設值后停止供水，花盆中多余水分通過花盆底部排水口流入花盆座排水管，防止?jié)n害發(fā)生。在上述設定條件下培育幼苗。

待種子長至一心一葉時，采用掃拂法進行接種。首先，在待接種的幼苗葉面噴灑0.05%的吐溫20水溶液，將發(fā)病幼苗倒置掃拂待接種幼苗3～5次，然后設定溫度為9℃～13℃，黑暗條件下保濕18～24h。之后再將控制條件設定為晝溫15℃～18℃、夜溫10℃～14℃，土壤濕度60%～80%，光照時間13～15h，培養(yǎng)15～17d時可充分發(fā)病，此時可進行觀察記載。

2.2 主要優(yōu)點

該裝置相較田間病害鑒定具有不受天氣、溫度、濕度等多種氣候條件影響的優(yōu)點。

2.2.1 準確性高

由于田間苗期病害鑒定受天氣、溫度、濕度等多種氣候條件的影響，無法客觀地反映麥類作物對某種病菌的抗病性，導致鑒定數據不準確。而此裝置可對光照、溫度、濕度等氣候條件進行自動控制，確保不受外界氣候影響，可保證發(fā)病充分、鑒定結果準確、可靠、重現(xiàn)性好，顯著提高了抗病性鑒定效率。

2.2.2 移動性能好

該裝置整體移動性好，具有占用空間小、堅固耐用的特點。

2.2.3 適用性好

該裝置適用于麥類作物的多種苗期病害鑒定、觀察、記載。

3 結 論

麥類作物苗期田間病害鑒定中存在的問題，主要是受氣候影響。多種病害的病菌孢子萌發(fā)條件較為苛刻，田間對其萌發(fā)條件不易控制，如溫度、濕度等，接種后的幼苗可能不發(fā)病或者發(fā)病不充分，導致最終鑒定結果不準確[5-8]。為解決上述問題，本研究設計了一種室內智能苗期病害鑒定棚，該裝置能夠較好地根據麥類作物病害鑒定需求設定最佳的發(fā)病條件，確保麥類作物發(fā)病充分，顯著提高病害鑒定數據的準確性、穩(wěn)定性。

參考文獻

[1]吳立人，牛永春.我國小麥條銹病持續(xù)控制的策略[J].中國農業(yè)科學，2000，33（5）：46-54.

[2]周新力，王保通，尹軍良，等.小偃54高溫抗條銹病基因的遺傳分析[J].西北農林科技大學學報（自然科學版），2011.39（12）：129-133.

[3]馬東方，周新力，井金學，等.小偃6號成株期高溫抗條銹性遺傳分析[J].植物保護學報，2013，40（1）：33-37.

[4]陳萬權，康振生，馬占鴻，等.中國小麥條銹病綜合治理理論與實踐[J].中國農業(yè)科學，2013，46（20）：4254-4262.

[5]Shao Y T，Niu Y C，Zhu L H，et al.Identification of an AFLP marker linked to the stripe rust resistance gene Yr10 in wheat[J].Chinese Science Bulletin，2001，46（17）：1466-1469.

[6]Huang C，Sun Z Y，Yan J H，et al.Rapid and precise detection of latent infections of wheat stripe rust in wheat leaves using loop-mediated isothermal amplification[J].Journal of Phytopathology，2011，159（7/8）：582-584.

[7]陳萬權.小麥銹病發(fā)生與防治彩色圖說[M].北京：中國農業(yè)出版社，2011：23-52.

[8]趙杰，張宏昌，姚娟妮，等.中國小麥條銹菌轉主寄主小檗的鑒定[J].菌物學報，2011，30（6）：895-900.

An Indoor Intelligent Triticeae Crops Seedling Diseases Evaluation Shed

Lv Yongjun，Li Shuncheng，Zou Shaokui，Han Yulin，Wang Lina，Huang Feng，Li Nannan，Zhang Qian

（Zhoukou Academy of Agricultural Sciences，Zhoukou，Henan 466001）

Abstract：In order to solved the problem that the evaluation of triticeae crops seedling diseases was easily affected by the external environment in the field.An ?indoor intelligent triticeae crops seedling diseases identification shed was designed.The shed automatically controled the lighting，the temperature，the humidity and the other conditions through microcomputer，and the crops are fully diseased after inoculation of pathogenic bacteria.The evaluation results were accurate，reliable and reproducible， and the device was rugged and durable，suitable for promotion.

Key Words：triticeae crops，seedling disease，identification，control