赤峰地區(qū)大豆胞囊線蟲(chóng)發(fā)生規(guī)律分析

李 峰 ，王曉磊 ，胡海波 ，周學(xué)超 ，娜日娜 ，秀 梅 ，丁素榮 ，王媛媛

（1. 內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市農(nóng)牧科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古 赤峰 024031；2. 內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市巴林右旗農(nóng)業(yè)局，內(nèi)蒙古赤峰 025150；3. 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué) 植物保護(hù)學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110866）

【研究意義】隨著我國(guó)對(duì)糧食安全問(wèn)題越來(lái)越重視，大豆產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展已穩(wěn)步恢復(fù)。在政策和市場(chǎng)的支持下，農(nóng)民種植大豆的熱情逐漸提高，大豆種植面積有所提升。赤峰市氣候條件干旱，生態(tài)環(huán)境脆弱，近年來(lái)以“雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)”和選用抗旱性強(qiáng)的雜糧作物為主栽品種的政策，大豆的種植面積和農(nóng)民的種植熱情穩(wěn)步提高。但是，由于相關(guān)配套種植技術(shù)滯后，科技種植水平不高，田間管理粗放，大豆病害發(fā)生普遍，這也成為嚴(yán)重制約赤峰市大豆產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的主要技術(shù)壁壘。大豆胞囊線蟲(chóng)是危害大豆生產(chǎn)的主要病害之一，我國(guó)的東北、內(nèi)蒙古和黃淮海地區(qū)發(fā)生較多，嚴(yán)重制約赤峰地區(qū)大豆產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，一般可使大豆減產(chǎn) 30%～50%甚至絕收。大豆胞囊線蟲(chóng)在土壤或粘附于種子及農(nóng)具上越冬，傳播途徑主要通過(guò)種子異地調(diào)運(yùn)，田間作業(yè)時(shí)農(nóng)機(jī)具和人、畜攜帶含有線蟲(chóng)或胞囊的土壤，還可通過(guò)灌溉、流水及未經(jīng)腐熟的肥料進(jìn)行傳播。大豆胞囊線蟲(chóng)侵染寄主受根系分泌物的影響，抗病品種對(duì)不同生理小種的抗性也不同。赤峰地區(qū)大豆胞囊線蟲(chóng)生理小種多樣，演變趨勢(shì)復(fù)雜，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，本地區(qū)大豆胞囊線蟲(chóng)生理小種發(fā)生以 3 號(hào)和 14 號(hào)生理小種為主。 因此，只有掌握了本地區(qū)大豆胞囊線蟲(chóng)發(fā)生規(guī)律，探索無(wú)毒、無(wú)公害、無(wú)污染、無(wú)殘留的生態(tài)、綠色、有效的低成本綜合性解決方案，才是赤峰地區(qū)大豆產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的根本途徑，可以為當(dāng)前最緊迫的大豆振興計(jì)劃提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。

【前人研究進(jìn)展】1981年Hartwig 在美國(guó)首次發(fā)現(xiàn)了大豆感病品種連續(xù)種植 5年后，大豆胞囊線蟲(chóng)的蟲(chóng)口密度出現(xiàn)顯著降低的情況，原來(lái)發(fā)病嚴(yán)重的地塊病情突然消失或者大大減輕，并將這種現(xiàn)象稱(chēng)作大豆胞囊線蟲(chóng)自然衰退。通過(guò)對(duì)長(zhǎng)期種植大豆感病品種的土壤研究發(fā)現(xiàn)，大豆胞囊線蟲(chóng)的種群數(shù)量與當(dāng)?shù)仄骄秩舅较啾缺３州^低，這樣的土壤稱(chēng)為大豆胞囊線蟲(chóng)抑制性土壤。抑制性土壤中含有多種大豆胞囊線蟲(chóng)寄生真菌，這些寄生真菌是自然天敵的本能反應(yīng)，主要包括厚垣輪枝菌、鐮孢菌、木霉和淡紫擬青霉等。目前探索引入的生物防治技術(shù)以定殖自然天敵厚垣輪枝菌和淡紫擬青霉研究為主。宋潔等[1]對(duì)連作 22年的病圃進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)土壤中大豆胞囊線蟲(chóng)自然寄生天敵厚垣輪枝菌和淡紫擬青霉的分離數(shù)量高于 3年連作，并通過(guò)對(duì)大豆胞囊線蟲(chóng)定殖自然天敵厚垣輪枝菌等寄生真菌進(jìn)行了生物藥劑的研究[2]。陳立杰等[3]通過(guò)復(fù)合多種大豆胞囊線蟲(chóng)的天敵真菌種子包衣等形式進(jìn)行生物防治研究。Hartwig E E[4]、孫玉秋等[5]、趙曉輝[6]也從大豆胞囊線蟲(chóng)的發(fā)生規(guī)律和土壤微生物、耕作方式等角度進(jìn)行了綜合性的分析和探索。

【本研究的切入點(diǎn)】目前防治大豆胞囊線蟲(chóng)主要措施有：化學(xué)藥劑防治、非寄主作物輪作防治?；瘜W(xué)藥劑毒性大、殘留嚴(yán)重、土壤破壞程度高、面源污染嚴(yán)重，不適合在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用；非寄主作物輪作防治大豆胞囊線蟲(chóng)效果顯著，與禾谷類(lèi)等非寄主作物實(shí)行 3年以上輪作，輪作年限越長(zhǎng)，防治效果越明顯，并可選育出抗病品種，但對(duì)“鐮刀灣”地區(qū)調(diào)減玉米和大豆振興計(jì)劃有一定的限制性。

大豆胞囊線蟲(chóng)生理小種種群多達(dá) 19個(gè)，抗病品種對(duì)大豆胞囊線蟲(chóng)有顯著的抗性，但不同品種之間抗病差異明顯，長(zhǎng)期在同一地區(qū)使用同類(lèi)抗病品種，會(huì)促使大豆胞囊線蟲(chóng)生理小種群體發(fā)生變化，演化為新的生理小種，導(dǎo)致原有的抗病品種失去抗性。而且大豆抗胞囊線蟲(chóng)品種抗性基因多源自黑豆，黑、褐臍特性使大豆商品性和口感大打折扣，產(chǎn)量普遍偏低，不能切實(shí)提高大豆抗胞囊線蟲(chóng)品種的產(chǎn)量和品質(zhì)的情況下，種植大豆抗胞囊線蟲(chóng)品種是得不償失的方案。本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)長(zhǎng)期定位大豆連作病圃進(jìn)行調(diào)查研究，擬掌握赤峰地區(qū)大豆胞囊線蟲(chóng)的發(fā)生規(guī)律，利用大豆胞囊線蟲(chóng)自然天敵寄生機(jī)理引入生物防治技術(shù)，把適合當(dāng)?shù)胤N植的高產(chǎn)、高品質(zhì)主栽品種與生物防治措施結(jié)合起來(lái)，探索和制定赤峰地區(qū)生物防治大豆胞囊線蟲(chóng)的低成本綜合配套解決方案。

【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】赤峰地區(qū)大豆胞囊線蟲(chóng)生理小種以 3 號(hào)和 14 號(hào)為主，以連作地塊爆發(fā)嚴(yán)重，每年因發(fā)生大豆胞囊線蟲(chóng)病害而造成的減產(chǎn)損失一直困擾著大豆種植戶(hù)，也是影響赤峰地區(qū)農(nóng)民種植大豆熱情的最主要原因?，F(xiàn)在種植戶(hù)一般為大中型合作社或個(gè)體種植戶(hù)，種植玉米產(chǎn)量高、節(jié)省勞動(dòng)力，機(jī)械化程度高，如果大豆種植效益不如玉米，即使種植大豆能夠提高土壤氮含量，減肥養(yǎng)地，還能享受?chē)?guó)家政策補(bǔ)貼，也無(wú)法讓種植戶(hù)真心實(shí)意種植大豆。 本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)長(zhǎng)期定位大豆連作病圃進(jìn)行調(diào)查研究，掌握本地區(qū)大豆胞囊線蟲(chóng)發(fā)生規(guī)律，并得出大豆胞囊線蟲(chóng)與大豆產(chǎn)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系和本地區(qū)大豆胞囊線蟲(chóng)生物防治措施，探索和制定無(wú)毒、無(wú)公害、無(wú)污染、無(wú)殘留的生態(tài)、綠色、有效的低成本綜合配套措施。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)和時(shí)間

試驗(yàn)地點(diǎn)選在赤峰市農(nóng)牧科學(xué)研究院城子鄉(xiāng)試驗(yàn)站。供試土壤為砂壤土，試驗(yàn)地塊為 5年大豆連作病圃區(qū)。試驗(yàn)時(shí)間為 2020年。

1.2 參試品種

參試大豆品種為赤峰市農(nóng)牧科學(xué)研究院的大豆胞囊線蟲(chóng)易感品種赤豆 4 號(hào)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)地點(diǎn)為長(zhǎng)期定位大豆連作地塊，截止 2020年為大豆連作第 7年。試驗(yàn)不設(shè)重復(fù)，試驗(yàn)區(qū)面積400 m 2 （50 m×8 m）。試驗(yàn)區(qū)四周設(shè)置保護(hù)行用于隔離其他作物。播種方式采用拖拉機(jī)開(kāi)溝，人工穴播方式。行距 50 cm，畝保苗 13000 株，常規(guī)施肥，底施二銨 150 kg/hm 2 ，硫酸鉀 75 kg/hm 2 。在胞囊顯囊期（苗后 35～40 d），在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)按棋盤(pán)式取樣法各取 20 樣點(diǎn)，每點(diǎn)拔取大豆植株 10 株，去掉 0～5 cm表層土，將植株連根挖出，保持根系完整，計(jì)數(shù)根上胞囊數(shù)量。秋季考種實(shí)收測(cè)產(chǎn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 大豆連作對(duì)胞囊線蟲(chóng)的影響

大豆連作狀態(tài)下，胞囊線蟲(chóng)發(fā)生數(shù)量逐年遞增，在連作第 5年時(shí)（2018年），胞囊數(shù)量呈幾何倍數(shù)增長(zhǎng)，見(jiàn)表 1。這是由于大豆胞囊線蟲(chóng)在土壤中可存活 10年以上，多代共生。蟲(chóng)卵越冬后，二齡幼蟲(chóng)破殼進(jìn)入土中，遇連作大豆幼苗根系侵入，寄生于大豆根系的皮層中。土壤內(nèi)線蟲(chóng)多代共生造成大豆病害逐年加重，這也是大豆與禾谷類(lèi)非寄主作物實(shí)行 3年以上輪作可有效降低大豆胞囊線蟲(chóng)發(fā)生強(qiáng)度的主要原因。在連作第 7年時(shí)（2020年），胞囊數(shù)量呈斷崖式下降。出現(xiàn)這一現(xiàn)象是由于大豆胞囊線蟲(chóng)對(duì)寄主的專(zhuān)一性非常強(qiáng)，在同一地塊進(jìn)行大豆連作，會(huì)造成土壤中的大豆胞囊數(shù)量不斷積累，多代共生。但隨著胞囊的增多，自然界自我調(diào)節(jié)機(jī)制開(kāi)始發(fā)揮作用，大豆胞囊線蟲(chóng)的自然天敵厚垣輪枝菌等寄生真菌也隨之增長(zhǎng)，從而形成大豆胞囊線蟲(chóng)抑制性土壤，降低了大豆胞囊線蟲(chóng)的種群密度。目前對(duì)大豆胞囊線蟲(chóng)的生物抑制和防治研究也多以分離此類(lèi)真菌進(jìn)行定殖為主。

表1 大豆連作年限對(duì)胞囊線蟲(chóng)發(fā)生強(qiáng)度的影響

2.2 胞囊線蟲(chóng)發(fā)生強(qiáng)度對(duì)大豆產(chǎn)量的影響

2014—2019年的大豆連作期間，隨著大豆連作年限的增加，胞囊線蟲(chóng)發(fā)生強(qiáng)度逐年增加，大豆生長(zhǎng)受到抑制，產(chǎn)量逐年降低，最高減產(chǎn)幅度達(dá)到 44.43%，但在大豆連作第 7年（2020年）時(shí)，胞囊線蟲(chóng)發(fā)生強(qiáng)度呈斷崖式下降，產(chǎn)量也隨之恢復(fù)，見(jiàn)表 2。這種情況一般發(fā)生在連作 5～10年的大豆地塊。此地塊實(shí)行大豆連作 7年，已基本形成大豆胞囊線蟲(chóng)抑制性土壤，這一現(xiàn)象與宋潔[1]、Hartwig [4]研究發(fā)現(xiàn)的長(zhǎng)期種植大豆感病品種，大豆胞囊線蟲(chóng)的種群數(shù)量與當(dāng)?shù)仄骄秩舅较啾缺３州^低這一結(jié)論相吻合。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，大豆胞囊線蟲(chóng)抑制性土壤中大豆胞囊線蟲(chóng)的被寄生率明顯升高，由于大豆胞囊線蟲(chóng)在土壤中可存活十年以上，大豆持續(xù)多年連作后，大豆胞囊線蟲(chóng)的多代共生的特性造成土壤中種群數(shù)量呈幾何倍數(shù)增長(zhǎng)，也造成了胞囊上的真菌簡(jiǎn)單化，被寄生率也大大增加，這種寄生作用降低了大豆胞囊線蟲(chóng)的種群密度，這些寄生真菌能夠寄生大豆胞囊線蟲(chóng)的不同蟲(chóng)態(tài)。本課題研究的下一步可對(duì)土壤進(jìn)行微生物分析驗(yàn)證。

表2 多年連作狀態(tài)下大豆胞囊線蟲(chóng)發(fā)生強(qiáng)度與大豆產(chǎn)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系

3 結(jié)論與討論

通過(guò)試驗(yàn)得出，2014—2019年的大豆連作期間，隨著大豆連作年限的增加，胞囊線蟲(chóng)發(fā)生強(qiáng)度逐年增加，大豆生長(zhǎng)受到抑制，產(chǎn)量逐年降低，最高減產(chǎn)幅度達(dá)到 44.43%。但在大豆連作第 7年（2020年）時(shí)，胞囊線蟲(chóng)發(fā)生強(qiáng)度呈斷崖式下降，產(chǎn)量也隨之恢復(fù)。出現(xiàn)這一現(xiàn)象是由于大豆胞囊線蟲(chóng)對(duì)寄主的專(zhuān)一性非常強(qiáng)，在同一地塊進(jìn)行大豆連作，會(huì)造成土壤中的大豆胞囊數(shù)量不斷積累，多代共生。但隨著胞囊的增多，自然界自我調(diào)節(jié)機(jī)制開(kāi)始發(fā)揮作用，大豆胞囊線蟲(chóng)的自然天敵厚垣輪枝菌等寄生真菌也隨之增長(zhǎng)，從而形成大豆胞囊線蟲(chóng)抑制性土壤，降低了大豆胞囊線蟲(chóng)的種群密度，這一現(xiàn)象稱(chēng)為大豆胞囊線蟲(chóng)的自然衰退，一般發(fā)生在連作 5～10年的大豆地塊。目前對(duì)大豆胞囊線蟲(chóng)的生物抑制和防治研究也多以分離此類(lèi)真菌進(jìn)行定殖為主。

大豆胞囊線蟲(chóng)病害傳播迅速，傳播途徑多樣，胞囊線蟲(chóng)生命力強(qiáng)，多代共生，發(fā)生地塊多年都有傳染機(jī)率，造成的減產(chǎn)損失非常嚴(yán)重。防治大豆胞囊線蟲(chóng)首先要摒棄過(guò)去的化學(xué)農(nóng)藥方法，這是與我國(guó)提倡的生態(tài)環(huán)保農(nóng)業(yè)背道而馳，不利于子孫后代的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。通過(guò)本試驗(yàn)掌握了赤峰地區(qū)大豆胞囊線蟲(chóng)的發(fā)生規(guī)律，可通過(guò)引入定殖其天敵真菌、復(fù)合真菌包衣、選育抗病品種等綜合措施進(jìn)行無(wú)毒、無(wú)污染、無(wú)公害、無(wú)殘留防治，制定適合本地區(qū)的系統(tǒng)化防治方案，降低大豆胞囊線蟲(chóng)病害造成的損失，提高赤峰地區(qū)大豆種植效益和農(nóng)民的種植熱情。