杭州地區(qū)芹菜莖基腐病病情消長規(guī)律與動(dòng)態(tài)模型

曹婷婷，王國榮，黃福旦，汪帥，馮曉曉，吳慧明，鄭永利

(1.浙江省植保檢疫與農(nóng)藥管理總站，浙江 杭州 310020；2.杭州市蕭山區(qū)農(nóng)技推廣中心，浙江 杭州 311201；3.浙農(nóng)金泰生物科技有限公司，浙江 杭州 31000；4.浙江大學(xué) 農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站，浙江 杭州 310058；5.浙江農(nóng)林大學(xué)，浙江 杭州 311300；6.浙江省農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全中心，浙江 杭州 310003)

芹菜是人們喜食的綠葉蔬菜之一，富含蛋白質(zhì)、維生素和礦物質(zhì)，多以秋冬季栽培為主冬春季采收。近年來隨著設(shè)施蔬菜種植和新品種新栽培模式的實(shí)踐，各地開始了春夏季播種秋冬季采收以致全年有夏芹、秋芹、冬芹持續(xù)上市供應(yīng)，尤其夏季芹菜栽培成為填補(bǔ)設(shè)施蔬菜栽培空窗期的重要茬口之一。芹菜莖基腐病是一種由尖孢鐮刀菌(Fusariumoxysporum)引起的病害，據(jù)對(duì)杭州蕭山田間綠葉芹菜發(fā)病情況的調(diào)查，2018年發(fā)病率為25.91%，2019年發(fā)病率為32.66%，呈加重趨勢(shì)。該病在加拿大、阿根廷、哥斯達(dá)黎加等均有報(bào)道[1-4]，但在我國近年尚屬鮮見[5-9]。為了明確杭州地區(qū)芹菜莖基腐病發(fā)生規(guī)律，揭示病情季節(jié)性消長規(guī)律，本研究于2018—2020年應(yīng)用系統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法對(duì)杭州蕭山芹菜主產(chǎn)區(qū)進(jìn)行定田定點(diǎn)定時(shí)系統(tǒng)跟蹤監(jiān)測(cè)，并利用氣象資料作關(guān)聯(lián)篩選建模，以期獲得芹菜莖基腐病病情變化規(guī)律，創(chuàng)建芹菜莖基腐病病情變化數(shù)學(xué)模型，以更好地為芹菜莖基腐病深入試驗(yàn)研究、監(jiān)測(cè)預(yù)警和決策防控提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 監(jiān)測(cè)區(qū)概況

監(jiān)測(cè)區(qū)設(shè)在杭州市水良蔬菜專業(yè)合作社蔬菜園，擁有設(shè)施大棚12 hm2，地處蕭山瓜瀝紅墾農(nóng)場基地，常年芹菜種植面積7～10 hm2，主要品種有本芹黃心芹、西芹、青芹、梅芹等，以青菜(毛毛菜)-芹菜、草莓-芹菜、花菜-芹菜、芹菜-芹菜等連作或互作或無休耕多茬制度生產(chǎn)，其蔬菜園全年都有芹菜栽培，為杭州重要芹菜生產(chǎn)基地之一。

1.2 監(jiān)測(cè)方法

自夏季芹菜苗期開始，直到秋冬采收結(jié)束為止，采用定田定點(diǎn)不定時(shí)開展基地芹菜莖基腐病發(fā)病采樣檢測(cè)及田間發(fā)病率調(diào)查。調(diào)查方法采用每塊地6點(diǎn)取樣，每點(diǎn)49株芹菜，發(fā)病前期直接目測(cè)調(diào)查病株數(shù)，中后期發(fā)病嚴(yán)重且有的病株枯死腐爛消失時(shí)采用調(diào)查健株數(shù)的方法(病株=49-健株)，記載每點(diǎn)調(diào)查株數(shù)和發(fā)病株數(shù)或健康株數(shù)，計(jì)算病株率。每次調(diào)查4～6塊(棚)，以平均株病率作為時(shí)序發(fā)病率病情統(tǒng)計(jì)分析。

1.3 氣象影響因子篩選

根據(jù)芹菜莖基腐病感染發(fā)病特性，調(diào)查品種、連作強(qiáng)度等影響情況，同時(shí)結(jié)合氣象資料和田間調(diào)查情況，通過發(fā)病當(dāng)旬氣象要素及前延逐旬篩選并建模，分析影響病情消長的主要相關(guān)要素。所用2018—2019年的旬平均氣溫、旬降雨量及旬日照時(shí)數(shù)氣象資料由當(dāng)?shù)貧庀蟛块T提供。

1.4 統(tǒng)計(jì)與分析

病情采用平均株病率，即Σ(每塊地有效病株數(shù))/(每塊地取樣點(diǎn)數(shù)×每點(diǎn)地取樣株數(shù))×100%/n塊。調(diào)查數(shù)據(jù)使用DPS V 5.12進(jìn)行分析，原始調(diào)查數(shù)據(jù)不作任何轉(zhuǎn)換[10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 芹菜莖基腐病主要癥狀

通過調(diào)查觀察，無論是本芹黃心芹和青芹還是西芹均會(huì)感染發(fā)病，發(fā)病初期植株生長遲緩、葉色變黃、維管組織變色、根系退化、莖基腐爛，以致植株萎蔫枯死，可造成死苗死株，缺苗斷垅，成片枯死甚至毀棚毀園，對(duì)芹菜生產(chǎn)危害極大。

2.2 芹菜莖基腐病病情消長規(guī)律

杭州地區(qū)夏秋芹菜莖基腐病病情季節(jié)性消長及發(fā)生為害動(dòng)態(tài)呈波形變化曲線，即春夏播種、秋冬收獲。芹菜園全季(5—12月)病情消長變化表現(xiàn)為m形波狀軌跡，并存在隨波減弱趨勢(shì)，其峰形結(jié)構(gòu)為3波形，首波峰時(shí)為6月中旬，Ⅱ波峰時(shí)為9上中旬，Ⅲ波為尾波，峰時(shí)為11月上旬；其峰量結(jié)構(gòu)從強(qiáng)趨弱，Ⅰ峰(6月13日)平均株病率53.1%，Ⅱ峰(9月11日)平均株病率為56.7%，Ⅲ峰(11月1日)平均株病率為15.5%；波區(qū)間隔從Ⅰ、Ⅱ波的3個(gè)月左右縮減至Ⅱ、Ⅲ波的2個(gè)月左右(圖1)。如此變化規(guī)律，主要與設(shè)施播種栽培生育期及氣候條件變化有關(guān)，首波發(fā)生在苗期，可能是因?yàn)槊缙陔S土隨種攜菌感染，加上梅雨期天氣有利發(fā)病；Ⅱ波出現(xiàn)在葉叢生長期，正值4、5片真葉展開層心葉展出，為病原菌侵染最適宜時(shí)期，氣候條件也十分有利田間顯癥發(fā)病；Ⅲ波為心葉肥大采收期，可能是隨收獲和相關(guān)農(nóng)事操作致使田間殘菌再感染影響所致。

圖1 綠葉芹菜園芹菜莖基腐病病情季節(jié)性消長曲線

2.3 影響因子和氣象要素?cái)?shù)學(xué)模型

2.3.1 品種條件

根據(jù)2018—2019年芹菜莖基腐病盛發(fā)期對(duì)本芹(黃心芹、青芹)和西芹等品種調(diào)查，結(jié)果顯示，黃心芹株發(fā)病率為(50.23±5.57)%，青芹株發(fā)病率為(65.80±3.35)%，西芹株發(fā)病率為(7.17±3.58)%。不同品種對(duì)芹菜莖基腐病感病性存在差異，黃心芹和青芹均為高感病品種，兩者之間無顯著差異，但西芹相對(duì)抗性較好，其發(fā)病率與前兩者存在極顯著差異。由此可見，西芹抗病性較黃心芹和青芹強(qiáng)。

2.3.2 連作強(qiáng)度

隨著芹菜連作強(qiáng)度的增強(qiáng)，即連作年份的增加，芹菜莖基腐病發(fā)病顯著上升。經(jīng)初步擬合分析表明，芹菜莖基腐病發(fā)病率隨連作年數(shù)增加而呈指數(shù)函數(shù)提高，連作2 a以上病情將會(huì)激劇增加(圖2)。故連作為芹菜栽培的主要發(fā)病障礙之一，病殘?bào)w在田間殘留可導(dǎo)致來年病情加重。

圖2 西芹連作強(qiáng)度與芹菜莖基腐病發(fā)病率關(guān)系

2.3.3 農(nóng)作模式

通過對(duì)芹菜-芹菜和草莓-芹菜等不同組合栽培模式發(fā)病情況調(diào)查統(tǒng)計(jì)分析，前者平均株病率為30.82%，后者平均株病率為25.91%，無顯著差異，表明芹菜莖基腐病感染面較廣且致病力較強(qiáng)。

2.3.4 氣象因子

氣象3要素單因素影響分析。經(jīng)過2018—2019年11個(gè)旬期田間調(diào)查病情與當(dāng)旬至前3旬的旬平均氣溫、雨量和日照3要素單因素篩測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)病情與當(dāng)旬至其前2旬的旬平均氣溫存在顯著線性相關(guān)關(guān)系，其關(guān)系式為Mn=1.931 9Tn-11.736(n=11，r=0.697 2*)；Mn=2.083 4T(n-1)-14.997(n=11，r=0.687 9*)；Mn=3.127 4T(n-2)-39.151(n=11，r=0.720 1*)。由此表明，當(dāng)旬乃至前2旬的平均氣溫為8.14 ℃(6.1～12.5 ℃)以上時(shí)，其Mn>0(圖3)，即田間可見發(fā)病。因此，理論上芹菜莖基腐病田間發(fā)病的起始溫度為前3旬平均氣溫8.1 ℃。但與雨量和日照2個(gè)要素單因素篩測(cè)，無論是當(dāng)旬還是與其前第1、2、3旬相關(guān)性均未達(dá)顯著狀態(tài)。

圖3 芹菜莖基腐病當(dāng)旬病情與氣溫關(guān)系

氣象3要素復(fù)合影響分析。應(yīng)用2018—2019年11個(gè)旬期的病情與當(dāng)旬及前第1、2、3旬的平均氣溫、雨量及日照時(shí)數(shù)3要素作多元逐步回歸篩選分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)旬病情與前第3旬3要素復(fù)合表現(xiàn)為極顯著的相關(guān)關(guān)系，其數(shù)學(xué)模型分別為Mn=77.151 175 9-0.156 041 637 56Tn-3+2.015 985 432 7Rn-3-1.259 746 529 8Sn-3(n=11，F(xiàn)=13.015 6，P=0.000 3，r=0.920 9**)。由此可見，田間芹菜莖基腐病病情消長受外在氣候條件影響極大，表現(xiàn)為當(dāng)旬病情與其前第3旬的平均氣溫、雨量、日照時(shí)數(shù)的復(fù)合影響關(guān)系，隨氣溫增高和日照增多而減弱，隨雨量增加而增強(qiáng)的影響趨勢(shì)。綜合芹菜莖基腐病病情與氣象要素關(guān)系模型變化來看，可提前3旬做田間病情發(fā)生趨勢(shì)預(yù)測(cè)。

3 討論

杭州地區(qū)春夏播種秋冬收獲芹菜園芹菜莖基腐病病情季節(jié)性消長變化表現(xiàn)為m形波狀軌跡，首波為6月中旬苗期，可能因?yàn)槊缙陔S土隨種攜菌感染，Ⅱ波為9月上中旬葉叢生長期，Ⅲ波為尾波，11月上旬心葉肥大采收期；其波值(發(fā)病率)分別為Ⅰ峰53.1%，Ⅱ峰56.7%，Ⅲ峰15.5%，存在隨波由強(qiáng)減弱趨勢(shì)。這主要由設(shè)施播種栽培、生育期以及氣候條件變化所致。

影響田間病情消長的主要因素有品種、連作強(qiáng)度、農(nóng)作模式、以及氣溫、雨量、日照等氣象因子。研究表明，本芹品種抗性弱于西芹品種，連作障礙表現(xiàn)突出，其病情隨連作年數(shù)增加而呈指數(shù)函數(shù)增長，一般連作3 a以上，病情可能有加重趨勢(shì)。氣象單因素篩選發(fā)現(xiàn)，病情發(fā)病率與當(dāng)旬乃至前2旬的平均氣溫存在顯著的線性關(guān)系，表明芹菜莖基腐病田間發(fā)病的起始溫度為發(fā)病前3旬平均氣溫8.1 ℃。但與雨量和日照2個(gè)要素?zé)o論是當(dāng)旬還是與前第1、2、3旬相關(guān)性均未達(dá)顯著狀態(tài)。

通過病情發(fā)病率與前第3旬平均氣溫、雨量、日照時(shí)數(shù)等氣象3要素建模，表明其病情變化與前第3旬氣象3要素復(fù)合影響極大，可提前3旬作出發(fā)病趨勢(shì)預(yù)報(bào)，這對(duì)提高芹菜莖基腐病監(jiān)測(cè)預(yù)警水平，有效控制芹菜莖基腐病發(fā)生具有重要指導(dǎo)意義。