我國小麥產(chǎn)區(qū)間病害發(fā)生與損失差異比較研究

王 也, 蔣沁宏, 車 琳, 李春廣, 閆 碩*

(1. 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院, 北京 100193; 2. 全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心, 北京 100125)

小麥在我國有著悠久的種植歷史,具有種植面積廣、年產(chǎn)量高的特點(diǎn),是我國十分重要的糧食作物之一。我國的基本國情決定了糧食生產(chǎn)是國家的重要任務(wù),糧食安全則國家穩(wěn)定,糧食安全始終是關(guān)系經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定和國家安全的全局性重大戰(zhàn)略問題。隨著我國農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的持續(xù)推進(jìn)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展,我國對小麥生產(chǎn)提出了更高要求。在提倡小麥增產(chǎn)提質(zhì)的時(shí)代背景下,做好小麥病蟲害監(jiān)測預(yù)警與防控尤為重要,是實(shí)現(xiàn)小麥高質(zhì)量生產(chǎn)的基礎(chǔ)保障[1-2]。近年來,小麥銹病、赤霉病、白粉病、紋枯病等病害的發(fā)生給我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失,嚴(yán)重制約著我國小麥產(chǎn)業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展,威脅著國家糧食安全。

我國小麥種植范圍遍布全國,有關(guān)小麥病蟲害的發(fā)生防控情況有一定報(bào)道,但主要局限在單一區(qū)域,全國小麥病害的總體發(fā)生與防控情況以及不同產(chǎn)區(qū)的差異尚不明確,不利于實(shí)現(xiàn)小麥病害的分區(qū)域精準(zhǔn)防控[3-5]。根據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部規(guī)定,全國各級(jí)農(nóng)業(yè)部門每年定期開展植物保護(hù)統(tǒng)計(jì),填報(bào)《全國植保專業(yè)統(tǒng)計(jì)資料》,內(nèi)容涉及主要農(nóng)作物有害生物發(fā)生面積、防治面積、挽回?fù)p失、實(shí)際損失、主要防治措施、農(nóng)藥/藥械使用情況等信息,該資料可以使各級(jí)黨政領(lǐng)導(dǎo)了解病蟲害發(fā)生的實(shí)際情況,制定科學(xué)的病蟲害防控策略,指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際?！度珖脖I(yè)統(tǒng)計(jì)資料》是反映病蟲害發(fā)生防控情況的重要資料,筆者曾利用該資料全面分析了我國馬鈴薯、棉花的病蟲害發(fā)生防控情況,比較了不同產(chǎn)區(qū)間病蟲害發(fā)生情況的異同[6-7]。

根據(jù)我國作物種植布局和經(jīng)濟(jì)地理分區(qū)原則將小麥產(chǎn)區(qū)劃分為華東麥區(qū)、華中麥區(qū)、華北麥區(qū)、西北麥區(qū)、西南麥區(qū)、東北麥區(qū)和華南麥區(qū)七大產(chǎn)區(qū)[8]?；凇度珖脖I(yè)統(tǒng)計(jì)資料》,按照我國小麥病害的發(fā)生面積,本文篩選出小麥銹病(含小麥條銹病、葉銹病和稈銹病)、赤霉病、白粉病、紋枯病、黑穗病、根腐病和全蝕病為小麥生產(chǎn)過程中的重要病害。本文分析了2010年-2020年我國小麥五大產(chǎn)區(qū)重要病害的發(fā)生、防控及損失挽回情況,比較分析了各產(chǎn)區(qū)病害發(fā)生差異及防控成效,提出了五大產(chǎn)區(qū)典型性病害分區(qū)域治理對策。旨在為我國小麥病害綠色精準(zhǔn)防控提供科學(xué)依據(jù),從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)民增產(chǎn)增收、保障糧食生產(chǎn)安全的目的。

1 材料與方法

1.1 小麥五大產(chǎn)區(qū)劃分

根據(jù)我國小麥種植布局,參照前人研究結(jié)果,本文選取上海、江蘇、浙江、安徽、江西、福建和山東作為華東麥區(qū)的代表省(市);選取河南、湖北、湖南作為華中麥區(qū)的代表省;選取北京、天津、河北、山西和內(nèi)蒙古作為華北麥區(qū)的代表省(市/自治區(qū));選取陜西、甘肅、寧夏、青海和新疆作為西北麥區(qū)的代表省(自治區(qū));選取重慶、四川、貴州和云南作為西南麥區(qū)的代表省(市)。由于東北和華南麥區(qū)小麥播種面積較小以及西藏自治區(qū)多年數(shù)據(jù)缺失,故本文未對以上區(qū)域病害發(fā)生情況進(jìn)行分析。

1.2 病害數(shù)據(jù)來源

根據(jù)我國小麥病害發(fā)生的實(shí)際情況,選取小麥銹病(含小麥條銹病、葉銹病和稈銹病)、赤霉病、白粉病、紋枯病、黑穗病、根腐病和全蝕病為分析對象,每種病害的發(fā)生面積、防治面積、造成產(chǎn)量損失、挽回產(chǎn)量損失數(shù)據(jù)來自2010年-2020年《全國植保專業(yè)統(tǒng)計(jì)資料》,其他病害未計(jì)入統(tǒng)計(jì)分析。

1.3 病害數(shù)據(jù)的分析

為反映我國小麥病害的發(fā)生情況,本文以2010年-2020年《全國植保專業(yè)統(tǒng)計(jì)資料》為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),對其中的小麥病害數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,具體分析方法簡述如下:

病害發(fā)生總面積指小麥銹病(含小麥條銹病、葉銹病和稈銹病)、赤霉病、白粉病、紋枯病、黑穗病、根腐病和全蝕病的發(fā)生面積之和,其他病害發(fā)生面積未計(jì)入病害發(fā)生總面積;病害防治面積是指利用化學(xué)、物理和生物防治措施對小麥病害進(jìn)行控制的面積。將發(fā)生面積比作為評估病害發(fā)生情況的主要指標(biāo),通過產(chǎn)量損失占比分析7種病害的危害程度,以挽回產(chǎn)量損失率作為主要病害防治效果的衡量標(biāo)準(zhǔn),具體計(jì)算公式如下：

發(fā)生面積比=病害發(fā)生面積/播種面積×100%;

單項(xiàng)病害造成的產(chǎn)量損失占比=單項(xiàng)病害造成的年均實(shí)際產(chǎn)量損失/病害年均造成總損失×100%;

病害挽回產(chǎn)量損失率=病害挽回產(chǎn)量損失/(病害挽回產(chǎn)量損失+病害實(shí)際產(chǎn)量損失)×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥主要病害發(fā)生面積

在我國小麥五大產(chǎn)區(qū)中,華東麥區(qū)播種面積最大,歷年播種面積均在800萬hm2次以上,華中麥區(qū)年均播種面積位列第二,華北和西北麥區(qū)播種面積在300萬hm2次左右,西南麥區(qū)播種面積最小。近11年華東和華中麥區(qū)病害發(fā)生較嚴(yán)重,年均病害發(fā)生總面積與播種面積比值分別為1.18和1.32;華北、西北、西南麥區(qū)病害發(fā)生面積小于播種面積,年均病害發(fā)生總面積與播種面積比值分別為0.79、0.73和0.59。除2014年華中麥區(qū)播種面積猛增、西南麥區(qū)播種面積逐年減少外,其余三大產(chǎn)區(qū)各年播種面積相對穩(wěn)定。我國小麥五大產(chǎn)區(qū)病害發(fā)生總體符合“大小年”規(guī)律,病害發(fā)生面積呈逐年減少趨勢(圖1)。

圖1 2010年-2020年我國小麥五大產(chǎn)區(qū)播種面積及主要病害發(fā)生面積Fig.1 Wheat cultivated area and major disease occurrence area in five wheat producing regions from 2010 to 2020

綜合近11年我國小麥五大產(chǎn)區(qū)的主要病害發(fā)生面積比來看,2010年-2011年全國病害發(fā)生嚴(yán)重。然而從2012年起,各大產(chǎn)區(qū)小麥主要病害發(fā)生平穩(wěn),整體保持較低發(fā)病率。其中,小麥銹病、紋枯病、赤霉病、白粉病四大病害在各區(qū)發(fā)病率高,是小麥的重要病害(圖2)。華東和華中麥區(qū)紋枯病、赤霉病和白粉病發(fā)病率高,其中紋枯病年均發(fā)生面積比最大,分別為18.67%和19.88%;華北麥區(qū)白粉病發(fā)病率高,年均發(fā)生面積比為8.93%;而西北麥區(qū)和西南麥區(qū)以銹病和白粉病發(fā)病率高,前者年均發(fā)生面積比分別為9.8%和9.75%,后者分別為5.43%和4.44%。總體來說,7種病害在五大產(chǎn)區(qū)混合發(fā)生,但各產(chǎn)區(qū)病害發(fā)生情況有所差異。

圖2 2010年-2020年我國小麥五大產(chǎn)區(qū)主要病害發(fā)生面積比Fig.2 Ratio of major disease occurrence area in five wheat producing regions in China from 2010 to 2020

2.2 小麥病害造成產(chǎn)量損失情況

由于華東和華中麥區(qū)播種面積較大,兩大產(chǎn)區(qū)病害造成的年均實(shí)際產(chǎn)量損失遠(yuǎn)高于其他產(chǎn)區(qū),分別達(dá)到每年71.04萬t和64.86萬t;華北、西北和西南產(chǎn)區(qū)實(shí)際產(chǎn)量損失較低,分別為8.82萬、12.92萬t和6.49萬t。綜合我國小麥五大產(chǎn)區(qū)病害造成的損失情況來看,小麥赤霉病、紋枯病、銹病和白粉病是威脅我國小麥生產(chǎn)的四大病害,造成的年均產(chǎn)量損失分別達(dá)到55.34萬、48.79萬、25.79萬t和23.6萬t(圖3)。赤霉病和紋枯病對近11年我國小麥生產(chǎn)影響最大,但各產(chǎn)區(qū)間病害為害情況顯著不同(表1)。具體來說,華東和華中麥區(qū)赤霉病、紋枯病造成的實(shí)際產(chǎn)量損失最大,分別為27.78萬、27.52萬t和23.32萬、19.43萬t,占該產(chǎn)區(qū)病害總損失的39.11%、38.73%和35.95%、29.96%;華北麥區(qū)白粉病造成實(shí)際產(chǎn)量損失最大,年均損失為2.79萬t,占該產(chǎn)區(qū)病害總損失的31.67%;西北和西南麥區(qū)銹病危害最重,年均產(chǎn)量損失分別為6.11萬t和3.3萬t,實(shí)際產(chǎn)量損失占比分別為47.35%和50.90%。

表1 我國小麥五大產(chǎn)區(qū)主要病害造成的年均產(chǎn)量損失及其占比Table 1 Average yield loss caused by major disease in five wheat producing regions in China and its proportion

圖3 2010年-2020年我國小麥五大產(chǎn)區(qū)主要病害造成的實(shí)際產(chǎn)量損失Fig.3 Actual production loss caused by major disease in five wheat producing regions in China from 2010 to 2020

2.3 小麥主要病害防控及挽回產(chǎn)量損失情況

從全國范圍來看,我國小麥主要病害挽回?fù)p失率呈逐年上升趨勢,赤霉病、白粉病、銹病和紋枯病年均實(shí)際產(chǎn)量損失挽回率維持在較高水平(80%)以上。赤霉病和白粉病年均產(chǎn)量損失挽回率接近,分別為86.41%和86.35%;銹病和紋枯病產(chǎn)量損失挽回率較穩(wěn)定,年均分別為81.93%和80.21%;黑穗病、根腐病和全蝕病年均產(chǎn)量挽回?fù)p失率相對較低,分別為76.61%、74.72%和74.09%(圖4)。

圖4 2010年-2020年我國小麥主要病害的產(chǎn)量損失挽回率Fig.4 Recovery rate of yield loss of major wheat diseases in China from 2010 to 2020

我國五大麥區(qū)病害防治效果顯著,有效挽回了小麥產(chǎn)量損失。華東和華中麥區(qū)病害防控面積較大,病害的產(chǎn)量損失挽回率總體較高,兩產(chǎn)區(qū)赤霉病、紋枯病的年均挽回?fù)p失率分別為89.45%、80.05%和81.24%、80.95%;就華北麥區(qū)而言,白粉病的防治面積與發(fā)生面積比相對較高,且年均挽回?fù)p失率最高,達(dá)到了84.43%;西北和西南麥區(qū)對銹病的年均挽回?fù)p失率分別為78.20%和85.26%,其中西南麥區(qū)對銹病、赤霉病、白粉病、紋枯病和黑穗病的防治面積較廣,挽回?fù)p失率均大于80%(表2)。較小麥主要病害而言,黑穗病、根腐病和全蝕病在各產(chǎn)區(qū)挽回?fù)p失率較低,值得進(jìn)一步關(guān)注。

表2 2010年-2020年我國小麥五大產(chǎn)區(qū)主要病害防治面積與發(fā)生面積比值及挽回?fù)p失率Table 2 Ratio of control area to occurrence area and loss recovery rate in five wheat producing regions in China from 2010 to 2020

3 討論

從近11年小麥播種面積來看,華東麥區(qū)種植面積最大,西南麥區(qū)種植面積最小。除西南麥區(qū)播種面積逐年減小外,其余四產(chǎn)區(qū)小麥播種面積相對穩(wěn)定。基于小麥各產(chǎn)區(qū)病害發(fā)生面積比、實(shí)際產(chǎn)量損失及損失挽回率綜合分析,小麥銹病、赤霉病、白粉病和紋枯病是嚴(yán)重威脅小麥生產(chǎn)的四大病害,其余3種病害危害相對較輕,但五大產(chǎn)區(qū)主要病害的發(fā)生情況和造成損失情況差異明顯。

華東和華中麥區(qū)病害發(fā)生情況類似,其典型病害是小麥赤霉病和紋枯病。華東和華中麥區(qū)防治病害的挽回?fù)p失率從高到低排序依次為赤霉病、白粉病、銹病和紋枯病,說明兩大麥區(qū)對危害重大的赤霉病和白粉病防控效果較好。小麥赤霉病不僅會(huì)造成小麥產(chǎn)量損失、品質(zhì)下降,而且受侵小麥籽粒中含有真菌毒素,可導(dǎo)致人畜中毒,對人畜安全造成威脅,因而做好田間小麥赤霉病的監(jiān)控和防治工作具有十分重要的意義[9]。由于水肥條件改善、種植密度增大,小麥紋枯病逐漸成為小麥生產(chǎn)上的重大病害,該病為典型的土傳病害,環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng),很難實(shí)現(xiàn)對土壤中病原菌的徹底消毒,所以田間小麥紋枯病防治較難,可采用深耕或深松耕作方式,通過耕翻將土表的病原物翻至土壤深層,以減少土表病原真菌數(shù)量,減少田間侵染來源[10-14]。華北麥區(qū)危害最重的病害是小麥白粉病,該產(chǎn)區(qū)四大病害中白粉病的挽回?fù)p失率最高,反映該區(qū)對重大病害的防控較精準(zhǔn)高效。

西北和西南麥區(qū)發(fā)生面積占比最大的病害是銹病(以條銹和葉銹病為主)和白粉病。西北麥區(qū)對銹病和白粉病的防治效果最好,說明該區(qū)的重大病害的針對性防控是成功的,西南麥區(qū)對四大病害的防控效果均較好。威脅三大產(chǎn)區(qū)小麥生產(chǎn)的白粉病和銹病是專性寄生病害,若防治及時(shí)可有效控制其蔓延擴(kuò)散[15]。作為氣傳病害,白粉病和銹病的病原菌可以依靠風(fēng)力進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳播,田間一旦有病株,短時(shí)間內(nèi)即可快速蔓延[16]。同時(shí),小麥生長中后期是病害集中暴發(fā)階段,不同發(fā)育時(shí)期病害種類不同。例如,小麥返青期至拔節(jié)期,白粉病和銹病易對其生長發(fā)育造成影響[17]。因而華北、西北和西南產(chǎn)區(qū)栽種小麥應(yīng)實(shí)時(shí)關(guān)注田間病害發(fā)生情況,分時(shí)期分類型地進(jìn)行田間監(jiān)控。及時(shí)對病株進(jìn)行清理,噴施針對性殺菌劑以控制病原菌擴(kuò)散。

五大產(chǎn)區(qū)重大病害類型不同,總體來說是因?yàn)楫?dāng)?shù)貧夂驐l件十分適宜某一病原菌的滋生蔓延,進(jìn)而導(dǎo)致不同麥區(qū)病害的流行。華東和華中麥區(qū)小麥赤霉病發(fā)病較重,由于沿淮小麥種植區(qū)域4月-5月一般多陰雨少日照,此時(shí)正值小麥抽穗揚(yáng)花期,加之小麥種植密度大、通風(fēng)不暢,從而出現(xiàn)小麥赤霉病的大面積發(fā)生[18]。華東和華中麥區(qū)小麥紋枯病發(fā)生較重,與該產(chǎn)區(qū)溫度、濕度合適,有利于其病原菌侵染寄主有關(guān),兩麥區(qū)春季潮濕陰冷、光照不足,小麥紋枯病發(fā)生偏重[19-20]。其余三大產(chǎn)區(qū)小麥赤霉病和紋枯病發(fā)病相對較輕,主要因?yàn)闇貪穸任催_(dá)到最佳病害流行條件。華北地區(qū)作為冬小麥主產(chǎn)區(qū),屬于白粉病易發(fā)氣候區(qū);西北和西南麥區(qū)屬于冬小麥白粉病常發(fā)區(qū),其溫度、濕度和日照條件有利于小麥白粉病的發(fā)生流行。暖冬是影響我國小麥白粉病流行的主要?dú)夂驐l件,因其有助于小麥白粉菌的越冬,可導(dǎo)致病原菌基數(shù)增加,從而引起小麥白粉病流行。受近年來全球氣候變暖的影響,我國小麥白粉病發(fā)生逐漸北移,造成華北麥區(qū)小麥白粉病的流行[21-22]。同時(shí),西北和西南麥區(qū)小麥銹病發(fā)生嚴(yán)重。以小麥條銹病為例,作為一種氣傳性的低溫真菌病害,其在夏季濕潤的溫帶地區(qū)或夜間冷涼的高海拔地區(qū)尤為嚴(yán)重。西北和川西北越夏區(qū)在條銹菌傳播與流行中占有重要地位,其中甘肅天水菌源越夏區(qū)是最主要的小麥條銹菌源地,小麥條銹菌可借助氣流傳播,風(fēng)速大則有利于其遠(yuǎn)距離傳播。同時(shí),小麥條銹菌喜冷涼,如果溫濕度和光照條件合適,病菌能迅速繁殖生長,可隨降雨或結(jié)露侵染小麥[23-25]。

從全國范圍來看,小麥銹病、赤霉病、白粉病和紋枯病是小麥安全生產(chǎn)的重點(diǎn)防治對象。華東和華中麥區(qū)對小麥紋枯病和赤霉病的防治是增產(chǎn)關(guān)鍵,華北麥區(qū)的防治重心應(yīng)放在小麥白粉病,西北和西南麥區(qū)銹病和白粉病應(yīng)是重點(diǎn)防治對象。實(shí)際防治過程中,各級(jí)農(nóng)業(yè)部門應(yīng)遵循“預(yù)防為主、綜合防治”的植保方針。當(dāng)前對小麥重大病害的防治主要以化學(xué)防治為主,國家“十三五”規(guī)劃“藥肥雙減”項(xiàng)目的提出,迫切要求農(nóng)藥減量不減效,新型農(nóng)藥成為研究熱點(diǎn)。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)沈杰教授團(tuán)隊(duì)提出了新型納米農(nóng)藥、RNA農(nóng)藥,通過實(shí)現(xiàn)藥劑納米化提升農(nóng)藥遞送效率,從而降低農(nóng)藥用量,在雙減政策下,具有很好的發(fā)展前景[26-34]。同時(shí),植保無人機(jī)施藥還具有作業(yè)效率高、應(yīng)用范圍廣的特點(diǎn),新技術(shù)的應(yīng)用對于減少農(nóng)藥投入具有實(shí)際意義[35]。此外,小麥不同生長時(shí)期病害防治技術(shù)側(cè)重不同,播種階段宜做好土壤和種子消毒處理,返青拔節(jié)、孕穗至揚(yáng)花、灌漿階段應(yīng)做好病害監(jiān)測預(yù)警,選取合適藥劑適時(shí)適量地對特定部位進(jìn)行噴施[36]?？傮w來說,在全國各級(jí)農(nóng)業(yè)部門的積極努力下,我國小麥病害的防控效果顯著,未來應(yīng)在小麥病蟲害精準(zhǔn)綠色防控、植保新技術(shù)研發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域加大投入,促進(jìn)小麥進(jìn)一步提質(zhì)增效。