避雨栽培對葡萄霜霉病發(fā)生的影響與葡萄冠層微氣象因子的關(guān)系

鄧維萍, 楊 敏, 何霞紅, 李 沛, 王海寧, 朱書生, 杜 飛

(云南農(nóng)業(yè)大學教育部農(nóng)業(yè)生物多樣性與病害控制重點實驗室, 昆明 650201)

避雨栽培對葡萄霜霉病發(fā)生的影響與葡萄冠層微氣象因子的關(guān)系

鄧維萍, 楊 敏, 何霞紅, 李 沛, 王海寧, 朱書生, 杜 飛*

(云南農(nóng)業(yè)大學教育部農(nóng)業(yè)生物多樣性與病害控制重點實驗室, 昆明 650201)

系統(tǒng)比較了云南省石林縣(‘紅地球’)和彌勒縣(‘水晶葡萄’)葡萄園采用避雨栽培和露天栽培對葡萄霜霉病Plasmoparaviticola(Berk.& Curtis) Berl. & de Toni.的防治效果,監(jiān)測了田間葡萄園內(nèi)避雨栽培和露天栽培處理中葡萄霜霉病的發(fā)生流行與植株冠層氣象因子的變化情況,并結(jié)合適宜葡萄霜霉病病害循環(huán)的溫度、相對濕度、葉面持露時間及田間葡萄植株冠層微氣象因子的變化對避雨栽培有效防治葡萄霜霉病的氣象原理進行了分析。結(jié)果表明,避雨處理可有效控制葡萄霜霉病的發(fā)生和危害,石林縣和彌勒縣兩地葡萄園的防治效果分別達到97.84%和66.29%。彌勒縣‘水晶葡萄’對霜霉病的抗性較強,霜霉病發(fā)生較輕,但在避雨栽培條件下霜霉病的病情指數(shù)也顯著低于對照。植株冠層微氣象因子變化分析表明,避雨栽培可以減少決定霜霉病菌能否成功侵染的葉面水膜持續(xù)時間,創(chuàng)造不適宜霜霉病菌萌發(fā)和侵入的條件,還可以顯著減低棚內(nèi)植株冠層適宜孢子囊產(chǎn)生的相對濕度的持續(xù)時間,減少霜霉病菌的侵染菌量,從而有效地控制了霜霉病的發(fā)生和危害。

葡萄霜霉病菌; 孢子侵染; 潛育期; 病斑擴展; 孢子囊產(chǎn)生; 葉面持露時間

葡萄霜霉病菌Plasmoparaviticola(Berk.& Curtis) Berl. & de Toni.造成的葡萄霜霉病在世界各葡萄產(chǎn)區(qū)幾乎均有分布,嚴重影響葡萄產(chǎn)量和品質(zhì),一般導致減產(chǎn)30%～50%,重者達80%[1-3]。霜霉病發(fā)生的輕重與氣候條件關(guān)系非常密切[4],持續(xù)降雨和低溫、高濕的天氣是導致霜霉病大流行的主導因素[5-7]。研究表明,當氣溫為15～20℃,葉面持露4 h以上時孢子囊即可完成侵染[8-11];溫度為22～24℃時該病菌的潛育期最短[12];22～27℃下病斑擴展最快[12];溫度為20～25℃,相對濕度95%～100%時最適宜孢子囊的產(chǎn)生[8-11]。

云南是我國重要的早熟鮮食葡萄產(chǎn)區(qū),但云南省主要葡萄產(chǎn)區(qū)干濕季節(jié)明顯,降雨多集中于每年的6-9月,這個季節(jié)正好與葡萄果實掛果和成熟期相重疊,常導致葡萄霜霉病暴發(fā)流行,嚴重影響葡萄的品質(zhì)和產(chǎn)量。目前,葡萄病害的防治以殺菌劑為主,但雨季用藥不但防治效果低,還引起了嚴重的農(nóng)藥殘留問題,既降低了葡萄的品質(zhì),又增加了生產(chǎn)投入。在我國南方夏季雨量多、溫度高、濕度大的濕熱地區(qū)多采用避雨栽培來解決葡萄栽培病害嚴重發(fā)生的問題[13-21]。近年來,課題組在云南省主要葡萄產(chǎn)區(qū)開始探索利用避雨栽培技術(shù)控制葡萄病害的方法和效果。實踐表明,通過避雨栽培可以顯著減少葡萄病害種類和農(nóng)藥施用量,降低葡萄農(nóng)藥殘留,提高葡萄品質(zhì),節(jié)約防病支出。為了明確避雨栽培對霜霉病的防治效果和原理,解決云南葡萄霜霉病大發(fā)生而造成的危害,本文系統(tǒng)比較了避雨生態(tài)栽培和常規(guī)露天栽培處理中葡萄霜霉病的發(fā)生情況及其對葡萄植株冠層微氣象因子的改變與霜霉病發(fā)生危害之間的關(guān)系,為利用避雨生態(tài)栽培技術(shù)進行植物病害控制提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗地點

試驗分別在云南省紅河州彌勒縣新哨鎮(zhèn)葡萄園(北緯24°18′18.63″,東經(jīng)103°23′56.31″,海拔1 634 m),昆明市石林縣板橋鎮(zhèn)葡萄園(北緯24°48′31.87″,東經(jīng)103°24′1.25″,海拔1 915 m)內(nèi)設(shè)置兩個試驗點。石林縣試驗點供試的葡萄品種為‘紅地球’(Red globe),葡萄種植的行株距為2.2 m×1.0 m。彌勒縣試驗點的供試葡萄品種為‘水晶葡萄’,行株距為3 m×2 m。

1.2 處理及小區(qū)設(shè)置

每個試驗點設(shè)置常規(guī)露天栽培(CK)和避雨栽培2個處理,葡萄整個生長季節(jié)均不施殺菌劑。每個處理設(shè)置3個重復小區(qū),每小區(qū)面積為100 m2。各個試驗點均按照常規(guī)管理方法進行管理,適時進行葡萄的整形修剪、控枝控芽和水肥管理。石林葡萄園采用籬架式栽培,利用鋼架搭建大棚避雨,棚寬6 m,頂高3 m,側(cè)高1.2～1.5 m。每個棚內(nèi)種植4行葡萄,棚外植株兩旁挖排水溝,雨水從側(cè)面直接流入排水溝。彌勒葡萄園采用棚架式栽培,以兩行葡萄架上的鐵絲為依托搭建拱形棚面,頂高3 m,側(cè)高1.5 m,寬為3～4.5 m,雨水從葡萄植株莖基部排入田中,采用“V”形修枝。避雨膜于雨季開始后覆蓋,雨季結(jié)束后揭膜。試驗于2014和2015年重復兩年。

1.3 避雨措施對霜霉病防治效果調(diào)查

每年于雨季開始時采取5點取樣法,定點、定株調(diào)查田間葡萄霜霉病發(fā)生流行情況。每處理隨機固定24株葡萄樹,每株葡萄樹固定2個新梢,每梢自上而下調(diào)查10片葉,每10 d調(diào)查一次,直到葡萄采收期為止。計算病情指數(shù)和防治效果。根據(jù)葡萄霜霉病的分級標準分別記載各處理病級,并計算出病情指數(shù)[22]:0級,葉片無病斑;1級,病斑面積占整個葉面積的5%以下;2級,病斑面積占整個葉面積的5%～25%;3級,病斑面積占整個葉面積的26%～50%;4級,病斑面積占整個葉面積的51%～75%;5級,病斑面積占整個葉面積的75%以上。利用病害調(diào)查結(jié)果計算各個處理的病情指數(shù)。

1.4 避雨栽培棚中葡萄植株冠層氣象因子變化監(jiān)測

各試驗點均進行避雨栽培和常規(guī)露天栽培葡萄植株同一冠層高度溫度和濕度的監(jiān)測。采用H08-004-02型HOBO H8測定溫濕度,儀器放置于塑料防雨罩里,位置統(tǒng)一朝向西北方向。采用葉面溫度濕度監(jiān)測儀(Spectrum,型號130)測定棚內(nèi)和棚外果面持露時間,將該儀器統(tǒng)一固定在葡萄冠層中間且與地面成45℃的斜面。自動儀器每小時測定1次,對試驗地不同栽培處理中植株冠層的溫度、濕度、葉面濕度等微氣候因子進行晝夜連續(xù)觀測。各處理中的氣象數(shù)據(jù)每月下載1次,然后將葡萄生長季節(jié)每天每小時記錄的數(shù)據(jù)進行平均,建立溫度和濕度日變化模型,比較避雨栽培處理和常規(guī)栽培處理中溫度、濕度變化規(guī)律和差異。

1.5 數(shù)據(jù)分析

優(yōu)序融資理論既考慮到了信息不對稱又考慮到了交易成本。在該理論看來，企業(yè)融資會優(yōu)先選取內(nèi)源融資，然后是債務(wù)融資，最后才會向外部資本市場求助。

應(yīng)用SPSS數(shù)據(jù)分析軟件(SPSS 13.0)對不同處理的試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 避雨栽培處理中葡萄霜霉病的發(fā)生流行規(guī)律分析

避雨栽培和露天栽培處理中霜霉病的發(fā)生流行情況監(jiān)測結(jié)果表明(圖1),2014年石林試驗點露天栽培中霜霉病發(fā)生極為嚴重,露天栽培對照的病情指數(shù)高達67.46,相比之下2015年的發(fā)病情況較輕,露天栽培病情指數(shù)為24.79;兩年避雨處理的防治效果分別為97.84%和97.20%。彌勒試驗點霜霉病的發(fā)生較石林試驗點低,2014年,露天栽培的病情指數(shù)僅為8.75,避雨處理的防治效果為66.29%;2015年露天栽培和避雨處理均未發(fā)生霜霉病。兩個葡萄園避雨栽培處理中霜霉病的病情指數(shù)均顯著低于露天栽培(P<0.05),且露天栽培中霜霉病的病情指數(shù)隨著時間的推移持續(xù)上升,而避雨栽培處理中霜霉病的病情指數(shù)變化幅度較小。

圖1 2014年和2015年石林與彌勒試驗點葡萄霜霉病病情指數(shù)Fig.1 Disease indices of grape downy mildew in the vineyards of Shilin and Mile in 2014 and 2015

2.2 避雨措施對葡萄植株冠層微氣象因子的影響

2.2.1 降水量與霜霉病發(fā)生的相關(guān)性分析

試驗結(jié)果表明,降水量與霜霉病發(fā)病情況密切相關(guān),每逢雨后,露天栽培中病情指數(shù)均有較大攀升。降水量記錄顯示(圖2),石林葡萄園2014年從6月9日到7月28日50 d內(nèi),降雨天數(shù)達29 d,總降水量為337.06 mm。在6月中旬的連續(xù)降雨后,露天栽培處理中葡萄葉片上水膜存在的時間相對較長,適宜孢子囊萌發(fā)以及游動孢子侵入,致使6月中下旬霜霉病病情指數(shù)呈指數(shù)增長(圖1a)。避雨處理中的雨水被阻隔,葉面水膜存在時間短,不利于孢子囊萌發(fā)及游動孢子侵入,因此其病情指數(shù)沒有受到影響(圖1a)。由于2015年降雨量少于2014年,田間小氣候較為干燥,露天栽培和避雨處理中的病情指數(shù)也均低于2014年(圖1b)。從彌勒葡萄園兩年的降雨情況來看, 2014年從6月9日到7月28日共50 d內(nèi)降雨天數(shù)達23 d,總降雨量為115.95 mm,降雨主要集中在6月中旬及7月下旬,田間露天栽培中霜霉病病情指數(shù)在頻繁降雨后出現(xiàn)兩次攀升,而避雨栽培中病情指數(shù)受的影響較小(圖1c)。雖然2015年6月中旬到7月下旬降雨也較為頻繁,但是田間沒有發(fā)現(xiàn)霜霉病發(fā)生。

圖2 2014年和2015年石林縣和彌勒縣降雨量Fig.2 Rainfall in the vineyard of Shilin and Mile in 2014 and 2015

田間監(jiān)測顯示,由于降水比較集中且時間長,導致常規(guī)露天栽培葡萄園中植株冠層葉面結(jié)露時間顯著長于避雨栽培處理(表1)。石林和彌勒葡萄園中,2014年平均日降雨持續(xù)時間分別為2.01和1.44 h,避雨栽培中葉面結(jié)露時間達到4 h的天數(shù)分別為4 d和8 d,而露天對照的分別達到了15 d和22 d;2015年日平均降雨持續(xù)時間為1.83 h和1.60 h,避雨栽培中達到4 h的天數(shù)分別為0 d和6 d,而露天對照的分別達到了12 d和26 d。田間避雨栽培和常規(guī)露天栽培中葡萄葉面持露時間分析結(jié)果表明(圖3),各個試驗點避雨栽培內(nèi)葡萄葉面持露時間顯著低于露天栽培,平均葉面持露時間均低于1 h,達不到游動孢子侵入葡萄葉片的必要條件,不利于霜霉病的侵染。相比之下,2014年和2015年石林試驗點常規(guī)露天栽培內(nèi)平均葉面持露時間分別為4.32 h和4.40 h,2014年彌勒試驗點的也達到4.67 h,基本在4 h及以上(表1),有利于霜霉病菌的萌發(fā)和侵染。因此,葉面持露時間是影響霜霉病病情指數(shù)高低的關(guān)鍵因素,避雨栽培通過調(diào)控棚內(nèi)植株葉面持露時間降低了霜霉病的發(fā)生。

表1 避雨栽培和露天常規(guī)栽培處理中降水情況和葉面結(jié)露差異分析1)

1) 表中數(shù)據(jù)采用SPSS 13.0軟件進行差異顯著性分析,同列不同小寫字母表示經(jīng)鄧肯氏多重比較檢驗差異顯著。下同。 Significant differences among the data in the table are analyzed by SPSS 13.0; different lowercase letters in the same column indicate significant difference among the data. The same below.

圖3 2014年和2015年彌勒、石林適宜葡萄霜霉孢子侵染的葉面持露時間Fig.3 Daily suitable leaf wetness duration for grape downy mildew spore infection in Shilin and Mile in June-July, 2014 and 2015

2.2.3 適宜霜霉病發(fā)生的溫度持續(xù)時間差異

霜霉病菌孢子侵染、潛育期、病斑擴展和孢子囊產(chǎn)生的最適宜溫度為15～20℃、22～24℃、22～27℃和20～25℃。兩個試驗點監(jiān)測的結(jié)果顯示,避雨和露天栽培兩個處理中(表2),植株冠層內(nèi)每天適宜霜霉病菌孢子囊侵染的溫度的小時數(shù)變化規(guī)律顯示,石林葡萄園晴天和雨天避雨處理中最適宜霜霉病菌孢子囊侵染的溫度時間段稍低于露天栽培,而彌勒則是避雨處理高于露天栽培。植株冠層內(nèi)每天適宜霜霉病的潛育期、病斑擴展和孢子囊產(chǎn)生的溫度的小時數(shù)變化規(guī)律均與孢子侵染的情況相似。但統(tǒng)計分析結(jié)果表明,石林和彌勒兩地葡萄園中晴天和雨天露天栽培和避雨處理中最適宜霜霉病菌孢子囊侵染、潛育期、病斑擴展和孢子囊產(chǎn)生的時間段均沒有顯著性差異(P>0.05)。田間霜霉病的發(fā)生情況監(jiān)測表明,避雨栽培中霜霉病的病情指數(shù)顯著低于露天栽培,雖然溫度是霜霉病發(fā)生的關(guān)鍵因素,但避雨和露天栽培中適宜孢子囊侵染、潛育期、病斑擴展和孢子囊產(chǎn)生的溫度時間段均無顯著差異,因此,溫度不是造成常規(guī)栽培中霜霉病嚴重的關(guān)鍵因素。

表2 2014年和2015年適宜霜霉病孢子侵染、潛育期、病斑擴展和孢子囊產(chǎn)生的平均溫度持續(xù)時間

2.2.4 適宜霜霉病發(fā)生的相對濕度持續(xù)時間差異

田間監(jiān)測顯示(圖4),2014年和2015年,石林試驗點晴天棚內(nèi)、外適宜孢子囊產(chǎn)生的相對濕度持續(xù)時間分別平均為0、8.64 h(2014年)和0、1.90 h(2015年),雨天棚內(nèi)、外分別為0.61、8.51 h(2014年)和0、7.5 h(2015年)。彌勒試驗點晴天棚內(nèi)、外適宜孢子囊產(chǎn)生的相對濕度持續(xù)時間分別平均為3.17、6.41 h和0、3.20 h,雨天棚內(nèi)、外分別為3.79、6.54 h(2014年)和0.056、8.10 h(2015年)。統(tǒng)計分析結(jié)果表明,各個試驗點常規(guī)栽培植株冠層適宜孢子囊產(chǎn)生的濕度時間段顯著低于露天栽培,同時,田間霜霉病的發(fā)生情況表明,避雨栽培中霜霉病的病情指數(shù)顯著低于露天栽培。因此,相對濕度是造成常規(guī)栽培中霜霉病嚴重的關(guān)鍵因素之一。

3 結(jié)論與討論

3.1 避雨栽培可以有效降低葡萄霜霉病的發(fā)生和危害

云南省干濕季節(jié)明顯,雨季與葡萄生長成熟期重疊,易導致葡萄霜霉病暴發(fā)流行。本試驗利用避雨栽培生態(tài)調(diào)控技術(shù)有效地控制葡萄霜霉病的發(fā)生與危害,在不使用農(nóng)藥的情況下防治效果均在80%以上。目前避雨栽培在南方葡萄栽培中應(yīng)用較為廣泛[13-21]。2006年孫其寶等[21]報道,在安徽采用避雨栽培技術(shù)可改善葡萄園生態(tài)環(huán)境,提高通風透光度,增強樹體抗病能力,尤其可以大大減輕黑痘病和霜霉病危害。2007年戴穩(wěn)兵等[23]報道,在江蘇采用避雨栽培可防治葡萄主要病害如炭疽病、白腐病、黑痘病和霜霉病。2007年廣東的王金姣[24]報道,采用T形架式栽培‘美國紅提’,其上覆避雨棚,可對黑痘病、白腐病、霜霉病、炭疽病、銹病等病害起到提前預(yù)防的效果,并且提高漿果品質(zhì),有效地減輕了這些病害的發(fā)生和危害,提高了坐果率,且果粒增大,果穗整齊,裂果減輕。因此,在多雨地區(qū)利用避雨栽培可以有效地控制葡萄主要病害的發(fā)生與危害。

圖4 2014年和2015年6-7月石林和彌勒葡萄園葡萄植株冠層適宜霜霉病菌孢子囊產(chǎn)生的相對濕度小時數(shù)Fig.4 Suitable relative humidity durations for sporulation in Shilin and Mile in June-July, 2014, 2015

3.2 避雨栽培可有效改善葡萄植株冠層微氣象因子,不利于霜霉病侵染和流行

葡萄霜霉病菌的侵染危害主要受氣象因子調(diào)控。適宜霜霉病侵染的條件表明,葉面持露時間對霜霉病的發(fā)生具有顯著影響,當葉面持露時間達到4 h及以上時,在適宜溫度下游動孢子即可從氣孔等孔口侵入葡萄葉片。葉面持露時間達不到4 h,游動孢子不能成功侵染[8-11]。露天栽培中葡萄霜霉病的病情指數(shù)高于避雨栽培的原因之一可能與葡萄葉片表面的結(jié)露時間有關(guān)系。露天栽培處理中葉面持露時間遠遠高于避雨處理,6-7月間彌勒和石林葡萄園中葉面持露時間高于4 h的天數(shù)分別在22 d和12 d以上(表1),在這種條件下,霜霉病菌可以完成多次再侵染,導致病害暴發(fā)流行。而避雨處理中葉面結(jié)露的時間很少,霜霉病菌孢子很難完成侵染。

田間氣象監(jiān)測表明,在霜霉病病害循環(huán)的各個階段,無論晴天還是雨天,避雨處理和露天栽培適宜病害發(fā)生的溫度的時間沒有顯著差異,這表明采用避雨栽培后,田間溫度的變化不是其有效控制霜霉病的主要因素。

霜霉病的侵染循環(huán)中,空氣濕度對孢子囊的形成影響最為顯著,而對游動孢子侵染、潛育期和病斑擴展的影響不大。研究表明,葡萄園中霜霉病孢子囊在空氣濕度95%～100%的條件下容易產(chǎn)生,當空氣濕度<95%,孢子囊產(chǎn)率急劇降低,尤其在相對濕度<93%時孢子囊不能產(chǎn)生[8-11]。避雨栽培中葡萄植株冠層適宜孢子囊產(chǎn)生的濕度持續(xù)時間顯著低于常規(guī)栽培植株,將濕度控制在孢子囊形成所必須的條件之下,這表明避雨栽培和常規(guī)栽培植株冠層濕度差異是降低田間霜霉病發(fā)生的原因之一。

此外,田間調(diào)查結(jié)果顯示,彌勒試驗點的病情指數(shù)顯著低于石林試驗點,這可能與兩個試驗點葡萄品種對霜霉病的抗性差異有關(guān)。石林試驗點種植的是感病的‘紅地球’葡萄,而彌勒試驗點種植的是抗病的‘水晶葡萄’。‘水晶葡萄’葉背面密生大量微絨毛,這些微絨毛不但阻礙了游動孢子的侵入,而且不易濕潤,從而減輕了發(fā)病情況[24]。相比之下石林試驗點種植的品種為‘紅地球’,這個品種葉片背面光滑,大量氣孔直接暴露在葉背面,便于游動孢子侵入,因而病情指數(shù)居高不下。2015年彌勒降雨之后即出現(xiàn)高溫天氣,其溫度高于霜霉病流行的最適溫度,因此沒有檢測到霜霉病的發(fā)生。但總的來說,雖然‘水晶葡萄’對霜霉病的抗性較強,其在露天栽培中霜霉病的病情指數(shù)仍然顯著高于避雨栽培。目前云南地區(qū)果農(nóng)搭建的葡萄避雨棚,依據(jù)材質(zhì)和棚架模式的不同,價格從5 000～20 000元/667 m2不等,但避雨棚一經(jīng)搭建,即可多年使用,加之在避雨栽培模式下果農(nóng)可在雨天繼續(xù)進行操作,不受天氣影響,從長遠來說采用避雨栽培控制葡萄霜霉病更為經(jīng)濟實惠。

綜上所述,避雨生態(tài)調(diào)控不但能有效降低植株冠層的濕度,減少了孢子囊產(chǎn)生的數(shù)量,減少了葡萄園霜霉病菌的侵染源,還有效地減少了決定霜霉病菌能否成功侵染的葉面水膜持續(xù)時間,切斷了整個病害循環(huán),創(chuàng)造了不適宜霜霉病菌萌發(fā)和侵入的微氣象環(huán)境,從而能有效控制葡萄霜霉病的發(fā)生和危害。

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(責任編輯：田 喆)

Impacts of rain-shelter cultivation on the development of grape downymildew and its relation with grape canopy microclimate

Deng Weiping, Yang Min, He Xiahong, Li Pei, Wang Haining, Zhu Shusheng, Du Fei

(Key Laboratory of Agriculture Biodiversity for Plant Disease Management, Ministry ofEducation, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China)

The control effect of grape downy mildew [Plasmoparaviticola(Berk.& Curtis) Berl. & de Toni.] under rain-shelter cultivation conditions was compared with open-aired cultivation in vineyards of Shilin (‘Red Globe’) and Mile counties (‘Shuijing Grape’), Yunnan Province during 2014-2015. The temperature, relative humidity and leaf wetness duration in grape canopy were also monitored in both treatments. Then the relationships between downy mildew occurrence and microclimate change were analyzed to depict the principle of disease control. The results showed that rain-shelter treatment was so effectively that its control effect could easily reach to 97.84% and 66.29% in vineyards of Shilin and Mile vineyards, respectively. The duration of relative humidity and leaf wetness, which are the key climate factors for grape downy mildew infection, were significantly less in the grape canopy of rain-shelter treatment than open-aired control. In addition, the decreased relative humidity was also unsuitable for the sporulation ofP.viticola. Thus, rain-shelter cultivation of grape might change the microclimate of grape canopy and made it unsuitable for downy mildew occurrence and damage.

Plasmoparaviticola; spores infection; latent period; lesion expansion; sporulation; leaf wetness duration

2016-05-30

2016-08-09

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(201203035);云南省教育廳項目(2014Y194)

S 474.9

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2017.03.013

* 通信作者 E-mail：du.feifei@163.com