不同生防藥劑對燕麥白粉病的防治效果

孫浩洋，張煒煒，曾 亮，柴繼寬，焦潤安，金小雯，宮文龍，黎 蓉，趙桂琴

（1.甘肅農業大學草業學院/草業生態系統教育部重點實驗室/甘肅省草業工程實驗室/中-美草地畜牧業可持續發展研究中心，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省天水市秦州區畜牧獸醫局，甘肅 天水 741000）

燕麥(Avena sativa)不僅是我國主要的栽培牧草之一，還是極具營養和保健價值的一年生糧食作物，在我國華北、西北、東北16個省(區)均有分布[1-3]。甘肅省燕麥主要種植于海拔較高、氣候冷涼的牧區和農牧交錯區。在這些地區，由禾布氏白粉菌(Blumeria graminisf.sp.avenae)引起的燕麥白粉病已成為影響燕麥生產的重要病害之一，其主要危害葉片及葉鞘，影響植株功能葉片的光合作用[4-5]。白粉病在幼苗期發病，導致生長發育受阻，嚴重時植株死亡；分蘗期主要抑制根系發育、減少分蘗形成[6]；抽穗及開花期發病，引起穗粒數減少[7]，籽粒飽滿度和粒重下降[8]。據報道，白粉病會導致產量區域性減少13%～34%，非常嚴重時可減產50%以上[9]。

由于白粉菌是典型的氣傳病害，具有較高的基因型遷移能力、巨大的種群數量和較高的突變率，加之目前燕麥抗白粉病資源比較匱乏，而生產中仍然依靠以三唑酮(triadimefon)為代表的三唑類化學藥劑防治白粉病。長期大面積使用化學殺菌劑，增加了藥劑對病原菌的選擇壓力，使病原菌群體產生了抗藥性[10]。2012年我國部分麥區的小麥白粉菌(B.graminisf.sp.tritici)對三唑酮的平均抗性水平是2008年的1.25倍，抗性頻率高達99.22%[11]。另外，廣西地區的瓜類白粉菌(Sphaeroheca fuligenea)也已出現了對新型甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑表現抗性的菌株[12]。化學農藥的大量使用加劇了農藥殘留，造成農田環境污染，宋衛國[13]研究發現多菌靈(carbendazim)和甲基硫菌靈(thiophanate-methyl)在北京和山東兩地土壤中的殘留總量高達1.982 mg·kg-1，黃瓜(Cucumis sativus)樣品中的殘留量最高達0.696 mg·kg-1。因此化學藥劑已不符合當今社會可持續發展及綠色農業的要求，生物農藥具有對人畜和非標把生物安全、環境污染小、不易產生抗性、易于保護生物多樣性、來源廣泛等優點[14]，受到廣泛的關注與利用。

近年來大黃素甲醚(physcion)、苦參堿(matrine)、蛇床子素(osthole)、香芹酚(carvacrol)、哈茨木霉(Trichoderma harzianum)、枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)、多抗霉素(Polyoxin)等生物農藥在蔬菜[15-16]、小麥(Triticum aestivum)[17-18]、葡萄(Vitis vinifera)[19-20]等方面的應用研究較多，效果比較顯著。但這些藥劑在燕麥白粉病防治上的研究尚鮮見報道。因此，本研究對這7種生物農藥在田間自然誘發燕麥白粉病的防治效果進行比較，以期篩選出防效高、持效性長的生防藥劑，為燕麥白粉病的防控提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試燕麥品種為隴燕3號(Avena sativa‘Longyan No.3’)，由甘肅農業大學草業學院提供。

供試藥劑為2個化學殺菌劑、4個植物源殺菌劑、2個微生物源殺菌劑、1個抗生素類殺菌劑，具體信息如表1所列。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗地概況

試驗地設在甘肅省定西市通渭縣華家嶺鄉老站村。試驗區域地理坐標105°01' E，35°23' N，海拔2 242 m，年平均氣溫3.4 ℃，無霜期80 d，年平均降水量500 mm，光照時數2 100～2 430 h，≥ 0 ℃的積溫為2 530 ℃·d。年蒸發量1 243 mm，為典型的雨養農業區。土壤為黃綿土，土質綿軟，土層深厚，質地均勻，保水性能良好。前茬為胡麻(Linum usitatissimum)，0-20 cm土壤有機質含量3.02%，全氮含量 5.15 g·kg-1，全磷含量 0.52 g·kg-1，全鉀含量 18.10 g·kg-1，速效磷含量 2.95 mg·kg-1，速效鉀268.36 mg·kg-1，pH 7.8。播前施純 N 50 g·kg-1(尿素，46.67% N)，純 P2O5225 g·kg-1(過磷酸鈣，14.21%P2O5)。

1.2.2 試驗設計

2017年4月上旬播種，采用隨機區組設計，小區面積30 m2(5 m×6 m)，3次重復，小區間設置1 m寬隔離帶，燕麥條播，播種深度3～5 cm，播種量225 g·kg-1。試驗設9個藥劑處理和1個清水對照，共10個處理，具體信息如表1所列。

于燕麥白粉病發病初期(7月11日)第1次施藥，7天后(7月18日)第2次施藥，采用WBD-20型背負式電動噴霧器進行噴霧，兌水稀釋至750 L·hm-2。施藥于傍晚進行，施藥時天氣晴朗無風，施藥后24 h內無降雨。

表1 供試殺菌劑Table 1 Fungicides

1.3 調查及測定內容

1.3.1 安全性觀測

第1次藥后7 d、第2次藥后7、20 d目測觀察，將藥劑處理區與對照區比較，參照GB/T 17980.22-2000《農藥田間藥效試驗準則(一)殺菌劑防治禾谷類白粉病》[21]評估供試藥劑對燕麥的安全性。

1.3.2 防效調查

施藥前調查病情基數，隨后于第1次施藥后7 d、第2次施藥后7、20 d調查記載各小區燕麥白粉病的發病情況，每小區隨機取5點，每點20株，每小區計查200片葉，按GB/T 17980.22-2000《農藥田間藥效試驗準則(一)殺菌劑防治禾谷類白粉病》[21]分級標準逐葉記載病情級數，計算病情指數，計算公式如下：

空白對照區病情指數為調查當次噴施清水小區的病情指數，處理區病情指數為調查當次施藥小區的病情指數。

1.3.3 旗葉SPAD值

用日本產手持式SPAD-502葉綠素測定儀測定旗葉SPAD值(Soil and Plant Analyzer Development,SPAD)。分別于施藥前、第1次施藥后7 d、第2次施藥后20 d測定旗葉SPAD值，每小區隨機測定30株，對每個葉片的葉尖、葉中及葉基不同部位測量3次，取其總平均值作為該葉片的SPAD值。

1.3.4 種子產量及千粒重

完熟期在每個小區沿對角線選取3個1 m2的樣方，收獲種子，自然風干后稱種子重量，折算為每公頃種子產量計算增產率，并測定千粒重。

增產率=(處理小區種子產量-清水對照區種子產量)/清水對照區種子產量×100%。

1.4 數據處理與分析

試驗數據采用Excel 2016和SPSS 22.0進行處理，用Duncan法進行處理間多重比較，對第2次施藥后20 d各處理的防效及所對應的千粒重、產量、SPAD值進行線性回歸分析，采用Origin Pro 2018繪圖。

2 結果與分析

2.1 安全性調查

不同時間段目測觀察，沒有發現不同藥劑處理后燕麥有明顯的藥害，因此各藥劑對燕麥較為安全。

2.2 不同殺菌劑對燕麥白粉病的防治效果

由病情基數(表2)可知，施藥前各小區處于白粉病發病初期，發病情況較為一致。施藥后3次調查結果表明燕麥白粉病在對照區蔓延迅速，病情指數持續上升，在第3次調查(第2次施藥后20 d)中達到最高，為32.12。施用殺菌劑的各小區病情指數均顯著低于對照，說明供試殺菌劑均對燕麥白粉病的擴散有一定的控制效果。

表2 殺菌劑對燕麥白粉病的防治效果Table 2 Field efficacy of fungicides on Powdery Mildew of Oat

第1次施藥后7 d，各生防藥劑均對燕麥白粉病表現出較好的防效(70.91%～85.01%)，其中，苦參堿的防效最高，達85.01%；除多抗霉素的防效(70.91%)顯著低于兩個化學藥劑，哈茨木霉顯著低于腈菌唑外(P＜0.05)，其余各處理均與化學藥劑差異不顯著(P＞0.05)。第2次施藥后7 d，各生防藥劑處理與其第1次施藥后7 d的防效相比雖有明顯提高，但仍略低于化學藥劑。7個生防藥劑中，大黃素甲醚和枯草芽孢桿菌的防效最好，分別為91.82%和91.46%，其次為蛇床子素(88.77%)和苦參堿(87.87%)，多抗霉素(78.43%)和哈茨木霉(80.82%)防效較低。第2次施藥后20 d，生防藥劑的防效均維持在75%以上，其中大黃素甲醚防效最高，為85.12%，略高于腈菌唑，顯著高于三唑酮(P＜0.05)。三唑酮與第2次施藥后7 d相比防效下降了13.01%，略低于苦參堿、蛇床子素、香芹酚以及枯草芽孢桿菌。綜合3次防效調查，大黃素甲醚和枯草芽孢桿菌表現較好，其中以植物源藥劑大黃素甲醚的防治效果最佳。

2.3 不同殺菌劑對燕麥旗葉SPAD值的影響

通過對施藥后燕麥旗葉相對葉綠素含量測定，發現噴施殺菌劑對SPAD值有明顯影響(圖1)。隨著燕麥生育時期的推移，植株逐漸開始成熟，因此相對葉綠素含量逐漸下降，第2次施藥后20 d的SPAD值低于第1次施藥前和藥后7 d。但在同一時間內，不同處理下燕麥旗葉相對葉綠素含量變化不同。第1次施藥后7 d，各處理的SPAD值明顯高于對照。其中苦參堿處理最高，顯著高于對照(P＜0.05)，但其第1次施藥前其SPAD值最低(54.33)。到第2次施藥后20 d，由于燕麥開始成熟，其SPAD值明顯下降。10個處理中，9個藥劑的相對葉綠素含量顯著高于清水對照。

圖1 不同殺菌劑對燕麥葉綠素含量的影響Figure 1 Effects of various fungicides on the chlorophyll content of oat leaves

2.4 不同殺菌劑對燕麥千粒重及種子產量的影響

施用不同殺菌劑均能提高燕麥千粒重和種子產量(圖2)。植物源藥劑大黃素甲醚處理，其千粒重最高，為27.02 g，略高于化學藥劑三唑酮與腈菌唑(Myclobutanil)，較對照增加了12.53%，與對照差異顯著(P＜0.05)；香芹酚與多抗霉素處理下燕麥千粒重分別為24.67 g和24.78 g，哈茨木霉處理的燕麥千粒重為所有藥劑中最低(24.22 g)。9個殺菌劑的增產效果差異顯著，腈菌唑處理下增產率最高，為20.08%，其次為大黃素甲醚和苦參堿處理，增產率分別為16.77%和16.15%。枯草芽孢桿菌處理也有較高的增產率(13.20%)。蛇床子素、哈茨木霉和多抗霉素增產效果不顯著。

2.5 殺菌劑防治效果與燕麥產量和SPAD值的相關性分析

圖2 殺菌劑對燕麥種子千粒重及產量的影響Figure 2 Effect of fungicides on oat seed 1 000-grain weight and yield

將第2次施藥后20 d的防效分別與千粒重、產量以及SPAD值進行線性回歸分析，結果表明，防效與千粒重之間存在正相關關系(圖3)，相關系數為0.645 4，與SPAD值、產量之間存在顯著正相關性(P＜0.05)，相關系數分別為0.759 9、0.725 4。

圖3 殺菌劑防治效果與燕麥種子產量的回歸分析Figure 3 Relationships between fungicide effectiveness and oat production

3 討論

化學殺菌劑具有較好的速效性，但長期施用會引起生物安全、環境污染等問題。Vogel等[22]發現在加利福尼亞地區雨季采集的雨水中，腈菌唑殺菌劑檢出概率高達74%，最高濃度可至0.113 μg·L-1。Ju等[23]發現腈菌唑會顯著抑制河南潮土中土壤微生物的呼吸活性、土壤微生物量碳、總真菌及總細菌的種群基因豐度。Yu等[24]的研究表明三唑類殺菌劑會引起斑馬魚(Barchydanio rerio var)甲狀腺內分泌紊亂并影響幼體的基因轉錄，因此生防藥劑的篩選和應用已成為當務之急。本研究中，7種生防藥劑對白粉菌蔓延均有一定的抑制作用，但防效差異較大，最好的為大黃素甲醚和枯草芽孢桿菌，多抗霉素防效最差。大黃素甲醚是從掌葉大黃(Rheum palmatum)根莖提取的高活性抗菌化合物，具有一定的廣譜抑菌作用[25]。Hildebrandt等[26]研究發現，大黃素甲醚與白粉菌孢子的膜預滲透作用存在直接的劑量依賴性，可誘導植株局部防御反應共同影響吸器的形成和菌落生長，從而顯著降低分生孢子的萌發、刺激植物的免疫系統[27]、誘導植物體內防御酶活性升高，提高抗病能力。Pham等[28]測定了大黃根提取物對5種真菌的抑制作用，發現提取物大黃素甲醚濃度在75～300 μg·mL-1時，對于大麥白粉病菌(B.graminisf.sp.Hordei)的抑制率在80～96.7%。龔雙軍等[25]對0.5%大黃素甲醚水劑的有效成分用量在18～45 g·hm-2時對黃瓜白粉病(S.fuliginea)均有很好的防治效果，防效顯著高于化學藥劑三唑酮，與醚菌酯相當。本研究中第2次施藥后20 d，大黃素甲醚仍能保持較高的防效，且顯著高于三唑酮處理。大黃素甲醚在土壤中半衰期為2.25 d，遠低于三唑酮；在植物上半衰期僅為0.88 d[29]，因而對環境無污染、安全可靠。

枯草芽孢桿菌是植物內生細菌中分離頻率最高的菌群之一[30]，以其分布廣、繁殖快、能產生抗逆性極強的芽孢和多種抑菌活性物質等優點而廣泛用于大豆根腐病[31](Fusarium solanif.sp.phaseoli)、番茄青枯病[32](Ralstonia solanacearum)、小麥紋枯病[33](Rhizoctonia cerealis)等病害的生物防治。蔡璘等[34]研究發現，枯草芽孢桿菌能夠導致煙草白粉菌(Erysiphe cichoracearum)菌絲頂端腫脹變形，減少分生孢子數，且在田間施用后對于白粉病的防效可超過70%。張曉云等[35]發現枯草芽孢桿菌產生的抑菌蛋白粗提物能顯著降低黃瓜白粉病的病情指數, 其保護和治療作用的效果分別為73.33%和76.85%。Nasir等[36]研究表明，第3次施藥后15 d，6 g·L-1與 12 g·L-1枯草芽孢桿菌對蘋果白粉病(Podosphaera leucotricha)的防效分別為70.27%、78.07%。本研究中枯草芽孢桿菌對燕麥白粉病在第2次藥后20 d防效為83.62%，增產作用也顯著(13.2%)。

白粉菌的侵染破壞了植株葉綠體結構，導致不同發病程度植株的葉綠素含量均呈下降趨勢，且下降速度與不同品種的抗病性有關[37-38]。本研究中，所有處理的燕麥旗葉SPAD值均隨時間的推移而呈下降趨勢，主要原因是燕麥進入成熟期，葉片逐漸衰老。在這一過程中以葉綠體和葉綠素的降解速率最明顯，加之白粉菌的侵染，進一步加劇了葉綠素含量的下降[39-40]。殺菌劑在控制白粉病蔓延的同時，也緩解了葉綠素含量的下降速度。第1次施藥后7 d和第2次施藥后20 d殺菌劑處理的燕麥相對葉綠素含量均顯著高于對照，并且通過線性回歸分析也發現防效與SPAD值之間存在顯著正相關關系，這與曹學仁等[37]的結論一致。燕麥灌漿期旗葉與倒二葉較高的葉綠素含量促進了光合作用，有利于籽粒灌漿和千粒重的增加。

燕麥種子產量的構成因素很多, 包括株高、穗長、有效分蘗、小花數、穗粒數、穗重等因素[41]，鄭立飛等[42]利用多元回歸分析對小麥種子產量與其構成因子之間的關系進行了分析，發現各因子對產量的效應排序為單位面積穗數＞穗粒數＞千粒重＞株高。周延輝等[43]也發現與小麥產量相關程度最高的是穗數，其次是千粒重，最后為穗粒數。雖然二者分析結果略有不同，但可以看出種子產量是由穗數，穗粒數和千粒重等因素共同決定的，其中穗數為主要因素。本研究中，雖然燕麥種子產量與白粉病防效之間表現為顯著正相關，與晏立英等[44]、何道根等[45]的研究結果相似，但某些處理的千粒重較高，其種子增產率卻低于一些千粒重較低的處理。造成這一現象的原因比較多，與品種本身的特性、千粒重對不同品種產量貢獻率的大小以及其他產量構成因子的變化等都有關系。殺菌劑對燕麥產量構成因子的影響有待進一步研究。

4 結論

生防藥劑對燕麥白粉病的防治不及化學藥劑快速，但持效期長。7種生防藥劑中，大黃素甲醚、苦參堿、蛇床子素、香芹酚、枯草芽孢桿菌對燕麥白粉病均有80%以上的防效，其中以植物源藥劑大黃素甲醚效果最佳，不僅防效高，還能提高種子產量，可作為生產中防治燕麥白粉病的生防藥劑使用。