鮮食玉米大斑病經濟閾值及品種抗性分級標準

代玉立，甘 林，滕振勇，陳 偉，盧學松，楊秀娟

(1 福建省農業科學院 植物保護研究所 福建省作物有害生物監測與治理重點實驗室，福建 福州 350013； 2 福建省種子總站，福建 福州 350001)

由突臍蠕孢菌(Exserohilumturcicum)引起的玉米大斑病是玉米生產中重要的真菌病害，該病主要危害玉米葉片，嚴重時病斑相連成片造成全葉干枯，嚴重影響玉米的產量和品質，一般減產20%～30%，嚴重地塊減產達50%以上甚至絕收[1-3]。玉米大斑病是繼玉米銹病和小斑病之后，福建省玉米生產上危害嚴重的葉部病害，其危害程度逐年加重，特別是在一些高山冷涼地區，玉米大斑病爆發流行的風險性極大[4]。玉米大斑病在玉米整個生育期均可發生，且在玉米抽雄期發病造成的危害最為嚴重[5]。因此，根據病害的發展，制定其防控的經濟閾值(economic threshold，ET)，適時噴施高效低毒殺菌劑是有效防治玉米大斑病、提高玉米產量的關鍵，對有效控制該病的危害，避免人力、物力和財力的浪費及取得較大的經濟效益均具有重要的指導意義[6]。在病害防治研究中，ET是確定病害合理防治時機的病情指標，即當病害達到經濟允許損失水平(economic injury level，EIL)時應采取有效的控制措施，以防止因病情加劇而造成經濟損失。ET的制定有利于防止濫用農藥、減少環境污染，體現了有害生物防治目標由追求最高產量向爭取最高經濟效益的轉變[7]。

ET已廣泛用于有害生物治理的研究和實踐中。Maity等[8]和Kushwaha等[9]分別在田間和室內條件下確定了油菜大菜螟(Crocidalomiabinotalis)和水稻褐飛虱(Nilaparvatalugens)的ET。鄺幸泉等[10]研究了亞洲玉米螟(Ostriniafurnacalis)種群動態及玉米受害后產量損失，制定了玉米螟預測和防治的多元動態ET模型。王華弟等[11]在調查了水稻條紋葉枯病毒(Rice stripe virus，RSV)田間病情動態和為害損失的基礎上，推算出單季晚稻秧田期灰飛虱有效蟲量與水稻株發病率以及株發病率與產量損失率的關系式，制訂出RSV防治指標為秧田期和本田期介體灰飛虱有效蟲量為2～3頭/m2。在植物病害防治研究中，研究者多通過調查病害在田間的消長動態和最終收獲時的病情指數，建立病情指數與產量損失率的模型，推算出病害的防治指標，從而確定其防治ET[12-15]。路興波等[16]研究了小麥紋枯病菌(Rhizotoniacerealis)的田間危害損失及ET，認為利用ET進行小麥紋枯病防治取得的經濟效益更高。沈穎等[17]通過研究水稻白葉枯病菌(Xanthomonasoryzaepv.oryzae)發生為害與損失的關系，測定了其EIL，提出了該病害防治指標和ET，且經大田驗證，與實際發生為害情況相符。關秀杰等[18]在人工接種條件下，分別從玉米新月彎孢菌(Curvularialunata)危害病級和病情指數方面研究了遼寧省春玉米彎孢菌葉斑病的為害損失及其ET。目前，在玉米絲黑穗病菌(Sphacelothecareiliana)[19]、玉米小斑病菌(Bipolarismaydis)[20]、玉米南方銹病菌(Pucciniapolysora)[21]和玉米粗縮病毒(Maize rough dwarf virus，MRDV)[7]等病原的田間為害水平與產量損失關系方面亦有相關報道。玉米大斑病菌侵染潛伏期長，病菌接種侵染后通常12～17 d顯癥，若未及時采取有效的控制措施，將導致中后期玉米大斑病的控制難度顯著增加[22-23]。然而，到目前為止，有關玉米大斑病發生為害對玉米產量損失影響及其ET的研究尚未見報道。

一般而言，植物病害的田間用藥水平多基于感病品種而制定。研究表明，玉米品種對玉米大斑病抗性存在顯著差異[24-26]，然而針對不同抗性水平玉米品種的田間用藥狀況研究尚少。鮮食玉米在品質和安全性上要求較高，低抗水平的鮮食玉米品種在生產上是否需要用藥或如何合理用藥，將直接影響其產量、經濟效益以及食品的安全性。品種抗性等級劃分的合理性將直接影響品種抗性評價的公正性及其在生產中的應用程度，目前還未見基于病情與產量損失模型以及ET而制定的玉米品種對大斑病抗性等級劃分標準[27-28]。

為此，本研究在福建省鮮食玉米大斑病病情發生動態基礎上，建立病情指數與產量損失率模型，制定適合福建省鮮食玉米大斑病的ET，同時分析不同抗性玉米品種的科學用藥時期和次數，制定品種抗性等級劃分標準，旨在為福建省鮮食玉米大斑病的流行預警和綜合防控提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試鮮食玉米品種共30個，其中上品由福建省農豐農業開發有限公司提供；泰鮮甜1號和新美甜809，由福建省建甌市映山龍農業科技有限公司提供；閩糯811、廣良甜27、珍珍糯600、寶甜、粵白糯6號、夏美甜12號、粵甜27號、萬鮮甜159、粵甜28號、耕耘白糯、廣良甜31號、美玉甜007、粵彩糯2號、農科玉336、粵甜16、農科玉368、美玉糯16號、閩雙色4號、閩甜6855、粵甜29號、金冠218、翠糯163、甜糯133、永珍7號、天貴糯932、斯達甜221和翠甜199由福建省種子總站提供。

供試殺菌劑：25%吡唑醚菌酯乳油，由美國默賽技術公司提供。

1.2 田間小區設計

試驗點設在福建省漳州市南靖縣梅林鎮春玉米種植基地(24°42′ N，117°05′ E)，土壤為壤質土，肥力良好。將試驗地劃分為2個區域(Ⅰ區和Ⅱ區)，再將Ⅰ區劃分為18個小區，每小區40 m2(畦寬1.0 m，溝寬0.5 m)；將Ⅱ區劃分為90個小區，每小區20 m2。試驗地四周及2個區域間種植2 m寬上品作為隔離(保護)行。

1.3 鮮食玉米大斑病病情消長動態

國際上，人們將鮮食玉米的生育期劃分為營養生長期和生殖生長期，其中營養生長期又劃分為出芽期(VE)、1葉期(V1)、3葉期(V3)、6葉期(V6)、8葉期(V8，小喇叭口期)、12葉期(V12，大喇叭口期)和抽雄期(VT)，生殖生長期又劃分為吐絲期(R1)、籽粒建成期(R2)和乳熟期(R3)。

將Ⅰ區內的18個小區全部種植鮮食玉米上品，采用育苗移栽方式，于2019-03-20播種，2019-04-02移栽，玉米單畦雙行種植，每小區栽130株。隨機選擇3個小區，于玉米V3～V4期開始調查植株各葉發病級別，隨后每隔10～14 d結合玉米生育期調查1次，直至玉米R3期結束。每小區隨機調查30株，共調查90株，統計每個調查時間點的病株率、病葉率及全部葉片病情指數(disease index,DI)。采用DPS V7.05軟件中的Duncan氏新復極差法分析全部葉片病情指數在不同時期的差異顯著性，并建立全部葉片病情指數(y1)與種植天數(x1)的回歸方程y1=a+bx1，其中a為病情指數與種植天數回歸方程的截距，b為病情增長速率。玉米整個生育期的日平均溫度、相對濕度、日降雨量等資料均從當地氣象局獲取。

1.4 鮮食玉米大斑病病情指數與產量損失率模型的建立

在玉米大斑病自然發病條件下，采取不同施藥次數人為造成田間不同病情梯度的方法，研究產量損失率與病情嚴重度的關系。具體試驗設計參照孫俊銘等[29]的方法，并略加修改。試驗在Ⅰ區剩余的15個小區中進行，共設置5個藥劑處理，每處理3次重復，不同處理隨機排列，對照組為1.3節中用于病情消長動態研究的3個小區，藥劑處理使用的殺菌劑為25%吡唑醚菌酯乳油1 500倍液，不同處理施藥日期和施藥液量見表1，用“利農牌”DH400型手動噴霧器全株玉米葉面均勻噴施，未施藥的處理(對照)于同一施藥日期噴施等量清水。試驗期間小區的蟲害、草害及水、肥按當地管理水平進行。于玉米R3期調查各處理發病狀況，每小區隨機調查30株，記錄每株玉米全部葉片發病級別，統計病情指數。計算各藥劑處理的防效，按小區面積實際測產。此外，每小區隨機調查15株，記錄每株功能葉(穗上3葉和穗下3葉)的發病級別，統計功能葉病情指數；稱取每個玉米穗苞質量，并折算成每小區理論產量。將各處理小區的產量折算為公頃產量，以處理5中長勢健壯且全部葉病情指數≤10的玉米植株為模擬對照，統計其產量(正常產量)，計算各藥劑處理玉米大斑病造成的產量損失率。運用DPS V7.05統計軟件分析各藥劑處理大斑病危害產量損失率(y2)與全部葉病情指數(x2)和功能葉病情指數(x3)的回歸方程，建立全部葉和功能葉病情指數與產量損失率的模型。

玉米大斑病病情嚴重度分級標準[28]為：0級：無病斑；1級：病斑面積占葉片總面積的比例≤5%；3級：病斑面積占葉片總面積的比例為6%～10%；5級：病斑面積占葉片總面積的比例為11%～30%；7級：病斑面積占葉片總面積的比例為31%～70%；9級：葉片基本被病斑覆蓋，葉片枯死。病情指數=∑(各級病葉數×相對病級數值)/(調查總葉數×9)×100 ；病害防效=(清水對照病情指數―藥劑處理病情指數)/清水對照病情指數×100%；產量損失率=(正常產量―處理產量)/正常產量×100%。

表1 試驗處理及用藥設計Table 1 Treatment and design for fungicide application

1.5 鮮食玉米大斑病ET的確定

參照文獻[11,16]，結合現行的玉米價格、產量水平、防治費用和防治效果等因素，確定玉米大斑病的EIL。

EIL=(C×F)/(P×N×E)×100%。

式中：C為防治費用(藥劑費+人工費+藥械折舊費，元/hm2)；F為效益校正系數，一般以收益是支出的1.5～2.0倍為宜，本試驗取2.0倍，即F=2.0；P為玉米價格(元/kg)；N為玉米正常產量(kg/hm2)；E為防治效果。

用EIL代替1.4節建立的玉米大斑病產量損失率(y2)與全部葉(x2)和功能葉病情指數(x3)數學模型中的y2，計算得到x2、x3，即為鮮食玉米大斑病基于全部葉和功能葉病情指數的ET。

1.6 不同玉米品種用藥次數與品種抗性分級標準

將30個鮮食玉米品種種植在Ⅱ區的90個小區中，每個玉米品種設3個重復，隨機排列。各品種于2019-04-03播種，2019-04-15移栽，玉米種植期間不作病害防治，田間蟲害、草害及水、肥按當地管理水平進行。于玉米R2期調查各品種功能葉的發病級別，每小區隨機調查20～30株，計算功能葉病情指數。依據調查獲得的各品種功能葉病情指數及1.3節建立的病情指數(y1)與種植天數(x1)回歸方程，以回歸方程中的病情增長速率值b為參考值，由公式y1=a+bx1得出截距a值后，建立不同玉米品種田間病情消長動態理論模型，推算不同品種病情達ET時所需的理論天數及相應的生育期(各品種間生育期的誤差在此忽略不計)。

以各品種病情指數達用藥1次水平下ET的時期視為該品種的初始施藥時期，結合鮮食玉米采收及用藥安全間隔期(收獲前20 d禁止用藥，施藥間隔時間為7～10 d)，在玉米R2期之后不建議用藥的情況下，推導出各玉米品種合理用藥次數和用藥時期，再將相同用藥次數玉米品種病情進行歸類，由此劃分出不同用藥次數下玉米病情區間，并將此病情區間定為品種抗性分級標準界限。

1.7 數據處理

試驗數據采用Microsoft Excel 2007和DPS V7.05進行統計分析，采用Duncan氏新復極差法分析不同處理間的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 鮮食玉米大斑病病情消長動態

由圖1可知，大斑病病情隨著玉米生育時期的推進呈逐漸上升的趨勢。2019年試驗地春玉米大斑病始發期在5月上旬，此時玉米處于8葉期(V8期)，植株下部葉片先發病，病株率達74.4%，病葉率17.0%，全部葉病情指數(下同)為2.84，而后逐漸向植株上部葉片及鄰近植株擴展；V12期為病害始盛期，病株率達100%，病葉率達43.9%，病情指數為11.58；至R3期病情迅速發展，病葉率達100%，病情指數上升到77.34，病情達盛發期。春玉米大斑病病情指數(y1)與玉米移栽后天數(x1)呈顯著正相關關系，其回歸方程為y1=1.044 0x1―22.824 4(r=0.920，P=0.001 9<0.01)。玉米種植期間，合適的溫度及高濕的環境條件非常適合大斑病的發生，特別是玉米V8期后適溫條件下的連續高濕天氣(各生育期平均溫度21.9～24.1 ℃，相對濕度86.0%～92.5%，降雨量16.4～39.1 mm)給大斑病的迅速擴展蔓延提供了有利條件。

圖柱上標不同小寫字母表示在0.05水平上存在顯著性差異Different lowercase letters indicate significant differences (P<0.05)

2.2 鮮食玉米大斑病病情指數與產量損失率模型的建立

基于玉米植株全部葉片病級調查結果表明，藥劑處理1～5的病情指數分別為70.46，49.89，39.87，22.51和18.30，而清水對照病情指數為77.34(表2)，其中處理2～5病情指數極顯著低于清水對照，防效以處理4和5較高，分別為70.9%和76.3%。在各藥劑處理中，以處理1產量最低，處理5產量最高。與模擬對照產量(14 662.50 kg/hm2)相比，處理1～5的產量損失率分別為33.5%，30.6%，12.0%，8.4%和6.5%，清水對照為41.1%。5個藥劑處理基于玉米植株6片功能葉調查所得的病情指數、防效、產量損失率與基于玉米植株全部葉的調查結果相近。

將玉米大斑病危害產量損失率與病情指數進行相關性分析，結果表明，產量損失率與病情指數呈極顯著正相關關系?；谟衩字仓耆咳~片病情指數(x2)建立的產量損失率(y2)模型為：y2=0.583 7x2―5.049 3(r=0.958，P=0.002 6<0.01)；基于玉米植株功能葉病情指數(x3)建立的產量損失率(y2)模型為：y2=0.486 4x3―0.613 0(r=0.949，P=0.003 8<0.01)。

2.3 鮮食玉米大斑病經濟閾值的確定

根據目前玉米生產水平(13 500～19 500 kg/hm2)和本試驗結果，取玉米正常產量N為14 622.5 kg/hm2(37 500株/hm2)，玉米價格P為3.0元/kg，吡唑醚菌酯防治大斑病藥劑費為90.0～225元/(hm2·次)，人工費為120元/hm2，藥械折舊費為1.50元/hm2，不同處理用藥防治費用C及其相應的防治效果E如表3所示。

基于玉米植株全部葉片病情指數，將上述數據代入經濟允許損失水平模型，可得出在病害發生期不同防治次數下大斑病經濟允許損失水平，即在發病初期用藥防治1，2，3和4次的經濟允許損失水平分別為3.5%，5.4%，5.9%和7.8%(表3)。在此基礎上計算得出在發病初期用藥防治1，2，3和4次的經濟閾值分別是14.63，17.88，18.72和22.06。結果表明，在玉米乳熟期(R3期)收獲前，當玉米植株全葉病情指數達到14.63時，可于防治適期內開展1次化學防治，此時所取得的經濟收益是防治成本的2倍；當病情指數達到18.72時，可于防治適期內開展3次化學防治。如玉米收獲時大斑病最終病情指數低于14.63，進行化學防治則得不償失。

基于玉米功能葉病情指數，同樣分析出在發病初期用藥1，2，3和4次的EIL分別為3.2%，4.5%，5.3%和7.6%，得出相應的ET分別為7.74，10.43，12.24和16.80。

2.4 不同玉米品種用藥次數和品種抗性分級標準

在玉米籽粒建成期(R2期)測得30個玉米品種功能葉的病情指數為10.99～56.25。依據玉米大斑病病情消長動態模型y1=a+bx1中的病情增長速率(b)，推算不同品種病情達經濟閾值時所需的理論天數及相應的生育期如表4所示。從玉米R2期到乳熟期(R3期)約需10 d，由此推算30個品種R3期功能葉病情指數為21.43～66.69。從已制定的大斑病經濟閾值出發，在大斑病大發生時期，供試的所有玉米品種在防治適期內理論上均可開展4次化學防治，取得的收益高于防治成本。將推導出的各品種病情指數達經濟閾值7.74時的時期視為不同病情嚴重度玉米品種的初始施藥時期，結合鮮食玉米采收及用藥安全間隔期(收獲前20 d禁止用藥，施藥間隔時間為7～10 d)，在玉米R2期之后不建議用藥的情況下，推導出各玉米品種合理用藥次數和用藥時期，如R2期病情指數為10.99～17.10的9個玉米品種在防治適期內可開展1次化學防治，用藥時期為抽雄期(VT期)；病情指數為18.17～27.83的7個玉米品種在防治適期內可開展2次化學防治，用藥時期為V12期和VT期；病情指數為31.83～39.83的10個玉米品種在防治適期內可開展3次化學防治；而病情指數高于45.00的4個玉米品種，可開展4次化學防治，用藥時期為V6期、V8期、V12期和VT期。

依據不同病情范圍玉米品種的不同用藥次數，推薦將R2期病情分級界限定為15―30―45區間，由此將品種抗性標準劃分為4個級別：DI≤15為抗病(R)，1545為感病(S)。根據上述抗性分級標準，供試30個鮮食玉米品種中，表現為抗病的品種有7個，表現為中抗的品種有9個，表現為中感的品種有10個，表現為感病的品種有4個。表現抗病、中抗、中感和感病的鮮食玉米品種在其防治適期內可分別開展1，2，3和4次的化學防治(表4)。

表4 基于經濟閾值推導的不同玉米品種用藥次數及其抗性級別Table 4 Deduced frequency of fungicide application and resistant degree of different varieties according to economic threshold

3 討 論

確定經濟閾值或防治指標必須要有病害發生情況和為害損失率作為基礎數據[7,11,29]。本研究通過病情調查，獲得了玉米大斑病病情指數與種植天數的回歸方程，玉米大斑病病情指數與種植天數呈顯著相關關系。隨著玉米生育時期的推進，玉米大斑病病情呈逐漸上升的趨勢。感病品種上品V8期和V12期是病害發生的關鍵時期，分別代表病害始發期和始盛期，至R3期病害達發病高峰期。大斑病菌侵染潛伏期可長達12～17 d，由此推測V8期就已有大量病菌發生侵染，因此需及時做好防治工作，防止病情進一步發展。

關秀杰等[18]分析了玉米彎孢菌葉斑病情指數與玉米產量損失的關系，經回歸分析得出玉米彎孢菌葉斑病病情指數與產量損失率的回歸方程；田耀加等[21]研究表明，鮮食玉米百粒質量與南方銹病為害嚴重度呈顯著負相關。本研究基于玉米植株全葉和功能葉病情指數建立了玉米產量損失率模型，表明玉米大斑病病情指數與玉米產量損失率呈極顯著正相關關系。該結果闡明了鮮食玉米大斑病田間病情指數與產量損失率的關系，提高了田間病害發生預測的準確性。在病情對鮮食玉米產量損失影響速率上，大斑病與玉米彎孢菌葉斑病較為相似。比較分析發現，當病情指數相同時，基于玉米植株全部葉和功能葉病情指數建立的2種玉米產量損失率模型，預測的危害損失率以后者更高，因此在玉米抽雄后的病情調查中，可用玉米功能葉病情替代植株全部葉病情，來判斷田間玉米大斑病危害造成的產量損失，可明顯減少田間病情調查工作量。

孫俊銘等[29]建立了油菜菌核病病情指數與產量損失的模型，并結合現行的價格、產量水平、防治費用和防治效果確定了油菜菌核病的經濟閾值，當直播田油菜菌核病病情指數達5.97時，則應于防治適期內開展1次化學防治；當病情指數達 10.75，則應于防治適期內開展2次化學防治。關秀杰等[18]在人工接種條件下，制定了防治玉米彎孢菌葉斑病的經濟閾值為14.10，但是該研究未考慮不同用藥水平下玉米彎孢菌葉斑病防治的經濟閾值。本研究結果表明，在玉米大斑病自然發病條件下，以玉米功能葉病情指數為基礎的經濟閾值達到7.74和10.43時，其田間用藥水平分別為1次和2次。由于玉米生長中后期大斑病對產量影響較大，所以在VT期前只要達到防治指標即可用藥防治。本研究推算獲得的用藥1次水平下的經濟閾值相當于玉米大斑病發病顯癥初期病情，表明大斑病在發病顯癥初期就要及時開展藥劑防治。本研究結果與劉震等[30]和Robertson等[31]的田間試驗結果一致。病害經濟閾值的制定必須基于經濟允許損失水平，而經濟允許損失水平又受到不同地區、不同時期農產品價格、產量水平、防治費用和防治效果等因素的影響，因此防治指標是動態的，已制定的經濟閾值在不同時期、不同區域應用時應作適當調整[32]。

本研究結果表明，不同鮮食玉米品種對玉米大斑病的抗性差異明顯。因此，本研究從已制定的玉米大斑病經濟閾值及病情發展速率出發，同時考慮鮮食玉米采收、用藥安全間隔期以及在R2期和R3期不建議使用殺菌劑的情況下，推導出不同抗性玉米品種防治適期內初始用藥時期及用藥次數，可為不同抗性水平玉米品種使用殺菌劑防治玉米大斑病提供參考。此外，根據玉米大斑病經濟閾值推導出的不同病情嚴重度玉米品種的用藥次數，將鮮食玉米R2期病情分級界限推薦定為15―30―45區間，R3期病情分級界限推薦定為25―40―55區間?；邗r食玉米R2期和R3期最終病情劃分的兩種評價標準，對本研究供試品種最終的抗性進行評價，結果較為一致，但在玉米R3期如有南方銹病等其他病害混合發生時，建議使用鮮食玉米R2期的品種抗性分級標準進行防治。本研究供試的鮮食玉米品種多為近3年通過福建省或國家審定的適宜在福建省種植的品種，利用本研究制定的抗性分級標準篩選出的抗病或中抗品種可在玉米大斑病發生區種植，對減少藥劑使用次數，保護生態環境，確保鮮食玉米安生產生具有重要意義。