播期與密度對棉花黃萎病的影響

郭志軍， 馮自力

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所/棉花生物學(xué)國家重點實驗室，河南安陽 455000)

棉花黃萎病是一種土傳真菌維管束病害，前人研究結(jié)果表明大麗輪枝菌(VerticilliumdahliaKleb.)是我國棉花黃萎病的主要致病菌[1]。大麗輪枝菌具有寄主范圍廣、存活時間長、易受寄主變化和環(huán)境影響而產(chǎn)生新生理小種的特點，以致棉花黃萎病在實際生產(chǎn)中很難被徹底根治[2-3]。棉花黃萎病的發(fā)生一般會導(dǎo)致棉花減產(chǎn)10%～30%，嚴重棉田減產(chǎn)可達80%以上，甚至絕收，嚴重威脅和阻礙著棉花生產(chǎn)的發(fā)展。

長期生產(chǎn)實踐表明，選育并種植抗病品種是防治棉花黃萎病的一種高效措施，但選育抗病品種周期較長，進展較慢[3-4]。前人也嘗試過農(nóng)業(yè)防治、化學(xué)藥劑防治、生物防治以及有機肥防治等方法，雖取得了一些成效，但都有一定的局限性，不適合在生產(chǎn)中大面積、長期應(yīng)用[5]。目前，通過調(diào)整栽培措施對棉花黃萎病進行防治的報道尚不多見。孫君靈等研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)晚播會使棉花黃萎病的侵染和擴展受到抑制，黃萎病發(fā)生較輕[6]。劉存敬認為，黃萎病病情指數(shù)并未隨著播期的改變而呈現(xiàn)出規(guī)律性變化[7]。本研究分別設(shè)置2個播期試驗和1個密度試驗，研究播期和密度對棉花黃萎病的影響，論證通過調(diào)整播期和種植密度對棉花黃萎病進行防治的可行性。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為轉(zhuǎn)Bt基因早熟常規(guī)棉品種——中棉所50，轉(zhuǎn)基因抗蟲常規(guī)棉品種——中棉所60。

1.2 試驗設(shè)計

2017年于河南省安陽市白璧鎮(zhèn)中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所試驗農(nóng)場東場試驗基地(以下簡稱東場)和南場試驗基地(以下簡稱南場)開展播期和密度試驗，試驗地均為黏性土壤，肥力較高且均勻，中等致病田。田間管理同當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)大田棉花生產(chǎn)管理。

2個播期試驗和1個密度試驗中，每個處理均設(shè)3個重復(fù)，每個重復(fù)6行區(qū)，8 m行長，等行距0.8 m，田間隨機區(qū)組排列。播期試驗播種密度為7.5萬株/hm2，密度試驗播期為5月1日。

播期試驗(1)：在東場，以中棉所50為供試材料，設(shè)置5個播期處理，即5月15日、5月26日、6月5日、6月16日、6月26日。

播期試驗(2)：在南場，以中棉所50和中棉所60為供試材料，分別設(shè)置5月1日、5月26日、6月16日3個播期處理。

密度試驗：在東場，以中棉所60為供試材料，設(shè)置5個密度處理，即7.50萬、11.25萬、15.00萬、18.75萬、22.50萬株/hm2。

1.3 病害調(diào)查

于8月中旬黃萎病發(fā)生高峰期，每個小區(qū)選取中間4行，按照全國統(tǒng)一病情分級標準(表1)進行調(diào)查，計算病情指數(shù)[8-9]。

病情指數(shù)=(∑級數(shù)×每級的病株數(shù)/調(diào)查總株數(shù)×4)×100%。

表1 棉花黃萎病5級劃分標準

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010和Statistix 8.1分析軟件進行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同播期下棉花黃萎病發(fā)生情況

由圖1播期試驗(1)的結(jié)果可以看出，不同播期下中棉所50的病情指數(shù)排序為5月15日>5月26日>6月5日>6月16日>6月26日，其中以5月15日發(fā)病最嚴重，病情指數(shù)為61.2。隨著播期的推遲病害發(fā)生逐漸減輕，6月26日晚播的棉花發(fā)病最輕，病情指數(shù)為27.7。方差分析表明，6月26日播期的病情指數(shù)顯著低于前4個播期，其中3個播期的病情指數(shù)均低于5月15日播期的病情指數(shù)，但差異不顯著。結(jié)果表明，推遲播期可有效減輕棉花黃萎病危害的發(fā)生。

圖2播期試驗(2)結(jié)果表明，供試材料中棉所50、中棉所60在不同播期下的病情指數(shù)排序均為5月1日>5月26日>6月16日，也呈現(xiàn)出隨著播期的推遲，棉花病害發(fā)生嚴重程度逐漸減輕。方差分析結(jié)果表明，2個品種6月16日播期的病情指數(shù)均顯著低于5月1日播期的病情指數(shù)，5月26日播期的病情指數(shù)也低于5月1日的病情指數(shù)，但差異不顯著。結(jié)果表明，推遲播期可以有效減輕棉花黃萎病危害的發(fā)生。

2.2 不同播種密度棉花黃萎病發(fā)生情況

圖3密度試驗結(jié)果表明，不同密度處理下病情指數(shù)排序為11.25萬株/hm2>7.50萬株/hm2>15.00萬株/hm2>18.75萬株/hm2>22.50萬株/hm2。在11.25萬株/hm2密度下，棉花黃萎病發(fā)生最重，病情指數(shù)為40.0，其次是7.50萬株/hm2；當(dāng)種植密度高于11.25萬株/hm2時，隨著播種密度的增加，棉花黃萎病病情指數(shù)逐漸減輕；18.75萬株/hm2密度下的病情指數(shù)顯著低于11.25萬株/hm2密度處理的病情指數(shù)；當(dāng)種植密度達到22.50萬株/hm2時，病情指數(shù)顯著低于密度為7.50萬、11.25萬、15.00萬株/hm2的病情指數(shù)。結(jié)果表明，當(dāng)種植密度高于11.25萬株/hm2時，增加棉花的種植密度可以減輕棉花黃萎病危害的發(fā)生。

3 結(jié)論與討論

3.1 播期對棉花黃萎病發(fā)生的影響

目前，播期對棉花黃萎病發(fā)生影響方面的研究較少，張貴研究表明，推遲向日葵播期可以降低向日葵黃萎病的發(fā)生程度[10]；孫君靈等認為，適當(dāng)晚播，棉花黃萎病發(fā)生較輕[6]。本研究通過設(shè)置2個播期試驗，即1個品種、5個播期處理和2個品種、3個播期處理，并且是在相隔距離較遠的2個地塊來開展，以此來削弱品種和局部環(huán)境對抗病鑒定結(jié)果的影響。2個播期試驗結(jié)果均表明，隨著播期的推遲，可減輕棉花黃萎病危害的發(fā)生。大量研究表明，氧化還原酶如過氧化物酶、過氧化氫酶、超氧化物歧化酶等在棉花黃萎病抗性反應(yīng)中起著重要作用[11-14]，而且棉花在不同生長發(fā)育時期，代謝產(chǎn)生的氧化還原酶的數(shù)量和酶的活性均會發(fā)生變化[15-16]。隨著播期的推遲，冠層微環(huán)境的改變以及棉花生長發(fā)育狀況也都可能影響棉花黃萎病的發(fā)生和發(fā)展。因此，綜合以上結(jié)果，筆者推測，隨著播期的推遲，晚播品種較早播品種生育進程延遲，在發(fā)病高峰期，晚播棉花相比早播棉花植株年輕健壯，抗病能力強，因此感病植株較少；另外，推遲播期也可能會促使發(fā)病高峰期棉花體內(nèi)氧化還原酶含量增加，進而增強棉花的抗病能力。推遲播期呈現(xiàn)出的抗病性，也許并非是真正意義上的抗病，而是一種避病現(xiàn)象。

播期試驗(1)中，6月26日播期下的病情指數(shù)顯著低于其余4個播期，防治黃萎病效果顯著。然而實際生產(chǎn)中，推遲至6月26日播種，必然導(dǎo)致收獲時多數(shù)棉鈴無法正常成熟吐絮以致影響產(chǎn)量。雖然過遲播種不太現(xiàn)實，但是每推遲一段時間，病情指數(shù)確實有逐漸降低的趨勢。劉國棟等研究表明，適當(dāng)晚播可以提高早熟性棉花品種的產(chǎn)量，能提高特定類型棉花品種的鈴質(zhì)量，還可以提高棉花品種的纖維長度[17]。王香茹研究認為，在黃淮海流域綜合考慮機采棉對株型、產(chǎn)量、纖維品質(zhì)和早熟性的要求，建議機采棉的播期推遲10 d左右[18]。因此，推遲播期不一定會減產(chǎn)、減收。在大田生產(chǎn)中，即使播種過遲會對產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生一定的影響，但推遲播期可以減輕黃萎病發(fā)生的危害，還可以挽回部分產(chǎn)量損失，若能在生產(chǎn)實際中找到一個平衡點，可有望通過推遲播期來實現(xiàn)防病增收。

3.2 密度對棉花黃萎病發(fā)生的影響

本研究中，當(dāng)密度大于11.25萬株/hm2時，隨著密度的增加，病情指數(shù)逐漸降低。劉存敬也發(fā)現(xiàn)，隨著密度的增加，無論發(fā)病株率還是病情指數(shù)均呈下降趨勢[19]。盡管密度試驗僅有1年1個點的數(shù)據(jù)，但也得到了與前人研究相一致的結(jié)果[19]，以相互印證。究其原因，可能在于隨著密度的增加，群體結(jié)構(gòu)和冠層結(jié)構(gòu)均有所改變，比如為了爭光導(dǎo)致植株變高、空氣流通不暢、冠層溫度升高等[20]，促使棉花產(chǎn)生了更強的抗病性，延緩了黃萎病菌的繁衍速度，最終導(dǎo)致高密度處理下的棉花抗病性有所增強。

棉花黃萎病的發(fā)生和發(fā)展受很多因素影響，如環(huán)境、病原菌生理小種的變異、品種自身的抗病性、病原菌與寄主互作[21-26]等。因此，針對本研究結(jié)果的具體理論機制有待進一步的研究證實。

綜上所述，通過推遲播期和增加播種密度來防治棉花黃萎病，具有一定的可行性。因此，筆者建議，育種家可嘗試加強對早熟、耐密植2個性狀的選擇力度，并結(jié)合推遲播期和加大播種密度的栽培措施來進行品種鑒定，以實現(xiàn)對早熟、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病的協(xié)同選育。此外，在黃河流域推遲播期，還有利于實施麥后直播，以解決糧棉爭地的矛盾，同時加大播種密度也和當(dāng)前機械化收獲所倡導(dǎo)的合理密植相契合。