信陽地區(qū)小麥赤霉病發(fā)生與春季降水的相關(guān)性分析

姜明波，翟順國，王守強(qiáng)，程澤強(qiáng)，韓國瓊，劉先明

(1.羅山縣農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，河南 羅山 464200； 2.羅山縣氣象局，河南 羅山 464200； 3.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南 鄭州 450002)

小麥赤霉病在我國發(fā)生范圍廣，危害程度重，引起減產(chǎn)的幅度大[1-5]，已引起有關(guān)部門的高度重視[6]，尤其是江淮麥區(qū)，春季雨量充沛，赤霉病多數(shù)年份均有不同程度的發(fā)生[7]。大量研究認(rèn)為，當(dāng)年小麥赤霉病流行程度主要取決于抽穗揚(yáng)花期的降水情況，降水量大，持續(xù)時間長，發(fā)病就重，反之則發(fā)生程度較輕[8-15]。由于氣候條件的改變，單純考慮小麥抽穗揚(yáng)花期的降水情況已不足以揭示小麥赤霉病發(fā)生的規(guī)律，應(yīng)將視野擴(kuò)展到小麥抽穗前后更長時間范圍的降水情況，以便更準(zhǔn)確地預(yù)測小麥赤霉病發(fā)生危害的趨勢，及時采取防治措施。為此，通過近12 a信陽地區(qū)春季小麥不同生長時期降水情況與小麥赤霉病發(fā)生的相關(guān)性分析，探索降水影響小麥赤霉病發(fā)生的規(guī)律，為江淮麥區(qū)預(yù)防小麥赤霉病提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 研究材料

氣象資料來源于河南省信陽市羅山縣氣象局，包括2006—2017年共計(jì)12 a的2—5月降水情況。小麥赤霉病病穗率資料來源于羅山縣農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所承擔(dān)的河南省小麥新品種區(qū)域試驗(yàn)?zāi)喜拷M試驗(yàn)結(jié)果，取當(dāng)年參加試驗(yàn)品種病穗率的平均數(shù)，為同期12 a的數(shù)據(jù)(表1)。

表1 羅山縣春季不同時期降水量、降水天數(shù)與赤霉病病穗率數(shù)據(jù)

1.2 研究方法

應(yīng)用SPSS進(jìn)行分析處理，對2、3、4、5月上、中、下各旬降水量，月總降水量，月總降水天數(shù)與赤霉病平均病穗率做相關(guān)分析，通過相關(guān)系數(shù)大小尋找影響病穗率的主要因素，并做逐步回歸分析，從多因子中選出關(guān)系更密切的因子。應(yīng)用一維超平面進(jìn)行分類，甄別易發(fā)生赤霉病災(zāi)害的3月降水量分界線，篩選具備流行條件的年份，并對其4月各旬降水量、降水總量、降水天數(shù)與赤霉病平均病穗率進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 3月降水量、降水天數(shù)與小麥赤霉病發(fā)生的關(guān)系

根據(jù)表2相關(guān)性分析結(jié)果，赤霉病發(fā)病率與2、4、5月降水總量相關(guān)性較弱，而與3月降水總量有較強(qiáng)的正相關(guān)性。表3結(jié)果表明，赤霉病發(fā)病率與3月降水天數(shù)有較強(qiáng)的正相關(guān)性，而與其他月份的相關(guān)性較弱。總體來看，赤霉病發(fā)病率與3月降水相關(guān)性較強(qiáng)。從圖1可以看到，3月降水總量與赤霉病病穗率逐年發(fā)生趨勢最相近，這與相關(guān)性分析結(jié)果基本相同。從表4可以看出，3月上、中、下旬降水量與赤霉病病穗率的相關(guān)系數(shù)分別為0.124、0.351、0.467，這說明3月上、中、下旬降水量對赤霉病的影響依次加重。3月當(dāng)?shù)貧鉁鼗厣^快，降水量大時，地表濕度增加，有利于赤霉病菌子囊殼的形成，子囊殼在吸水膨脹后，能大量釋放子囊孢子[16-17]，子囊殼的大量形成，為4月小麥抽穗揚(yáng)花期的侵染創(chuàng)造了條件。反之，3月降水較少，不利于子囊殼的形成，4月小麥抽穗揚(yáng)花期受侵染的機(jī)會減少，則病穗率低。2006年、2011年、2013年、2014年、2016年3月降水總量分別為2.0、29.7、36.1、10.0、36.0 mm，明顯偏少，當(dāng)年病穗率分別為1.6%、0、0、0、14.3%，總體較低。2014年4月降水總量達(dá)到207.7 mm，降水天數(shù)達(dá)到17 d，但因3月降水量少，子囊殼形成較少，當(dāng)年赤霉病發(fā)病仍然很輕。因此，3月降水量和降水天數(shù)少，能明顯抑制赤霉病的大流行。

表2 月降水總量與赤霉病病穗率的相關(guān)系數(shù)

表3 月降水天數(shù)與赤霉病病穗率的相關(guān)系數(shù)

圖1 月降水總量與赤霉病病穗率的逐年變化趨勢

表4 春季不同時期降水量與赤霉病病穗率的相關(guān)系數(shù)

2.2 5月中旬降水量與小麥赤霉病發(fā)生的關(guān)系

通過逐步回歸分析，設(shè)置進(jìn)入概率為0.05，排除變量概率為0.10，結(jié)果(表5)表明，第一步引入變量5月中旬降水量，然后逐步回歸分析結(jié)束，只有5月中旬降水量入選，因此，5月中旬降水量對赤霉病發(fā)病率影響最為顯著。5月中旬降水量與赤霉病病穗率的相關(guān)系數(shù)為0.641(表4)，方差分析顯示相關(guān)性達(dá)顯著水平(P<0.05)。從圖2可看到，5月中旬降水量與赤霉病病穗率逐年發(fā)生趨勢相近，這與相關(guān)性分析結(jié)果基本相同。由此可知，隨著5月中旬降水量增多，小麥赤霉病發(fā)生有加重趨勢。5月中旬，信陽地區(qū)小麥通常完成總灌漿量的50%，這一時期也是赤霉病典型癥狀集中表現(xiàn)期，雨水較少時，干燥環(huán)境中菌絲體生長受到抑制，一些受侵染的穗子通常不表現(xiàn)出明顯的癥狀，隨著降水增多，濕潤的環(huán)境有利于菌絲體生長，受侵染的穗子表現(xiàn)出典型的癥狀，因此可以看到病穗明顯增多。

表5 逐步回歸分析中已輸入/除去變量

注：因變量為病穗率。

圖2 5月中旬降水量與赤霉病病穗率的逐年變化趨勢

2.3 赤霉病易流行年份3月降水總量界限確定

將病穗率作為縱坐標(biāo)，3月降水總量作為橫坐標(biāo)，繪制散點(diǎn)圖，再用一維超平面進(jìn)行分類。從圖3可以直觀地看到，3月降水總量以36 mm為分界線，36 mm以上病穗率高于5.0%，出現(xiàn)赤霉病災(zāi)害。以36 mm為分界線分類正確率為91.67%(除去線上兩點(diǎn))，即在平面右下和左上內(nèi)的只有1個點(diǎn)，因此，36 mm最適合作分界線。由此可以得出，如果3月降水總量大于36 mm，那么當(dāng)年赤霉病流行的可能性明顯增大。

圖3 3月降水總量與病穗率散點(diǎn)圖

2.4 赤霉病易流行年份4月降水情況與小麥赤霉病發(fā)生的關(guān)系

從表1可以看出，3月降水總量≥36 mm的年份有2007、2008、2009、2010、2012、2013、2015、2016、2017共9個年份，將這些年份4月降水情況與赤霉病病穗率做相關(guān)性分析，結(jié)果如表6。由表6可見，在3月降水總量大于36 mm的年份中，4月降水天數(shù)對赤霉病的發(fā)生影響最大。因此，在3月降水總量充足的情況下，如果4月降水天數(shù)過多，那么赤霉病流行的可能性將變得更大，即小麥抽穗揚(yáng)花期的雨日數(shù)越多，越有利于病菌侵染，病害嚴(yán)重，反之則輕，這與有關(guān)研究結(jié)果一致[18]。2009年、2010年、2015年3月降水量分別為59.0、92.4、80.6 mm，4月雨日數(shù)均在10 d以上，同時5月中旬降水較多，具備赤霉病大流行的條件,當(dāng)年赤霉病病穗率分別達(dá)到42.6%、66.9%、37.6%，是近12 a中發(fā)病最重年份。2012年3月降水量65.8 mm，4月降水量8.1 mm，雨日數(shù)5 d，5月中旬降水偏少，但當(dāng)年病穗率為10.8%，這說明3月降水已促成大量子囊殼形成，即使4月抽穗揚(yáng)花期降水較少，或出現(xiàn)大霧，赤霉病依然能夠中度流行。

表6 赤霉病易流行年份4月降水情況與赤霉病病穗率的相關(guān)系數(shù)

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果顯示，信陽地區(qū)3月降水量≥36 mm時，田間濕度大，有利于小麥赤霉病菌子囊殼的大量形成，為赤霉病的流行創(chuàng)造了有利條件，但赤霉病當(dāng)年能否流行，還要看4月雨日數(shù)的多少和5月中旬的降水量，當(dāng)4月雨日數(shù)多、5月中旬降水量大時，赤霉病必然大流行，反之則赤霉病輕度發(fā)生；3月降水量<36 mm時，田間濕度小，抑制了赤霉病菌子囊殼的形成，赤霉病沒有暴發(fā)的先決條件，大流行可能性顯著降低。值得注意的是，3月下旬降水量對赤霉病的影響最大，當(dāng)3月的降水集中在下旬，即使降水量<36 mm，如果4、5月條件適宜，也有可能引起一定程度的流行。

本研究采用的氣象數(shù)據(jù)是羅山縣氣象局觀測數(shù)據(jù)，病穗率是河南省小麥新品種區(qū)域試驗(yàn)?zāi)喜拷M羅山縣試驗(yàn)點(diǎn)記載數(shù)據(jù)，取自當(dāng)年所有參加試驗(yàn)小麥品種病穗率的平均數(shù)。河南省選育的小麥品種高產(chǎn)潛力大，抗赤霉病能力總體表現(xiàn)較低，每年參加試驗(yàn)品種不同，抗性也有差異，但總體差異不大。研究的對象是多年多個小麥品種的混合群體，更能客觀反映出不同時期降水情況誘發(fā)小麥赤霉病的總體趨勢。因此，研究結(jié)果在生產(chǎn)中有指導(dǎo)意義，當(dāng)3月的降水量較多時(≥36 mm)，需要高度重視小麥赤霉病的防治工作，結(jié)合長期天氣預(yù)報，在抽穗揚(yáng)花期重點(diǎn)防治。