引用本文
杜蕙, 蒋晶晶, 王春明, 郭建国, 漆永红, 吕和平, 陈明. 天水地区葡萄霜霉病田间病情、孢子囊数量动态及病害始发关键因子分析. 草业学报, 2020,29(5): 191-197
DU Hui, JIANG Jing-jing, WANG Chun-ming, GUO Jian-guo, QI Yong-hong, LÜ He-ping, CHEN Ming. Dynamics of disease and sporangium quantity, key factors analysis of grape downy mildew initial occurrence in Tianshui area. Acta Prataculturae Sinica,2020,29(5): 191-197  
Doi:10.11686/cyxb2019372
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天水地区葡萄霜霉病田间病情、孢子囊数量动态及病害始发关键因子分析
杜蕙1,2, 蒋晶晶1,2, 王春明1,2, 郭建国1,2, 漆永红1,2, 吕和平3, 陈明1,2,*
1.甘肃省农业科学院植物保护研究所,甘肃 兰州 730070
2.农业部天水作物有害生物科学观测实验站,甘肃 天水 741000
3.甘肃省农业科学院马铃薯研究所,甘肃 兰州 730070
*Corresponding author. E-mail: cmppi@163.com

作者简介:杜蕙(1970-),女,甘肃临洮人,研究员,硕士。E-mail: dh0928@163.com

收稿日期: 2019-08-27
基金项目:甘肃省农业科学院科技支撑计划(2016GAAS08),公益性行业(农业)科研专项(201203035)和甘肃省现代水果产业技术体系(GARS-SG-2)资助
摘要

葡萄霜霉病是为害天水地区葡萄的主要病害,为明确当前环境条件下天水地区田间霜霉病发生、霜霉病菌孢子囊数量时间动态及病害初始发生的关键因子,本研究采用捕孢法及病害定点调查,对葡萄生长期田间霜霉病菌孢子囊数量及霜霉病发生动态进行了观测,用农田小气候自动观测仪记录田间气象数据。结果表明,天水地区葡萄霜霉病菌孢子囊始见期一般为7月初左右,若条件适宜,7月下旬至8月下旬为扩散盛期,9月以后进入快速消退期;田间病害始发期为7月上中旬,条件适宜时8月中下旬进入盛发期。在田间检测到霜霉病菌孢子囊后7 d左右田间开始见到霜霉病斑,从病害始发期至盛发期田间病情扩展与霜霉菌孢子囊数量呈显著正相关;葡萄霜霉病的发生与温度、相对湿度、降水等气象因子密切相关,其中有效降水是影响葡萄霜霉病初始发生及蔓延流行的关键气象因子。

关键词: 巨峰葡萄; 葡萄霜霉病菌; 病情指数; 孢子囊; 关键因子
Dynamics of disease and sporangium quantity, key factors analysis of grape downy mildew initial occurrence in Tianshui area
DU Hui1,2, JIANG Jing-jing1,2, WANG Chun-ming1,2, GUO Jian-guo1,2, QI Yong-hong1,2, LÜ He-ping3, CHEN Ming1,2,*
1.Institute of Plant Protection, Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070, China
2.Scientific Observing and Experimental Station of Crop Pests in Tianshui, Ministry of Agriculture, Tianshui 741000, China
3.Potato Institute, Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070, China
Abstract

Grape downy mildew is a major disease on grapes in Tianshui area. To clear the temporal dynamics of sporangium quantity and disease, the key factors to the disease initial occurrence, sporangia of Plasmopara viticola dispersal were observed using the spore-trapping machine and the disease state were investigated during the grape growing season in Tianshui area. At the same time, meteorological data were recorded in the field by automatic microclimate recording instrument. The results showed that the sporangium of P. viticola in Tianshui area was generally observed around the beginning of July. If conditions were suitable, it would be the quickly spreading period from late July to late August, and would enter the rapid decreasing period after September. The disease in the field initially occurred in the early or middle July, and reached its peak in the middle or late August when the conditions were suitable. Disease began to appear about 7 d after the sporangia of P. viticola were detected in the field, and there was a significant positive correlation between the disease index and the number of sporangium. The grape downy mildew is closely related to the meteorological factors of temperature, relative humidity, and rainfall, effective rainfall is the key factor to disease initial occurrence and spreading.

Keyword: Vitis vinifera cv. Kyoho; Plasmopara viticola; disease index; sporangium; key factors

葡萄霜霉病是由葡萄生单轴霉(Plasmopara viticola)真菌侵染引起的多循环病害[1], 是葡萄生产上重要的真菌病害之一。主要危害葡萄叶片, 发病初期在叶片上形成不规则黄褐色斑块, 严重时叶片干枯早落, 严重影响叶片的光合作用, 后期还可侵染嫩梢、幼果、叶柄, 导致减产30%~50%, 重者减产达80%以上。葡萄霜霉病病菌繁殖体和传播体的数量是病害发生和流行的主导因素[2]。高湿低温对孢子囊的产生和侵染十分有利。有性生殖产生的卵孢子是该病害的初侵染源, 雨水对其萌发具有决定性作用[3, 4, 5]。国内外学者对葡萄霜霉病在抗病品种选用[6, 7]、避雨栽培[8, 9]、流行预警[10, 11]及化学防治[12, 13, 14, 15]方面均有研究报道。随着甘肃省葡萄栽培面积的迅速扩大和气候条件的变化, 葡萄霜霉病成为甘肃葡萄上严重发生的病害之一, 为研究霜霉病在当前气候环境和农业耕作制度变化条件下的成灾因素, 本研究通过对2013-2015年天水地区葡萄霜霉病发生动态及田间孢子囊数量调查, 结合当地气象数据分析, 找出影响病害发生的关键因子, 为葡萄生产中霜霉病的预测预报及防治提供技术指导。

1 材料与方法
1.1 供试品种及仪器设备

供试葡萄(Vitis vinifera)品种为巨峰(Kyoho), 为当地主栽葡萄品种, 树龄5年。调查对象为葡萄霜霉病。仪器设备有JDBZ1固定式孢子捕捉仪(佳多科工贸有限责任公司生产)和TRM-ZS3型农田小气候自动观测仪(锦州阳光气象科技有限公司生产)。

1.2 研究区域概况

试验在天水市麦积区社棠镇下曲村葡萄园进行。该地位于甘肃省和天水市的东南部, 东接陕西省宝鸡市。地理坐标为E 105° 25'-106° 43', N 34° 06'-34° 48', 海拔1000~2100 m, 属大陆半湿润季风气候, 年平均气温12 ℃, 年均降水量600 mm左右, 全年无霜期170 d。葡萄为该地种植的主要经济林果, 葡萄霜霉病为该地区葡萄常发病害。试验地面积0.26 hm2, 全程不使用任何杀菌剂, 其他按当地常规管理。

1.3 试验方法

1.3.1 葡萄霜霉病田间病情调查 2013-2015年6-9月在天水市麦积区社棠镇下曲村调查巨峰葡萄霜霉病的发生情况。具体方法:田间病情调查分4个小区, 每小区固定10株葡萄树, 每株调查2个当年抽生枝蔓, 每蔓自上而下选取叶龄相同的10个叶片, 每天调查1次, 记录病害发生情况, 依此计算病情指数。调查分级按6级法[15]: 0级:无病斑; 1级:病斑面积占整个叶面积的5%以下; 3级:病斑面积占整个叶面积的6%~25%; 5级:病斑面积占整个叶面积的26%~50%; 7级:病斑面积占整个叶面积的51%~75%; 9级:病斑面积占整个叶面积的76%以上。病情指数= ∑(各级病叶数× 相对应级数值)/(总叶数× 最高级值)× 100。

1.3.2 田间孢子囊捕捉及监测 2013-2015年的6-9月, 在调查病害流行动态的同一个葡萄园中间位置放置JDBZ1固定式孢子捕捉仪进行霜霉菌孢子囊捕捉。捕孢方法参考吉丽丽等[16]的方法略有改动。捕孢前, 用记号笔在长7.5 cm, 宽2.5 cm 载玻片上画5条平行线, 将其分为均匀的3段, 镜检时只观察中间段 2.5 cm× 2.5 cm 部分。捕孢时, 将涂有一薄层凡士林的载玻片置于捕孢器的玻片架上, 然后将玻片架推进去, 打开电源即进行捕孢, 每次持续时间为15 min, 每天捕捉1次, 每次捕捉5张载玻片。每次捕孢结束后将载玻片及时带回实验室在显微镜下进行孢子囊数量统计。

1.3.3 气象数据的采集与处理 在试验地孢子捕捉仪旁放置TRM-ZS3型农田小气候自动观测仪器(锦州阳光气象科技有限公司), 记录环境温度、环境湿度、叶面湿度、露点温度和降水量等气象指标, 每1 h 采集一次数据。将采集到的环境温度、环境湿度等数据以日为单位, 进行平均处理, 得到日均气温、日均相对湿度; 将当日24 h之内的降水量进行累计, 得到当日降水量。

1.4 数据统计分析

试验数据采用Excel 2003和SPSS 17.0软件进行统计分析。

2 结果与分析
2.1 葡萄生长期霜霉病菌孢子囊数量及田间病情时间动态

2013-2015年天水地区葡萄生长期霜霉病菌孢子囊数量及田间病情扩展动态如图1所示, 首次捕捉到霜霉病菌孢子囊的时间分别出现在6月28日、7月11日及7月19日, 捕孢量达到高峰的时间分别出现在8月16日、9月12日及9月6日, 之后孢子囊数量均呈急剧下降趋势; 田间病害始发时间分别在7月5日、7月11日及7月19日, 田间病情扩展达到高峰的时间分别在8月23日、9月19日、9月13日, 之后田间病情缓慢下降。因此, 在当前气候条件下, 天水地区葡萄霜霉病菌孢子囊始见期一般为7月初左右, 7-9月为扩散期, 若条件适宜, 7月下旬至8月下旬为扩散盛期, 9月以后随着气候条件变化和葡萄植株生长末期到来, 孢子囊数量急剧下降。田间葡萄霜霉病7月上中旬始发, 如果生长前期干旱少雨, 则霜霉病发生始期延后。条件适宜时, 8月中下旬进入发病高峰期, 若这一时期遇到多雨天气, 葡萄霜霉病迅速蔓延。

图1 2013-2015年天水地区葡萄霜霉菌孢子囊数量及田间病情时间动态Fig.1 The number of sporangia and disease epidemic pattern in 2013-2015 in Tianshui area

2.2 田间病情与孢子囊数量相关性分析

葡葡萄霜霉病的潜育期为4~20 d, 大多数为7~10 d, 这主要与气候条件和寄主的抗性有关[17, 18, 19]。本研究中首次检测到孢子囊后7 d左右, 田间始见葡萄霜霉病发生。故将7 d平均捕孢量和其相邻下一个7 d平均病情指数进行相关性分析(表1), 2013-2015年二者相关系数分别为0.809、0.922、0.944。表明从病害始发期至盛发期, 田间病情扩展与霜霉菌孢子囊数量呈显著正相关, 即该阶段若环境条件适宜, 随着孢子囊数量的增加病情会明显加重。因此, 在检测到葡萄霜霉病菌孢子囊后, 田间应采取预防措施, 进一步根据孢子囊数量变化结合气候条件制定相应的防治策略。

表1 天水地区葡萄霜霉菌孢子囊数量与7 d后田间病情指数相关性 Table 1 Correlation between sporangium number of P. viticola and disease index after 7 days in Tianshui
2.3 天水地区葡萄霜霉病发生的主要气象因素分析

根据2013-2015 年连续3年的气象数据(图2和表2), 以田间初次观察到霜霉病的日期为起点, 统计分析发病前连续两旬(20 d)的气象数据。其中霜霉病始发前10 d的日均温度为范围为17.7~30.0 ℃, 平均为23.8 ℃, 温度变化幅度不大。日均相对湿度36.4%~93.1%, 平均为69.0%, 10 d累计降水量均大于20 mm, 降水天数均在5 d以上。进一步分析病发前20 d的天气情况, 日均温度为17.7~30.0 ℃, 平均为23.2 ℃。单日降水量最高可达102.6 mm, 降水量变化很大, 降水频率高。连续两旬累计降水量均在30 mm以上, 并且至少有一次降水量大于10 mm的天气过程。连续两旬日均相对湿度范围36.4%~96.9%, 平均相对湿度70.3%, 相对湿度对病害发生也有一定影响, 但相对湿度受降水量和温度的影响。因此, 温度、湿度及降水量与霜霉病发生密切相关。当日均温度22 ℃左右, 连续两旬累计降水量30 mm以上, 并且至少有一次降水量大于10 mm的天气过程或10 d累计降水量20 mm以上, 降水频繁, 有50%以上的降水日, 霜霉病便可发生。

图2 2013-2015年霜霉病始发前连续两旬主要气象数据Fig.2 Meteorological data of consecutive 20 days before the initial occurrence of downy mildew in 2013-2015

表2 2013-2015年霜霉病始发前主要气象要素分析 Table 2 Analysis of major meteorological factors before downy mildew initial occurrence in 2013-2015

分析2013-2015年霜霉病田间发生情况及气象数据发现, 2013年病发前连续两旬累计降水量达181.2 mm, 病害发生后扩展速度快, 造成病害大流行; 2014年病发前连续两旬累计降水量达178.2 mm, 主要降水集中在病发前10 d(162.8 mm), 病害发生严重; 2015年病发前连续两旬累计降水量33.8 mm, 环境湿度不足60%, 日均温度25 ℃以上, 田间病害初侵染发生后, 持续少雨的高温天气不利于病害扩展, 后期发病较轻。 因此, 当日均温度22 ℃左右, 连续两旬降水量150 mm以上, 且连续2 d降水量大于10 mm的天气过程出现2次或连续2 d降水量大于20 mm的天气过程出现1次, 病害发生后会迅速蔓延流行, 有效降水是导致霜霉病发生蔓延的主导气象因素。

3 讨论

葡萄霜霉病属于多循环病害, 主要依靠气流传播, 一旦条件适合, 其病原繁殖速度快, 很易爆发成灾。病原菌繁殖体和传播体的数量或密度是病害发生和流行的一个重要因子[20], 同时也是病害预测预报的重要依据[21]。研究其孢子囊的扩散动态对了解该病害的发生和流行有十分重要的意义。国内对于葡萄霜霉菌孢子囊扩散与田间病情的相关性研究较少。有少数学者采用孢子捕捉法研究了葡萄白粉菌分生孢子扩散动态与田间病情的相关性[22], 吉丽丽等[9]对葡萄霜霉菌孢子囊扩散动态与田间病情的相关性进行研究, 结果表明二者呈显著正相关。本研究结果表明, 葡萄霜霉菌孢子囊扩散量与田间病情扩展呈显著正相关, 即若条件适宜, 随着捕孢量的增加病情会逐渐加重, 这与其他学者的研究结果一致。葡萄霜霉病属于多循环病害, 主要靠气流传播, 在一个生长季节可进行多次重复侵染[23]。湿度、降水量是影响葡萄霜霉病发生和流行的重要环境因素[24]。从3年天水地区葡萄霜霉病的发生情况来看, 降水是影响霜霉病初发的关键气象因子, 这与李宝燕等[25]的研究结果一致。但病害的发生流行是病原菌-寄主互作的复杂过程, 受寄主本身的抗性、环境条件等诸多因素的影响。葡萄霜霉菌大多以卵孢子随病组织在土壤中进行越冬, 在温暖地区也可以菌丝体在芽眼或未脱落的叶片中越冬, 成为翌年初侵染来源, 孢子囊萌发释放游动孢子引起再侵染, 孢子囊数量的积累是病害发生的前提和基础。本研究中试验区域气候温和, 年均气温12 ℃, 冬季葡萄树不用埋土越冬, 病害初侵染源的来源更加多样化, 葡萄霜霉病已成为该区域的常发病害, 随着种植年限的延长, 葡萄园中积累了大量的病原菌, 一旦环境条件适宜, 病害就会发生。

4 结论

本研究综合分析了天水地区2013-2015年葡萄生长期空气中捕捉到的孢子囊数量、田间病情变化情况及当地气象条件, 结果表明, 天水地区葡萄霜霉病菌孢子囊始见期一般为7月初左右, 若条件适宜, 7月下旬至8月下旬为扩散盛期, 9月以后进入快速消退期; 田间病害始发期为7月上中旬, 条件适宜时8月中下旬进入盛发期。在田间检测到霜霉病菌孢子囊后7 d左右田间开始见到霜霉病斑, 从病害始发期至盛发期田间病情扩展与霜霉菌孢子囊数量呈显著正相关; 葡萄霜霉病的发生与温度、相对湿度、降水等气象因子密切相关, 当日均温度22 ℃左右, 连续两旬累计降水量30 mm以上, 并且至少有一次降水量大于10 mm的天气过程或10 d累计降水量20 mm以上, 降水频繁, 有50%以上的降水日, 霜霉病便可发生, 建议此时进行预防。若连续两旬降水量150 mm以上, 且连续2 d降水量大于10 mm的天气过程出现2次或连续2 d降水量大于20 mm的天气过程出现1次, 病害发生后会迅速蔓延, 应及时采取防治措施, 控制该病蔓延。本研究可为天水及相似气候条件地区葡萄霜霉病的预测预报和防治提供参考。

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