保护性耕作条件下小麦-玉米连作区小麦茎基腐病菌侵染及病害周年发生规律

【作者】 王永芳； 王孟泉； 马继芳； 齐永志； 刘佳； 勾建军； 甄文超； 董志平；

【机构】 河北省农林科学院谷子研究所农业农村部特色杂粮遗传改良与利用重点实验室(部省共建)河北省杂粮研究实验室； 河北平乡县植保植检站； 河北农业大学； 河北省植保植检总站；

【摘要】 21世纪初,我国大力推广秸秆还田、免耕播种等保护性耕作,特别是在冬小麦-夏玉米一年两熟连作区,作物间不再焚烧秸秆和耕翻,玉米播种在小麦生态环境中,小麦播种在玉米的生态环境中,使小麦、玉米由单一生态改变为小麦-玉米一体化生态,导致病虫害不断积累,发生更加严重。小麦茎基腐病是保护性耕作条件下引发的典型病害之一。河北省于2012年首先在馆陶县发现该病,当时只有个别地块发生,白穗率仅有0.1%,随后逐年加重,至2020年田间白穗率高的可达32.3%,发病面积达66.7%。河北省2019年首次进行小麦茎基腐病统计,全省发病面积439.99万亩,2020年发生面积增加到713.3万亩,已经成为当地严重影响小麦产量的重要病害,已被列入河北省二类病害目录。2022年6月中国科协将小麦茎基腐病列为我国10大产业技术难题之一。李洪连等2012年首先报道了河南省小麦茎基腐病由假禾谷镰孢菌引发。笔者课题组2018—2022年间,在国家粮食丰产科技创新工程项目的支持下,利用假禾谷镰孢菌研究了保护性耕作条件下小麦茎基腐病菌侵染及病害周年发生规律。首先,在室内花盆中利用菌土设7个不同深度进行接种,分别为表层、菌种同层,以及种下5 cm、10 cm、15 cm、20 cm、25 cm,菌土层厚1cm。小麦种子播种深度为3 cm。结果发现,只有表层接菌、种子层接菌的能高效侵染小麦种子,发病率分别为93.33%和100.00%,而种子层以下5cm接菌的发病率仅为1.67%,种子层以下10～25cm接菌均未见侵染发病,由此可见,小麦种子层及以上的病菌可以有效侵染小麦引发茎基腐病。其次,通过室内外接种观察发现,小麦种子在萌发过程中胚芽就能感染病菌,造成烂种或烂芽,不能出苗;出土的病苗,病菌从种子萌发的根茎结合处侵染胚芽鞘,变褐,并向上向内扩展,病菌不侵染根,根系无褐化现象;播种过深的先侵染地中茎,再沿叶鞘向上向内扩展,发病严重的植株或单茎病菌向内扩展至茎基部,茎基腐烂阻止营养运输,造成死苗、枯茎或百穗,发病轻的仅侵染外层叶鞘,未侵染茎秆的植株或茎秆可正常生长。在河北省中南部地区,在小麦返青期拔出幼苗,分株观察,发病严重的地块就能查到病株,但在抽穗后症状更加明显,扒开小麦,可见下层已有分散的枯死茎秆或枯白穗,拔起并分茎观察,发现枯白穗多为分蘖穗,散落在小麦的不同层次,早期形成的枯白穗位于小麦底层,扒开小麦后才能发现,后期形成的枯白穗位于小麦穗层,田间极易辨认。将枯白穗从田间拔出,从变褐的茎基部断开,一般不带根,这是小麦茎基腐病的典型症状。潮湿时在病部可形成白色或粉红色霉层。最后,在小麦灌浆期,分别选择小麦茎基腐病发生严重的地块,对发病植株进行标记,收获后贴茬播种玉米,分别在小麦收获期、玉米苗期和玉米灌浆期,采集前期标记的发病植株的根茬,通过严格消毒后进行保湿培养,分离所获得的病原菌通过分子鉴定,均为假禾谷镰孢菌。经过分离、培养、接种,均能再次侵染小麦引发茎基腐病。证实了小麦收获后贴茬免耕播种玉米,小麦根茬上的病菌在玉米生长季潮湿的环境下可以继续繁衍并进一步积累病原。以上研究结果揭示了保护性耕作条件下小麦-玉米连作区小麦茎基腐病的发生规律(图1)。小麦播种后,种子层及以上小麦病残体上的病菌或孢子侵染小麦茎基部,向上扩展至1～2节发病,导致茎基部坏死,阻断营养运输造成白穗。小麦收获后贴茬免耕播种玉米,小麦根茬留在田间,在玉米生长季潮湿的环境中继续繁衍。当地玉米收获后,小麦根茬随玉米秸秆一起粉碎并浅旋耕,带病的小麦根茬在田间得到扩散,使田间菌源主要分布在播种层,引发来年更大范围的发病。由于"秸秆还田、免耕播种"的保护性耕作制度在小麦-玉米连作区连年实施,使得小麦茎基腐病病菌周而复始地积累和扩散,使该病逐年加重。由此可见,小麦茎基腐病的加重发生是长期推行小麦秸秆还田、玉米免耕播种、玉米收获后旋耕播种而导致的,与二点委夜蛾一样,是由当地菌源逐渐积累形成的。但病菌比害虫繁殖积累慢,比二点委夜蛾晚发现了7年。通过多年试验,深翻25～30cm可将部分病菌耕翻到播种层以下,减少病菌有效侵染。另外,小麦收获后简单地清除田间秸秆无助于防控小麦茎基腐病,因为病菌在小麦根茬上,小麦秸秆禁烧也是引发该病严重发生的重要因素。为此,种子处理、田间秸秆腐熟、加强水肥管理、提高土壤肥力均有利于控制小麦茎基腐病。更多还原