湖南省主要抗病虫品种选育和利用现状与问题

侯小华,李友荣,周 昆,魏子生,黄延科,侯 振

(1湖南省水稻研究所 ,长沙 410125;2长沙县干杉乡农业技术推广站,湖南长沙 410134)

1 水稻病虫灾害现状

湖南是农业大省,水稻病虫危害较大。据统计,我国有农作物病虫害 1 648种,湖南就有数百种,而且许多种类的危害是世界性的。我省病虫害等有害生物不仅种类多、分布广,而且突发性强、成灾频率高,每年都有几种重大病虫害爆发和流行,导致水稻大面积减产和失收,常年粮食损失约为15%～ 30%。近几年来,我国病虫害发生日趋严重,一些重要的迁飞性害虫和流行性病害(如褐飞虱、白背飞虱、二化螟、稻纵卷叶螟、稻瘟病、白叶枯病、稻曲病、纹枯病、细菌性条斑病等)爆发频率增加,平均每年发生面积全国超过 130多万公顷。湖南省2007年病虫害发生面积超过80万公顷,占70%左右。稻褐飞虱是一种具世界性、迁飞性、爆发性、毁灭性的水稻头号大害虫,其若虫和成虫以直接刺吸稻株汁液的方式危害水稻,轻者结实率降低,造成减产,重则稻株枯死。近年来,褐飞虱生物型已渐变为以生物型Ⅱ为主,目前又发现了致害力很强的短翅孟加拉型,湖南省发生面积年平均 66.67万公顷以上。此外,湖南省南部地区的螟虫(二化螟、三化螟)已接近甚至超过大发生的20世纪50～ 60年代。还有一些过去次要的病虫害,如纹枯病、稻曲病、细条病、病毒性矮缩病、病毒性青矮病、稻蓟马等在许多地区已上升为主要病虫害。如 2006～ 2007年病毒性矮缩病、青矮病在安仁县关王镇发病面积达 30%左右,局部丘块失收。

可以预见,随着水稻种植结构和栽培技术的变革以及水稻新品种的应用,病虫害发生种类及其危害性的变化,将使病虫害问题更加突出,成为常年种植水稻区域粮食生产的主要障碍。

2 抗性品种的应用效果分析

2.1 抗性品种使用日益广泛

种植抗性品种在控制水稻病虫害和减轻高温、旱涝危害中发挥了重要作用。目前在水稻害虫的综合治理中,种植抗虫品种是有效控制害虫种群、保护天敌、减少杀虫剂使用和降低生产成本的主要措施之一。20世纪70年代后期选育出的多抗品种的大面积应用,曾在很大程度上对病虫危害起到了有效控制。如湖南省水稻研究所选育的多抗性晚籼品种“湘抗 32选 5”,抗白叶枯病、稻瘟病、稻飞虱、白背飞虱、黑尾叶蝉、稻曲病、病毒性矮缩病,米质优。以水稻优良抗源IR36作抗源,育成的多抗早籼中熟品种“湘早籼3号”,抗白叶枯病、稻瘟病、白背飞虱、叶蝉,且米质优。先后育成的早籼中熟 HA79317-4、湘早籼19号、湘早籼29号、余水糯等品种抗白叶枯病、稻瘟病、白背飞虱、叶蝉。这些品种不仅抗多种病虫害,而且苗期抗寒,后期抗热,从“六五”开始,“七五”、“八五”、“九五”曾对湖南水稻病虫害的大面积爆发危害起到了良好的控制作用,将各病虫害控制在一个相对较低的水平。

1977年,湖南省水稻所安仁基地率先在湖南省安仁县清溪乡桥南村进行抗病虫品种“湘抗 32选 5”等的大面积示范,示范田不施农药或少施农药,获得成功,达到了增产、增效和保护生态环境的目的。随后,湘早籼 3号在湖南省安仁县和炎陵县大面积示范推广,深受农民喜爱,并于 1985年获农业部优质米品种金杯奖。直到2005年,该品种在安徽省仍有种植面积1万公顷以上。至 2009年,湘早籼 3号在湖南、江西、湖北、安徽等省累计推广 150万公顷以上。迟熟品种湘早籼 19号因抗多种病虫害,苗期抗寒,中期耐涝,开花期抗热,结实性好,高产稳产,连续 7年用做湖南省区试迟熟组早籼对照品种,至 2009年湖南省外累计推广种植 100万公顷,省内种植面积达700万公顷,增产稻谷26亿公斤,增加效益26亿元以上。另外,湖南省内外育种单位利用湘早籼 3号、HA79317-4作亲本,衍生出 39个新品种,增产稻谷 35亿公斤,节省农药开支 3亿元以上,增加效益24亿元以上。

2.2 抗性品种在农业生产中的实际效用分析

表1所例举的是安仁县5个示范区20世纪70年代种植的抗性品种与普通品种的用药与用工情况。其中,栽种抗性品种的有 23.02 hm2,占示范总面积的 68%,完全打药治虫的有8.4 hm2,占示范区面积的32%。由表1可知,抗性品种平均每公顷农药费为2.85元,打药用工0.9个,相对于非抗品种有显著减少,平均节省农药费用达94.03%,减少用工达93.78%。不仅降低了生产费用和减少了劳动力投入,而且大大减少了农药用量,对提高稻米品质和保护生态环境起到了积极作用。

近年来,病虫害日趋猖獗,为了保证农作物增产、农民增收,农药不可避免地使用在农业生产中。但随之而来的农药残留污染问题也日趋严重,与国民经济的发展和人民生活对农产品数量、质量需求之间的矛盾更加突出,农民的开支也日益增加(表 2、表 3)。

表 1 1976～ 1977年晚稻抗性品种与其他品种每公顷农药费用及用工情况

表 2 2006～ 2009年长沙县干杉点每公顷农药开支情况

六五、七五、八五、九五以来,湖南省农科院安仁基地选育出多抗性品种作为有效、经济、无污染的关键防治措施之一,在农作物灭害防御,降低病虫害防治成本,有效增加农民收入,遏制和有效治理农药对环境的污染,改善农产品品质与防止药物超标,提高我国农产品的国际竞争能力,促进出口创汇以及农业可持续发展等方面发挥了愈来愈重要的作用。

由表 4可以看出,示范区在使用抗病品种前后农药费用开支变化明显。使用抗病品种后农药费用显著减少,示范点减少最多的达 58.33%,最少的也达到了32.27%,平均减少 50.58%。一年共节约农药费用达3226.99元,平均每公顷减少费用 95.25元。

表4 安仁5点种植抗病品种两年农药开支比较

3 抗病虫品种选育和利用中存在的问题

目前,抗病虫水稻品种选育和应用仍然存在相当多的问题,由于优势病菌致病性和病虫生物型的变异,如何保持品种抗病虫性的相对稳定或持久已成为抗性育种领域中的重点难题。虽然湖南省水稻抗病虫品种的利用在农业生产中做出了较大贡献,但在选育配制和利用过程中仍存在一些问题,归纳起来主要有以下几个方面。

3.1 抗性单一,兼抗性差

近几年来得不到同步进行鉴定筛选抗多种病虫害的品种,致使大多数水稻新品种抗病不抗虫或不抗虫不抗病,或抗某种病虫,又不抗其他病虫。由于每种作物同时受到几种主要病、虫的混合危害,因此,许多抗病虫的品种在生产上实用性较差。

3.2 抗性基因简单,稳定性差

抗性基因利用的单一化或只考虑主效基因,造成品种不能抵抗病菌因变异产生新的致病能力,直接影响了品种的使用寿命,使新育成的品种在3～ 4年内即“丧失”抗性,均是品种的抗源单一所致。

3.3 抗性品种选育滞后病虫害变异

一般育种单位在抗性品种选育过程中,对目标病虫的选择主要是当时生产上的重要病虫害,很少考虑病虫生理小种或生物型的变化,更缺乏对病虫发生趋势的预见性。因此,往往待品种选育出来时甚至还没完全稳定,就已经“丧失”抗性,即使没有“丧失”抗性,其抗性的寿命也往往较短。

3.4 抗性品种的使用不够合理

一方面单一抗病虫品种推广面积过大,而且缺乏合理布局。单一抗性品种的大面积推广虽然在一定程度上控制和减轻了某种病虫的危害,但病虫害一旦发生变异,就会造成该品种大面积损失。另一方面,在推广抗性品种时,由于没有从全局考虑各地病菌生理小种 /毒性或生物型不重要的区域推广其相应的抗性品种,再加上品种抗性“丧失”的速度增加或非目标病虫的迅速上升,导致新的病虫灾害。

3.5 抗病虫鉴定中的问题

抗源材料的抗病虫性鉴定是抗性育种的前提,品种抗病虫的正确评价是抗性品种利用的基础。由于试验经费紧缺,湖南省安仁基地在六五、七五、八五、九五、十五计划中的多抗性、抗逆性鉴定筛选圃,中途被迫停止部分抗性鉴定筛选项目,使品种得不到同步鉴定,导致不同病虫害的发生和致病。

“九五”计划以来,随着我国种植结构连续调整,耕作栽培制度不断变更,加之湖南省气候异常,重大病虫害的发生与危害性呈上升趋势,成灾频率明显增加,致灾强度逐年加强,一些常发性重要病虫害出现历史上罕见的特大发生,部分次要或潜在性病虫上升为致灾种类,有些原已长期控制或消灭的病虫再度形成危害(水稻细菌条斑病、病毒性矮缩病、青矮病等),使一些常规的防治措施失效,加大了防治的难度,致使农业遭受很大的损失。同时,许多重大病虫害的抗药性成倍上升,带来农药用量增加,环境污染加重,人畜中毒和农作物药害日趋严重,生态和社会问题也相当突出。

4 建议与展望

4.1 重视种质资源的收集、保存和创新工作

在基础研究工作方面,搜集与驯化国内外优质资源包括野生种及近缘种,以及利用生物技术进行种质资源创新,拓宽遗传基础,增强遗传多样性。在育种中既要发掘新的抗源,又要构建新的携有多抗源的材料体系。采用传统育种技术与分子育种技术相结合,多基因聚合与回交转育相结合,创建持久、广谱抗病虫性新材料、新品种。

4.2 加强抗病虫材料的研究应用力度

在原有抗病虫资源筛选工作的基础上,进一步研究抗性资源的抗病虫机理。将抗病虫特性定向转移到优质高产多抗的材料中,实现抗病虫特性与各种有利性状更大范围的聚合,创造一批兼抗多个主要病虫害的中间材料,利用这些抗源材料培育出环境友好型(不用或少用农药)、优质、高产的水稻新品种,为无公害(有机)稻米生产提供品种支撑。

4.3 合理使用抗病虫品种

在抗病品种的使用中应避免单一的抗性品种大面积长期种植,注意具有不同抗性基因品种的合理配置、轮换或混合使用,这样才能有效延长抗病虫品种的使用寿命。

湖南省水稻种植面积达 400万公顷以上,病虫害给水稻生产带来了较大危害。选育抗病虫新品种有利于减轻这种危害,对减少农药用量和环境污染,保障水稻生产安全高效等方面起到了举足轻重的作用,因此,选育水稻抗病虫新品种前景广阔。在选育的同时,应兼顾广适性、高产、优质等目标,实现中国水稻产业新的突破。

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