水稻主栽品种病虫侵害风险及田间抗性综合评价

王道泽等

摘 要：为探讨水稻主栽品种病虫侵害风险和综合抗性，采用田间多点自然诱发法对杭州地区11个水稻主栽品种的主要病虫害抗性进行综合评价。结果表明，应用多目标综合评价和决策方法，对田间主要病虫的综合抗性强弱排序为：‘甬优538>‘甬优12号>‘秀水134>‘甬优15号>‘浙优18号>‘丰两优香1号>‘甬优8号>‘甬优9号>‘中浙优1号>‘中浙优8号>‘天优华占，表现为高抗、中抗的品种分别为4个、5个，中感、高感各1个；2个试验点在褐飞虱、白背飞虱、稻纵卷叶螟、纹枯病等当年田间发生量大的病虫抗性分析结果较一致，而零星发生的病虫上表现的抗感程度有差异。经多目标决策法分辨各目标性质并作相应变换，两地各品种的总体抗性评价排序较一致，父本亲缘关系相近的水稻品种具有相近的综合抗性。根据品种结构与抗性变化制定综合防治策略，可为不同品种布局下的病虫害监测预警和防控提供依据。

关键词：水稻；主栽品种；病虫害综合抗性；多目标决策法

中图分类号：S435.672 文献标志码：A 论文编号：2014-0704

Integrative Evaluation on the Resistance and Invasion Risk of Pests and Diseases Among Main Rice Varieties

Wang Daoze1， Hong Wenying1， Hu Xuanxiang2， Wang Aijuan3， Ke Hanyun2

（1Hangzhou Plant Protection and Soil-fertilizer Station， Hangzhou 31002， Zhejiang， China；

2Jiande Plant Protection Station， Jiande 311600， Zhejiang， China；

3Yuhang Agro-ecological Environment & Crop Protection Administrative General Station， Yuhang 311199， Zhejiang， China）

Abstract： In order to explore the invasion risk and synthetic resistance of diseases and insect pests among main rice varieties， a resistance evaluation of 11 rice varieties was tested by using methods of natural inducing in field. The results showed that the resistances of these rice varieties to main diseases and insect pests were sorted from high to low like the following： ‘Yongyou No.538， ‘Yongyou No.12， ‘Xiushui 134， ‘Yongyou No.15， ‘Zheyou No.18， ‘Feng two Yuka No.1， ‘Yongyou No.8， ‘Yongyou No.9， ‘Zhongzheyou No.1， ‘Zhongzheyou No.8， ‘Tianyouhuazhan. Among these varieties， the first four ones are high resistance， the next five ones for middle resistance and the remaining two varieties for high and middle sensibility respectively. The evaluation results of rice resistance were identical in the two tested field to main diseases and insect pests， and slightly difference to sporadic ones. By using the method of Multiple Goal Decision for target analysis and making corresponding conversion， the evaluations of synthetic resistances were in good agreement between the two tested fields. Via the analysis to the genetic relationship， it was found that the rice varieties with closer male parents had more similar resistance. We made integrated control strategy according to the analysis of variety characteristics and resistance changes， which would provide evidence for monitoring， early warning and management of diseases and insect pests under different varieties distribution.

Key words： Rice； Main Cultivar； Synthetic Resistance to Pests and Diseases； Multiple Goal Decision

0 引言

病虫草害是影响水稻稳产、高产的重要因素，全国每年因水稻病虫为害虽经防治仍然造成经济损失400万t～500万t[1]。稻飞虱、稻纵卷叶螟、二化螟、纹枯病、稻瘟病、稻曲病等是杭州市水稻主要病虫害，由迁飞性害虫为主要介体传播的南方黑条矮缩病等病毒病近年来潜在流行风险不断加大，对粮食生产和质量安全造成很大威胁。水稻病虫害的发生，除了气象条件、栽培措施等因素的影响，还与作物品种有关[2，3]，不同品种的特性影响病虫发生为害程度[4]。杭州市通过多年的摸底调查显示，稻飞虱、稻纵卷叶螟、纹枯病等病虫在常规稻、杂交稻中均发生广、为害重；‘甬优12等甬优系列杂交稻易感稻曲病；与常规稻品种相比，部分杂交稻品种南方黑条矮缩病、黑条矮缩病发生相对较重。随着水稻生产结构、品种布局的变化，病虫害发生规律也随之改变，迁飞性害虫（稻飞虱、稻纵卷叶螟）、纹枯病等重大病虫仍发生重但发生演替规律更为复杂，稻瘟病、稻曲病在部分感病品种上局部流行，一些新发病害扩散蔓延快、防控难度大、危害损失大，使病虫害治理面临着新的问题和挑战。目前病虫防治策略主要根据现有主栽品种特性制定，对指导甬优系列等新型水稻品种的病虫防治存在较大偏差。为及时准确开展病虫害监测预警和防控，需正确评价水稻品种病虫抗性的田间表现，根据现阶段主栽品种结构调整防治策略。

目前，水稻病虫抗性的鉴定评价主要采用病虫害发生为害“级别”的方法分别对各个病虫害单独进行，如刘光杰等1997—2000年间鉴定了332份中国新育成的水稻品种对稻瘟病、白叶枯病、细菌性条斑病、白背飞虱和褐飞虱的抗性，并对水稻抗病虫性鉴定方法作了进一步完善和改进，提出了一些新的评价标准和指标[5]；韦素美等对引进的材料进行抗稻褐飞虱和稻瘦蚊的抗虫性鉴定，筛选出一批相应抗性品种[6]。对多种病虫害综合抗性评价近年来有少量报道，如计仁欢等采用多目标决策法综合评价了当地主要水稻品种对稻飞虱、稻纵卷叶螟、三化螟、纹枯病的整体抗性[7]。目前，采用田间系统监测调查方法对病虫综合抗性进行评价，特别是对甬优系列品种的评价尚未见报道。生产实践表明，主栽品种对病虫害的田间抗性表现复杂，品种的更替使得抗病虫性评价需不断更新。本研究旨在通过对2个不同类型种植区主栽品种的病虫害发生情况进行田间调查，评价不同品种的病虫侵害风险，分析主要病虫发生流行与品种抗性关系，为生产上制定不同品种的病虫防治策略提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验设计与处理

试验于2013年5—10月，分别在杭州地区建德市寿昌镇山峰村、余杭区余杭镇洪桐村病虫观测圃按自然诱发鉴定法进行。根据当地水稻种植区品种布局，参试品种选择杭州市主栽品种，分别为‘甬优8号、‘甬优9号、‘甬优12号、‘甬优15号、‘甬优538、‘中浙优1号、‘中浙优8号、‘丰两优香1号、‘秀水134、‘天优华占、‘浙优18，其中‘天优华占设建德1个试验点、‘浙优18设余杭1个试验点，2个试验区均为10个品种。每个品种均为1个处理，3次重复；每小区20 m2，随机区组排列。各参试品种按生产实际播种量，建德、余杭两地分别于6月10日、6月15日播种。试验设保护行，试验田统一排灌，统一施肥，不施药防治病虫害，其余栽培管理按常规进行。

1.2 病虫害调查

本试验重点调查研究本田期的病虫害。参照全国农技推广中心印发的农作物病虫害测报技术规范[8]进行调查，建德、余杭的调查计算结果（-C1—-C11）分别记入表1、2。

1.2.1 稻飞虱 采用盘拍法调查。每小区平行跳跃法调查5点，每点连续2丛，采用白瓷盘拍水稻基部，统计掉落盘中的褐飞虱及白背飞虱数量，每2周调查1次。计算各处理每丛平均虫量。记录各品种白背飞虱、褐飞虱每丛最高平均虫量分别为-C1、-C2。

1.2.2 稻纵卷叶螟 每小区随机取5点，每点调查0.1 m2，在水稻生长后期，稻纵卷叶螟为害定局时，调查倒三叶卷叶数和虫量，记录各处理倒三叶平均被害叶率为 -C3。

1.2.3 二化螟和其他害虫 为害形成白穗定局时，对小区的白穗数全部调查，记录小区白穗数。每小区随机5点，每点连续2丛，每小区10丛的总穗数。计算各小区白穗率，记录各处理平均白穗率为-C4。同时调查稻苞虫、大螟、叶蝉等其他害虫，每处理随机取5点，每点2丛，2周调查1次，记录田间查见的害虫种类，计算每丛平均虫量，记录每丛最高平均虫量为-C5。

1.2.4 纹枯病、稻瘟病和稻曲病 在水稻黄熟期时调查纹枯病、稻瘟病和稻曲病，每处理随机取5点，每点调查0.1 m2。纹枯病、稻瘟病调查总株数、发病株数、发病级数，计算株发病率；稻曲病调查总穗数、病穗数和病级，计算病穗率和病情指数。记录纹枯病平均病级数为-C6、稻瘟病平均株发病率为-C7、稻曲病平均病情指数为-C8。

1.2.5 南方黑条矮缩病和黑条矮缩病 在水稻完熟期时调查，每处理随机取5点，每点调查10丛，调查发病丛数和发病级数，计算丛发病率和病指。分别记录南方黑条矮缩病、黑条矮缩病的平均病情指数为-C9、-C10。

1.2.6 其他病害 在水稻黄熟期时调查胡麻叶斑病、紫杆病等其他病害，每处理随机取5点，每点调查0.1 m2，调查总株数、发病株数，记录平均株发病率为-C11。

1.3 综合抗性评价

水稻对病虫害的抗、感性都是相对的，具有模糊性[5]。根据计仁欢、孟雪等的多目标决策分析模型及应用研究[9-10]，对多种病虫害的综合抗性评价宜采用模糊综合评判法。其基本方法和基础模型为求各目标值（xij）的隶属度（yij）：

yij=（xij-xminj）/（xmaxj-xminj）…（1）

求待评客体的综合目标值（Ai）：

[Ai=j=111yijwj（i=1，2，…，11）]…（2）

式中，i为水稻品种编号，wj为目标Cj的权重，且[j=111wj=1]。根据Ai大小进行综合评价。当待评客体各目标均为正向型时，其综合目标为望大型（Ai大者为优）；反之当待评客体各目标均为负向型时，其综合目标为望小型（Ai小者为优）。该基础模型（1）式无分辨正向型、负向型及中介型目标的功能，若正向型和负向型目标同时存在，甚至同时存在中介型目标时，“正向”和“负向”出现相互抵消拉平现象，导致Ai值被压缩（极差缩小），使评价结果趋于“均化”，故该基础模型仅适用于综合评价只有正向型或负向型目标的待评客体[5，11]。本研究在上述模型的基础上，应用[0，1]多目标决策法组建综合评价模型，运用于各主栽品种田间病虫害综合抗性评价。

2 结果与分析

2.1 田间病虫害抗性综合评价目标体系的构建

田间综合抗性目标体系由水稻对稻飞虱、稻纵卷叶螟、二化螟、纹枯病、稻瘟病、稻曲病等主要病虫害及其他影响水稻生产的虫害、病害的抗性目标构成。

2.1.1 主要病虫的抗性目标 对白背飞虱和褐飞虱的抗性（B1、B2）：从水稻生产实践可知，稻飞虱的为害可导致产量下降、米碎等影响稻谷产量和稻米品质。而为害的大小很大程度决定稻飞虱的虫口密度，故抗白背飞虱、褐飞虱指标可用试验过程中每丛最高平均虫量（-C1、-C2）来度量。

对稻纵卷叶螟的抗性（B3）：稻纵卷叶螟以幼虫为害叶片，影响生长，造成减产。对稻纵卷叶螟的抗性指标可用水稻生长后期，稻纵卷叶螟为害定局时，倒三叶平均被害叶率（-C3）来度量。

对二化螟及其他害虫的抗性（B4、B5）：本田期受二化螟为害，主要形成白穗，对二化螟的抗性指标可用品种的平均白穗率（-C4）度量。对其他害虫的抗性用每丛最高平均虫量（-C5）度量。

对纹枯病、稻瘟病、稻曲病的抗性（B6、B7、B8）：纹枯病从稻株基部开始发病，随后进行水平扩展及垂直扩展，使病害不断加重，对纹枯病的抗性指标可用其为害定局时，品种的平均病级（-C6）来度量。对稻瘟病、稻曲病的抗性指标可用其平均株发病率（-C7）、平均病指（-C8）来度量。

对南方黑条矮缩病、黑条矮缩病及其他病害的抗性（B9、B10、B11）：其抗性指标可用其为害定局时，品种的平均病情指数（-C9、-C10）和平均株发病率（-C11）来度量。

2.1.2 目标权重及综合抗性评价目标体系 目标权重体现目标相对重要性，通常采用专家咨询或层次分析法计算得到[9]。本研究则应用2011—2013年杭州市植保专业统计的稻飞虱、稻纵卷叶螟等11类病虫的自然为害损失量，采用“归1化”方法计算得出各病虫害的权重值，详见表3。综合上述，构建水稻主栽品种对田间病虫害的综合抗性评价目标体系，以品种、主要病虫害抗性、抗性指标调查内容组成0～3级目标体系（见表4）。

2.2 病虫害综合抗性目标评价

多目标综合评价首先要明确各目标的性质。可将目标（指标）分为3类，即正向型，又称效益型（取值越大越好，用“+”表示）；负向型，又称成本型（取值越小越好，用“-”表示）；中介型，又称区间型（取值越接近x0越好，x0为最佳值，以“0”表示）[9，11]。为使各目标具备可比性，本研究采用标准化无量纲“正向归1”化变换[5]，即yij=f（xij），使yij值均落在[0，1]内且越大越好。

当Cj为正向型（效益型）目标时，yij按式（1）计算。

当Cj为负向型（成本型）目标时：

yij=（xmaxj-xij）/（xmaxj-xminj）…（3）

式中，xij为表1和表2中第i个水稻品种的第j个目标Cj的目标值（观测值），xmaxj、xminj分别为水稻品种在目标Cj下目标值的最大和最小值。本研究C1—C11目标均为负向型，故按式（3）进行xij变换，计算得出单个病虫的抗性目标值yij。应用加权平均法按式（2）计算各品种的综合抗性目标值（Ai）。yij值、Ai值见表5、表6。

结果表明，同一水稻品种在建德、余杭两地的综合抗性评价结果总体较为一致，综合抗性较强的水稻品种有‘甬优12、‘甬优15、‘甬优538、‘秀水134等，而‘中浙优1号、‘中浙优8号则属较易感病虫的品种。单一病虫害的品种抗性对比表明，褐飞虱、白背飞虱、稻纵卷叶螟、二化螟等主要害虫抗性结果相对较一致；纹枯病、稻瘟病、稻曲病等主要病害的抗性有差异，分析其原因，可能与病菌侵入的关键期两地气候条件差异、品种种植年限差异有关。

综合两地的抗性评价结果，对两地共计11个参试品种的综合抗性进行排序，结果见表7。应用[0，1]多目标决策法评价水稻品种对田间主要病虫的综合抗性，综合抗性的强弱排序为：‘甬优538>‘甬优12号>‘秀水134>‘甬优15号>‘浙优18号>‘丰两优香1号>‘甬优8号>‘甬优9号>‘中浙优1号>‘中浙优8号>‘天优华占。按Ai值划分[5，11]：0～0.25为高感，0.251～0.50为中感，0.501～.75为中抗，0.751～1为高抗，则排前4位的品种均为高抗，排名5～9位的品种均为中抗，排名10、11位的品种分别为中感、高感。

3 结论与讨论

3.1 品种的病虫害抗性多目标综合评价法

现代抗病虫育种的重点逐步由抗单一病虫害向抗多种病虫害方向发展，由垂直抗病性向水平抗病性方向发展[12]。目前有关水稻品种病虫害抗性评价多采用室内人工接种测定的方法，在田间条件下以自然诱发方法判断品种的抗感性也多针对单一病虫害、单一地点[13-15]，而大田条件下病虫害抗感性表现的影响因子繁多（如土、肥、气、热和水等），相同水稻品种在不同地方表现的抗感程度有差异[16]。本研究在建德、余杭两地进行病虫害多目标综合评价，从单个病虫对比来看，在褐飞虱、白背飞虱、稻纵卷叶螟、纹枯病等当年田间发生量大的病虫抗性分析结果相对较一致，而南方黑条矮缩病、黑条矮缩病等零星发生的病虫上差异较大。多目标决策法能分辩各目标性质并作相应变换，消除“正向”、“负向”相互抵消拉平现象，能区分处于同一抗性等级内不同抗性水平的差异，从而提高分辨率，使结论更切合客观实际[5，9]，因此本试验经多目标决策分析法对各病虫抗性值权重累加后，两地各品种的总体抗性评价排序较一致。该法目前已在杂交稻对稻瘟病抗性的综合评价方面[5，11]、水稻对白背飞虱的抗性评价方面及在杂交小麦综合性状优劣评价[8]方面都得到了应用，考虑影响田间病虫害发生的环境因素，本研究对田间多点异地自然诱发条件下各病虫害的综合抗性进行评价，能有效地反映出水稻品种的抗感性。

3.2 水稻品种特性对主要病虫害抗性程度的影响

本试验通过田间多点自然诱发的方法评价品种对主要病虫害的综合抗性。结果表明，应用[0，1]多目标决策法评价水稻对田间多种病虫害的综合抗性，排名前4位的‘甬优538、‘甬优12号、‘秀水134、‘甬优15号均为高抗，‘浙优18号、‘丰两优香1号、‘甬优8号、‘甬优9号、‘中浙优1号均为中抗，而‘中浙优8号、‘天优华占分别为中感和高感。

有研究表明，水稻病虫害的侵入可能与株型、穗型、有效穗等品种特性有关[13，17]。对中感、易感品种分析可见，‘中浙优8号在所有参试品种中最易感褐飞虱，相比之下，‘中浙优1号对白背飞虱、稻纵卷叶螟更易感；而‘天优华占在褐飞虱、稻纵卷叶螟、纹枯病、稻瘟病、稻曲病、黑条矮缩病上均表现为最易感，后期在病虫综合作用下田间95%倒伏。参试的甬优系列杂交稻综合抗性评价总体均属中抗、高抗水平，与籼型杂交稻相比，‘甬优12号、‘甬优9号等迟熟或中熟偏迟的籼粳型杂交稻，具有茎秆粗壮、生长量大、分蘖力较强、抗倒性强、抽穗成熟时间迟等特点，病虫发生表现为前期白背飞虱、稻纵卷叶螟等病虫发生相对较轻，后期褐飞虱暴发推迟但高峰期虫量大，穗期螟虫为害风险大，稻曲病的发生也相对较重，与杨坚伟等[18]对‘甬优12的研究结果较为一致。

杂交稻亲本的抗性对品种的田间抗性表现产生影响，父本亲缘关系相近的水稻品种具有相近的综合抗性。根据国家水稻数据中心（http：//www.ricedata.cn/variety/）的数据，对甬优系列品种亲本来源进行对比分析，母本相同的‘甬优9号与‘甬优12号、‘甬优538与‘甬优8号两者间抗性差异大，而父本相同的‘甬优12号、‘甬优15号间抗性差异相对较小，推测上述甬优系列品种中父本的遗传特性更多地影响田间综合性状的表现。值得一提的是，杂交稻和常规稻品种虽然田间抗病虫性表现上总体差别不大，但杂交稻的耐害性、补偿能力等抗逆性优于常规稻，因而病虫发生程度相对一致时，产量损失常比常规稻轻。

3.3 水稻品种田间综合抗性表现的影响因素分析

水稻品种的田间抗病虫性表现易受耕作习惯、栽培方式、气候条件、农民防治行为等因素的影响[19-21]。

一是耕作习惯、栽培方式影响抗性品种对病虫害抗性的田间表现。抗性品种的大面积单一栽培，易导致病菌生理小种和害虫生物型的不断变异，导致品种抗性下降[12，22]；如临安市2010年调查发现，当年主栽的10多个品种田间表现为稻瘟病发病品种高度集中，两个发生叶瘟的品种中‘中浙优1号发病面积占99%以上[23]；分析其原因，发生较重的多数是老病区，‘中浙优1号作为当地主栽品种多年大面积连续种植，病菌长期积累后菌源充足，同时病原菌的定向选择使得对其致病的小种成为优势小种，造成品种抗病性下降。

二是气候因素对病虫害发生轻重的影响。温度变化可改变水稻、害虫和天敌之间的关系，全球气候变化导致的气温升高可能会导致现有品种的抗性降低或丧失，而极端气候中的低温同样会降低水稻的抗性水平[20]。

三是农民防治行为的影响。农户对不同品种病虫防治特点缺乏足够的认识，如沿用以往的方法防治甬优系列水稻稻曲病，易错过最佳防治适期，使防治效果下降。

四是病虫害对目标抗性品种的适应性演化。国内外有关研究认为害虫在水稻品种上的适应性差异可能与抗性品种中控制次生代谢的微效基因有关，抗、感植株次生物质的含量与品种抗虫性呈现较好的相关性[24-25]。

抗性变化的影响因素还包括作物品种遗传基础狭窄、抗源单一化、抗性遗传多样性不丰富等，可能引起病虫特定种型的迅速繁衍，加速抗病虫性的变异[12，19]。

3.4 品种结构与抗性变化对综合防治策略的影响

随着粮食市场需求的多元化，水稻品种结构也从高产、多抗向优质、多抗、专用方向发展，了解和掌握不同品种的病虫害田间综合抗性对生产实际有指导意义。由于品种特性、布局与病虫害的发生轻重关系密切，反映在病虫害的综合防治过程中，应根据品种对主要病虫的抗感程度不同而调整防治策略，保持与提高作物抗病虫性[26]，包括适当调整防治适期、加强保健栽培措施，以及采用物理、化学和生物学防治方法等。

根据杂交稻与常规稻品种特性差异适当调整防治适期、防治标准。‘甬优12等甬优系列杂交稻叶色浓绿、剑叶挺直而略微卷，有利于稻纵卷叶螟形成卷苞；茎秆粗壮，植株高大，生育期长，利于稻飞虱在基部取食，褐飞虱危害时间长，风险大，后期防控难度大；穗大粒多、着粒密，有利于稻曲病的侵染。因此在综合防治策略上，针对甬优系列杂交稻前期病虫发生相对轻、耐害性强特点，褐飞虱防治要特别重视治前控后，压低基数；前期适当放宽稻纵卷叶螟防治指标，减少防治面积和防治次数，根据蛾峰与发生量，适期用药；针对甬优系列品种易感稻曲病的特点，应在破口前及时做好预防。

应用栽培措施保持品种抗性。从品种抗性变化的影响因素分析，大面积种植遗传单一的水稻品种降低了稻田生态系统的多样性，致使稻区农业生态系统日趋简单和脆弱，作物病虫害发生日趋严重，因此作物遗传上的异质性或多样性布局可延缓抗性的下降[27-28]；马辉刚等[26]应用水稻多样性混合间栽的方法，在苗期至成熟收获期均未施防治稻瘟病农药的情况下对病害有明显的控制效果。

从本试验分析结果可见，参试的杭州市水稻主栽品种总体田间抗性表现较为优异，但有少数品种田间抗性表现相对较差。一方面取决于品种自身的抗性，另一方面，由于品种的田间抗病虫性表现不是固定不变的，病虫的种群演替和发生为害变化、种植年限的延长等，均可能引起品种抗性的下降或丧失，今后还需不断积累数据资料，持续监测主栽品种的田间抗性变化。

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