持续高温与棉花黄萎病发生的关系及对棉花产量和品质的影响

万刚，刘振海，苏景惠，朱莉，王亚滨，孙昕璐，丁红，刘玉国，张莉，李国英*

（1石河子大学农学院，新疆 石河子832003；2石河子科学技术开发交流中心，新疆 石河子 832000；3石河子种子管理站，新疆 石河子 832000；4新疆兵团第八师121团，新疆 石河子 832066；5新疆兵团第八师148团，新疆 石河子 832048；6新疆兵团第八师147团，新疆 石河子832045）

持续高温与棉花黄萎病发生的关系及对棉花产量和品质的影响

万刚1,2，刘振海3，苏景惠3，朱莉3，王亚滨4，孙昕璐5，丁红5，刘玉国6，张莉1，李国英1*

（1石河子大学农学院，新疆 石河子832003；2石河子科学技术开发交流中心，新疆 石河子 832000；3石河子种子管理站，新疆 石河子 832000；4新疆兵团第八师121团，新疆 石河子 832066；5新疆兵团第八师148团，新疆 石河子 832048；6新疆兵团第八师147团，新疆 石河子832045）

7、8月份是棉花产量形成的关键期。本研究依据石河子地区2015年7、8月份持续高温年份和2014年比较正常年份的气象资料，采用常规病原培养、病圃鉴定和分级调查的方法，研究了7、8月份持续高温对棉花黄萎病菌生长及其发病的影响；并采用常规考种、实收产量和品质检测的方法，确定供试品种在7、8月份持续高温年份和一般年份间的产量和品质。结果表明：高温对棉花黄萎病菌的生长有明显的抑制作用，7、8月份持续高温不仅会使田间黄萎病的发生明显减轻，同时会明显减少单株结铃数，增加蕾铃脱落率、并使马克隆值升高，从而对产量和棉纤维的品质影响较大。2015年7、8月份持续高温天气是导致新疆棉区黄萎病明显减轻、产量降低、品质下降的主要原因之一。

棉花；持续高温；黄萎病；产量棉纤维；棉纤维品质

新疆以独特的气候环境条件成为我国最大的棉区，棉花生产已成为新疆农业生产的支柱产业，在我国的棉花产业中占有重要的地位。近年来，黄萎病在我国各棉区屡次大面积发生，给棉花产业造成极大损失[1]。

黄萎病菌（Verticillium dahliae）显著抑制了棉花的生长发育[2]，棉花黄萎病的发生与与温度密切相关[3]。马存[4]认为，大丽轮枝菌生长适宜温度为22.5-25℃，32℃时生长十分缓慢。20-25℃时产生分生孢子最多，15℃和30℃时，分生孢子产生的速度都大大下降，在5和35℃时，不产生分生孢子。别列塞普肯[5]认为该菌生长的最适温度为23-26℃,湿度为60%，最高的生长温度为31-32℃，并以此解释盛夏高温来临时病害会减轻，而夏末秋初随温度下降病害又明显增强。关于高温对棉花黄萎病发生的影响，早在1959年Bedi等[6]就指出，黄萎病发病的临界气温约为27℃；Garber等[7]认为，高温(≥28℃)可以降低病原菌的种群数量及毒力；籍秀琴等[8]指出，温度可直接影响黄萎病菌的生长繁殖能力，并可明显控制病害的发生，高温持续时间越长，病菌活力越低，侵染能力减弱，甚至病害不能扩展；马存等[9]于1980、1981年试验结果说明7、8月份气温高低是影响黄萎病叶部症状轻重的重要因素；简桂良等[10]于2002年在人工气候箱中，采用3个不同抗性的棉花品种和温度梯度对该病发生的影响进行试验，结果表明，高温和低温均不适于黄萎病的扩展，只有在温度25℃条件下，病情指数达到高峰值，在此温度下，刺激时间越长，其病情越重，棉花黄萎病的临界气温约27℃。

关于温度与棉花生长发育的关系，国内外都有不少研究，一般认为棉花生长发育最适宜的日平均温度为26℃，日均温超过30℃、日最高温超过35℃时棉株即可受到显著高温胁迫[11]。王荣栋等[12]认为，棉花开花和受精的最适温度为20-30℃，高于35℃时，则受精不良，引起棉铃脱落。姚源松等[13]认为，当温度小于20℃，棉花处于“热量饥饿”状态；20-25℃时呈“热量饱和”状态，棉花净光合生产率最高；在28℃以上呈“热量过剩”状态，光合生产率下降；当温度高达36-37℃时，棉花生长受到抑制，处于“停止生育”状态，为棉花生物学的上限温度；当温度高于46℃度时，棉花花粉则失去生活力，未受精的子房脱落，为棉花花粉生命的上限温度。关于高温对棉花产量和品质的影响，沈杰等[14]认为持续高温使棉花单铃重、衣分、纤维长度将有一定程度的降低；吴昊等[15]则认为≥35℃日数每增加1 d，棉花单株成铃数减少0.28个，单株幼铃数减少0.08个，脱落率上升0.34个百分点；马富裕[16]研究认为日均温在25.4℃时，棉纤维长度达到最长；气温上升到32℃以上时，纤维长度则缩短。研究[17-19]显示，日均温低于21℃时将导致麦克隆值下降，甚至低于3.5。

新疆属典型的大陆性气候，对低温冷害比较注意,但对高温热害关注度不高。近年来随着温室效应的加剧，花铃期高温胁迫的现象可能时有发生,故有必要对其进行调查和研究。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试菌株：室内试验所用菌株系2002年从石河子地区石总场所采的592菌株；所用2014和2015年7、8月份气象资料来源于石河子地区气象局。

供试棉花品种：新陆早45号、新陆早52号、新陆早55号、新陆早58号、新陆早59号、新陆早60号、新陆早62号、新陆早63号和3311共9个，主要由各育种单位和石河子种子站供给。

1.2 实验方法

1.2.1 温度对棉花黄萎病菌生长的影响

在石河子大学农学院实验室中进行。将保存在-70℃冰箱中的棉花黄萎病菌（Verticillium dahliae）592菌株（强致病性菌株），在PDA培养基上活化培养7 d，在无菌操作下用灭菌的直径为7 mm的打孔器在菌落边缘打成7 mm的菌饼，挑到新的PDA平板中央。分别置于10、15、20、25、30和35℃的不同温度下的6个光照培养箱中黑暗培养，3次重复，每2 d用十字交叉法观察测量1次菌落的形态及大小，16 d后结束拍照。记载并比较在不同温度下其菌落的生长速度，确定温度与棉花黄萎病菌生长的关系，明确高温对棉花黄萎病菌生长的影响。

1.2.2 持续高温对棉花黄萎病发生的影响

2014和2015年分别于4月中下旬将供试品种在发病均匀的棉花黄萎病病圃中进行铺膜播种，膜宽1.4 m，人工膜上点播，宽窄行种植，宽行为60 cm，窄行30 cm，株距10 cm。每个品种2行，3 m长，之间空30 cm做标记。滴水出苗，2次重复。生长期病情调查均于9月10日左右进行，剖杆病情调查均于10月中旬进行，调查按照段维军等[20]的方法进行。2015年是石河子地区近60年来气温最高的一年，也是高温期持续时间最长的1年，7、8月份气温最高；而2014年是黄萎病的一般发生年。

1.2.3 持续高温对棉花产量和品质的影响

除1133和新陆早52外，其它供试品种同上，以新陆早45号为对照。2014和2015年试验地分别选择在147团和148团种子站试验地中，每个品种面积400 m2（行距66 cm+10 cm，用2 m的宽膜80 m长，每个品种播两个膜）不设重复，平行排列，地边设保护行。栽培管理同大田，生长期间及时调查各个品种的生育期、收获株数、果枝数、空果枝数、单株铃数、收获株数等。收获时测定其单铃重、衣分、籽棉产量和皮棉产量。品质的测定由石河子种子管理站统一到各试验点收集各品种的中部籽棉1 kg，分别于2014年的10月1日和2015年的9月30日将样品送石河子棉花纤维检测中心对各品种纤维的6项质量指标进行统一测定。从而比较2015年7、8月份持续高温年份和2014年一般正常年份间各项纤维品质指标间的差异，以此揭示花铃期持续高温年份对棉花产量和品质的影响。所有供试品种均采用人工采摘，不打脱叶剂。

2 结果与分析

2.1 温度与棉花黄萎病菌生长的关系

试验结果（图1）显示:温度对棉花黄萎病菌的生长影响很大，在供试温度10、15、20、25、30和35℃中，其日生长速度分别为0.11、0.22、0.33、0.38、0.20和0.0 cm。即在10-30℃的温度下棉花黄萎病菌均可生长，生长的适宜温度为20-25℃，超过25℃，形成微菌核的能力开始减弱；30℃时生长明显变慢，不再形成微菌核；35℃则菌丝停止生长。因此，较高温度可明显抑制黄萎病菌的生长。

2.2 高温对棉花黄萎病发生的影响

由表1可见：2014年石河子地区春季虽气温变化较大，但7、8月份气候比较正常。2015年春季石河子地区虽然气温比较正常，基本达到一播全苗的要求,但在7、8月份遇到几十年来未遇的持续高温天气，据石河子气象站观察，从7月14日至26日连续13 d的最高气温均在35℃以上，尤其是7月15-25日连续11 d最高温度均在37℃以上，最高时达到41.1℃；这段时间内，每天的平均气温也都在28℃以上；而8月份，自8月1日至14日又遇持续14 d 30℃以上的高温，其中8月2日至8日连续7天其最高温度均在34.7℃以上。而在靠近沙漠的莫索湾地区温度更高，在 7月19-23日连续5 d最高温度均在 40℃以上，最高时达到 43.3℃，超过历年最高温43.1℃。可以说是近几十年来石河子地区7、8月份温度最高、持续时间最长的高温天气。

表1 石河子地区2015和2014年7、8月气温比较Tab.1 Comparison of temperatures between July and August in 2015 and 2014 7,8 temperatures in Shihezi area

续表1

由于受7、8月份持续高温的影响，2015年田间棉花黄萎病菌发病明显比2014年减轻。以生长期病情调查结果（表2）为例，2015年供试各品种的发病率比2014年降低了7.5%-40.0%；其病情指数降低了12.5%-58.0%；且越耐病的品种表现得越明显，如1133为耐病品种，2015年发病率和病情指数分别为28%和15.0，比2014年分别减轻了39.8%和 58%，即发病程度减轻了50%以上。有些品种不同年份间的抗病性表现存在一定差别，其中温度的影响是重要原因之一。如2014年调查时，新陆早59号、新陆早60号、新陆早61号、新陆早62号、新陆早63号等，均属于感病品种，但2015年由于7、8月份持续高温，使症状明显减轻，甚至导致隐症，经病情调查反映为耐病品种。

表2 2015和2014年棉花黄萎病发生情况的比较Tab.2 Comparison of cottonVerticillium wiltin 2015 and 2014

2.3 高温对棉花产量的影响

现将2014和2015年上述各项与产量密切相关因子的结果列入表3。

表3 2015和2014年棉花生育期和主要产量性状比较Tab.3 Comparison of cotton growth period and major yield in 2015 and 2014

由表3可见，由于2015年7、8月份持续高温，所有供试品种的生育期均有不同程度缩短，缩短幅度为1.6-5.4 d，平均4 d。与2014年相比，收获株数平均增加2.4%；单株结铃数均有明显减少，减少幅度为10.5%-38.3%，平均22.4%；有效果枝数平均减少21.3%，每株减少了约1.5个铃；这是造成2015年石河子地区棉花减产的主要原因。调查结果表明越早熟品种减产越重，长果枝的晚熟品种的有效果枝数高于短果枝品种。供试品种的单铃重一般稍有增加，增加的幅度因品种而异，个别品种增加幅度较大，如新陆早58号增加了1.2 g，这与其单株铃数大量减少有关(减少34.7%)。但生产中显示，2015年的单铃重也有一定减轻。衣分：除新陆早60号的衣分下降外，其它7个参试品种衣分均有增加，增加幅度为0.5%-10.9%，平均增加3.5%。籽棉产量：供试7个品种都有一定程度减少，减少幅度为2.9% -18.1%，平均减产为10.7%。皮棉产量：除新陆早55号比2014年有略有增加外，其它6个品种均有明显减产，减产幅度为3.0%-19.3%，平均8.1%。

2.4 高温对棉花纤维品质性状的影响

检测结果（表4）显示，2015年所有供试品种纤维长度比 2014年均有一定降低，降低幅度为0.6-2.1 mm，平均1.49 mm，即降低1.5个等级；供试品种的马克隆值均有明显增加，增加幅度为0.17-0.77，平均 0.49；持续高温对纤维强度的影响因品种而异，新陆早55号、新陆早58号、新陆早59号、新陆早60号纤维强度降低幅度为0.3%-1.3%；新陆早62号、新陆早63号和新陆早45号纤维强度增加幅度为1.1%-10.1%，其中新陆早45号纤维强度增加的比较明显，达10.1%,其原因有待继续研究；由此可见，2015年7、8月份持续高温天气对棉花纤维品质的影响是较大的，其可使棉纤维的长度明显变短，马克隆值明显升高，棉短纤维指数明显增加，整齐度指数下降，从而明显降低棉花的纤维等级。

表4 2015和2014年棉花纤维品质主要性状比较Tab.4 Comparison of main characteristics of cotton fiber quality in 2015 and 2014

3 讨论

（1）据国内外研究，温度与棉花黄萎病菌的生长和繁殖有密切的关系[2-3],从而影响病害的发生。本试验证明，新疆棉花黄萎病生长的适宜温度为20-25℃，超过25℃，形成微菌核的能力开始减弱；30℃时生长明显变慢并不再形成微菌核；35℃则菌丝停止生长。因此较高温度可抑制黄萎病菌的生长,故会产生高温隐症现象。2015年7、8月份的持续高温对病害的发生有十分明显的抑制作用。这一结果与马存等[2]、Пересыпкин[5]、籍秀琴等[8]、简桂良等[8]的报道基本一致。关于棉花黄萎病发生与温度的关系，一般认为如果7-8月份连续4 d以上低于25℃的相对低温，有利于黄萎病的发生，低于22或高于30℃时发病缓慢，超过35℃时症状隐蔽，其主要原因是高温抑制了病菌的生长和繁殖。关于棉花黄萎病的临界温度，Bedi等[6]报道，其临界气温约为27℃；简桂良等[8]也认为约27℃。Garber等[7]认为，高温(≥28℃)可以降低病原菌的种群数量及毒力。2015年新疆7月份出现几十年来罕见的持续高温天气，从7月 14-26日连续 13 d的平均气温都在 28℃以上，其最高气温连续13 d都在35℃以上，8月上旬又有一段高温天气出现，从而导致棉花黄萎病发生明显减轻。这一研究结果和上述的报道基本相符，故认为在7、8月份≥27℃的日均温频次或≥35℃的最高温度频次与黄萎病发生的发生程度有十分密切的关系，即其温度越高，出现的频次越多，则抑制作用越强。由于年份间温度不同，特别是7、8月份高温年份，温度会对黄萎病的发生产生较大影响。因此在棉花品种抗黄萎病鉴定时，仅凭1年的鉴定结果（特别是高温年份的结果）不能确定1个品种的抗病性，必须经过2年以上的鉴定才能说明其是抗病、耐病或感病。由此可见，品种的抗病性表现，除与品种本身的特性有关外，还与环境条件有很大关系，其中特别与棉花生长期7、8月份的气温条件有关。

（2）关于高温对棉花产量和品质的影响，国内外均有不少研究。一般都认为棉花生长发育最适宜的日平均温度为25℃，日均温超过30℃（也有认为≥28℃）、日最高温超过35℃时棉株即可受到显著高温胁迫[9,11]，从而影响产量和棉纤维的品质。2015年新疆石河子地区7、8月份的持续高温天气使供试品种的籽棉产量平均下降10.7%，皮棉产量下降8.1%，这一结果与日均温≥28℃、最高温超过35℃时棉株即可受到显著高温胁迫的结论是一致的。高温天气导致棉花减产主要是由于高温对棉花的生殖生长不利，同时蒸发量太大，光合生产率下降，入不敷出，使蕾铃大量脱落、单株结铃数明显减少所致。生产上很多棉田上部2-3个果枝均为空，一般越早熟品种空果枝越多，从而导致明显减产。高温天气也明显影响棉花的品质，其中对绒长、马克隆值的影响最大，在供试品种中，纤维长度都有明显的下降，下降幅度平均为1.5 mm，即导致棉花在长度上降低1.5级。马克隆值和短纤维指数明显增加，前者增加的幅度为0.17-0.77，平均0.49；后者增加幅度为5.6%-46.3%。对纤维强度的影响因品种而异，其中4个品种的纤维强度略有降低，但降低的幅度不大，2个品种略有增加，增加的幅度也不大。这一点与许多研究者的结论不相一致，新陆早45号纤维强度增加比较明显，达10.1%，其原因有待继续研究。

（3）新疆属典型的大陆性气候，以往对低温冷害研究比较注意，但对高温热害注意不够，主要是以往持续高温天气较少，持续时间较短，即使偶尔发生，由于其危害比较隐蔽，不易引起人们高度注意。今后随着温室效应的加剧，全球极端天气暴发日趋频繁，花铃期高温胁迫的现象可能时有发生，也可能成为影响我区棉花高产优质的重要自然灾害之一，故应引起高度重视。

4 结论

7、8月份正当棉花生长发育的关键期，其持续高温会明显抑制棉花黄萎病菌的生长，使黄萎病的发生明显减轻。同时持续高温还会明显影响棉花的产量和品质，其间高温持续期越长，蕾铃脱落率越高,单株结铃数越少，并使绒长变短、马克隆值和短纤维指数增加，对棉花的产量和纤维的品质带来十分不利的影响。2015年石河子棉区黄萎病发生明显减轻，产量降低、品质下降与7、8月份的持续高温有密切关系。

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The relationship between continuous high temperature and the occurrence of cotton Verticillium wilt and its effect on yield and quality of cotton

Wan Gang1,2,Liu Zhenhai3,Su Jinghui3,Zhu li3,Wang Yabin4,Sun Xinlu4,Ding Hong5, Liu Yuguo5,Zhang Li1,Li Guoying1
(1 College of Agronomy，Shihezi University，Shihezi,Xinjiang 832003,China;2 Shihezi Science and Technology Development and Exchange Center,Shihezi,Xinjiang 832000,China;3 Shihezi Seed Management Station,Shihezi,Xinjiang 832000,China; 4 Shihezi 121,Shihezi,Xinjiang 832066,China;5 Shihezi 148,Shihezi,Xinjiang 832048,China;6 Shihezi 147,Shihezi, Xinjiang 832045,China)

July to August was the crucial period for cotton yield formation in Xinjiang.In our study,according to Shihezi's climatological data of continuous high temperature weather from July to August in 2015 and normal year in 2014,the effects of cultural characteristics ofVerticillium dahliae,severity of disease,production and quality of cotton in field were evaluated,by the methods of observing isolates in petri dish and investigating incidence in disease nursery and classification survey in field. Results showed that high temperature significantly inhibited the growth ofV.dahliae;the continuous extremely hot weather in July to August had not only contribut to reducing severity of disease,but significantly reduced boll numbers per plant,square and boll abscission rates increased,and micronaire value of fibre increased,and thus affecting cotton production and quality greatly.Therefore,continuous extremely hot weather in July to August were one of the main cause of reducing severity Verticillium wilt,yield of cotton and quality of fibre in Xinjiang.

cotton;persistent high temperature weather;Verticillium wilt;yield;quality of fibre

S435.621；S562

A

10.13880/j.cnki.65-1174/n.2017.01.013

1007-7383(2017)01-0075-08

2016-08-25

科技型中小企业创新基金项目（14C26216513812）；石河子科技局项目（2012NY04）

万刚（1980-），男，硕士研究生，专业方向为农业科技咨询及农业技术推广，e-mail:512561346@qq.com。

*通信作者：李国英(1941-)，男，教授，从事植物病原真菌和真菌病害研究，e-mail:lgy_agr@shzu.edu.cn。