不同生防药剂对燕麦白粉病的防治效果

孙浩洋，张炜炜，曾 亮，柴继宽，焦润安，金小雯，宫文龙，黎 蓉，赵桂琴

（1.甘肃农业大学草业学院/草业生态系统教育部重点实验室/甘肃省草业工程实验室/中-美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃 兰州 730070；2.甘肃省天水市秦州区畜牧兽医局，甘肃 天水 741000）

燕麦(Avena sativa)不仅是我国主要的栽培牧草之一，还是极具营养和保健价值的一年生粮食作物，在我国华北、西北、东北16个省(区)均有分布[1-3]。甘肃省燕麦主要种植于海拔较高、气候冷凉的牧区和农牧交错区。在这些地区，由禾布氏白粉菌(Blumeria graminisf.sp.avenae)引起的燕麦白粉病已成为影响燕麦生产的重要病害之一，其主要危害叶片及叶鞘，影响植株功能叶片的光合作用[4-5]。白粉病在幼苗期发病，导致生长发育受阻，严重时植株死亡；分蘖期主要抑制根系发育、减少分蘖形成[6]；抽穗及开花期发病，引起穗粒数减少[7]，籽粒饱满度和粒重下降[8]。据报道，白粉病会导致产量区域性减少13%～34%，非常严重时可减产50%以上[9]。

由于白粉菌是典型的气传病害，具有较高的基因型迁移能力、巨大的种群数量和较高的突变率，加之目前燕麦抗白粉病资源比较匮乏，而生产中仍然依靠以三唑酮(triadimefon)为代表的三唑类化学药剂防治白粉病。长期大面积使用化学杀菌剂，增加了药剂对病原菌的选择压力，使病原菌群体产生了抗药性[10]。2012年我国部分麦区的小麦白粉菌(B.graminisf.sp.tritici)对三唑酮的平均抗性水平是2008年的1.25倍，抗性频率高达99.22%[11]。另外，广西地区的瓜类白粉菌(Sphaeroheca fuligenea)也已出现了对新型甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂表现抗性的菌株[12]。化学农药的大量使用加剧了农药残留，造成农田环境污染，宋卫国[13]研究发现多菌灵(carbendazim)和甲基硫菌灵(thiophanate-methyl)在北京和山东两地土壤中的残留总量高达1.982 mg·kg-1，黄瓜(Cucumis sativus)样品中的残留量最高达0.696 mg·kg-1。因此化学药剂已不符合当今社会可持续发展及绿色农业的要求，生物农药具有对人畜和非标把生物安全、环境污染小、不易产生抗性、易于保护生物多样性、来源广泛等优点[14]，受到广泛的关注与利用。

近年来大黄素甲醚(physcion)、苦参碱(matrine)、蛇床子素(osthole)、香芹酚(carvacrol)、哈茨木霉(Trichoderma harzianum)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、多抗霉素(Polyoxin)等生物农药在蔬菜[15-16]、小麦(Triticum aestivum)[17-18]、葡萄(Vitis vinifera)[19-20]等方面的应用研究较多，效果比较显著。但这些药剂在燕麦白粉病防治上的研究尚鲜见报道。因此，本研究对这7种生物农药在田间自然诱发燕麦白粉病的防治效果进行比较，以期筛选出防效高、持效性长的生防药剂，为燕麦白粉病的防控提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试燕麦品种为陇燕3号(Avena sativa‘Longyan No.3’)，由甘肃农业大学草业学院提供。

供试药剂为2个化学杀菌剂、4个植物源杀菌剂、2个微生物源杀菌剂、1个抗生素类杀菌剂，具体信息如表1所列。

1.2 试验方法

1.2.1 试验地概况

试验地设在甘肃省定西市通渭县华家岭乡老站村。试验区域地理坐标105°01' E，35°23' N，海拔2 242 m，年平均气温3.4 ℃，无霜期80 d，年平均降水量500 mm，光照时数2 100～2 430 h，≥ 0 ℃的积温为2 530 ℃·d。年蒸发量1 243 mm，为典型的雨养农业区。土壤为黄绵土，土质绵软，土层深厚，质地均匀，保水性能良好。前茬为胡麻(Linum usitatissimum)，0-20 cm土壤有机质含量3.02%，全氮含量 5.15 g·kg-1，全磷含量 0.52 g·kg-1，全钾含量 18.10 g·kg-1，速效磷含量 2.95 mg·kg-1，速效钾268.36 mg·kg-1，pH 7.8。播前施纯 N 50 g·kg-1(尿素，46.67% N)，纯 P2O5225 g·kg-1(过磷酸钙，14.21%P2O5)。

1.2.2 试验设计

2017年4月上旬播种，采用随机区组设计，小区面积30 m2(5 m×6 m)，3次重复，小区间设置1 m宽隔离带，燕麦条播，播种深度3～5 cm，播种量225 g·kg-1。试验设9个药剂处理和1个清水对照，共10个处理，具体信息如表1所列。

于燕麦白粉病发病初期(7月11日)第1次施药，7天后(7月18日)第2次施药，采用WBD-20型背负式电动喷雾器进行喷雾，兑水稀释至750 L·hm-2。施药于傍晚进行，施药时天气晴朗无风，施药后24 h内无降雨。

表1 供试杀菌剂Table 1 Fungicides

1.3 调查及测定内容

1.3.1 安全性观测

第1次药后7 d、第2次药后7、20 d目测观察，将药剂处理区与对照区比较，参照GB/T 17980.22-2000《农药田间药效试验准则(一)杀菌剂防治禾谷类白粉病》[21]评估供试药剂对燕麦的安全性。

1.3.2 防效调查

施药前调查病情基数，随后于第1次施药后7 d、第2次施药后7、20 d调查记载各小区燕麦白粉病的发病情况，每小区随机取5点，每点20株，每小区计查200片叶，按GB/T 17980.22-2000《农药田间药效试验准则(一)杀菌剂防治禾谷类白粉病》[21]分级标准逐叶记载病情级数，计算病情指数，计算公式如下：

空白对照区病情指数为调查当次喷施清水小区的病情指数，处理区病情指数为调查当次施药小区的病情指数。

1.3.3 旗叶SPAD值

用日本产手持式SPAD-502叶绿素测定仪测定旗叶SPAD值(Soil and Plant Analyzer Development,SPAD)。分别于施药前、第1次施药后7 d、第2次施药后20 d测定旗叶SPAD值，每小区随机测定30株，对每个叶片的叶尖、叶中及叶基不同部位测量3次，取其总平均值作为该叶片的SPAD值。

1.3.4 种子产量及千粒重

完熟期在每个小区沿对角线选取3个1 m2的样方，收获种子，自然风干后称种子重量，折算为每公顷种子产量计算增产率，并测定千粒重。

增产率=(处理小区种子产量-清水对照区种子产量)/清水对照区种子产量×100%。

1.4 数据处理与分析

试验数据采用Excel 2016和SPSS 22.0进行处理，用Duncan法进行处理间多重比较，对第2次施药后20 d各处理的防效及所对应的千粒重、产量、SPAD值进行线性回归分析，采用Origin Pro 2018绘图。

2 结果与分析

2.1 安全性调查

不同时间段目测观察，没有发现不同药剂处理后燕麦有明显的药害，因此各药剂对燕麦较为安全。

2.2 不同杀菌剂对燕麦白粉病的防治效果

由病情基数(表2)可知，施药前各小区处于白粉病发病初期，发病情况较为一致。施药后3次调查结果表明燕麦白粉病在对照区蔓延迅速，病情指数持续上升，在第3次调查(第2次施药后20 d)中达到最高，为32.12。施用杀菌剂的各小区病情指数均显著低于对照，说明供试杀菌剂均对燕麦白粉病的扩散有一定的控制效果。

表2 杀菌剂对燕麦白粉病的防治效果Table 2 Field efficacy of fungicides on Powdery Mildew of Oat

第1次施药后7 d，各生防药剂均对燕麦白粉病表现出较好的防效(70.91%～85.01%)，其中，苦参碱的防效最高，达85.01%；除多抗霉素的防效(70.91%)显著低于两个化学药剂，哈茨木霉显著低于腈菌唑外(P＜0.05)，其余各处理均与化学药剂差异不显著(P＞0.05)。第2次施药后7 d，各生防药剂处理与其第1次施药后7 d的防效相比虽有明显提高，但仍略低于化学药剂。7个生防药剂中，大黄素甲醚和枯草芽孢杆菌的防效最好，分别为91.82%和91.46%，其次为蛇床子素(88.77%)和苦参碱(87.87%)，多抗霉素(78.43%)和哈茨木霉(80.82%)防效较低。第2次施药后20 d，生防药剂的防效均维持在75%以上，其中大黄素甲醚防效最高，为85.12%，略高于腈菌唑，显著高于三唑酮(P＜0.05)。三唑酮与第2次施药后7 d相比防效下降了13.01%，略低于苦参碱、蛇床子素、香芹酚以及枯草芽孢杆菌。综合3次防效调查，大黄素甲醚和枯草芽孢杆菌表现较好，其中以植物源药剂大黄素甲醚的防治效果最佳。

2.3 不同杀菌剂对燕麦旗叶SPAD值的影响

通过对施药后燕麦旗叶相对叶绿素含量测定，发现喷施杀菌剂对SPAD值有明显影响(图1)。随着燕麦生育时期的推移，植株逐渐开始成熟，因此相对叶绿素含量逐渐下降，第2次施药后20 d的SPAD值低于第1次施药前和药后7 d。但在同一时间内，不同处理下燕麦旗叶相对叶绿素含量变化不同。第1次施药后7 d，各处理的SPAD值明显高于对照。其中苦参碱处理最高，显著高于对照(P＜0.05)，但其第1次施药前其SPAD值最低(54.33)。到第2次施药后20 d，由于燕麦开始成熟，其SPAD值明显下降。10个处理中，9个药剂的相对叶绿素含量显著高于清水对照。

图1 不同杀菌剂对燕麦叶绿素含量的影响Figure 1 Effects of various fungicides on the chlorophyll content of oat leaves

2.4 不同杀菌剂对燕麦千粒重及种子产量的影响

施用不同杀菌剂均能提高燕麦千粒重和种子产量(图2)。植物源药剂大黄素甲醚处理，其千粒重最高，为27.02 g，略高于化学药剂三唑酮与腈菌唑(Myclobutanil)，较对照增加了12.53%，与对照差异显著(P＜0.05)；香芹酚与多抗霉素处理下燕麦千粒重分别为24.67 g和24.78 g，哈茨木霉处理的燕麦千粒重为所有药剂中最低(24.22 g)。9个杀菌剂的增产效果差异显著，腈菌唑处理下增产率最高，为20.08%，其次为大黄素甲醚和苦参碱处理，增产率分别为16.77%和16.15%。枯草芽孢杆菌处理也有较高的增产率(13.20%)。蛇床子素、哈茨木霉和多抗霉素增产效果不显著。

2.5 杀菌剂防治效果与燕麦产量和SPAD值的相关性分析

图2 杀菌剂对燕麦种子千粒重及产量的影响Figure 2 Effect of fungicides on oat seed 1 000-grain weight and yield

将第2次施药后20 d的防效分别与千粒重、产量以及SPAD值进行线性回归分析，结果表明，防效与千粒重之间存在正相关关系(图3)，相关系数为0.645 4，与SPAD值、产量之间存在显著正相关性(P＜0.05)，相关系数分别为0.759 9、0.725 4。

图3 杀菌剂防治效果与燕麦种子产量的回归分析Figure 3 Relationships between fungicide effectiveness and oat production

3 讨论

化学杀菌剂具有较好的速效性，但长期施用会引起生物安全、环境污染等问题。Vogel等[22]发现在加利福尼亚地区雨季采集的雨水中，腈菌唑杀菌剂检出概率高达74%，最高浓度可至0.113 μg·L-1。Ju等[23]发现腈菌唑会显著抑制河南潮土中土壤微生物的呼吸活性、土壤微生物量碳、总真菌及总细菌的种群基因丰度。Yu等[24]的研究表明三唑类杀菌剂会引起斑马鱼(Barchydanio rerio var)甲状腺内分泌紊乱并影响幼体的基因转录，因此生防药剂的筛选和应用已成为当务之急。本研究中，7种生防药剂对白粉菌蔓延均有一定的抑制作用，但防效差异较大，最好的为大黄素甲醚和枯草芽孢杆菌，多抗霉素防效最差。大黄素甲醚是从掌叶大黄(Rheum palmatum)根茎提取的高活性抗菌化合物，具有一定的广谱抑菌作用[25]。Hildebrandt等[26]研究发现，大黄素甲醚与白粉菌孢子的膜预渗透作用存在直接的剂量依赖性，可诱导植株局部防御反应共同影响吸器的形成和菌落生长，从而显著降低分生孢子的萌发、刺激植物的免疫系统[27]、诱导植物体内防御酶活性升高，提高抗病能力。Pham等[28]测定了大黄根提取物对5种真菌的抑制作用，发现提取物大黄素甲醚浓度在75～300 μg·mL-1时，对于大麦白粉病菌(B.graminisf.sp.Hordei)的抑制率在80～96.7%。龚双军等[25]对0.5%大黄素甲醚水剂的有效成分用量在18～45 g·hm-2时对黄瓜白粉病(S.fuliginea)均有很好的防治效果，防效显著高于化学药剂三唑酮，与醚菌酯相当。本研究中第2次施药后20 d，大黄素甲醚仍能保持较高的防效，且显著高于三唑酮处理。大黄素甲醚在土壤中半衰期为2.25 d，远低于三唑酮；在植物上半衰期仅为0.88 d[29]，因而对环境无污染、安全可靠。

枯草芽孢杆菌是植物内生细菌中分离频率最高的菌群之一[30]，以其分布广、繁殖快、能产生抗逆性极强的芽孢和多种抑菌活性物质等优点而广泛用于大豆根腐病[31](Fusarium solanif.sp.phaseoli)、番茄青枯病[32](Ralstonia solanacearum)、小麦纹枯病[33](Rhizoctonia cerealis)等病害的生物防治。蔡璘等[34]研究发现，枯草芽孢杆菌能够导致烟草白粉菌(Erysiphe cichoracearum)菌丝顶端肿胀变形，减少分生孢子数，且在田间施用后对于白粉病的防效可超过70%。张晓云等[35]发现枯草芽孢杆菌产生的抑菌蛋白粗提物能显著降低黄瓜白粉病的病情指数, 其保护和治疗作用的效果分别为73.33%和76.85%。Nasir等[36]研究表明，第3次施药后15 d，6 g·L-1与 12 g·L-1枯草芽孢杆菌对苹果白粉病(Podosphaera leucotricha)的防效分别为70.27%、78.07%。本研究中枯草芽孢杆菌对燕麦白粉病在第2次药后20 d防效为83.62%，增产作用也显著(13.2%)。

白粉菌的侵染破坏了植株叶绿体结构，导致不同发病程度植株的叶绿素含量均呈下降趋势，且下降速度与不同品种的抗病性有关[37-38]。本研究中，所有处理的燕麦旗叶SPAD值均随时间的推移而呈下降趋势，主要原因是燕麦进入成熟期，叶片逐渐衰老。在这一过程中以叶绿体和叶绿素的降解速率最明显，加之白粉菌的侵染，进一步加剧了叶绿素含量的下降[39-40]。杀菌剂在控制白粉病蔓延的同时，也缓解了叶绿素含量的下降速度。第1次施药后7 d和第2次施药后20 d杀菌剂处理的燕麦相对叶绿素含量均显著高于对照，并且通过线性回归分析也发现防效与SPAD值之间存在显著正相关关系，这与曹学仁等[37]的结论一致。燕麦灌浆期旗叶与倒二叶较高的叶绿素含量促进了光合作用，有利于籽粒灌浆和千粒重的增加。

燕麦种子产量的构成因素很多, 包括株高、穗长、有效分蘖、小花数、穗粒数、穗重等因素[41]，郑立飞等[42]利用多元回归分析对小麦种子产量与其构成因子之间的关系进行了分析，发现各因子对产量的效应排序为单位面积穗数＞穗粒数＞千粒重＞株高。周延辉等[43]也发现与小麦产量相关程度最高的是穗数，其次是千粒重，最后为穗粒数。虽然二者分析结果略有不同，但可以看出种子产量是由穗数，穗粒数和千粒重等因素共同决定的，其中穗数为主要因素。本研究中，虽然燕麦种子产量与白粉病防效之间表现为显著正相关，与晏立英等[44]、何道根等[45]的研究结果相似，但某些处理的千粒重较高，其种子增产率却低于一些千粒重较低的处理。造成这一现象的原因比较多，与品种本身的特性、千粒重对不同品种产量贡献率的大小以及其他产量构成因子的变化等都有关系。杀菌剂对燕麦产量构成因子的影响有待进一步研究。

4 结论

生防药剂对燕麦白粉病的防治不及化学药剂快速，但持效期长。7种生防药剂中，大黄素甲醚、苦参碱、蛇床子素、香芹酚、枯草芽孢杆菌对燕麦白粉病均有80%以上的防效，其中以植物源药剂大黄素甲醚效果最佳，不仅防效高，还能提高种子产量，可作为生产中防治燕麦白粉病的生防药剂使用。