新疆棉田僵铃和裂铃发生原因分析

李国英，焦瑞莲，任毓忠，张 莉，武 刚，刘 政

(1.石河子大学农学院/新疆绿洲农业病虫害治理与植保资源利用自治区高校重点实验室，新疆石河子 832003；2.新疆兵团第一师农科所，新疆阿拉尔 843300)

0 引 言

【研究意义】自2015年开始，新疆棉田棉花结铃期，在幼铃和成铃铃面上经常可以看到锈色斑纹或黑色至墨绿色的霉层，这种症状若发生较早、较重，则铃壳不能正常开裂，形成僵铃；发生较晚或症状较轻，则由于表皮木质化、甚至坏死，而内部组织仍正常生长，则由于内外组织生长不均衡，常在棉铃未成熟前造成裂铃，影响棉花的产量和纤维品质。棉花开花后，花蓟马在花中的虫口特别大，有人认为是花蓟马为害所致；僵铃和裂铃在棉蚜为害较重棉田发生较多，有人认为是棉蚜为害所致；由于在被害棉铃的铃面常看到有墨绿色或黑褐色的霉层(以下称黑色僵铃和裂铃)，还有认为是病菌为害所致。研究分析新疆棉田僵铃和裂铃发生原因，对提高棉花产量和品质提高有实际意义。【前人研究进展】目前在国内棉花吐絮前尚未看到有关大量发生僵铃和裂铃的报道，国外也报道的很少。1983年别列赛普肯[1]报道，当秋季大量蚜虫在棉花上发生时，因为蚜虫的为害及分泌的蜜露，有助于一些腐生菌或弱寄生菌，如枝孢属(Cladosporium)、链格孢属(Alternaria)真菌的繁殖和侵染，易导致铃病的发生。2017年李国英[2]也简单介绍了这一情况。2019年焦瑞莲等[3]报道，枝孢菌的一些种是导致新疆棉田僵铃和裂铃的一类重要病原菌之一。【本研究切入点】国内有关花蓟马为害棉花的症状至今未见报道，但有不少为害芒果[4]和葡萄[5、6]，并在果面产生锈褐色斑纹的报道。研究田间僵铃和裂铃发生的主要原因及与供接昆虫和分离病原之间的关系。【拟解决的关键问题】采用田间调查、接虫试验和病原的分离和鉴定方法，田间调查研究该病的症状与以往铃病的主要区别；接种花蓟马和棉蚜，分析产生症状与花蓟马和棉蚜危害的关系；分离和鉴定病原，研究症状与病原之间的关系。为制定有效的防治措施提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

用150网目的尼龙纱制成的长×宽=20 cm×15 cm的网袋，供接花蓟马和棉蚜用。

超净工作台、恒温培养箱及常规病原分离和培养的用具及PDA培养基，供病原分离和培养用。

显微镜、接目测微尺、镜台测微尺、血球计数板等，供病原形态观察、菌体大小测量和配置1×107/mL孢子悬浮液等用。

1.2 方 法

1.2.1 发生现状

2016至2019年8～9月，调查新疆南疆阿拉尔棉区和北疆石河子棉区僵铃和裂铃的发生情况、症状特点和以往烂铃病害的区别，及对产量的影响。

1.2.2 花蓟马接种为害症状

分别于2018年1月28日、8月7日及2019年2月2日、8月8日，在海南三亚崖城附近的棉田和石河子大学农学院试验站棉田共进行4次接虫试验。即在棉花开花期，当棉田花蓟马虫口较大时，选择当天要开的花和含苞待放的蕾(即第2 d要开的花)，清除其内的杂质和昆虫(特别要清除天敌昆虫)，套上150网目的尼龙袋供接虫用。从棉田中采集花蓟马，对准备好的花、蕾进行接虫试验(简称花部接虫和蕾部接虫)。在花蓟马发生盛期，花蓟马在花中的虫口较大，每朵花(蕾)接入花蓟马成虫300头(2018年)和700头(2019年)左右，将网袋扎紧，严防花蓟马跑出。每次接虫10朵(三亚)和20朵(石河子)花(蕾)，并以不接虫的花(蕾)为对照。接虫后15和30 d观察网内棉铃的脱落情况及花蓟马的为害状，分析花蓟马为害与田间症状的关系。

1.2.3 棉蚜为害和僵铃与裂铃的关系及其接虫为害症状1.2.3.1 棉蚜为害和僵铃与裂铃的关系

2017年是新疆棉蚜大发生的年份，于2017年8月23～24日和9月8～10日在新疆北疆石河子棉区和南疆阿拉尔棉区，分别调查棉蚜重发处田间和一般发生处田间棉花僵铃及裂铃的发生状况，并比较两者的差异。

1.2.3.2 棉蚜接种为害症状

2018年7月8日和2019年7月17日分别在石河子大学农学院试验站进行套袋接蚜试验。在棉花开花期，当棉蚜虫口数量较大时，在大田选择当天要开的花和含苞待放的蕾，清除其内的杂质和昆虫(特别要清除天敌昆虫)后，套袋待用。采集棉蚜，并对套袋棉花的蕾、花进行接虫试验，每朵花(蕾)分别接入棉蚜100头(2018年)和1 000头(2019年)，后扎紧网袋，严防棉蚜跑出(简称花部接蚜和蕾部接蚜)，每次接虫20朵花(蕾)，并以不接虫为对照。待接虫后15和30 d观察网内棉铃的脱落情况及棉蚜的为害状况，分析棉蚜为害与田间僵铃和裂铃症状的关系。

1.2.4 病原的分离和鉴定

2018年分别从南疆阿克苏棉区和北疆石河子棉区20个植棉单位，共采集典型僵铃和裂铃病样1 133份，从中分别选出152个铃面带有典型墨绿色霉层的病铃和114个具有黑色或黑褐色霉层的病铃，分别采用稀释分离法和组织分离法进行分离、培养和纯化，观察其菌落、分生孢子梗和分生孢子的形态，并用测微尺测量其大小。对南北疆152个铃面带有典型墨绿色霉层的病铃进行分离，分离出133个菌株，纯化后选取其中20个作为代表菌株(其中北疆8个、南疆12个)按常规方法进行形态学观察。经对南北疆114个具有黑色霉层的病铃进行常规组织分离(每铃分离3个组织块)，分离出158个菌株，纯化后从中选取20个代表性菌株(其中北疆9个、南疆11个)，按常规方法进行形态学观察。用扫描电镜(SEM)观察枝孢菌独特的孢痕形态；采用常规玻片培养法，25℃、培养5 d，观察其分生孢子的着生状态并拍照，根据这些特征将其鉴定到属。枝孢菌致病性测定采用1×107个/mL分生孢子的悬浮液，按有伤和无伤的方法喷雾接种；链格孢菌接种参照李映程[7]的接种方法，按有伤和无伤处理采用菌丝块接种。每种菌均接种10个棉铃。接种后套上塑料袋保湿，以不接种的为对照。定时观察发病情况并拍照，描述其与田间发病症状的异同。对发病株进行再分离，观察与接种菌的异同。

2 结果与分析

2.1 大田发生情况及田间症状

研究表明，2017年是棉蚜大发生年，南北疆棉田调查显示，黑色或黑绿色病铃的发生率普遍大于锈色斑纹铃，南疆棉区高于北疆，特别是棉蚜发生重的棉田黑色或黑绿色病铃的发生率较大；而红色粉霉铃和其他占比较小。僵铃：即不能开裂和吐絮的铃；裂铃，即正在膨大或尚未成熟就开裂的铃。僵铃和裂铃主要有两种性质完全不同的症状类型：一种是在铃面上产生锈色的斑纹(图1A)；另一种是在铃面上不产生锈色的斑纹，铃面常呈黑色，并常覆盖有黑褐色或橄榄绿色等霉层(图1B、C)；有时，一个铃面两种症状兼有(图1D)。表1，图1

注：A：铃面上产生锈色斑；B、C：铃面上有黑色或墨绿色霉层；D：锈色斑兼有橄榄绿色霉层

研究表明，2017年南疆阿拉尔棉区僵铃和裂铃率平均高达6%～8%；北疆石河子棉区虽较南疆棉区发生轻，但不少棉田也在3%～4%。2018和2019年属轻发生年，仍有一些个别棉田僵铃和裂铃率高达10%以上(南疆)。由于其发生比较普遍、扩展迅速、若发生较早，其僵铃和裂铃的发生率，就是减产率。

目前发生的僵铃和裂铃和以往发生的烂铃有明显的区别。过去棉株发生烂铃都是自下而上发生，一般植株下部棉铃受害最重；近年出现的僵铃和裂铃一般多从植株中上部棉铃开始发生。严重者整株棉铃发生。

过去烂铃多从成铃开始，一般产生软腐症状，幼铃很少发生；近年所发生的僵铃和裂铃多从幼铃或中小棉铃发生，一般产生干腐症状。

过去烂铃在铃面从不产生锈色的斑纹，常在病部较快的产生不同颜色的绒毛状病征；近年发生的僵铃和裂铃在铃面常产生锈色的斑纹，其锈色斑纹的下面也不产生腐烂，仅仅是表皮受害。

过去烂铃一般与棉蚜为害关系不大，出现症状后，其腐烂很快深入棉铃内部,造成烂铃；而近年所发生的黑色僵铃和裂铃似与棉蚜危害有一定关系，一般在棉蚜大发生年(如2017年)或棉蚜为害严重的一些棉田发生较重。

过去烂铃发生较晚，一般在棉花生长中后期植株过密、通风不良的阴湿郁闭处发生，特别在雨水较多的年份发生，但一般为害不重；近年来所发生的僵铃和裂铃一般在7月中旬后(南疆最早在7月上旬)棉花的花铃期就开始发生，且比较干燥的年份发生也重(如2017年)，其为害性远远大于以往的烂铃。表1

表1 2017年新疆棉田不同症状类型僵铃和裂铃

2.2 花蓟马接种为害症状

研究表明，由于接虫后将其附近的铃都去掉，其成铃率都在90%以上，无论花部接虫或蕾上接虫，在铃面都可出现典型的锈色斑纹，其锈色斑纹铃的百分率分别为30%和56%，以蕾上接虫所出现的锈斑率较高，30 d后症状更为明显，并有较多花蓟马脱的皮和若虫。7月8日在石河子，各处理均接虫20朵。15 d后调查，花上接虫处理，有6个铃脱落，在14个成铃中，其中有4个铃出现锈色斑纹，锈色斑纹铃的出现率为28.6%；在蕾上接虫处理中，有4个铃脱落，在16个成铃中，其中有7个铃出现锈色斑纹，锈色斑纹铃的出现率为43.8%；不接花蓟马的处理，成铃后其铃面都没出现锈色斑纹，锈色斑纹与花蓟马为害有关。第30 d调查，花上接虫处理中，又脱落2个铃，在12个成铃中有3个铃出现锈色斑纹，锈色斑纹铃占25.0%；蕾上接虫处理中也脱落2个铃，在14个成铃中，其中有5个铃出现锈色斑纹，锈色斑纹铃占35.7%；不接花蓟马的处理，成铃后都没出现锈色斑纹。花蓟马的为害与铃面上出现的锈色斑纹密切相关。图2，3

注：A：田间棉花花中的花蓟马；B、C、D：田间铃面出现的不同形状的锈色斑纹及裂铃

图3 接种花蓟马后在铃面上出现的各种锈色斑纹及花蓟马脱的皮及若虫

研究表明，棉铃表面所出现的锈色斑纹就是花蓟马取食幼果造成的，其严重者本身就可形成僵铃和裂铃。接虫量较大，锈色斑纹铃较上次也相对较多，但大部分也仅在铃面顶部或中部出现一些锈色斑纹。表2

表2 花蓟马接种棉花的花、蕾为害症状

2.3 棉蚜为害和僵铃与裂铃的关系及接蚜为害症状

2.3.1 棉蚜为害与僵铃和裂铃发生关系

2017年是新疆棉蚜大发生的年份, 无论南疆棉区或北疆棉区，棉蚜发生都比较严重；也是棉田黑色僵铃和裂铃严重发生的年份。研究表明，一般棉蚜为害重的棉田，铃面覆盖有黑褐色或墨绿色霉层的僵铃和裂铃发生也较多且重。表3

表3 2017年僵铃和裂铃与棉蚜发生关系

2.3.2 棉蚜接种为害症状

2018年7月6日棉花开第1朵花时接蚜后15 d调查，无论花部接蚜或蕾上接蚜以及没有接蚜的对照，其所形成的铃都没有脱落。研究表明，花上接蚜处理区,其棉铃和苞叶上还分别存有棉蚜30～362头，平均每个铃上有棉蚜113头；而在蕾上接蚜处理区，其棉铃及其苞叶上每个铃上还有棉蚜25～401头，平均每个铃上有棉蚜144头，无论哪种接蚜处理，在其铃面除有些活的棉蚜及其脱的皮，以及棉蚜分泌的一些蜜露外，在棉铃上都没有出现田间那种僵铃和裂铃的症状，与不接蚜的棉铃相比，也没有明显的区别，棉铃都呈绿色；接蚜后30 d，都没出现黑色及墨绿色的僵铃和裂铃等症状，铃面也没出现任何锈色的斑纹。图4

注：A：接蚜15 d的棉铃；B：接蚜30 d的棉铃；C：没接蚜的对照

2019年棉蚜发生较晚，于7月17日按同样的方法、以前者10倍的蚜量再次进行接蚜试验，结果基本相同；与前次不同的是，接蚜10 d后于7月23日中大量雨和降温，使虫网内棉蚜的数量急剧减少；但以10倍的蚜量,且已为害6 d以上，如果与黑色僵铃和裂铃有关，会留下一点与此症状有关的痕迹。单纯的棉蚜为害不会产生具有黑褐色或墨绿色霉层的僵铃和裂铃。表4

表4 棉花的花、蕾接种棉蚜后其棉铃被害症状

2.4 病原分离与鉴定

2.4.1 枝孢菌分离和鉴定

研究表明，菌落呈天鹅绒状或绒毛状，颜色多为橄榄色或灰橄榄色，经25℃培养观察,供试菌株生长很慢，培养14 d其菌落直径一般不超过6.2 cm；菌丝有隔，光滑、稍粗糙；分生孢子梗单生，通常直立；分生孢子链状，通常有大量分枝，多单胞；分枝分生孢子具有不止1个典型冠状结构的孢痕等。将其确定为枝孢属(Cladosporiumspp.)真菌。在有伤接种的情况下，4～5 d在棉铃上出现紫红色或褐色小点，后小点逐渐扩大，若气候干燥则病斑扩展很慢，若气候潮湿则病斑扩展较快，严重时病斑互相融合连接成片，后棉铃的病斑处木栓化、干枯，导致棉铃不能正常吐絮，形成僵铃或裂铃；潮湿情况下病斑处产生橄榄绿色或黑绿色霉层，与田间症状相似。无伤接种发病较晚，病斑扩展也较慢，对照都不发病。所出现的症状与田间症状类似，这类枝孢属真菌是产生墨绿色霉层僵铃和裂铃的病原[3]。图5

2.4.2 链格孢菌的分离和鉴定

研究表明，菌落初期灰白色至浅灰色，后期颜色呈灰褐色至深褐色、边缘灰白色，绒毛状，生长较快；分生孢子梗单生或簇生，直立或曲膝状弯曲；分生孢子多个链生，分枝或不分枝；分生孢子具有纵横隔膜，一般1～5个横隔，0～4个纵隔或斜隔，分隔处略溢缩或溢缩不明显，浅褐色或褐色，倒棒状、倒梨形或卵形，有短喙或无喙，其形态特征与链格孢属(Arternaria)中的小孢子组成员一致。有时与枝孢属真菌混生。经接种试验，接种5 d后，有伤处理过的棉铃上出现中间褐色或黑褐色，边缘为紫红色的病斑，无伤处理的棉铃出现褐色或紫色小点；接种第15 d病斑开始扩展，连接成小片；接种第30 d，在潮湿的条件下，病斑可遍布整个棉铃，并长出开始白色后成黑褐色的霉层，后棉铃坏死至干枯，无法吐絮，形成僵铃或裂铃。所出现的症状与田间黑色僵铃与裂铃的症状类似，这类链隔孢属真菌是产生这类症状的重要病原。图6

注：A：供测链格孢菌的菌落；B：供测链格孢菌的分生孢子；C：分生孢子串生情况

3 讨 论

3.1 近年来新疆棉田所发生的僵铃和裂铃是我区棉花生产中出现的一个新问题，与以往的棉花烂铃病有明显区别，其为害性远远大于以往发生的铃病。2017年在新疆南北疆广大棉区大发生，使新疆棉花生产受到较大损失；2018和2019年虽发生明显减轻，但个别受害严重的棉田僵铃和裂铃率也高达10%以上(南疆)。僵铃和裂铃问题虽年度间发生差别很大，但已成为新疆棉田一个常发性问题。由于其发生比较广泛，扩展迅速、若发生较早、较重，其僵铃和裂铃的发生率，常常就是减产率。

根据田间僵铃和裂铃的症状表现，可将其分为性质完全不同的两种症状类型：一种仅仅铃面的表皮被害，在铃面上产生锈色的斑纹；另一种是在铃面上不产生锈色的斑纹，铃面常呈黑色，并常覆盖有黑褐色或橄榄绿色的霉层。两种症状若发生较早、危害较重，虽都可形成僵铃和裂铃，但前者主要是花蓟马为害所致；后者不仅与病原感染密切相关，同时与棉蚜的发生也有密切关系。

3.2 网罩接种花蓟马的试验查明，锈色斑纹铃主要由花蓟马取食为害造成。棉花开花后，花蓟马主要在花中活动，以锉吸式口器取食幼果表皮，有时成百上千只群聚在花中取食和为害，开始症状并不明显，但随着幼果逐渐长大，锉吸处果皮组织逐渐木栓化，干燥情况下，就变为锈色的斑纹；潮湿的情况下，则易被一些弱寄生菌感染。若危害较早且重，就会使整个铃面布满锈色的斑纹，进一步形成僵铃或裂铃；若危害较轻，较晚，则会使棉铃局部出现或多或少的锈色斑纹。因为受害的仅仅是棉铃的表皮组织，锉吸处的表皮因木栓化、甚至坏死不再生长或生长较慢；而棉铃内部的组织仍在正常生长，由于内外组织生长不均衡，就会使有些棉铃从铃缝处裂开，形成裂铃。与花蓟马为害芒果和葡萄也会产生锈色斑纹的症状是相似的。此次花、蕾接虫试验查明，如果仅仅观察其危害的症状，一般接虫后15 d左右即可；试验中每朵花、蕾接虫量虽基本相同，但调查时发现：有些棉铃被害很重，有些被害很轻，有些完全没有症状；其原因有待查明。

3.3 接蚜试验虽表明，棉蚜为害虽不直接产生僵铃和裂铃；但田间调查，棉蚜的发生与田间黑色僵铃和裂铃的发生有密切的关系，一般棉蚜大发生的年份或棉蚜为害重的棉田，黑色僵铃和裂铃发生也重。研究与学者别列赛普肯的看法基本一致，即当7月棉蚜大发生时，因为蚜虫的为害可以造成大量的伤口，蚜虫所分泌的蜜露含有丰富的营养，有助于一些腐生菌或弱寄生菌，如枝孢属(Cladosporium)、链格孢属(Alternaria)真菌的繁殖和侵染，从而导致僵铃和裂铃的发生。所以在棉蚜大发生年或一些为害重的棉田，一般黑色僵铃和裂铃比锈色斑纹铃要多；特别在棉蚜大发生后因暴雨降温，使棉蚜的虫口明显下降，但较多的伤口、潮湿的气候和富含营养的“蜜露”，对这些以伤口侵入为主的弱寄生菌的侵染和繁殖十分有利，且即使花蓟马造成的伤口对这些弱寄生菌的侵染和繁殖也是有利的，故在锈色斑纹的铃面上，有时也会感染上枝孢属和链格孢属等真菌。可以把黑色僵铃和裂铃看作是由棉蚜等一些害虫和一些病原真菌等综合因素造成的病害，也可以把僵铃和裂铃上枝孢属(Cladosporium)和链格孢属(Alternaria)等属的真菌，看作是棉蚜大发生的一种伴生菌。

3.4 经病原分离和鉴定查明，黑绿色(或橄榄绿色)病铃及其上面的霉层主要由枝孢菌真菌造成；黑色病铃及其表面的霉层主要由链格孢属真菌造成；经25℃培养观察,供试枝孢菌生长很慢，培养14 d其菌落直径一般不超过6.20 cm；而供试链格孢菌生长很快，在同样温度条件下，培养5 d，其菌落直径就达5.49 cm。经接种试验，这两类病菌都属致病性较弱的病菌，都以伤口侵入为主，一般有伤接种后4～5 d在伤口处出现褐色、黑褐色或紫红色小点，在干燥的情况下，病斑扩展很慢，若气候潮湿，则病斑扩展较快，严重时病斑互相融合连接成片，甚至布满全铃，导致僵铃和裂铃；无伤接种，病斑扩展更慢。新疆由于气候比较干燥，多数情况下病菌扩展速度较慢，病程较长，高温干燥的气候很容易使侵染处的水分蒸发，从而形成干腐的症状。

3.5 棉花是一种蕾铃脱落比较严重的作物，平时自然脱落率也在50 %以上。在进行花、蕾接虫试验时，若在开花初期进行，一般成铃率较高；若在开花中后期接虫，不论是接种棉蚜，还是花蓟马，为了保证接虫试验获得较好的结果，接虫之后应将附近的其它蕾铃尽量去掉，以减少供试蕾铃的脱落，保证试验的成功率。如2018年1月28日于三亚第1次接种花蓟马，接虫后将周围的蕾、花、铃去掉，其接虫试验的成铃率为90%以上；2019年2月2日第2次接虫试验，没有将周围的蕾、花、铃去掉，其接虫试验的成铃率都不到40%，试验中大量接虫铃的脱落，对试验的结果都会产生一定的影响。

4 结 论

近年来在新疆棉田所出现的僵铃和裂铃问题，和以往的烂铃病害有明显的区别。其症状主要包括性质完全不同的两种类型：一种是在铃面上产生锈色的斑纹；另一种是在铃面上不产生锈色的斑纹，铃面常呈黑色，并常覆盖有黑褐色或橄榄绿色等霉层。前者主要由花蓟马为害造成，后者与棉蚜为害和病菌感染有关。单纯的棉蚜为害虽不造成黑色的僵铃和裂铃，但其为害造成伤口及其分泌物可明显诱发一些弱寄生菌：如枝孢菌(Cladosporiumspp.)和一些链格孢菌(Arternariaspp.)的侵染和繁殖，使铃面产生橄榄绿色或黑褐色等霉层，进一步导致僵铃和裂铃的发生。