寒地水稻主栽品种稻瘟病流行规律

宋成艳， 王桂玲， 李立军， 刘乃生，刘学敏， 周雪松

（1.黑龙江省农业科学院佳木斯水稻研究所，佳木斯 154026；2.东北农业大学农学院植物保护系，哈尔滨 150030；3.黑龙江省农药管理检定站，哈尔滨 150090）

寒地水稻主栽品种稻瘟病流行规律

宋成艳1， 王桂玲1， 李立军3， 刘乃生1，刘学敏2*， 周雪松1

（1.黑龙江省农业科学院佳木斯水稻研究所，佳木斯 154026；2.东北农业大学农学院植物保护系，哈尔滨 150030；3.黑龙江省农药管理检定站，哈尔滨 150090）

摘要稻瘟病是危害我国水稻生产的四大主要病害之一。在自然发病条件下，研究了黑龙江省抗、感不同和熟期不同的6个生产主栽品种稻瘟病的流行规律，分析空气温度、相对湿度、降雨量、雨日数以及初始发病率等多种流行因素对发病率的影响。结果表明，不同熟期品种，感病品种叶瘟及穗颈瘟发病时间早、发展速度快、发病程度高，发病时间比抗病品种早7～10 d，供试品种田间稻瘟病的流行规律可用Logistic模型描述。分别建立了不同抗、感品种的稻瘟病叶瘟和穗颈瘟的预测模型，其中在黑龙江省水稻生产季节雨日和相对湿度对田间稻瘟病的流行速度影响最大，是稻瘟病流行的限制因子。

关键词寒地； 稻瘟病； 水稻品种； 流行规律

黑龙江省位于北纬43°25′～53°33′之间，年平均气温－5～4℃之间，是全国气温最低的省份，属寒地稻作区。据黑龙江省种子管理局统计，2010年水稻种植面积约293万hm2左右，是北方稻作区种植面积最大的早粳稻作区，也是全国重要的商品粮生产基地。

稻瘟病是危害水稻最严重的病害之一，属世界性水稻病害。每年均有不同程度的发生，重病地区一般减产10%～20%，重的达40%～50%，局部田块甚至颗粒不收。20世纪90年代以来，中国稻瘟病的年发生面积均在380万hm2以上，年损失稻谷达数亿kg［1］。1993年为中国稻瘟病大发生年，发生面积达543.2万hm2次，损失稻谷高达数10亿kg［2］。1999年、2002年、2005年、2006年黑龙江省稻瘟病大发生，2005年发病面积71.3万hm2，绝产面积3.6万hm2，导致水稻减产4.2亿kg。特别是佳木斯地区2005年稻瘟病发病面积达8.1万hm2，占水稻种植总面积的58.7%，其中，叶瘟发病面积2.86万hm2，占水稻总面积的35.3%；穗颈瘟发病面积5.24万hm2，占水稻总面积的64.7%。绝产面积0.72万hm2，占水稻总面积的5.2%。发生面积及发病程度是佳木斯地区发生水稻稻瘟病害有史以来最多、最严重的一次，造成减产0.7亿kg。2006年发生面积仍达73万hm2，其中叶瘟58万hm2，穗颈瘟15万hm2，一般发病地块穗颈瘟率为10%～25%，严重发病区穗颈瘟达70%以上［3-9］。稻瘟病已成为水稻高产、稳产的一大障碍，是制约水稻产量水平进一步提高的主要限制因素之一。因此解决寒地稻区稻瘟病大发生的问题势在必行。对黑龙江省稻瘟病流行规律研究较少见，黄春艳等［10-11］采用因子分析、逐步回归方法和电子计算机技术对黑龙江省水稻主产区进行了稻瘟病流行趋势预测及修正预报研究，我们参考前人的一些研究结果，结合本稻区的生产实际，从流行学角度开展寒地稻区水稻主栽品种稻瘟病发生规律研究，进一步明确寒地稻区水稻稻瘟病发生规律，为减轻稻瘟病危害提供科学依据，对指导农业生产，保障水稻生产高产、稳产具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 材料

试验材料为年种植面积超过6.67万hm2的寒地水稻主栽品种，选用熟期不同、抗感不同的6个品种见表1。

表1 参试水稻品种的抗病性及熟期Table 1 The resistance and maturity of the test rice varieties

1.2 方法

1.2.1 品种对稻瘟病发生规律的影响

1.2.1.1 田间试验设计

在自然感病圃内，选择早、中、晚3个熟期，抗、感差异明显的品种（见表1），每品种定点5穴，3次重复，于稻瘟病发生初期开始调查叶瘟，以叶片为单位，目测法记录叶片发病数和病级，每7 d调查1次；于9月初开始调查穗颈瘟，以穗为单位，目测法记录每穗发病情况，每7 d调查1次。

1.2.1.2 数据分析方法

按下列公式计算发病率、病情指数；以调查时间为X轴，病叶率为Y轴绘制散点图，根据散点图的趋势选择适当的数学模型进行回归分析，用SPSS 12.0软件包通过比较回归决定系数（R2）和剩余平方和（SQ）筛选最优方程。

1.2.1.3 调查标准

采用国际水稻所的苗、叶、穗颈瘟统一调查标准［12］。

1.2.2 气象因子对稻瘟病发生规律的影响

1.2.2.1 气象资料的收集

采用6－9月份黑龙江省农垦水稻所气象观测站气象资料，包括病害调查期间的日平均温度、日平均相对湿度、日降雨量、雨日数。

1.2.2.2 田间系统观察

方法同1.2.1.1。

1.2.2.3 数据整理分析

全部数据采用SPSS 12.0软件包进行拟合检验，以日平均温度、日平均相对湿度、降雨量、雨日、初始发病率及多种互作为自变量，发病率及多种转换为因变量进行逐步回归分析，建立田间稻瘟病预测模型。

2 结果与分析

2.1 水稻品种对稻瘟病发生规律的影响

2.1.1 早熟品种稻瘟病发生规律

以田间流行时间为X轴，发病率和病情指数为Y轴绘制散点图，发现感病品种‘合江19’发病早，病情发展速度快，以后趋于稳定；抗病品种‘龙粳12’发病时间晚，病情发展速度慢，抗病品种的发病时间比感病品种的发病时间晚10 d左右。从病情指数看，感病品种的感病程度比抗病品种的感病程度高，‘合江19’的病情指数比‘龙粳12’高27.1%，说明在相同条件下，感病品种叶瘟的发病时间早，流行速度快，发病程度高，抗病品种叶瘟的发病时间比感病品种晚10 d左右（图1）。

图1 早熟品种叶瘟发病率和病情指数Fig.1 The leaf blast incidence and disease index of early maturity variety

选用Logistic模型进行拟合检验，得出稻瘟病田间流行规律最优方程，早熟品种叶瘟田间流行规律为：

从穗颈瘟的发病情况看，感病品种‘合江19’无论发病率还是病情指数都呈上升趋势，比抗病品种‘龙粳12’的发病率高25.6%，病情指数比抗病品种‘龙粳12’高46.0%，感病品种的发病率高达96.4%，抗病品种的发病率虽也高达70.8%，但其病情指数低，病情发展的速度不同，抗病品种的发病时间比感病品种发病时间晚7 d左右（图2）。

图2 早熟品种穗颈瘟发病率和病情指数Fig.2 The neck blast incidence and disease index of early maturity variety

2.1.2 中熟品种稻瘟病发生规律

采用与早熟品种同样的方法分析中熟品种稻瘟病发生规律：从叶瘟的发病率看，感病品种‘空育131’和抗病品种‘绥粳3号’的发病情况趋势相同，感病品种‘空育131’的发病程度明显高于抗病品种，其病情指数高14.7%，说明中熟品种无论抗病品种还是感病品种叶瘟的发病时间和发展速度都呈相同趋势（图3）。

图3 中熟品种叶瘟发病率和病情指数Fig.3 The leaf blast incidence and disease index of moderate maturity variety

中熟品种叶瘟田间流行规律为：

在设计一些外观材料中，传统的玻璃会因为太阳的反射性作用，使得整个建筑看起来十分的美观和立体，因为镜面可以反射出其他的景物，给人带来愉悦，并且让人放松，但是也正是因为如此，镜面反射所带来的可能会导致光污染，并刺伤眼睛，给人带来视觉干扰，所以我们需要采用现在市面上新颖的材料，新型的材料往往可能可以避免这些问题。

穗颈瘟的发病情况，抗病品种‘绥粳3号’比感病品种‘空育131’发病时间晚14 d，感病品种的发病程度明显高于抗病品种，病情指数高出13.0%（图4）。

中熟品种穗颈瘟田间流行规律最优方程为：

‘绥粳3号’穗颈瘟发病率：

图4 中熟品种穗颈瘟发病率和病情指数Fig.4 The neck blast incidence and disease index of moderate maturity variety

2.1.3 晚熟品种稻瘟病发生规律

从叶瘟的发病情况看，抗病品种‘垦稻8号’和感病品种‘东农416’的发病时期相同，但抗病品种发病的急剧增长时间比感病品种晚7 d，感病品种严重度明显高于抗病品种，病情指数高出7.4%，说明抗病品种发病时间虽与感病品种相同，但病情发展的急剧增长期比感病品种晚7 d，发展速度慢，强度低（图5）。

晚熟品种叶瘟田间流行规律为：

从穗颈瘟的发病情况看，感病品种‘东农416’发生时间比抗病品种‘垦稻8号’早7 d，抗病品种‘垦稻8号’的病情急剧增长期比感病品种晚14 d，感病品种严重度明显高于抗病品种，病情指数高出40.6%，说明抗病品种穗颈瘟发生时间晚，发展速度慢，强度低（图6）。

图5 晚熟品种叶瘟发病率和病情指数Fig.5 The leaf blast incidence and disease index of late maturity variety

晚熟品种穗颈瘟田间流行规律最优方程为：

‘垦稻8号’穗颈瘟发病率：

2.2 气象条件对稻瘟病发生规律的影响

稻瘟病发病期间的日平均温度、日平均相对湿度、降雨量、雨日与发病率间的关系见图7、8。

全部数据采用SPSS 12.0软件包进行拟合检验，以日平均温度、日平均相对湿度、降雨量、雨日、初始发病率及多种互作为自变量，发病率及多种转换为因变量进行逐步回归分析，建立田间稻瘟病预测模型，得到如下结果：

图6 晚熟品种穗颈瘟发病率和病情指数Fig.6 The neck blast incidence and disease index of late maturity variety

感病品种叶瘟：

感病品种穗颈瘟：抗病品种叶瘟：

抗病品种穗颈瘟：

其中I—发病百分率，RH—日均相对湿度，I0—初始发病率，RQ—雨量，RD—雨日，T—日均温度。

图7 感病品种叶瘟田间流行因素图Fig.7 Epidemic factors influencing the leaf blast in susceptible varieties

图8 感病品种穗颈瘟田间流行因素图Fig.8 Epidemic factors influencing the neck blast in susceptible varieties

影响稻瘟病流行的气象因素中，最主要的是温度和湿度。温度影响水稻和病菌的生长发育，湿度影响病菌孢子的形成、萌发和侵入。温、湿度对稻瘟病发生发展的影响是相互关联的。

由2.1分析结果得知，稻瘟病田间流行趋势可以用Logistic模型描述，根据这一特点，确定采用“两点法”［13-14］计算病害表观侵染速率r值。

其中t2、t1为病害调查时刻，logit（x2）和logit（x1）为t2和、t1时刻调查病叶率的逻辑斯蒂转换值。根据此公式计算‘合江19’、‘东农416’品种的叶瘟和穗颈瘟的田间增长速率。7月15日至7月23日叶瘟的r值分别为0.219 8、0.440 7，其流行速度最快；8月5至13日‘东农416’穗颈瘟的r值为0.370 3，9月2日至9月9日‘合江19’的r值为0.286 3，其流行速度最快。此时日平均温度已经满足稻瘟病发生的适宜条件，根据稻瘟病菌孢子侵入后的潜育期一般为7 d，可以看出在发病率显著增长的前一周，降雨日数能够提供稻瘟病菌长时间的水滴饱和湿度条件，因此，在此期间稻瘟病叶瘟和穗颈瘟的流行速率也最快。

3 讨论

稻瘟病是典型的流行性病害，选育抗病品种、合理布局抗病基因始终是借助降低病害流行速率而控制其危害的最经济有效的途径。本试验从流行学角度出发，系统研究了不同成熟期、不同抗病性水稻品种在寒地栽培过程中稻瘟病的流行动态，明确了寒地水稻稻瘟病流行规律可用Logistic模型描述。

稻瘟病潜育期短、流行速度快，具有暴发性和间歇性的特点，各地区因栽培方式、品种类型、气候特点以及生理小种组成的不同，其稻瘟病的流行特点也不同。尽管有关气象因子与稻瘟病流行规律间关系的研究报告十分丰富，但研究高寒地区气象因子与水稻稻瘟病发病关系的资料还十分有限。已有的研究表明，南方稻区稻瘟病的发生以雨日对早稻稻瘟病流行程度的直接作用最大，其次是光照和雨量，温度的影响最小［15］。穗颈瘟流行程度与其发生期间的适日平均气温（即大于等于21℃、小于等于30℃之间的平均气温）高度相关［16］，与其发生期间的雨湿日数、平均相对湿度高度相关［16-17］。通过在高纬度生育期较短的寒地稻作区田间系统调查，我们发现初始发病率、雨日、相对湿度以及空气温度是稻瘟病流行的重要因子，其中在黑龙江省水稻生产季节雨日和相对湿度对田间稻瘟病的流行速度影响最大，是稻瘟病流行的限制因子。通过分析影响稻瘟病流行的多个因素建立了田间稻瘟病的预测预报模型，以期为稻瘟病的有效控制提供依据。

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致 谢： 本文从写作、数据处理到定稿，刘学敏导师给予了耐心的指导和无私的帮助，在此表示感谢及对导师深深的怀念。

中图分类号：S 435.111.41

文献标识码：A

DOI：10.3969／j.issn.0529-1542.2014.03.016

收稿日期：2013-08-04

修订日期：2013-12-03

基金项目：国家科技支撑计划项目（2012BAD04B01-03）；黑龙江省省长基金课题（2009HSJ-A）

*通信作者

Blast epidemic dynamics occurred in main rice varieties in cold regions

Song Chengyan1， Wang Guiling1， Li Lijun3， Liu Naisheng1，Liu Xuemin2， Zhou Xuesong1
（1.Rice Research Institute，HAAS，Jiamusi 154026，China；2.Department of Plant Protection，College of Agronomy，Northeast Agricultural University，Harbin 150030，China；3.Pesticide Management and Test Station of Heilongjiang Province，Harbin 150090，China）

AbstractRice blast is one of the four major diseases in rice production in China.Under natural infection conditions，the occurrence of rice blast in 6 varieties with different resistance levels and maturity，was studied.The effects of epidemic factors on disease rate were analyzed，including air temperature，relative humidity，rainfall，raining days and initial disease rate.The results showed that the occurrence of rice blast in susceptible varieties was earlier（7－10 days），more severe and faster than in resistant varieties.The epidemic dynamics of rice blast in test varieties could be described with Logistic model.The forecast models of leaf and neck blast in different resistant varieties and susceptible varieties were established.The rainy days and relative humidity imposed the greatest impact on rice production in Heilongjiang Province，which are the limiting factors for occurrence of rice blast.

Key wordscold region； rice blast； rice variety； epidemics