甘肃省黄芪霜霉病发病规律及防治经济阈值研究

陈泰祥, 杨小利, 陈秀蓉*, 李春杰, 王涵琦, 王艳,3

(1. 兰州大学草地农业科技学院,农业部草地农业生态系统重点开放实验室,甘肃 兰州 730020；2.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；

3.甘肃中医学院药学系,甘肃 兰州 730000)

甘肃省黄芪霜霉病发病规律及防治经济阈值研究

陈泰祥1,2, 杨小利2, 陈秀蓉2*, 李春杰1, 王涵琦2, 王艳2,3

(1. 兰州大学草地农业科技学院,农业部草地农业生态系统重点开放实验室,甘肃 兰州 730020；2.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；

3.甘肃中医学院药学系,甘肃 兰州 730000)

摘要：为明确甘肃省黄芪霜霉病的发病规律、防治药剂、经济危害允许水平和防治经济阈值，采用田间定点定期系统调查的方法，对该病害的发病进程以及影响发病的气候因素等进行了研究，采用模型拟合的方法研究了霜霉病病情指数与黄芪产量损失率的最佳拟合模型，选用6种杀菌剂进行了田间药效试验。结果表明: 黄芪霜霉病在5月份显症，8月初至9月中旬为盛发期，一直延续到收获。黄芪霜霉病的病情指数随晚间平均相对湿度和病情基数的增加而增加，病情指数增长率随着白天平均温度的增加而增加。4种模型拟合结果表明，对数函数(y=33.81lnx-97.15)是拟合霜霉病病情指数(x)与黄芪产量损失率(y)的最好模型；选用60%百泰(5%吡唑醚菌酯·55%代森联)WG 800倍液进行霜霉病的防治时，经济危害允许水平和经济阈值分别为5.65%和17.73。药剂试验结果表明，52.5%抑快净WG 1500倍液、60%百泰WG 1000倍液是防治黄芪霜霉病良好的药剂；72%霜脲氰·锰锌WP 400倍液、75%百菌清WP 350倍液以及65%代森锌WP 200倍液对黄芪霜霉病亦有较好的防效，可选择在生产中使用。

关键词：黄芪；霜霉病；发病规律；经济危害允许水平；经济阈值

A study of outbreak occurrence and economic threshold of downy mildew onAstragalusmembranaceus

CHEN Tai-Xiang1,2, YANG Xiao-Li2, CHEN Xiu-Rong2*, Li Chun-Jie1, WANG Han-Qi2, WANG Yan2,3

1.StateKeyLaboratoryofGrasslandArgo-Ecosystem,CollegeofPastoralAgricultureScienceandTechnology,LanzhouUniversity,Lanzhou730020,China; 2.CollegeofPrataculturalScience,GansuAgriculturalUniversity,KeyLaboratoryofGrasslandEcosystemofEducationMinistry,PrataculturalEngineeringLaboratoryofGansuProvince,Sino-U.S.CentersforGrazinglandEcosystemSustainability,Lanzhou730070,China; 3.GansuCollegeofTraditionalChineseMedicine,Lanzhou730000,China

Abstract:To determine outbreak occurrence, economic infection level and economic threshold of downy mildew (Peronospora astragalina) on Astragalus membranaceus in Gansu Province, the disease dynamics and the correlation between disease and weather conditions were analysed based on data from fixed on-site field investigation and systematic field surveys. A curve fitting technique was used to define the relationship between disease index and yield loss for A. membranaceus. Fungicides to control the disease were tested. It was found that the peak period for downy mildew occurrence was from early August to mid-September, the disease risk index was low after mid-September. Statistical analysis revealed that the disease risk index increased gradually with the increasing mean night relative humidity and disease cardinality. The logarithmic regression model (y=33.81 ln x-97.15) adequately described the relationship between disease index (x) and yield loss (y) of A. membranaceus. The economic injury levels for downy mildew on A. membranaceus treated with 5% Pyraclostrobin·55% Metiram diluted 800 times were 5.65%, and the economic threshold was about 17.73. Sensitivity testing for fungicides showed that 22.5% Famoxadone·30% Cymoxanil diluted 1500 times, 5% Pyraclostrobin·55% Metiram diluted 1000 times, 8% Cymoxanil·64% Mancozeb diluted 400 times, 75% Chlorothalonil diluted 350 times and 65% Zineb diluted 500 times could be used in rotation to control powdery mildew on A. membranaceus.

Key words:Astragalus membranaceus; downy mildew; epidemic regularity; economic injury levels; economic threshold

黄芪(Astragalusmembranaceus)是豆科多年生草本植物，别名棉芪，黄耆，百本，百药棉，血参，人衔等，黄芪的药用迄今已有两千多年的历史，在增强机体免疫功能、保肝、利尿、抗衰老、抗应激、降压、抗菌等方面有显著的疗效，主要分布在我国的甘肃、内蒙古、山西、河北以及东三省等地[1]。

甘肃省是我国中药材生产大省之一，大宗道地药材有三十多种。黄芪是甘肃省大宗药材之一，因甘肃省 “环境干旱、土壤偏碱性、昼夜温差大”等特殊的自然环境而使黄芪的有效成分含量高，个大质坚闻名全国，与党参、当归、甘草、大黄并称为“陇药五金花”。据统计，甘肃省黄芪种植面积占全国总量的50%，其中定西市黄芪年平均种植面积也已稳定在20万亩左右[2]。黄芪产业已成为当地促进农村经济发展和农民增收致富的支柱产业。然而黄芪病害的发生和危害严重制约黄芪产业的进一步发展，其中由黄芪霜霉菌 (Peronosporaastragalina)引起的霜霉病就是主要病害之一[3]，此病害在甘肃省各主产区普遍发生，病株率达 63.3%~100.0%，严重度 1~4 级，主要危害叶片，严重时病叶卷曲、干枯、脱落，严重影响黄芪的产量和品质[4]。关于黄芪霜霉病的研究，查阅相关文献，仅骆得功和韩相鹏[5]报道了该病害的病原、分布以及发生规律和防治。笔者于2012年对此病害的症状、病原以及药剂防治亦进行了研究报道[4]。而有关该病害的发病规律及防治经济阈值尚缺乏系统调查研究。

危害损失允许水平(economic injury levels)是在某种防治水平下衡量此病害对产量的允许损失的一个指标。病害防治经济阈值(economic threshold)是指为防止有害生物发生量超过经济受害水平应采取防治措施时的有害生物发生量(病情指数)，又称防治指标，是判断病害防治成本和防治时期的重要指标，对指导黄芪种植区确定大面积防治时期，降低防治成本，获得最大的经济效益具有重要意义。因此，本试验于2013年通过田间定点、定期系统调查，对甘肃省黄芪霜霉病的田间发病进程、主要发病因素、防治经济阈值等进行了研究，为黄芪霜霉病病害流行学研究提供借鉴性经验，为黄芪霜霉病防治适期的确定提供理论基础。

1材料与方法

1.1　供试药剂

共选用6种药剂，其中52.5%抑快净和60%百泰是验证试验药剂，各药剂相关信息见表1。

1.2　试验地概况

试验地设在渭源县会川镇新城村后社，种植2年生黄芪，试验地地势平坦，肥力均匀，畦面宽1 m，畦沟深15 cm，畦沟宽20 cm，前茬种植当归，药效试验地占地面积1200 m2，发病规律试验地面积300 m2，黄芪霜霉病发病均匀，无其他病害发生，按常规进行水肥管理，试验前未施任何杀菌剂。

1.3　病害严重度分级标准[4]

0级：无病；

1级：病斑面积占整片叶面积的1%～25%；

2级：病斑面积占整片叶面积的26%～50%；

3级：病斑面积占整片叶面积的51%～75%；

4级：病斑面积占整片叶面积的76%～100%。

表1　药剂相关信息

1.4　发病规律调查方法

试验地共3个小区，每小区长10 m，宽10 m，共100 m2，每小区中选择生长较一致的黄芪70株，在茎秆上做标记，定点调查，系统观测黄芪霜霉病的发生进程。调查采用“Z”字型五点取样，每点14株，每株取上中下不同部位共30片复叶，调查发病率和严重度。试验期间不喷洒农药，其他田间管理同常规。于2013年8月12日起开始调查，每7 d调查1次，直到病害不再发展时停止调查。同时用Apresys自记温湿度记录仪每1 h记录1次田间小气候温湿度数据。获得数据采用Excel和SPSS软件进行病情指数与湿温度相关性等回归分析[6-10]。

1.5　药效试验

试验田每小区长10 m，宽2 m，共20 m2。每种药剂设3个浓度，具体见表2，每浓度3个重复，以喷施清水为对照，共计57个小区。每小区用药按每亩50 kg水换算成倍液[4,11]，分别于2013年8月23日，8月30日进行喷施。于每次喷施前和第2次喷施后第7天调查，每小区“Z”字型5点取样，每点调查植株上中下不同部位共20片复叶，即每小区调查100片复叶发病率和病害严重度。按下列公式(1)和(2)分别计算病情指数和药剂防治效果。利用Excel和SPSS数据处理系统对试验结果进行分析，采用邓肯新复极差检验(DMRT)法[12]。

(1)

(2)

式中,CK0：空白对照区施药前病情指数；CK1：空白对照区施药后病情指数；PT0：药剂处理区施药前病情指数；PT1：药剂处理区施药后病情指数。

1.6　病情指数与产量损失的回归分析

于2013年10月下旬黄芪采挖时进行测产。各试验小区随机抽取长2 m宽1 m的样方进行测产，最后换算成亩产。产量损失率计算以病情指数最低的处理为对照，按公式(3)计算产量损失率。选用4种拟合回归模型，即二次函数(y=ax2+bx+c) 、指数函数(y=aebx) 、对数函数(y=alnx+b) 、幂函数(y=axb)进行分析，根据4种回归模型获得的相关系数，筛选出最佳拟合模型。

(3)

1.7　经济危害允许水平(EIL)和防治经济阈值(ET)计算

根据Ruesink(1975)提出的模型进行EIL的计算[13-17]。

(4)

式中,C表示防治成本，P表示单价，E表示防治效果，Y表示产量。

根据经济危害允许水平，由病情指数与产量损失率的最佳拟合模型可得出黄芪霜霉病的防治临界病情指数。

2结果与分析

2.1　发病进程调查

由图1可见，8月12日调查时，田间发病率和病情指数分别为32.83%和31.87，随后发病率和病情指数快速稳定增长，到9月9日发病率已高达87.35%，到9月16日发病率已达到95.86%。9月9日病情指数为69.27，从8月12日至9月9日不到1个月的时间增长了37.4，9月9日到9月16日病情指数又出现了一个增长小高潮，7 d的时间增长了13.69，可见这个时期病害蔓延迅速。9月16日后病情指数和发病率不再增加，由此可见，8月初至9月中旬是黄芪霜霉病盛发期。

2.2　黄芪霜霉病病情发展与温湿度关系

连续43 d的测定结果显示(图2)，8月12日到9月16日试验地小气候夜平均相对湿度在89.03%～100%之间，平均97.69%，夜间平均相对湿度95%以上的有34 d，占79.07%，而白天平均温度在12.06～32.30℃之间，平均23.29℃，夜间平均温度11.94℃，根据前期试验结果，病菌孢子囊在5～30℃下均可萌发，最适为20℃，水中萌发率最高(未发表)。可见8月12日到9月16日不论白天还是晚间的温度都可满足其萌发，而夜间湿度相对较高，叶面有露水存在，有利于霜霉病菌孢子囊的萌发和侵染。此阶段病情指数增长迅速，为病害盛发期。

图2　田间夜平均相对湿度和白天平均温度Fig.2　Day’s average air temperature and night’s relative humidity in the study area

9月16日以后，日均气温为13.89℃，晚间平均气温11.09℃，尽管夜间平均相对湿度达到100%，但此时段温度较低，不利于病菌萌发。另外，田间发病率已高达95.86%，黄芪发病部位已相当多，病原菌只有落在未发病的健康部位才能有效侵染，因此，病情增长受到自我限制，病情增长趋于停止。随着发病部位逐渐增多，寄主的这种自我抑制作用也就越大。

2.3　病情指数、病情指数增长率与温湿度的关系

采用SPSS软件对黄芪霜霉病病情指数、病情指数增长率与温湿度各指标等进行了回归分析，得到了以下回归方程：

Y1=1.024x1+0.695x2-74.165r=0.935

Y2=2.421x3-35.320r=0.759

式中,Y1：病情指数;Y2：病情指数增长率; x1：前7d晚间平均湿度；x2: 病情基数(前7 d的病情指数)；x3：前7d白天平均温度 。

由以上2个回归方程可得：黄芪霜霉病的病情指数与前7d晚间平均湿度、病情基数之间均存在着显著相关性，从影响程度来看，前7d晚间平均湿度影响大于病情基数。病情指数增长率与前7d白天平均温度也有一定相关性。说明田间湿度、病情基数和温度共同影响病情的发展。

2.4　田间药效试验结果

田间药效试验结果表明，6种药剂对黄芪霜霉病均有一定的防治效果(表2)，其中60%百泰800倍液对黄芪霜霉病防治效果显著，用药2次后防效达85.29%，与其他药剂及浓度差异显著。52.5%抑快净750倍液、1500倍液和百泰1000倍液对黄芪霜霉病也有良好的防治效果，防效分别为83.59%, 79.70%和79.84%。64%杀毒矾200~300倍液防效大于72%，而65%代森锌300倍液对黄芪霜霉病防治效果较差，防效不及60%。

表2　杀菌剂防治黄芪霜霉病的田间防效试验结果

注：不同字母表示在P<0.05水平差异显著。

Note: The different small letters indicate significant difference atP<0.05 level.

2.5　病情指数与产量损失的回归分析

对黄芪霜霉病病情指数与黄芪产量损失率进行回归方程拟合，结果见表3和图3。结果显示，对数函数和二次函数的拟合效果较好，相关系数分别为0.965和0.958，因此选择对数函数模型(y=33.81lnx-97.15) 进行经济阈值计算。

图3　病情指数与产量损失率曲线拟合 Fig.3　Curve fit of disease index and loss ratio

2.6　经济危害允许水平(EIL)和防治经济阈值(ET)

EIL(economic injury levels)和ET(economic threshold)是衡量产量损失与防治成本关系的指标，随着黄芪产量，市场价格、防治成本等因素而变化。本研究通过走访农户了解当地用工工时费和防治所需药剂的市场价格可推算出防治费用C约为每亩250元，药剂以60%百泰WG800倍液计，防治2次的防效E为85.29%，目前甘肃省黄芪的市场平均价格P以5.8元/kg计，结合60%百泰WG800倍液处理区亩产Y为894.89 kg代入计算公式(4)可得经济危害允许水平(EIL)为5.65%。

根据经济危害允许水平，由霜霉病病情指数与黄芪产量损失率的最佳拟合模型(y=33.81lnx-97.15)可得出黄芪霜霉病的临界病情指数X为17.73，即甘肃省黄芪霜霉病防治的经济阈值(防治此病害的临界病情指数)ET为17.73。

3讨论

3.1　发病进程与防治时期

根据田间定点调查结果，5-6月黄芪返青时即表现霜霉病症状，但此时病株多为多年生黄芪，表现为系统性侵染症状，未见明显霉层，到生长中后期即7-8月开始，一年生和多年生黄芪病株叶片出现灰白色至浅灰白色霉层，此时症状较为明显，为最大限度地保证调查结果的准确性，笔者将发病进程的调查选在8月份开始。

表3　霜霉病病情指数与黄芪产量损失率各回归模型分析

本试验调查结果表明：甘肃省黄芪霜霉病一般5-6月开始发病，8月初至9月中旬为盛发期，9月中旬后病害稳定并持续至收获期，与报道一致[5]。本文通过对温湿度与病害发展的分析表明，此病害的发生流行与田间湿度有密切关系，这与已报道的“降水量多、结露时间长，霜霉病发生重，降水量少、结露时间短，霜霉病发生轻”的试验结果一致[5]，因此，根据病害发展进程和发生特点，建议合理密植，保证田间通风透光以降低田间湿度。生长季节以当地降雨情况确定防治时期，如7月份降雨频繁应及早防治，正常年份在7月下旬开始防治，8月份是此病防治的关键时期。可以选择60%百泰等高效低毒杀菌剂或生物源杀菌剂每隔7~10 d喷施1次，视病害发生程度可喷施2～4次。

3.2　药效试验

本试验选用的52.5%抑快净WG(22.5%噁唑菌酮·30%霜脲氰)和60%百泰WG(5%吡唑醚菌酯·55%代森联)是本课题组在2012年研究的基础上结合防效及用药量等因素筛选出的防治黄芪霜霉病的良好药剂。通过2年的试验表明，尽管这两种药剂在年际间由于气候、生态环境等因素的影响，防效存在一定差异，但对黄芪霜霉病仍表现出良好的防治效果，可用于生产中大面积防治黄芪霜霉病。另外，本试验结果表明，72%科露净WP (8%霜脲氰·64%代森锰锌) 400倍液连续用药2次后防效约75%，75%百菌清WP 500倍液的防效大于63%，与报道基本一致，仅64%杀毒矾对黄芪霜霉病的防效与报道的差异较大[5]，有待进一步验证。总之，通过2年的试验，筛选出的防治黄芪霜霉病的药剂及其浓度分别是52.5%抑快净WG 1500倍液、60%百泰WG 1000倍液、72%霜脲氰·锰锌WP 400倍液、75%百菌清WP 350倍液以及65%代森锌WP 200倍液，其中前2种药虽价格高，但其防效好且用量少，有利于生产绿色黄芪，是防治黄芪霜霉病的理想药剂，可在病情指数约为17时进行防治；而后3种药剂是常规农药，普遍销售，且价格相对便宜，容易被大部分药农接受，防治时期应适当提前，即在病情指数约为14～15时开始防治，并且适当增加用药次数，亦能保证防效。注意药剂交替使用，以延缓病菌产生抗药性。

3.3　经济危害允许水平(EIL)和防治经济阈值(ET)

本研究结果表明在目前甘肃省黄芪产量和防治成本的前提下，当防效达到85.29%时，霜霉病的经济危害允许水平为5.65%，防治经济阈值为17.73，即当病情指数达到17.73时开展第1次防治，此时为最佳防治时间，结合此病害的发病进程，第1次防治时间约为7月中下旬，如果病害继续发展，可在8月上旬开始连续防治2~3次，可将病情指数控制在经济阈值之下。

在农业生产中，根据田间病害病情指数、经济阈值及预期收益，可有效地制定出对某一病害有针对性的防治策略，使得病害的防治更加合理、经济、有效。经济阈值的计算除直接与作物产量、作物市场价格和病害防治成本有关外，还受许多因素的影响，如地域因素、气候条件及病害的发生规律等，因此在对黄芪霜霉病的实际防治中，经济阈值的研究还需综合参考诸多因素，以制定出适合本地区的经济阈值[17]。本研究的经济危害允许水平(EIL)和防治经济阈值(ET)仅表明在甘肃省及与其相似的环境条件下的指标。

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通讯作者*Corresponding author. E-mail: chenxiurong@gsau.edu.cn

作者简介：陈泰祥(1987-)，男，甘肃陇西人，在读博士。E-mail：chentxky@163.com

基金项目：甘肃省中药材产业科技攻关项目(GYC11-01)资助。

收稿日期：2015-01-29；改回日期：2015-04-20

DOI：10.11686/cyxb2015066http://cyxb.lzu.edu.cn