黄河流域棉花品种对铃病抗性与烂铃空间分布研究

赵鸣，薛超，李洪刚，杨媛雪，隋洁，李卓，段爱玲

（1.山东棉花研究中心，济南250100；2.山东省植物保护总站，济南250100；3.山东省农业科学院，济南250100）

铃病是棉花棉铃病害的统称，又称“烂铃病”，多种病原真菌、细菌均可侵染棉铃引发病害。 山东植棉区田间一般7 月下旬始见烂铃，8 月底9 月初达到高峰。 7－9 月份黄河流域降雨较多，且近年来灾害性天气发生频率增加，一定程度上也加重了烂铃的发生。棉花烂铃显著影响棉纤维品质且造成减产， 一般年份减产10%左右， 严重时可达30%～50%[1-2]。 化控、摘烂铃等农艺措施以及喷施化学药剂均可控制棉花铃病， 但药剂和用工成本较高，而选用抗病品种是防病保产的简单有效途径之一。关于棉花品种对烂铃的抗性， 许多学者开展了研究。李社增等评价了河北、 山东和河南3 省审定的50个棉花品种对棉花烂铃病的抗性[3]，李彩红等分析了湖南棉花品种（系）铃病抗性情况[4]，赵静等对新疆阿拉尔垦区的棉花品种进行了调查并筛选了抗性品种[5-6]，朱荷琴等研究了陆地棉、海岛棉等不同类型棉花品种铃病的发生差异[7]，冯自力等以大面积推广品种和2012 年国家区试品种为试验对象，研究棉花铃病发生轻重与品种的关系[1]，2018 年赵鸣等比较了山东省棉花新品种区域试验的供试品系棉花铃病的抗性差异[8]。 本研究以黄河流域推广种植的19 个审定品种和1 个海岛棉材料为研究对象，评价品种对棉花铃病的抗性，分析不同品种烂铃的空间布局，并进一步研究不同品种烂铃评价指标的相关关系以及铃病与枯、黄萎病的关系，旨在为黄河流域棉花铃病抗性品种选育提供数据支持和依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点与材料

试验于2017 年在山东棉花研究中心试验站（临清）（115°41'E，36°48'N）进行。

供试材料详见表1。

1.2 试验设置

每个品种为1 个处理，重复3 次，小区为6 行区，行长5 m，随机区组排列。600 g·L－1吡虫啉悬浮种衣剂按100 kg 脱绒的试验种子使用350 g（有效成分用量）进行包衣处理（防治苗期蚜虫），晾干后播种。 采用大小行（60 cm＋90 cm）覆膜直播，一膜两行，播种时间为4 月25 日，播种后1 周左右开始放苗，25 d 左右定苗， 株距30 cm 左右， 密度为每666.7 m23 000 株。

1.3 病害调查方法

1.3.1枯萎病。在枯萎病发生高峰期（6 月下旬）调查小区中间2 行，记录病株数和发病等级，按常规方法计算其发病率和病情指数（简称“病指”）。枯萎病发病分级，参考山东省棉花新品种区试抗枯萎病鉴定标准：0 级， 健株， 无症状表现；1 级， 病株≤25%叶片表现病状；2 级， 病株＞25%～≤50%叶片表现病状，植株矮化；3 级，病株＞50%～≤90%叶片表现病状，植株明显矮化；4 级，病株叶片90%以上表现病状，植株枯死或急性凋萎死亡[9]。

表1 参试品种及审定情况

1.3.2黄萎病。在黄萎病发生高峰期（8 月底）调查小区中间2 行，记录病株数和发病等级，按常规方法计算其发病率和病指。 黄萎病发病分级，参考山东省棉花新品种区试抗黄萎病鉴定标准：0 级，棉株健康，无病叶，生长正常；1 级，棉株发病叶片≤25%表现病状；2 级，棉株发病叶片＞25%～≤50%表现病状；3 级， 棉株发病叶片＞50%表现病状；4级，棉株全株发病叶片干枯脱落，或因病棉株枯死，叶片脱落棉株成光秆[9]。

1.3.3铃病。在棉花铃病发生前期（8 月2 日）和后期（9 月2 日）进行2 次调查，整行调查小区中间2行，记录调查总株数、烂铃株数、每株棉花的烂铃数量、烂铃发生的位置和每个烂铃的发病级别，计算烂铃株率、平均单株烂铃数和病情指数。铃病分级，参考李建社等的分级方法：0 级，健铃；1 级，病斑或霉层面积≤25%棉铃表面；2 级，病斑或霉层面积＞25%～≤50%棉铃表面；3 级， 病斑或霉层面积＞50%～≤75%棉铃表面；4 级， 病斑或霉层面积＞75%～≤100%棉铃表面[3]。

1.4 数据处理及分析方法

1.4.1计算公式。发病（烂铃株）率（rD，%）=ND/NP×100，式中ND为病株（烂铃株）数，NP为总株数；病指（DI）=Σ（（NDL×i）/（NB×4））×100，式中NDL为各级病株（铃）数，i为相应病级，NB为总株（铃）数；平均单株烂铃数（NMP）=NRB/NP，式中NRB为烂铃数，NP为调查总株数。

1.4.2数据分析。采用MS Excel 2013 和IBM SPSS Statistics 20 对试验数据进行处理分析，用Duncan's 新复极差法 （Duncan's new multiple range method，DMRT）进行差异显著性检验；采用Ward法对烂铃株率和平均单株烂铃数2 个因素的区间Euclidean 距离进行聚类分析， 确定铃病发病程度[1]；采用Pearson 相关系数进行相关性分析，并用进入法进行多元线性回归分析。

2 结果与分析

2.1 不同调查时间烂铃发生情况

7 月下旬棉田中开始零星发生烂铃，8 月2 日进行第一次铃病调查，9 月2 日进行第2 次调查，前期和后期各品种的铃病发生情况均存在显著差异，且各品种前期和后期的发病情况不同。 海7124前期烂铃发生最重， 平均单株烂铃在1 个以上，而同期其他品种平均单株烂铃均未超过0.5 个；铃病发生的后期， 各品种烂铃情况均不同程度加重，平均单株烂铃除冀棉11 和冀棉169 小于1 个以外，其他品种均在1 个及其以上， 鲁棉研26 最高，达2.02 个， 海7124 后期烂铃发生较其他品种加重程度相对较小，其后期属于较轻发生（表2）。从9 月2日第二次调查结果来看，大部分品种平均单株烂铃数和烂铃株率差异不显著， 仅发病最重的鲁棉研17、鲁棉研26、鲁棉研38、鄂荆1 号和冀棉11 之间平均单株烂铃数和烂铃株率均达到显著差异水平（P＜0.05）。

2.2 烂铃株率、 平均单株烂铃数及烂铃发病指数的关系

烂铃株率、平均单株烂铃数及烂铃发病指数是衡量烂铃发生轻重的3 个常用指标。对3 个指标进行相关分析，结果表明3 个指数间存在显著相关关系（表3）。 进一步采用进入法对3 个指标进行多元线性回归分析，烂铃发病指数和烂铃株率及平均单株烂铃数存在显著的多元线性关系， 调整R2为0.893，相关性良好，且不存在共线性关系（表4、表5）。 根据多元回归残差直方图、P-P 图和散点图（图略），残差基本符合正态分布，散点在－2～2 分散分布。 因此，可获得多元线性模型为y（烂铃病情指数）=－0.35＋8.625xa（平均单株烂铃数）－0.05xb（烂铃株率）。

表2 不同棉花品种铃病发生情况

表3 3 个铃病病情指标的Pearson 相关性

表4 3 个铃病发病指标的多元线性模型检验统计量

表5 3 个铃病发病指标多元线性模型系数及其检验统计量

2.3 烂铃发生与其在棉株上的位置关系

分别调查了前期和后期烂铃在棉株上的发生位置， 结果表明烂铃发生随着果枝位由下向上、果节位由内到外，逐渐减轻（图1）。 前期烂铃主要集中在第1 果枝的1、2 节位， 海7124 这两个果节烂铃所占比例最低，为48.53%，其余品种均在72%以上， 有13 个品种第1 果枝的1、2 节位发生烂铃所占的比例为100%； 后期烂铃逐渐往更高果枝位和更外侧的果节位发展，位置低的果枝和内围果节的烂铃发生比例高，所有品种1、2、3 果枝烂铃比例在82.14%～100.00%，所有品种1、2、3 果节烂铃比例在98.48%～100.00%。

图1 不同品种烂铃发生位置及数量

图1 （续）

2.4 枯、黄萎病与铃病发病的相关关系

枯萎病、黄萎病和铃病病情指标相关性分析结果（表6）表明，枯萎病和黄萎病发病率和病指之间存在显著的正相关性，而铃病烂铃株率和烂铃病指与枯、 黄萎病的发病率及病指均存在负相关关系，但均未达到显著相关。

表6 3 种病害的病情指标间的Pearson 相关系数

3 讨论与结论

铃病在新疆棉区和黄河、长江流域棉区均可常年发病，造成棉花减产影响纤维品质。 近年来棉区灾害性天气发生频率的增加，也一定程度上加重了棉花铃病的危害， 给棉花生产造成了巨大的损失。王昆等1996 年研究指出， 棉花烂铃主要发生在棉株的下部1～4 果枝和1～2 果节的层围内[10]。相较于以前的棉田精细管理种植模式，本研究针对目前生产上普遍采用的简化栽培模式，调查发现当前种植模式下棉花烂铃的空间分布较以前未发生明显变化，仍集中在棉株的中下部内围层。

早年棉花生产精细管理，用药多、管理细，多采用施用化学药剂和人工摘铃剥花晾晒来减少烂铃损失。 但随着农资和人工成本的增加，原来的精细种植模式已经不适应当前棉花生产形势，当前节本增效的简化管理模式下棉花的病虫害防治需要保证防效、降低投入。 关于铃病的防控技术已有一些研究报道，鹿秀云等提出利用行间覆膜技术可有效防治烂铃[11]，唐薇等研究指出田间物理阻隔对烂铃有防治效果，但覆膜和物理阻隔仍须进一步降低防治成本[12]。对于枯萎病和黄萎病，采用选用抗病、耐病棉花品种的方法减轻损失，育种家在品种选育时会筛选抗、耐病品种，国家和省级新品种审定前也进行相应的抗性鉴定，审定抗病性好的品种[13]。 因此，对于控制棉花铃病危害，选择抗性品种也是一种简单有效的方法。 朱荷琴等[7]、冯自力等[1]、李彩红等[4]、李社增等[3]均指出棉花品种对铃病抗性存在显著差异。但目前国内育种家选育棉花品种时对铃病抗性指标的关注度较低，国家、省级的新品种审定中也没有针对铃病的抗性要求；因此，希望通过本研究引起育种家对棉花铃病抗性的关注，在新品种选育中筛选和培育抗枯、黄萎病兼顾铃病抗性的材料。

棉花病害的调查，发病程度往往采用发病率和病情指数作为评价指标，但铃病多选用烂铃株率和平均单株烂铃数进行评价，烂铃的发生程度也存在差异。本研究发现烂铃病情指数与烂铃株率及平均单株烂铃数显著正相关，且存在线性关系。因此，可选择平均单株烂铃数和烂铃病情指数两者之一作为铃病发生情况的评价指标。