西南地区荞麦根结线虫危害与前茬作物及苦荞产量的相关性

孙道旺，何成兴，尹桂芳，卢文洁， 王艳青，隆文杰，张艳军，胡选江，刘 佳，王莉花*

(1.云南省农业科学院生物技术与种质资源研究所/云南省农业生物技术重点实验室/农业部西南作物基因资源与种质创制重点实验室，云南 昆明 650205；2.云南省农业科学院农业环境资源研究所，云南 昆明 650205；3.玉溪市农业科学院，云南 玉溪 653100)

【研究意义】荞麦为蓼科(Polygonaceae)荞麦属(Fagopyrum)1年生草本植物，富含黄酮类化合物，极具保健价值，有甜荞(F.esculentum)和苦荞(F.tataricum)2个栽培种[1]，甜荞主产区为北方的内蒙古、陕西、山西、甘肃和宁夏，常年种植面积约70～80万hm2；苦荞主产区为长江以南的云南、四川、贵州、重庆和西藏，常年种植面积在50万hm2以上[2]，是西南地区调节茬口的重要粮食作物之一。根结线虫是苦荞生产中的主要病害之一，苦荞早期被根结线虫侵染危害，植株生长受到严重影响，分支及花序减少，籽粒饱满度不够，产量降低，质量变差。【前人研究进展】随着农作物种植规模化和高值农业的快速发展，植物线虫病呈严重发生趋势，将为中国第二大植物病害，其中孢囊线虫和根结线虫危害最为严重[3]。目前报道的根结线虫有 90 多种，中国有39种，其中爪哇根结线虫(Meloidogynejavanica)、花生根结线虫(M.arenaria)、北方根结线虫(M.hapla)和南方根结线虫(M.incognita)引起90%以上的植物根结线虫病[4-5]。根结线虫寄主广泛，能侵染危害绝大部分农作物，造成不同程度的损失，四川凉山、攀枝花烟区，烟叶每年损失率为10%～20%，局部地块发病率超过70%[6]，海南淮山药受线虫危害减产24%～40%，严重者达60%～80%，甚至完全不能食用[7]，全球水稻年产量损失估计范围为10%～25%[8]，蔬菜和果树产业的健康发展也受其严重威胁[9-10]。前茬作物的根结线虫病，会明显影响后茬作物，冯明祥等[11]研究结果表明，在大棚条件下，前茬作物为芹菜的A棚地和C棚地，番茄根结线虫病的病情指数为14.29和33.33，而前茬作物为番茄(即连作)的B棚地和D棚地，番茄根结线虫病的病情指数为80.47和57.65。李淑如等[12]报道显示，前茬作物为丹参(连作)和棉花，丹参根结线虫较多，发病严重；前茬作物为玉米、红薯和花生，丹参根结线虫发生少量。危害荞麦的根结线虫主要有南方根结线虫(M.incognita)、爪哇根结线虫(M.javanica)和花生根结线虫(M.arenaria)3种，其中南方根结线虫(M.incognita)为优势种群[13]。【本研究切入点】西南地区地形地貌多为山地和丘陵，人均耕地少，贫困程度深，但自然资源丰富，光热条件极为优越[14]，耕地复种指数潜力理论值高达288.3%[15]，1年2熟、3熟现象较为普遍。在生产中发现，荞麦根结线虫的发生危害，与前茬作物明显相关，但有关荞麦根结线虫的发生危害与前茬作物及苦荞产量的相关性研究，未见文献报道。【拟解决的关键问题】开展荞麦根结线虫发生危害与前茬作物及苦荞产量的相关性研究，可为西南地区荞麦生产合理布局和根结线虫绿色防控提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 荞麦根结线虫危害与前茬作物的相关性

2018—2019年，在西南地区云南、贵州、四川和重庆4省(市)荞麦主产区，对不同前茬作物的荞麦种植地块，按照5点取样法，每块地5点取样，每点随机调查30株荞麦植株，按照调查病情分级标准，对每株荞麦根部受害程度进行分级记载，统计各病情级别株数，计算发病株率和病害病情指数，分析荞麦根结线虫危害与前茬作物的相关性。

1.2 根结线虫危害与苦荞产量的相关性

1.2.1 病情级别与荞麦产量的相关性 2019年，在试验大棚内，将种植土壤充分混匀备用。从云南省曲靖市马龙区旧县镇烟区选取根结线虫危害较为严重的和健康的烟根，带回室内分别切剪成2～3 cm的小段，按照每钵烤烟病根100、150、200、0 g 4种处理设计，分别放入事先装有2/3种植土壤的塑料营养钵(20 cm×18 cm)中，为避免放入的烟根量不同而影响参试的荞麦产量，试验时用已切剪的健康烟根在每钵中分别补足烟根总量200 g，然后将苦荞品种‘云荞1号’种子10～15粒/钵均匀播入钵中，覆土3～4 cm。待荞麦苗生长至2～3真叶时，每钵定植5株。每一处理种植30钵。试验材料生长成熟时，分别调查每株荞麦的籽粒产量和根结线虫危害级别，建立病情级别与荞麦产量的回归方程，分析其相关性。

1.2.2 病情指数与荞麦产量的相关性 2019年，在云南省曲靖市马龙区旧县镇烟后苦荞秋播种植区，选取荞麦生长成熟的地块10块，采用5点取样法，每块地选取5个点，每个点随机调查50株荞麦根部受线虫危害程度，调查每株危害级别并统计各危害级别株数，计算病害病情指数；分别称量每一调查点50株荞麦籽粒的产量，建立病害病情指数与荞麦产量的回归方程，分析其相关性。

1.3 根结线虫病情分级标准和病情指数计算

病情分级标准[13]0级：根部正常，无可见根结；1级：1/3以下根上有少量根结；2级：1/3～1/2根上有根结；3级：1/2以上根上有根结，少量次生根上发生根结；4级：所有根上，包括次生根上也长满根结。

1.4 数据统计与分析

试验数据采用Microsoft Office Excel 2003进行统计处理和回归性分析，数据不做任何转换。

2 结果与分析

2.1 根结线虫危害与前茬作物的相关性

通过对四川、重庆、贵州和云南4省(市)29个地点30块地(表1)调查发现，荞麦根结线虫的危害与所调查的前茬作物差异较为明显(图1)。烤烟为前茬作物，荞麦根结线虫发生危害最为严重，发病株率为31.67%～83.93%，平均为60.47%；病情指数为8.75～34.74，平均为23.25。其次为甘蓝，发病株率为0～23.90%，平均为11.95%；病情指数为0～6.61，平均为3.31。玉米、马铃薯、玉米和马铃薯套种地、油菜和辣椒等前茬作物，荞麦根结线虫虽有发生，但危害较轻，发病株率在5%以下，病情指数在1.00以下。玛卡和休闲地，没有荞麦根结线虫病发生。

表1 调查地点及前茬作物

2.2 根结线虫危害与苦荞产量的相关性

2.2.1 病情级别与荞麦产量的相关性 大棚根结线虫接种试验(表2)显示，共调查试验材料‘云荞1号’416株，其中0级66株，占试验材料15.87%，1级186株占44.71%，2级61株占14.66%，3级50株占12.02%，4级53株占12.74%，各级别除1级外，所占比例差距不大。应用Microsoft Office Excel软件，建立根结线虫病情级别和苦荞单株产量之间的线性相关方程式为：y=-0.4175x+3.086，R2=0.1473(图2)，方程式系数a=-0.4175表明，根结线虫病害级别和‘云荞1号’单株产量相关性呈负相关，即随着病害级别升高，苦荞单株产量随之降低。另外，相关性系数R2=0.1473表明，虽然根结线虫病害级别和‘云荞1号’单株产量之间呈负相关，但相关性较弱。

2.2.2 病情指数与苦荞产量的相关性 通过对云南省马龙区旧县镇烟后荞麦秋播区10块地50个点共2500株苦荞的调查，应用Microsoft Office Excel软件，建立50个点根结线虫病情指数和苦荞产量的线性相关方程式为：y=-4.604x+600.35，R2=0.1652(图3)。方程式系数a=-4.604表明，苦荞根结线虫病情指数和50株苦荞产量相关性呈负相关，即随着苦荞病情指数增大，苦荞产量随之降低。另外，相关性系数R2=0.1652表明，虽然根结线虫病情指数和苦荞产量之间呈负相关，但相关性也比较弱。

3 讨 论

3.1 根结线虫危害与前茬作物的相关性

通过对玉米、马铃薯、辣椒、烟草、油菜、甘蓝和玛卡等前茬作物地块和休闲地的调查结果表明，烤烟地块的荞麦根结线虫危害程度最为严重，其次为甘蓝、辣椒、马铃薯、玉米和油菜等前茬作物地，而玛卡地和休闲地没有发现根结线虫危害荞麦。

根结线虫病为土传病害，前茬作物发生根结线虫病害之后，栽培地土壤中根结线虫的幼虫和卵的数量会显著增加[16]，决定该病害的发生、流行和爆发。因此，前茬作物根结线虫发生危害严重，将导致下茬寄主植物也受害严重。前茬种植对根结线虫具有杀灭性的万寿菊[17]，芹菜根结线虫发病率仅为6.00%，病情指数为1.5，试验防治效果为62.38%[18]。何成兴等[13]研究发现，前茬为烟草的地块荞麦根结线虫危害最严重，马铃薯地次之，玉米地则较轻，本调查结果与此结论一致。根结线虫病是西南烟区的主要病害[19-20]，危害种类主要是花生根结线虫(M.arenaria)、南方根结线虫(M.incognita)和爪哇根结线虫(M.javanica)[21-23]，而危害荞麦的根结线虫也以这3种为主[13]，这是烤烟后茬荞麦被根结线虫危害最严重的根本原因。玉米[24]、马铃薯[25]、辣椒[26]、油菜和甘蓝[27]均为根结线虫寄主植物，也是西南地区常年种植的主要农作物，但根结线虫病发生危害较轻，以致后茬荞麦根结线虫危害也较轻。玛卡是否为根结线虫寄主植物，未见文献报道，有待开展相关试验研究，目前产生中未发现被根结线虫危害的现象，因此玛卡地和休闲地种植荞麦，没有根结线虫危害。因此，西南地区荞麦种植地，应尽量避开烤烟种植地，选择前茬根结线虫危害轻的玉米、马铃薯、玛卡等作物种植地或空闲地，以减轻根结线虫对荞麦的危害。

表2 ‘云荞1号’苦荞根结线虫病情级别统计数

3.2 根结线虫危害与苦荞产量的相关性

根结线虫危害病情级别与荞麦产量相关性方程：y=-0.4175x+3.086,R2=0.1473，方程式a值表明，随着根结线虫病害级别的升高，苦荞单株产量随之降低，但相关性比较弱。张振臣等[28]研究建立了烟草产量损失率与根结线虫病害级别的方程式：y=20.51x+5.6,R=0.98696(其中y为产量损失率，x为根结线虫病害级别)，方程式显示，随着根结线虫病害级别的升高，烟草产量也随之降低，其相关性与本文研究结果相符，但是烟草产量损失率与根结线虫病害级别的相关性比较强；根结线虫病情指数与苦荞产量相关性方程：y=-4.604x+600.35,R2=0.1652，方程式a值表明，随着根结线虫病病情指数的升高，苦荞产量随之降低，相关性也比较弱。吴华新等[29]回归模拟了芹菜根结线虫病情指数与产量损失率的一元非线性数学模型y=0.026x1.6429,R=0.9951(其中，y为产量损失率，x为根结线虫病病情指数)，数学模型显示，随着根结线虫病情指数升高，芹菜产量随之降低，其相关性与本文研究结果相符，其R值表明，芹菜产量损失率与根结线虫病情指数的相关性比较强。本文研究的2个方程式共同显示出根结线虫危害程度与苦荞产量之间呈负相关的趋势，但相关性较弱，其原因可能与蓼科植物的特殊结构有关。荞麦根系属于直根系，包括定根和不定根，定根分主根和侧根2种[2]，主根由种子的胚根发育而成，从主根上发生的支根为侧根，主根以上的茎、枝部位产生的根为不定根。在荞麦定根(主根和侧根)受到根结线虫危害后，茎、枝部产生的不定根也能为荞麦植株生长提供水分和养分。在实际生产中发现，荞麦苗期主根被根结线虫严重危害时，侧根不能发生，植株生长较弱，茎、枝部也不能产生不定根，最终荞麦低产或绝产。因此，保证荞麦苗期主根不受根结线虫危害，才能保证荞麦产量不受严重损失。

4 结 论

研究明确了西南苦荞种植区域荞麦根结线虫的发生危害与烤烟、甘蓝、玉米、马铃薯、玉米和马铃薯套种、油菜、辣椒和玛卡等前茬作物的相关性，烟后荞麦根结线虫危害最为严重，其次为甘蓝，再次为玉米、马铃薯、玉米和马铃薯套种、油菜、辣椒等，玛卡和休闲地，没有荞麦根结线虫病发生；荞麦根结线虫危害与苦荞产量之间的相关性为负相关，因荞麦能生长不定根，所以其相关性较低。荞麦幼苗期主根被根结线虫寄生后，严重影响产量，因此苗期是荞麦根结线虫防控的关键。以上研究结果，能为中国西南地区荞麦根结线虫病绿色防控提供理论依据。