贵州省冬种马铃薯晚疫病发生的气象条件分析

蒋仕华，池再香，曾晓珊，杨秀勋，莫庆忠，陈金梅，雷 瑛

（1贵州省六盘水市气象局，贵州 六盘水 553001；2贵州省山地环境气候研究所，贵阳550002；3贵州省铜仁市气象局，贵州 铜仁 554300；4贵州省六盘水市农业科学研究院，贵州 六盘水 553001；5贵州省六盘水市农业农村局，贵州 六盘水 553001）

0 引言

马铃薯作为一种具有较高水平利用率的兼用型农作物，对保障中国的粮食安全越来越重要，其种植面积也逐年增加，由于贵州省昼夜温差较大，有利于干物质积累，马铃薯产品品质好，淀粉含量高，鲜薯口感好，且可以露地贮藏，每年能满足加工业7个月的原料供应，加工业发展潜力巨大。贵州作为中国马铃薯优势生产区，各地均有种植，由于贵州特殊的地形地貌条件，造就了贵州高原马铃薯的适宜种植时间较长，可实现一年四季均可种植，种植制度与北方马铃薯有着截然不同。贵州主要分为春薯一熟区和不同区域的冬、春薯两熟区，具有周年生产、周年上市的独特气候优势，马铃薯在贵州农业生产结构中，已占重要的位置，是贵州的主要农产品，年种植面积约80万hm2，居中国第二位，已成为贵州主要粮食作物和经济作物，并具有春种和冬种之分。春种马铃薯主要分布在贵州中部以西及高海拔地区，年平均种植面积36.7万hm2，占年总种植面积的48.8%；冬种马铃薯主要分布在贵州中部以东及低海拔地区，年平均种植面积43.3万hm2，占年总种植面积的54.2%。

在气候变化背景下，马铃薯面积的扩种，遭受干旱、连阴雨等气象灾害的影响明显加重，导致马铃薯病虫害发生种类越来越多、频率越来越高，以晚疫病害最为显著。马铃薯晚疫病是由病原真菌(Phytophthora infestans)引起的一种世界性毁灭性病害，发生、发展、流行迅速，一旦爆发，会造成马铃薯绝收。在马铃薯生产中，不少专家学者从春季马铃薯种植的气候适应性、气象灾害影响等方面对马铃薯生产进行了一些研究[1-6]，尤其是马铃薯晚疫病与气象因子关系的研究[7-8]，对防御马铃薯晚疫病的发生、减轻危害等方面发挥了积极作用。贵州春种马铃薯晚疫病发生的气象条件已开展了试验研究，通过试验研究，得出晚疫病主要在马铃薯现蕾—开花期发生[9-10]，但冬种马铃薯晚疫病发生的气象指标研究尚为空白，且冬种马铃薯在贵州占比较大，为了贵州马铃薯产业提质增效，很有必要开展冬种马铃薯晚疫病与气象条件的关系研究，找出冬种马铃薯晚疫病发生的气象指标阈值。因此，本文拟通过2015—2018年在贵州省六盘水市农业科学研究院综合科研基地（六枝特区岩脚镇）以及2017—2018年在贵州纳雍县、织金县、凤冈县、玉屏县、铜仁市、雷山县、都匀市、普安县、清镇市和普定县开展冬季马铃薯不同区域播种试验，掌握晚疫病在贵州不同区域发生、流行规律，研究气象条件对冬种马铃薯晚疫病发生、流行的影响，为抗晚疫病品种的选育、生产布局以及选择防治的最佳时机提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验区分布

试验地点选择在贵州六枝特区岩脚镇羊场村的六盘水市农业科学研究院综合科研基地（简称科研基地，下同），平均海拔1100 m；对比区选取贵州纳雍县（简称纳雍，下同）、织金县（简称织金，下同）、凤冈县（简称凤冈，下同）、玉屏县（简称玉屏，下同）、铜仁市（简称铜仁，下同）、雷山县（简称雷山，下同）、都匀市（简称都匀，下同）、普安县（简称普安，下同）、清镇市（简称清镇，下同）和普定县（简称普定，下同）共10个县市，海拔在400～1300 m之间（图1）。

图1 贵州冬种马铃薯试验区分布（黑色为综合科研基地，灰色为对比区）

1.2 供试品种及资料来源

1.2.1 科研基地 2015年冬种马铃薯供试品种有‘威芋5号’‘、云薯801’‘、费乌瑞它’，2016年冬种马铃薯供试品种有‘威芋5号’‘、米拉’、‘费乌瑞它’，2017年冬种马铃薯供试品种有‘威芋5号’‘、云薯801’‘、青薯79号’‘、宣薯5号’，2018年冬种马铃薯供试品种有‘威芋5号’‘、云薯801’‘、青薯79号’‘、宣薯5号’（表1）。

表1 科研基地2015—2018年冬种马铃薯品种及特性

温度和相对湿度资料来源于科研基地自动气象站实时观测值，温度和相对湿度资料均通过非均一性校订。

1.2.2 对比区 2017—2018年连续2年冬种马铃薯供试品种均为：‘费乌瑞它’（早熟品种）、‘青薯79号’（中早熟品种），‘威芋5号’（晚熟品种）。

气象资料来源：贵州省纳雍县、织金县、凤冈县、玉屏县、铜仁市、雷山县、都匀市、普安县、清镇市和普定县共10个国家气象观测站温度和相对湿度逐时观测值，并通过非均一性校订。

1.3 试验方法

在科研基地分别于2015年冬季（2016年1月29日播种）、2016年冬季（2017年1月29日播种）、2017年冬季（2018年1月27日播种）和2018年冬季（2018年12月21日播种）开展冬种马铃薯覆膜高产栽培技术试验研究，试验地土壤肥力中等，前作为玉米或辣椒或姜。试验采用随机区组设计，3次重复。采取开沟、起垄再覆膜方式种植，垄沟行距40 cm，垄宽60 cm，垄高15 cm，每垄种两行，垄间距80 cm，每行17株。基肥按15 t/hm2施放农家肥，每公顷用（N:P:K=15:15:15，总养分≥45%）复合肥600 kg。播种时，每公顷撒施辛硫磷颗粒剂（有效成分＞3.0%）90 kg，防治地老虎、蝼蛄和黄蚂蚁。

在对比区分别于2017年冬季（2018年1月上旬—2月下旬播种）和2018年冬季（12月中旬—2019年2月中旬播种）开展冬种马铃薯试验，均采用常规的开沟、行播方式，前作为烤烟或玉米或蔬菜，基肥为农家肥。

1.4 监测结果

晚疫病症状监测是以叶尖或叶边缘有水渍状绿褐色斑点来判定。湿度较大时，病斑迅速扩大，边缘为水渍状，形成一圈白色霉状物，在叶的背面长有茂密的白霉并形成霉层。干燥时，病斑变褐色且脆，无霉层。严重时，病斑扩展到主脉和叶柄，致使叶片萎蔫下垂。

1.4.1 科研基地 4年的冬种马铃薯气候试验，从播种到收获马铃薯全生育期为101～137天。在马铃薯出苗后，每2天观测1次，主要观测生育期及晚疫病；通过68～94天的观测，发现在马铃薯现蕾—开花期未监测到晚疫病症状（表2）。

表2 科研基地2015—2018年冬种马铃薯不同品种生育期及其晚疫病监测

1.4.2 对比区 通过2017年冬季在贵州省纳雍等10个县市马铃薯从播种到收获的气候试验，马铃薯全生育期为112～132天。马铃薯出苗之后，每天上午观测1次，主要观测生育期及晚疫病。由表3看出，都匀和雷山分别于2018年4月11日、4月24日监测到晚疫病症状，晚疫病均发生在现蕾期；玉屏和凤冈分别于2018年4月23日、4月27日监测到晚疫病症状，晚疫病均发生在开花期。由表3还可以看出，纳雍、织金、铜仁、普安、清镇和普定在马铃薯现蕾—开花期均未监测到晚疫病症状。由此可见，都匀、雷山均在马铃薯现蕾期见晚疫病症状，玉屏、凤冈均在马铃薯开花期见晚疫病症状。

表3 对比区2017年冬种马铃薯生育期及晚疫病始发时间

2018年继续选取上述县市进行冬季马铃薯种植气候试验，从播种到收获马铃薯全生育期为114～133天。马铃薯出苗之后，每天上午观测1次，主要观测生育期及晚疫病。由表4看出，雷山和铜仁分别于2019年4月17日、5月16日监测到晚疫病症状，晚疫病均发生在现蕾期。由表4还可以看出，纳雍、织金、凤冈、玉屏、都匀、普安、清镇和普定在马铃薯现蕾—开花期均未监测到晚疫病症状。由此可知，铜仁、雷山均在马铃薯现蕾期见晚疫病症状。

表4 对比区2018年冬种马铃薯生育期及晚疫病始发时间

2 结果与分析

根据相关专家学者研究指出[7-12]，马铃薯晚疫病基本上是在现蕾—开花期发生，晚疫病的发生与品种、温度、湿度有关。一般情况下，适宜晚疫病菌的菌丝生长温度为20～23℃，适宜孢子囊形成的温度为18～22℃，相对湿度75%及以上，而游动孢子的形成需要10～13℃，温度低于7℃或高于35℃时，晚疫病菌不能正常生长。在发病适宜温度条件下，高湿（相对湿度85%及以上）有利病菌孢子梗的生长和孢子囊的形成[13-14]。

2.1 科研基地冬种马铃薯现蕾—开花期温湿变化分析

由表2看出，近4年的冬种马铃薯气候试验基本未监测到晚疫病症状。结合冬种马铃薯现蕾—开花期逐日平均温度和相对湿度变化（图2），2015年冬种马铃薯在现蕾期到开花末期（2016年3月23日—4月30日），虽然一直处于高湿状态，即日平均相对湿度≥75%，但温度较低，即日平均温度≤17.7℃（图2a），温度条件不适宜晚疫病菌丝生长和孢子囊的形成。由图2b看出，2016年冬种马铃薯在盛花期（2017年4月13—15日），虽然温度较高，即日平均温度≥18.0℃，但一直处于低湿状态，即日平均相对湿度≤72%，温度条件适宜晚疫病孢子囊形成，但湿度条件不能满足其孢子囊生存；在末花期（2017年4月24—29日）一直处于高湿状态，即日平均相对湿度≥77%，但温度处于较低状态，即日平均温度≤16.3℃，故温度条件不适宜晚疫病孢子囊的形成和菌丝生长。由图2c看出，2017年冬种马铃薯在现蕾期（2018年3月30日—4月2日），虽然一直处于高湿状态，即日平均相对湿度≥78%，但温度较低，即日平均温度≤18.6℃，温度条件不适宜晚疫病孢子囊的形成；虽然开花期的4月19—23日的温度较高，即日平均温度≥20.0℃，但一直处于低湿状态，即日平均相对湿度≤70%，温度条件适宜晚疫病菌丝生长，但湿度条件不能满足其病菌生存。由图2d看出，2018年冬种马铃薯在现蕾期（2019年3月12—18日），虽然一直处于高湿状态，即日平均相对湿度≥81%，但温度较低，即日平均温度≤14.1℃，温度条件不适宜晚疫病孢子囊的形成；虽然始花期的3月19—21日的温度较高，即日平均温度≥18.0℃，但一直处于低湿状态，即日平均相对湿度≤63%，温度条件适宜晚疫病孢子囊的形成，但湿度条件不能满足孢子囊的生存；盛花期（2019年4月2—5日）虽然一直处于高湿状态，即日平均相对湿度≥75%，但温度处于较低状态，即日平均温度≤15.8℃，故温度条件不适宜晚疫病菌丝生长。

图2 2015—2018年科研基地冬种马铃薯现蕾期—开花期逐日温度、湿度变化趋势

综上所述，在4年的贵州省六盘水市六枝特区岩脚镇科研基地冬种马铃薯气候试验中，在马铃薯现蕾—开花期，虽然温度条件满足晚疫病发生，但湿度条件不满足晚疫病发生；反之，湿度条件满足晚疫病发生，但温度条件又不满足晚疫病发生。总之，在马铃薯现蕾—开花期，温湿度条件匹配不好，不利于晚疫病菌丝生长和孢子囊形成，故未监测到晚疫病发生。

2.2 对比区马铃薯晚疫病对温湿变化的响应

由表3看出，2017年冬种马铃薯晚疫病基本上是在其现蕾—开花期发生。由图3a看出，都匀在马铃薯现蕾期的2018年4月8—10日的日平均温度在12.3～15.9℃、相对湿度79%～86%之间，温湿条件适宜晚疫病孢子囊游动和形成，4月11日温度突升至18.8℃，且该日相对湿度为94%，温湿条件有利于晚疫病发生，故4月11日见晚疫病始发。由图3b看出，玉屏在马铃薯开花期的2018年4月20—22日的日平均温度在13.7～17.6℃、相对湿度81%～90%之间，温湿条件适宜晚疫病孢子囊游动和形成，4月23日温度突升至18.6℃，且该日相对湿度为89%，温湿条件有利于晚疫病发生，故4月23日见晚疫病始发。由图3c看出，雷山在马铃薯现蕾期的2018年4月21—23日的日平均温度在12.3～16.1℃、相对湿度78%～85%之间，温湿条件适宜晚疫病孢子囊游动和形成，4月24日温度突升至18.2℃，且该日相对湿度为85%，温湿条件有利于晚疫病发生，故4月24日见晚疫病始发。由图3d看出，凤冈在马铃薯开花期的2018年4月24—26日的日平均温度在14.5～16.1℃、相对湿度89%～90%之间，温湿条件适宜晚疫病孢子囊游动和形成，4月27日温度突升至18.2℃，且该日相对湿度为81%，温湿条件有利于晚疫病发生，故4月27日见晚疫病始发。

图3 对比区2017年冬种马铃薯现蕾—开花期逐日温度、湿度变化趋势及其与晚疫病始发的关系

由表4看出，2018年冬种马铃薯晚疫病基本上是在其现蕾期发生。由图4a看出，雷山在马铃薯现蕾期的2019年4月13—16日的日平均温度在12.9～16.8℃、相对湿度81%～93%之间，温湿条件适宜晚疫病孢子囊形成，4月17日温度突升至18.9℃，且该日相对湿度为85%，温湿条件有利于晚疫病发生，故4月17日见晚疫病始发。由图4b看出，铜仁在马铃薯现蕾期的2019年5月12—15日的日平均温度在17.1～18.0℃、相对湿度84%～90%之间，温湿条件适宜晚疫病孢子囊形成，5月16日温度突升至19.8℃，且该日相对湿度为92%，温湿条件有利于晚疫病发生，故5月16日见晚疫病始发。

图4 对比区2018年冬种马铃薯现蕾期—开花期逐日温度、湿度变化趋势及其与晚疫病始发的关系

综上所述，2017年冬种马铃薯晚疫病主要发生在其现蕾—开花期，结合晚疫病发生地的都匀、玉屏、雷山、凤冈同期温度、湿度因子，通过分析发现，在冬种马铃薯现蕾—开花期，当连续3天日平均温度≤17.6℃、相对湿度≥78%，3天之后，当日平均温度≥18.2℃、相对湿度≥81%时，马铃薯晚疫病始发。2018年冬种马铃薯晚疫病主要发生在现蕾期，结合晚疫病发生地的雷山、铜仁同期温度、湿度因子，通过分析发现，在冬种马铃薯现蕾期，当连续4天日平均温度≤18.0℃、相对湿度≥81%，4天之后，当日平均温度≥18.9℃、相对湿度≥85%时，马铃薯晚疫病始发。因此，冬种马铃薯在现蕾—开花期，当连续3天及以上日平均温度≤18℃，且相对湿度＞75%时，第4天及以后，若日平均温度＞18℃、相对湿度＞80%可作为冬种马铃薯晚疫病气象预警指标。

2.3 对比区未发生晚疫病县市同期温湿条件分析

对2017年冬种马铃薯未发生晚疫病的纳雍等6个县市在其现蕾—开花期（2018年春季）的日平均温度、平均相对湿度进行统计（表5）。由表5看出，纳雍、织金、普安、清镇和普定在马铃薯现蕾—开花期的温、湿度条件虽然满足连续3天及以上日平均气温≤18℃、日平均相对湿度≥75%的气象条件，但过程结束后的第1天，纳雍、织金、普安、清镇的日平均气温＞18℃、相对湿度≤71%，气象条件不能满足马铃薯晚疫病始发。由表5还可以看出，铜仁在马铃薯现蕾—开花期的温、湿度条件不能满足连续3天及以上日平均气温≤18℃、日平均相对湿度＞75%的气象条件，故铜仁在马铃薯现蕾—开花期的气象条件不能满足马铃薯晚疫病始发。

表5 对比区2017年冬种马铃薯晚疫病发生期间其他6个未显病县市的温湿度条件

续表5

对2018年冬种马铃薯未发生晚疫病的纳雍等8个市县在其现蕾—开花期（2019年春季）的日平均温度、平均相对湿度进行统计（表6）。由表6看出，纳雍、织金、凤冈、都匀、普安、清镇和普定在马铃薯现蕾—开花期的温、湿度条件虽然满足连续3天及以上日平均气温≤18℃、日平均相对湿度≥75%的气象条件，但过程结束后的第1天，织金、凤冈、都匀、清镇的日平均气温＞18℃、相对湿度≤71%，纳雍、普安、普定的日平均气温≤17.2℃、相对湿度≤68%，气象条件均不能满足马铃薯晚疫病始发。由表6还可以看出，玉屏在马铃薯现蕾—开花期的温、湿度条件不能满足连续3天及以上日平均气温≤18℃、日平均相对湿度＞75%的气象条件，故玉屏在马铃薯现蕾—开花期的气象条件不能满足马铃薯晚疫病始发。

表6 对比区2018年冬种马铃薯晚疫病发生期间其他8个未显病县市的温湿度条件

续表6

由此可见，2017年冬种马铃薯的纳雍等6个县市和2018年冬种马铃薯的纳雍等8个县市在马铃薯现蕾—开花期的温、湿度条件均不能满足晚疫病所需的高温高湿气象条件，故未监测到马铃薯晚疫病症状。

3 结论与讨论

通过2015—2018年贵州省六盘水市农业科学研究院科研基地和2017—2018年贵州省冬种马铃薯气候试验示范工程建设，基于冬种马铃薯晚疫病发生情况，结合晚疫病发生地同期温湿度气象因子，得出贵州冬种马铃薯晚疫病发生的气象条件：在马铃薯现蕾—开花期，当连续3天及以上日平均温度≤18℃，且相对湿度＞75%时，3天之后，日平均温度＞18℃、相对湿度＞80%，马铃薯晚疫病始发。这个气象条件可作为冬种马铃薯晚疫病监测预警指标。

由科研基地4a试验和纳雍等10个对比区2a试验观测来看，贵州中部以西海拔较低（1300 m以下）地区适宜马铃薯冬季种植，但该区域12月中旬至次年2月上旬常有低温冰冻天气发生[15-16]，建议1月下旬至2月上旬播种，并采取覆膜或覆稻草方式播种，马铃薯现蕾—开花期的3月下旬至4月中旬其晚疫病需要的温湿度条件不容易流行，这与王利亚等[14]研究结果一致；中部以东地区可适当提前到1月上旬播种，可使马铃薯现蕾—开花期错开4月中旬进入雨季之后的高温高湿天气。因此，贵州在海拔1300 m及以下地区可以大面积开展冬季马铃薯推广种植。

本研究得到的冬种马铃薯晚疫病基本上是在其现蕾—开花期发生，与春种马铃薯晚疫病发生时所处的生育期一致，但发生的气象条件不同[7-10,13]。由此可知，无论是春种还是冬种马铃薯，其晚疫病发生均是在现蕾—开花期出现，但发生的气象指标阈值有差异。由于马铃薯晚疫病形成机理复杂，本研究仅选取2015—2018年贵州省六盘水市农业科学研究院科研基地和2017—2018年纳雍县、织金县、凤冈县、玉屏县、铜仁市、雷山县、都匀市、普安县、清镇市和普定县冬种马铃薯进行气候试验、监测、研究，时间短、范围小，晚疫病发生、流行的高温高湿气象条件存在局限性，该高温高湿气象条件是否适宜其他冬季马铃薯种植区借鉴，还需要作进一步监测和研究。