玉米穗腐病防治药剂的室内毒力测定及田间防效

龚 洛,邓佳辉,焦 芹,刘 翔,乔治华,王金花,李向东,姜兴印*

(1.山东农业大学植物保护学院,农药毒理与应用技术省级重点实验室,泰安 271000;2.山东农业大学资源与环境学院,泰安 271000)

近年来,随着玉米种植面积的增加和玉米品种的更迭,加之秸秆还田技术的推广,多种病害对玉米产量的影响也日益严重。穗腐病是影响玉米产量的主要病害之一,主要发生在玉米籽粒和果穗上[1],在我国各地的玉米种植区都有发生,但由于西南地区高温多雨的气候条件,发病状况比其他地区更为严重[2]。玉米穗腐病病原菌侵染能导致籽粒发病造成产量损失,一些病原菌还能够产生毒素,如禾谷镰孢复合种产生雪腐镰刀菌烯醇(nivalenol,NIV)、脱氧雪腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol,DON)。玉米穗腐病的主要致病菌包括拟轮枝镰孢Fusariumverticillium、禾谷镰孢F.graminearum、青霉菌Penicilliumsp.、黄曲霉Aspergillusflavus、链格孢Alternariaalternata、哈茨木霉Trichodermaharzianum和绿色木霉T.aviride等20余种[3-4],这些病原菌在玉米籽粒上复合侵染,导致玉米籽粒和果穗受害严重,常造成严重的经济损失[5-7]。玉米作为重要的粮饲兼备作物,籽粒被病原菌侵染和积累真菌毒素后,不仅会对动物造成危害,还会给人类的饮食安全带来严重隐患。

玉米穗腐病致病菌对植株的侵染过程可从播种期到玉米成熟收获期。病原菌可通过粘附在种子表面的方式,导致播种后种子不能发芽,或者发芽后长势较弱,形成弱苗;也可以在生长期间侵染果穗和籽粒,形成穗腐,籽粒表面呈现灰白色或淡红色的霉层[8-9]。穗腐病的病原菌依靠菌丝体、分生孢子和子囊孢子通过风雨在田间传播,不同病菌的复合侵染受气候条件、品种、田间农事活动、果穗收贮条件等多种因素的影响。

我国玉米穗腐病的防治主要是在农业防治的基础上采用化学防治。常见的农业防治方法有:选择种植抗病虫品种,收获后及时剥除苞叶继续晾晒,收贮中防止果穗受潮,去除已发病的果穗部位,防止整穗感病等。化学防治具有见效快、药效显著、使用方便简易、不受地区和季节限制的优点[10],在采用化学防治时,可以使用对玉米穗腐病较为有效的化学杀菌剂同时兼用杀虫剂[11]。研究表明,氯虫苯甲酰胺与苯醚甲环唑复配后不仅高效防治玉米穗部害虫,还可明显降低穗腐病的发病率,并且在抽雄期喷施的防效高于吐丝期,其原因是抽雄期施药可在病原菌侵染果穗和害虫蛀食籽粒前或为害程度较轻时就将其控制,明显降低其发病率[12];隋韵涵等研究发现,禾谷镰孢和拟轮枝镰孢对10%苯醚甲环唑水分散粒剂和 70%甲基硫菌灵可湿性粉剂都表现出了一定的敏感性,这两种杀菌剂对它们的生长具有一定的抑制作用[13]。还有研究表明,在玉米生长期间混合施用苯醚甲环唑和氯虫苯甲酰胺对预防玉米穗腐病能起到一定的效果[9]。但目前依旧缺乏对玉米穗腐病高效的化学杀菌剂。

本试验针对山东省玉米穗腐病防控的需求,分别选用三唑类化学杀菌剂戊唑醇、丙环唑、苯醚甲环唑,甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂嘧菌酯、醚菌酯和吡唑醚菌酯,以及酰胺类内吸治疗性低毒广谱性杀菌剂噻呋酰胺等7种化学杀菌剂分别对玉米穗腐病的主要致病菌禾谷镰孢、拟轮枝镰孢、青霉和链格孢进行了室内毒力测定。对筛选出的丙环唑和吡唑醚菌酯进行药剂混配试验,测定其对禾谷镰孢和拟轮枝镰孢的毒力,并通过温室盆栽试验和大田试验进行防治效果验证,以期为生产中的科学防控提供方法。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1供试杀菌剂

供试化学杀菌剂均为原药,包括97%戊唑醇,江苏中旗科技股份有限公司;98%丙环唑,上虞颖泰精细化工有限公司;97%苯醚甲环唑,江苏禾本生化有限公司;95%嘧菌酯,山东潍坊润丰化工股份有限公司;98%醚菌酯,江苏禾裕泰化学有限公司;98%吡唑醚菌酯,江苏景宏生物科技有限公司;96%噻呋酰胺,山东康乔生物科技有限公司。

1.1.2供试菌株

从田间发生玉米穗腐病的果穗上分离获得禾谷镰孢、拟轮枝镰孢、青霉、链格孢。菌株均由山东农业大学化保实验室分离鉴定,接种于马铃薯葡萄糖琼脂培养基和燕麦琼脂培养基上,在光照条件下,25℃恒温培养箱中培养。

1.1.3供试培养基

马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA):马铃薯200 g,葡萄糖20 g,琼脂20 g，去离子水1 000 mL[14];燕麦琼脂培养基(CA):燕麦片30 g,琼脂15 g,去离子水 1 000 mL;绿豆培养基(MB):20 g绿豆,去离子水1 000 mL。

1.2 单剂毒力测定

采用菌丝生长速率法[15]进行7种杀菌剂对玉米穗腐病主要致病菌的抑制效果试验。用丙酮和吐温-80将原药配制成母液,根据预试验结果进行浓度设计,用无菌水将母液进行梯度稀释,用移液器吸取5 mL置入45 mL PDA培养基中,同时设置丙酮配制的药剂对照组和无菌水配制的空白对照组。然后将各梯度浓度的含药培养基依次倒入 9 cm 的玻璃培养皿中,每种药剂设5个浓度,重复3次。用打孔器在PDA平板培养的菌落边缘打取 5 mm 菌饼并接种至测试皿中央,用封口膜密封后在光照条件下,25℃恒温培养箱中培养,待空白对照处理中菌落生长至直径60 mm左右,采用十字交叉法测量各处理菌落直径[16]。之后使用DPS[17]软件进行计算,得出不同杀菌剂对病菌的抑制率。

抑菌率=[(对照菌落直径-处理菌落直径)/(对照菌落直径-5)]×100%。

1.3 杀菌剂混配效果测定

依据单一杀菌剂的抑菌筛选结果,选出丙环唑和吡唑醚菌酯进行杀菌剂混配试验。将丙环唑和吡唑醚菌酯按1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50的有效成分质量比配制为不同组合。根据预试验结果,每个混配比列设置5个梯度浓度进行稀释,并设置空白对照组。采用1.2的方法进行混剂毒力测定。用DPS数据处理系统求出混配药剂的EC50及回归直线方程,并以共毒系数(CTC)评价其联合作用方式,共毒系数或增效系数的计算公式如下:

毒力指数=(标准药剂EC50/供试试剂EC50)×100;

实际毒力指数=(标准药剂EC50/混剂EC50)×100;

理论毒力指数=A的毒力指数×A在混剂中的含量(%)+B的毒力指数×B在混剂中的含量(%)；

共毒系数(CTC)=(混剂实际毒力指数/混剂理论毒力指数)×100。

当CTC≥170为明显增效;当120≤CTC<170,为增效作用;70

1.4 温室盆栽防效试验

1.4.1供试玉米品种

供试玉米品种为‘登海605’,市购。

1.4.2供试药剂

供试药剂为制剂,156 g/L丙环唑乳油(EC),瑞士先正达作物保护有限公司;250 g/L吡唑醚菌酯乳油(EC),巴斯夫植物保护(江苏)有限公司。

1.4.3供试剂量设计

供试药剂按照制剂田间推荐浓度使用,丙环唑田间推荐使用量为0.150 mL/m2,吡唑醚菌酯田间推荐使用量为0.060 mL/m2,丙环唑和吡唑醚菌酯的混剂按照前期杀菌剂混配试验的结果1∶20(丙环唑∶吡唑醚菌酯)进行混配。使用推荐浓度配制药液,施药时将玉米茎叶全部喷洒到即可,同时以不喷施药剂的玉米作为空白对照,进行防治效果对比。

1.4.4温室盆栽试验设计

种子催芽:在培养皿中放入两层充分湿润的滤纸,将玉米种子置于培养皿中,加水至未淹过种子,在种子上再盖一层湿润的滤纸,放置在培养室里[19]。注意观察培养皿中的水分情况,若水分太少应及时补水。3～5 d后玉米种子发芽。

玉米种植:在温室内种植足够量的玉米,10个处理,每个处理6个重复,共计60株玉米。将基质、营养土和蛭石按照5∶4∶1的比例混匀,加入少量的基肥,混匀后装盆。选择发芽后长势一致的玉米种子播种于花盆内,播种深度3～5 cm,表层覆土。中后期追施1次肥料,后期及时浇水,以保证玉米正常生长。

病菌孢子悬浮液的配制:将从平板培养菌落中打取的菌饼若干放入灭菌冷却后的MB液体培养基中,用纱布封口,置于常温下培养10～15 d。将培养液经纱布过滤后用无菌水将孢子悬浮液浓度调至2×106个/mL,即可用于接种。

接种:在玉米雌穗吐丝后4～7 d接种。将准备好的孢子悬浮液用2 mL-K型连续注射器从穗顶端注入,注射时应对玉米造成伤口,有利于病原菌的侵染。

喷施药液:在玉米大喇叭口期、开花期和灌浆期分别喷施2种杀菌剂单剂及混剂。杀菌剂制剂按照田间使用推荐剂量进行配制后即可施药,施药时以叶片均匀湿润为准。以不喷施杀菌剂的玉米为对照组,观察防治效果。

发病调查及病情数据统计:发病调查时间为最后一次施药后一个月,记录玉米果穗发病情况。玉米穗腐病的病情级别划分如下:1级,发病面积占雌穗总面积的0～1%;3级,发病面积占雌穗总面积的2%～10%;5级,发病面积占雌穗总面积的11%～25%;7级,发病面积占雌穗总面积的26%～50%;9级,发病面积占雌穗总面积的51%～100%。

1.5 田间药效试验

田间药效试验在山东省泰安市宁阳县大梁王庄玉米田中进行。田间供试药剂与温室盆栽试验药剂一致。采用小区试验,每个小区面积为30 m2。试验设丙环唑、吡唑醚菌酯单剂及两者混剂3个处理,以清水为对照,每个处理4次重复,共16个小区随机区组排列。在玉米雌穗吐丝后,进行病原菌接种,用注射器将拟轮枝镰孢分生孢子悬浮液沿玉米穗顶端打入内部。在玉米灌浆期施药,施药浓度为制剂田间推荐浓度,丙环唑为0.150 mL/m2,吡唑醚菌酯为0.060 mL/m2,混剂配比为1∶20(丙环唑∶吡唑醚菌酯)。施药时间为2021年8月25日,施药后一个月进行结果调查,调查时采用五点取样法,计算病情指数和防治效果。

病情指数=[∑(各级病穗数×相对病级值)/(调查总株数×最高病级值)]×100;

防治效果=(对照区病情指数-处理区病情指数)/对照区病情指数×100%。

2 结果与分析

2.1 单剂毒力测定结果

戊唑醇、丙环唑、苯醚甲环唑、嘧菌酯、醚菌酯、吡唑醚菌酯和噻呋酰胺对玉米穗腐病主要致病菌禾谷镰孢的抑制试验结果见表1。其中,三唑类杀菌剂对禾谷镰孢的抑制活性高,戊唑醇抑制活性最高,EC50为0.232 mg/L,其次是苯醚甲环唑和丙环唑,EC50分别为0.412 mg/L和3.328 mg/L;甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂嘧菌酯、醚菌酯和吡唑醚菌酯的抑菌活性都偏低,EC50分别为87.084、10.544、30.475 mg/L;对禾谷镰孢抑制活性最低的为酰胺类杀菌剂噻呋酰胺,EC50为236.149 mg/L。

表1 7种化学杀菌剂对禾谷镰孢的毒力1)Table 1 Toxicity of seven chemical fungicides to Fusarium graminearum

7种杀菌剂对拟轮枝镰孢抑制试验结果见表2。其中,三唑类杀菌剂的抑制活性较高,最高的是丙环唑,EC50为0.512 mg/L,其次是苯醚甲环唑和戊唑醇,EC50分别为0.631 mg/L和1.010 mg/L;而甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂嘧菌酯、醚菌酯和吡唑醚菌酯的抑菌活性都较低,EC50分别为65.376、72.197、20.271 mg/L;对拟轮枝镰孢抑制活性最低的是噻呋酰胺,EC50为176.585 mg/L。

7种杀菌剂对青霉的抑制试验结果见表3。如表3所示,三唑类杀菌剂对青霉菌的抑制活性都较低,戊唑醇、丙环唑和苯醚甲环唑的EC50分别为13.943、44.329、24.270 mg/L;而甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂嘧菌酯、醚菌酯和吡唑醚菌酯的抑制活性都较高,EC50分别为2.096、4.876、1.522 mg/L;酰胺类杀菌剂噻呋酰胺对青霉菌依旧表现为抑制活性低,EC50为181.883 mg/L。

表2 7种化学杀菌剂对拟轮枝镰孢的毒力Table 2 Toxicity of seven chemical fungicides to Fusarium verticillium

表3 7种杀菌剂对青霉的毒力Table 3 Toxicity of seven fungicides to Penicillium sp.

7种杀菌剂对链格孢的抑制效果见表4,三唑类杀菌剂对链格孢的抑制活性都较高,最高的是戊唑醇,EC50为0.354 mg/L,其次是苯醚甲环唑和丙环唑,EC50分别为0.432 mg/L和0.717 mg/L;而甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂嘧菌酯、醚菌酯和吡唑醚菌酯的抑菌活性都较低,EC50分别为103.907、121.152、102.224 mg/L;酰胺类杀菌剂噻呋酰胺对链格孢菌依旧表现为抑制活性低,EC50为226.470 mg/L。

表4 7种杀菌剂对链格孢的毒力Table 4 Toxicity of seven fungicides against Alternaria alternata

2.2 杀菌剂丙环唑和吡唑醚菌酯混配联合毒力测定

由于丙环唑和吡唑醚菌酯两者的杀菌作用机制不同,因此选择两种杀菌剂按1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50的有效成分质量比进行混配,不同混配组合对禾谷镰孢的毒力测定结果见表5。丙环唑和吡唑醚菌酯的混配组合中1∶10、1∶20、1∶40和1∶50的EC50均较小,而混配组合1∶30的EC50要高于其他组合,但每个混配组合的共毒系数均高于170,分别为492.520、586.310、399.800、653.810、688.830,都表现出明显的增效作用。结果表明,两种杀菌剂的混配对禾谷镰孢的抑制效果都要优于吡唑醚菌酯单剂,其中混配组合1∶50的增效作用最明显,共毒系数高达688.830。

丙环唑和吡唑醚菌酯按1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50的有效成分质量比进行混配后对拟轮枝镰孢的联合毒力测定结果见表6。拟轮枝镰孢对配比组合1∶10、1∶20、1∶30表现出敏感,而对混配组合1∶40和1∶50为中度敏感。混配组合1∶10、1∶20、1∶30和1∶40的共毒系数分别为382.350、500.220、433.010、185.170,表现为明显增效作用;组合1∶50共毒系数为87.430,表现为相加作用。试验表明,丙环唑和吡唑醚菌酯混配后对拟轮枝镰孢的抑制效果均优于吡唑醚菌酯单剂,混配组合1∶20增效作用最明显,共毒系数高达500.220。

表5 丙环唑和吡唑醚菌酯不同混配组合对禾谷镰孢的毒力Table 5 Toxicity of different combinations of propiconazole and pyraclostrobin to Fusarium graminearum

表6 丙环唑和吡唑醚菌酯不同混配组合对拟轮枝镰孢的毒力Table 6 Toxicity of different combinations of propiconazole and pyraclostrobin to Fusarium verticillatum

2.3 盆栽防效试验

温室盆栽防效试验结果表明,将丙环唑和吡唑醚菌酯按1∶20的比例进行混配,其对玉米穗腐病防治效果较好,在大喇叭口期、开花期和灌浆期施药的防效分别达到60.88%、69.56%、78.23%。而同期施药的其他杀菌剂防治效果都不如混剂处理。因此,丙环唑和吡唑醚菌酯复配可以有效提高防效,尤其在灌浆期使用,对玉米穗腐病的防治效果最佳。

表7 丙环唑和吡唑醚菌酯及其混剂的温室盆栽药效试验1)Table 7 Efficacy of propiconazole,pyraclostrobin and their mixtures in greenhouse pot experiment

2.4 田间药效试验

丙环唑和吡唑醚菌酯及其混剂的田间药效见表8。结果表明,丙环唑和吡唑醚菌酯按照1∶20的有效成分比进行混配,田间防效显著好于丙环唑和吡唑醚菌酯单剂的药效,防治效果达到74.27%。

表8 丙环唑和吡唑醚菌酯及其混剂对玉米穗腐病的田间防效2)Table 8 Field control effects of propiconazole,pyraclostrobin and their mixtures on maize ear rot

3 结论与讨论

为了有效控制田间玉米穗腐病,本试验针对玉米穗腐病主要致病菌禾谷镰孢、拟轮枝镰孢、青霉和链格孢,通过室内毒力测定对戊唑醇、丙环唑、苯醚甲环唑、嘧菌酯、醚菌酯、吡唑醚菌酯、噻呋酰胺等7种药剂进行筛选。室内毒力测定结果表明,三唑类杀菌剂对禾谷镰孢、拟轮枝镰孢和链格孢的抑制效果较好,而甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂对青霉则具有较好的抑制效果。因此,在防治玉米穗腐病时,可选择三唑类杀菌剂与甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂联合混用进行防治。将丙环唑和吡唑醚菌酯按照1∶50的有效质量比混配对禾谷镰孢抑制效果最好,共毒系数达到688.830;而将丙环唑和吡唑醚菌酯按照1∶20的有效质量比混配对拟轮枝镰孢抑制效果最好,共毒系数达到500.220。汪锟的研究表明,禾谷镰孢对苯醚甲环唑比较敏感,EC50为0.370 mg/L,本试验结果与其基本一致[21]。周和斌的研究表明,各地区禾谷镰孢菌株对戊唑醇都较敏感,EC50在0.191～0.306 mg/L,将戊唑醇和吡唑醚菌酯复配后的共毒系数最高达到了344,评价为增效作用[22]。温室盆栽和大田防治试验中,在灌浆期施用丙环唑和吡唑醚菌酯的混剂对玉米穗腐病的防治具有良好的效果,在温室中的防效达到78.23%,而在大田生产中的防治效果也达到74.27%,均优于单剂的防治效果,从而验证了2种杀菌剂混配具有增效作用。卢宝慧等对25%丙环唑EC对玉米穗腐病的防治效果研究表明,其EC50为0.880 mg/L,田间防治效果为55.92%,本研究丙环唑单剂防治效果与其基本一致[9]。

目前，国内外对玉米穗腐病药剂防治的研究依然不够深入,在实际生产中,缺乏防治该病害的高效药剂。本试验不仅选择不同机制的杀菌剂进行室内药剂筛选,考虑到作物本身和自然因素可能对杀菌剂药效的发挥具有一定影响,还通过温室盆栽试验和大田试验进行验证,为玉米穗腐病的防治提供了充分的依据。在玉米种植过程中,多种病害对玉米产量和品质造成了严重的影响,进而造成严重的经济损失。玉米穗腐病发病部位在玉米穗部,一旦发病会使得果穗和籽粒镂空变轻,直接造成减产；同时病原菌还会产生毒素,危害人畜健康。长期使用单一作用方式的药剂容易导致病原菌产生抗药性,将农药进行混配,可以有效延缓病原菌产生抗药性,减少化学药剂的使用量,降低成本,从而减轻农药对于环境的危害[23]。混配后单剂间有明显的增效作用,延长药剂有效期,从而提高防治效果[24-25],降低对人畜的危害[26]。同时,在防治玉米穗腐病方面,还应考虑筛选具有不同抑菌机制的杀菌剂进行混配,提高防治玉米穗腐病的效果。