矿物油和维生素B1对马铃薯病毒病的防效研究

范奕　毕恒翊　谢锦等

关键词 马铃薯；病毒病；矿物油；维生素B1；吡虫啉

中图分类号：S 436.32 文献标识码：B DOI：10.16688/j.zwbh.2022413

马铃薯Solanum tuberosum是位居水稻、小麦和玉米之后的第四大粮食作物[1]，也是其中唯一的无性繁殖作物。病毒随马铃薯块茎世代积累导致种性退化，严重影响块茎的产量和品质，一直是困扰马铃薯生产的重要问题之一。研究表明，单一病毒病侵染引起马铃薯减产30%～50%，如果不同病毒混合侵染，则可造成80%以上的减产[2-3]。据统计，全世界危害马铃薯的病毒多达50余种[4]，其中马铃薯Y病毒（potato virus Y，PVY）、马铃薯卷叶病毒（pota-to leaf-roll virus，PLRV）、马铃薯X病毒（potato vi-rus X，PVX）、马铃薯A病毒（potato virus A，PVA）、马铃薯S病毒（potato virus S，PVS）、马铃薯M病毒（potato virus M，PVM）是危害我国马铃薯生产的6种主要病毒[5-6]。自然状态下，多数马铃薯病毒主要依靠蚜虫传播，生产上除了使用脱毒种薯外，使用化学杀虫剂来控制传毒媒介蚜虫也是防治马铃薯病毒病的重要手段[7-11]。然而，杀虫剂的大量使用不仅会对环境造成污染，同时也危害有益生物。而且，蚜虫对有机磷、拟除虫菊酯、氨基甲酸酯等多种类型的杀虫剂产生不同程度的抗性的报道在国内外也屡见不鲜[12-13]。因此，找到新型、安全、绿色的药剂控制蚜虫并有效防治马铃薯病毒传播有重要的意义。

矿物油为有机农药，不易产生抗性，是理想的病虫害综合治理药剂[14]。1865年，未经乳化的煤油首次应用于柑橘介壳虫的防治[15]。20世纪90年代起，农用矿物油开始使用高度精炼的白油作为有效成分，使其安全性大幅度提升[16]。农用矿物油常被用于防治农作物、果树和花卉的病虫草害，并对果树病毒病有较好的防治效果[17]。有研究发现马铃薯叶面喷施矿物油后，能显著降低PVY的发病率[18]。维生素B1（硫胺素）是一种水溶性维生素，已被證明能增强植物的免疫力。用50 mmol/L的维生素B1可以诱导黄瓜对白粉病产生抗性[19]，适宜浓度的维生素Bl还能诱导甜瓜采后抗氧化酶活性提高[20]。在马铃薯上，进行多次叶面喷施维生素B1后，显著降低了马铃薯植株中PVY含量，高浓度的维生素B1能够有效抑制PVY的传播[21]。然而，维生素B1对马铃薯其他病毒传播的影响尚未有人进行研究。吡虫啉是烟碱类高效杀虫剂，通过药剂拌种和叶面喷施等方式主要用于防治地下土壤害虫及叶面蚜虫等。

本文通过开展马铃薯病毒病防治药剂的田间筛选，以传统杀虫药剂吡虫啉为对照，评价新型药剂矿物油和维生素Bl对6种主要马铃薯病毒病的防治效果，旨在为马铃薯病毒病绿色防控提供技术支持。

1材料与方法

1.1试验地概况

试验于2017年—2018年在华中农业大学国家蔬菜改良中心华中分中心（114°21′E，30°28′N）进行。该区海拔17m，属于丘陵地貌。年平均气温16.4℃，年均无霜期256 d，年均降水量1150～1200 mm，年有效积温5100～5200℃，平均蒸发量为1300 mm，是典型的亚热带季风气候，土壤类型为沙壤土。试验地0～20 cm土层基本理化性状为：pH 7.6，全氮0.34 g/kg，全磷含量0.56 g/kg，全钾含量14.3g/kg，碱解氮含量54.3 mg/kg，速效磷含量15.8mg/kg，速效钾含量103.4 mg/kg。

1.2试验药剂和试验设计

1.2.1试验药剂

99%矿物油乳油（EC），韩油能源有限公司；95%维生素Bl粉末（DP），山东富禾生物科技有限公司；10%吡虫啉可湿性粉剂（WP），安徽华星化工有限公司。

1.2.2试验设计

参试马铃薯品种为‘中薯5号’脱毒原种，各处理马铃薯种植密度、施肥量等均一致。试验共设置4个处理，99%矿物油EC 5 mL/L，95%维生素B1DP 30.81g/L，10%吡虫啉WP 0.4 g/L，以喷施等量清水为对照。采用随机区组设计排列，3次重复，小区面积21m。春季试验分别于2017年和2018年1月中旬播种，播深15 cm，当年5月下旬收获；秋季试验于2017年8月上旬播种，播深15 cm，当年11月下旬收获。

施药方法：采用3WBD背负式电动喷雾器进行喷雾处理，3种药剂全部采用兑水喷雾法，兑水量450 L／hm。

施药时间：待马铃薯5～7叶时开始施药，选择下午17：00后晴朗无风的天气，以叶片正反面全部湿润无下滴为宜，药剂喷施3次，每次间隔10 d左右。为了避免干扰，试验期间均未使用其他药剂进行病害防治。

1.3试验方法

1.3.1样品采集和病毒检测

在最后1次药剂喷施30 d后，各小区利用五点取样法进行取样，每点选取4株马铃薯植株，共计20株，每株取上部充分展开的复叶2片，用叶汁提取仪榨取汁液约10滴，并加入等体积的样品提取缓冲液（General Extraction Buffer），按照Agdia公司的产品使用说明书，采用双抗体夹心酶联免疫吸附法（DAS-ELISA）检测PVA、PVX、PVY、PLRV、PVS和PVM，用Bio-Tek酶标仪读取样品在405 nm波长下的吸光度，当吸光度大于阴性对照吸光度3倍以上，且读数大于0.1，视为样品阳性，否则结果为阴性。

1.3.2病毒发生率及防治效果

病毒发生率=（带毒植株数／调查总株数）×100%;

药剂防治效果=（对照病毒发生频率－药剂处理病毒发生频率）／对照病毒发生率×100%。

1.3.3收获及测产

对2018年春季试验进行测产，在试验收获前，按小区单独收获计算鲜重。

单位面积鲜薯产量（kg/hm）=小区鲜薯产量（kg）/小区面积（m）×10 000；

商品薯率=（小区收获薯块商品薯产量／小区马铃薯总产量）×100%。

1.3.4经济效益计算

总收入（元／hm）=块茎产量×市场价格；

产量纯收益（元／hm）=总收入－总投入；

产投比=总收入／总投入。

式中，总投入包括肥料、种子、农药、地膜、人工和机械作业投入。

1.4数据分析

采用Microsoft Excel 2007对数据进行处理，用GraphPad prism统计分析软件对数据进行分析作图，采用Duncan氏新复极差法进行差异显著性分析。

2结果与分析

2.1不同年份和季节马铃薯主要病毒发生率

2017年春、秋两季和2018年春季，对照处理6种马铃薯病毒的发病情况如图1所示，其中PVY的发生率最高，为42.86%～54.20%，其次是PVS和PVM病毒，分别为16.67%～23.80%和16.67%～20.00%，上述3种病毒在不同年份和季节之间发生率差异较小。而PLRV和PVA病毒在年度和季节之间发生率差异较大，其中PLRV两年春季发生率分别为23.80%和12.50%，显著高于秋季的6.67%; PVA在2017年春季发生率只有4.80%，但是2017年秋季和2018年春季分别为13.33%和16.67%；6种病毒中PVX的发生率最低，在2017年和2018年春季未检测到该病毒发生，2017年秋季该病毒的发生率也仅为3.33%（图1）。

上述结果表明，试验区6种主要马铃薯病毒中PVY三季平均发生率较高，达到49.02%，其次是PVS和PVM病毒，分别为21.27%和18.59%，而PVX平均发生率最低，为1.11%。PLRV和PVA的平均发生率受不同年份和季节的影响较大，平均发生率为14.32%和11.60%。由于试验使用的是脱毒马铃薯种薯，推测上述检测到的病毒感染可能主要由周边马铃薯或者其他寄主植物通过蚜虫等媒介传播所导致。

2.2不同药剂处理下马铃薯病毒病发生率

在喷施矿物油、维生素B1和吡虫啉3种药剂后，可以不同程度地降低主要马铃薯病毒病的发生率。如表1所示，虽然喷施吡虫啉是常用的马铃薯病毒病防治方法，但其仅仅显著降低了PVS和PVM2种病毒的发生率，而其余病毒病与未喷施药剂的对照处理差异不显著。喷施矿物油处理显著降低所有检测病毒的发生率。喷施维生素B1处理则显著降低了除PVA以外的其余病毒的发生率。矿物油与维生素B1可以有效控制PLRV的发生，其中矿物油的控制效果最佳，各生产季节均未发生，两种药剂处理均与未喷施药剂（对照）处理差异达到显著水平（P<0.05）。PVX在2年春季的所有处理中均未检测到，仅2017年秋季在未喷施药剂和喷施吡虫啉的处理中检测到3.33%的发生率。

2.3不同药剂处理对马铃薯病毒病的防治效果

喷施不同药剂对马铃薯主要病毒病的防治效果如表2所示。杀虫剂吡虫啉对PVM、PVS和PLRV的防治效果比较明显，3个季节年度平均防治效果分别为50.06%、63.79%和52.86%，但表现出不同年份和季节之间防治效果的不稳定，特别是2017年秋季，对PLRV未起到防治效果；对PVY的平均防效仅有8.18%，对PVA的平均防效最低，为0.28%。相对于杀虫剂吡虫啉，矿物油和维生素B1对各种病毒病的综合防治效果更好。施用矿物油完全控制了3次试验中PLRV的发生，防治效果达到100.00%；对PVM和PVS的平均防效也分别达到66.72%和70.40%；对PVY的平均防效较低，只有27.34%;虽然对PVA的平均防效达到65.02%，但在不同年份和季节的3次试验中防治效果差异较大，表现不稳定。维生素B1对PVM和PVS的平均防治效果在3种药剂中效果最佳，防效分别为83.33%和73.32%，其中2018年春季对两种病毒病的防效均为100.00%；对PLRV的防治效果也比较明显，防效为83.36%；对PVY的平均防效与矿物油处理相当，为23.69%；对PVA的平均防效为15.01%。本试验中PVX发生频率极低，未进行病毒病的防治效果比较。

综合病毒病发生频率及各药剂防治效果，防治PVY、PVA和PLRV的最佳药剂为矿物油，防治PVS和PVM两种病毒矿物油和维生素B1均可。

2.4不同药剂处理对马铃薯产量的影响

通过对2018年春季试验进行产量的统计，发现未进行病毒病防治的处理，马铃薯‘中薯5号’的產量为23750.70 kg/hm，叶面喷施矿物油、维生素Bl和吡虫啉3种药剂均对马铃薯有一定的增产效果（表3）。其中矿物油和维生素B1处理产量分别为26575.05 kg/hm和26 645.10kg/hm，较未喷施药剂（对照）增产11.89%和12.19%，产量显著增加（P<0.05），但是两者之间无显著差异，喷施吡虫啉增产效果不显著。对商品薯而言，叶面喷施不同药剂处理商品薯率均在80.00%以上，但是不同药剂处理间没有显著差异。

2.5不同药剂防治马铃薯病毒病成本分析

马铃薯种植过程中，未进行病毒病防治时，生产1hm所需总投入量为22500.00元，其中种薯费用4500.00元／hm、化肥农药费用3000.00元／hm、机械动力费用3000.00元／hm、人工费用12 000.00元/hm，3种病毒防治药剂矿物油、维生素B1和吡虫啉成本分别为180.00、84.30、72.00元/hm，马铃薯收益按照市场价1. 98元/kg计算，可得表4结果。未进行马铃薯病毒病防治时，‘中薯5号’的经济效益为24526元／hm，喷施矿物油、维生素B1和吡虫啉3种药剂处理下的经济效益均和产投比均有所增加（表4）。其中矿物油和维生素B1处理效益分别为29 939元/hm和30173元／hm2，较未喷施药剂（对照）增加5 413元/hm2和5647元／hm，达到显著性水平（P<0.05），但是两者之间差异不显著。矿物油和维生素B1处理的产投比分别为2.32和2.34，也显著高于对照以及吡虫啉处理（表4）。

3结论与讨论

马铃薯病毒病发生普遍，是生产中的重要限制因子之一。本研究的结果显示，未进行防治的情况下，3个生长季节PVY的平均发病频率最高（49.02%），其次是PVS（21.27%），PVM，PLRV和PVA发生频率在10.00%～20.00%之间。这与前人在北方主产区黑龙江、内蒙古、甘肃等地和湖南地区的调查结果相似[3，22]，即PVY和PVS可能是我国现阶段主要流行的马铃薯病毒。尽管不同季节之间各种病毒的发生率有一定的变化，但除PVX病毒发生率非常低以外，其余病毒发生率均高于10.00%，能够满足防效试验的需要。

本研究结果显示，3种药剂处理对马铃薯病毒病具有不同程度的防治效果。其中，矿物油对PVM、PVS和PLRV 3种病毒防治效果极佳，平均防效达到66.72%～100.00%；而维生素B1对上述3种病毒也具有较好的效果，平均防效达到70.00%以上；常用杀虫剂吡虫啉也对PVM、PVS和PLRV有明显的效果，平均防效达到50.06%～63.79%。但3种药剂对PVY和PVA尽管有效，但防治效果则不如对PLRV，PVM和PVS的效果。国外研究发现，马铃薯叶面单独喷施矿物油后，可有效降低PVY的发生率[23]，同时，矿物油和杀虫剂吡虫啉混合叶面喷施效果更好，能将PVY的发生率降低12.00%，其次是矿物油处理，也能显著降低PVY发生率，单独喷施杀虫剂吡虫啉效果不理想，不能显著减少PVY的发生[24]。Vinchesi等[25]首次将维生素B1应用于马铃薯病毒病防治，发现高浓度的维生素B1对PVY有显著防效。本研究结果显示，吡虫啉仅能使PVY发生率降低不足5.00百分点，但矿物油和维生素B1则能够分别降低PVY发生率13.10百分点和11.53百分点，与上述结果相似，但本研究对PVY以外病毒的防治效果属于首次报道。

本研究发现PLRV对药剂敏感性更高，防治效果最好，其中矿物油、维生素B1和吡虫啉的平均防效分别高达100.00%、83. 36%和52.86%，这可能与昆虫介体的传毒特性相关，PLRV通过蚜虫持久性传播，一般在蚜虫体内潜伏8～72h后，即具有持续传毒能力[26]，因此，消除或者驱避蚜虫理论上能够很好地阻断PLRV传播，所以通过控制蚜虫来防治PLRV是非常有效的途径。而蚜蟲对PVY、PVA、PVM和PVS均为非持久性传播，仅在获得病毒后很短时间内具有传毒能力[4，9]，因此理论上防治蚜虫对这几种病毒的传播影响不如PLRV。因此，本研究中吡虫啉对PVY和PVA 2种非持久性传播病毒的防治效果比较微弱。但吡虫啉对同样属于非持久性传播病毒的PVS和PVM的防效却达到63.79%和50.06%，其原因有待进一步研究。相关研究表明，施用矿物油可有效降低蚜虫对非持久性病毒的传播[27]，本研究中同样发现施用矿物油相比维生素Bl和吡虫啉等药剂，对本研究中检测的多种马铃薯病毒的综合防治效果更佳。研究发现喷施矿物油后，可在马铃薯叶片表面形成一层油状保护膜，当蚜虫穿透位于植物角质层上的油性薄膜时，蚜虫口针的食道中形成疏水层油，阻碍口针上的病毒的滞留[23]，这可能是矿物油阻断病毒传播的重要原因之一。

此外，本研究发现PVS和PVM在未处理对照中平均发生率相近，分别为21.27%和18.59%，而且3种药剂对这两种病毒的防效也比较接近，其中维生素B1对两种病毒的平均防效达到78.33%，高于矿物油的平均防效68.56%，而吡虫啉的平均防效为56.93%。这可能是因为PVM和PVS均为Carlavirus属病毒的缘故[28]，因此可选择维生素B1作为该属病毒的防治药剂。

使用矿物油和维生素B1比使用吡虫啉增加了生产成本的投入，但矿物油和维生素B1在有效降低主要马铃薯病毒发生频率的基础上，具有一定的增产效果，可以从总收入和效益上得到更大回报，综合使用成本和药剂防效来看，选择矿物油和维生素B1来防治病毒病可以增加作物产量、降低病毒病发生频率、提高种薯质量，值得进一步推广和评估。同时，在蚜虫对各种杀虫剂抗性增强的背景下[11-13]，上述两种药剂更加安全环保，有利于缓解蚜虫对化学杀虫剂产生耐药性或抗药性。