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環境因子及栽培措施對核桃細菌性黑斑病的影響

2024-04-22 23:33馬俊青袁國軍龔東風盧紹輝
湖南農業科學 2024年2期
關鍵詞:環境因子

馬俊青 袁國軍 龔東風 盧紹輝

摘要: 為找出核桃黑斑病的發生與核桃品種、生長環境以及栽培措施之間的關系,調查了17個核桃品種的病情指數,生長地的海拔、地形坡度、降雨量、溫度、郁閉度、地面覆蓋率等環境因子,以及灌溉次數、防治次數、是否清園等栽培措施,采用主成分分析法和相關性方法分析了環境因子、栽培措施與核桃細菌性黑斑病發生的關系。結果表明:(1)根據17個核桃品種的病情指數得出中強特勒、遼核1號、西扶為抗病品種;(2)發現核桃黑斑病病情指數與郁閉度、防治次數和是否清園具有強相關性,郁閉度為正相關,防治次數和是否清園為負相關,平均溫度、地面覆蓋率與病情指數為負相關。(3)核桃黑斑病發病率與雨水為極顯著正相關,與海拔高度為極顯著負相關。建議在推廣中應結合立地條件,合理布局,兩樹的間距需在6 m以上,郁閉度控制在0.6以下,并做好清園、灌溉和防治等樹體管理工作,以減少核桃病害的發生。

關鍵詞: 核桃細菌性黑斑??;環境因子;栽培措施

中圖分類號:S436.621.12文獻標識碼:A文章編號:1006-060X(2024)02-0053-07

Influence of Environmental Factors and Cultivation Measures on Bacterial

Black Spots in Walnuts

MA Jun-qing,YUAN Guo-jun,GONG Dong-feng,LU Shao-hui

(Henan Academy of Forestry Sciences, Zhengzhou 450008, PRC)

Abstract: In order to identify the relationship between the occurrence of black spot disease in walnuts and walnut varieties, growing environment, and cultivation measures, the disease index of 17 walnut varieties, environmental factors such as habitat elevation, topographic slope, rainfall, temperature, canopy density, and ground coverage rate, as well as cultivation measures including irrigation frequency, prevention and control frequency, and the necessity of clearing the orchard were investigated. Principal component analysis and correlation method were used to analyze the relationship between environmental factors, cultivation measures, and the occurrence of bacterial black spots in walnuts. The results show that: (1) according to the disease index of 17 walnut varieties, Zhongqiangtele, Liaohe 1, and Xifu are disease-resistant varieties; (2) the disease index of black spots in walnuts has a strong correlation with canopy density, prevention and control frequency, and necessity of clearing the orchard; it is positively correlated with canopy density and negatively correlated with the prevention and control frequency and necessity of clearing the orchard; in addition, it is negatively correlated with average temperature, ground coverage rate, and disease index; (3) the incidence rate of black spot disease in walnuts is significantly positively correlated with rainfall and negatively correlated with elevation. It is suggested that the habitat conditions should be considered during the promotion, and a reasonable layout that the distance between the two trees should be more than 6 m, and the canopy density should be controlled below 0.6, is favorable. Tree management work such as orchard clearing, irrigation, and prevention and control should be done to reduce the occurrence of walnut diseases.

Key words: bacterial black spots of walnuts; environmental factors; cultivation measures

核桃(Juglansregia L.)又名胡桃,種仁含油量高,可生食,亦可榨油食用,木材堅實,是很好的硬木材料,目前在南歐、北非、東亞、美國和南美西部廣泛種植。核桃仁不僅含油量高,還含有蛋白質和多種生物活性成分,包括酚類化合物、膽固醇、生育酚和膳食纖維等[1]。核桃葉制成的茶有血液清潔效果,有增強身體體質的作用。綠色外果皮是核桃加工的副產品,含有一些具有抗氧化和抗微生物作用的化合物,其研究也逐漸受到重視[2]。核桃黑斑?。╓alnut blight)是世界范圍內核桃最具破壞性的細菌性病害之一[3],國內外學者關于引起核桃細菌性黑斑病的病原報道主要涉及樹生黃單胞菌胡桃變種(Xanthomonas arboricola pv. juglandis)[4-7]、核桃黃極毛桿菌(Xanthomonas campestris pv. juglandis)[8-9]、成團泛菌(Pantoea agglomerans)以及上述細菌的復合報道[10]。韓國地區為變黃假單胞菌(Pseudomonas flavescens)[11] 、此病可侵染核桃樹的所有綠色組織,如在核桃休眠芽、雄花芽內越冬,翌年春天,伴隨著核桃芽和雄花序的生長,病原菌不斷繁殖,進而侵染其周圍的健康組織,形成初侵染花朵,枝條,葉子和果實[12],并在侵染部位形成黑色病變[13]。核桃雌花感染從單獨的小花開始,初為黑色隨后枯萎凋落。葉子上的癥狀開始作為被淡黃色暈環繞的小深褐色斑點,后期黑斑連片擴大,有時形成穿孔葉片提前脫落,感染的葉子留在樹上,成為新感染的來源。果實發病時,早期是小而微隆起的黑褐色斑點,嚴重時擴大成不規則形水漬狀暈紋的中心凹陷病斑[14]。

果實感染會導致果實過早掉落并降低留在樹上的果仁的質量,從而造成巨大的經濟損失[15]。雨水是病原體的傳播媒介,因此,長時間的降雨和高濕度會導致疾病暴發和嚴重損失[16]。筆者從核桃的抗病品種和環境因子入手,調查核桃黑斑病的發病率與品種、雨水、地理位置、管理措施等因素之間的關系,擬找到核桃黑斑病抗病品種,核桃易感病的因子,以及有效預防該病的管理措施,從而指導果農采取措施預防核桃黑斑病的發生,減少經濟損失。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

各地5~18 年生掛果核桃樹;卷尺、測樹胸徑尺、土壤取樣鏟、水、紙質調查表等。

1.2 試驗時間、地點

試驗于2022年6—8月在陜西、山西、河北、河南進行,每地選擇種質資源圃1處,或較大且主栽品種較多的核桃園3~5處(需當地區核桃細菌性黑斑病發生園區進行)。具體調查了山西省核桃研究所、河北省邢臺市臨城縣綠嶺核桃小鎮、河南省盧氏縣、洛陽市、林州市、沁陽市、修武縣、濟源市和溫縣以及陜西省商洛市洛南縣。

1.3 調查方法

1.3.1 黑斑病病情調查 從2022年4月中旬開始調查試驗地的核桃黑斑病的發病情況,前期病害較輕時10 d調查一次,發病高峰期每隔3 d調查一次,至8月30日核桃采收結束。一個調查地每個品種隨機調查4株,每株按照東西南北4個方位選擇較大枝條調查核桃葉片和果實(每方向10~30顆果實;如數量較少,需全株調查),按病情分級記錄發病等級,并計算各品種的發病率、病情指數。

病情分級:根據果實的發病情況將病果分為5級。0級:無病果;1級:黑腐占全果25%以下;2級:黑腐占全果26%~50%;3級:黑腐占全果51%~75%;4級:黑腐占全果76%以上[17]。分別統計各級果實,按下式計算病情指數。

發病率(%)=發病果數/調查總果數×100

果實病情指數=∑(各級病果數×各級代表值)/(調查總果數×最高級代表值)×100

1.3.2 環境因子與栽培措施 (1)氣象因子與海拔高度獲得:通過調閱當地氣象數據獲得當月平均溫度、當月總降水量、當月雨日等氣象因子(數據來自中國氣象網);每個調查地的海拔高度由GPS定位儀測得[東方化玻(北京)科技有限公司]。(2)栽培措施與樹況:通過調查當地核桃樹的移栽、嫁接情況獲知品種和樹齡。在距地面1 m處用測樹胸徑尺測量胸徑,若1 m高處分叉,可以從分叉部位下面量。觀察樹體最高垂直高度記為樹高。觀察樹體南北方向、東西方向寬度并記錄數值,通過南北方向寬度和東西方向寬度的記錄數值求平均值,得出的數據即為樹體的冠幅。用卷尺測量株行距確定各園區栽植密度。通過觀察園區樹冠在陽光直射下在地面的總投影面積(冠幅)與此地總面積的比獲知郁閉度;通過觀察園區地表植被生長情況大致估計地表覆蓋率;調查園區當月是否清園、是否修剪、是否藥劑防治、防治藥劑和次數、灌溉次數,并將管理水平分為高、中、低3個等級。

1.4 數據分析與處理

原始數據整理采用 Microsoft Office 2019軟件完成,試驗數據使用 SPSS 26統計學軟件進行方差分析、相關性分析和主成分分析,采用SPSS 26軟件做碎石圖和公因子載荷圖,用Excle作病情指數發生動態圖。

2 結果與分析

2.1 不同核桃品種的發病情況

由表1可以看出,強特勒、遼核1號、西扶這3個品種為高抗病品種,黑斑病發病率和果實的病情指數較低,均在20以下。強特勒的發病率為9.69%,病情指數為12.46;遼核1號的發病率為16.16%,病情指數為12.53;西扶的發病率為27.38%,果實的病情指數為15.51,西扶的病情指數較低而發病率較高是由于其病果發病的級別較低,多為1級病果,但有病斑的果實數量較多。遼核4號和上宋的病情指數是低于30的,是較為抗病的品種,遼核4號的發病率為18.64%,病情指數為21.73;上宋的發病率為30.95%,病情指數為27.62。綠嶺、中林5號為感病品種,黑斑病發生非常嚴重,發病率都在85%以上,病情指數高超過90。這2個品種不僅壞果多并且病情等級也高,多為4級果,病斑占全果的76%以上。

2.2 核桃黑斑病害與環境因子之間的關系

采用主成分分析法分析核桃黑斑病的病情指數與環境因子之間的關系見表2。表2中所示同一個品種的病情指數有很大差別,這是因為所處環境不同,表2中列舉的遼核1號為抗病品種,但在不同的環境因子下病情指數不等,差異明顯,有非常低的(2.71),也有非常高的(87.62),這與環境因子有密切關系。對各因子進行分析,尋找防治次數、平均溫度、是否清園、地面覆蓋率、郁閉度、灌溉次數、降雨量、樹齡這8個環境因子中對核桃黑斑病病情指數起主要作用的因子。方差分析表明,在8個成分(環境因子)中,前2個主成分的特征根大于1,因此,SPSS只提取了前2個主成分。前2個主成分的方差貢獻率達到78.471%,因此,選前2個主成分已足夠描述核桃黑斑病的病情指數與環境因子之間的關系[18] 。第一成分的代表指標為防治次數(0.965)、平均溫度(0.905),貢獻率為52.492%。第二成分的代表指標為樹齡(-0.915)、降雨量(0.958),特征值為2.078,貢獻率為25.979%。

表3為主成分系數矩陣和旋轉后的成分矩陣,可以說明各主成分在各變量上的載荷,從而得出各主成分的表達式,表達提取的公因子對原始變量的影響程度。簡單說,通過因子載荷矩陣可以得到原始指標變量的線性組合。旋轉后的成分矩陣表達式中各變量已經不是原始變量,而是標準化變量。由于各自變量已經標準化了,因此,以上3個主成分的均數均為0。在第1主成分的表達式中X1,X2,X3,X4,X5的系數較大,可以看成是反映防治次數、平均溫度、是否清園、地面覆蓋率、郁閉度、灌溉次數的綜合指標。在第2主成分中,X4和X5的系數較大,可以看成反映的是降雨量、樹齡的綜合指標[19]。降雨量相關系數為0.958,說明在平均溫度高的情況下降雨量越大病情指數越高,樹齡相關系數為-0.914,說明樹齡與病情指數負相關,樹齡越小病情指數越低。

從圖1的碎石圖可清楚看出,前3個點兩線陡峭[20],因此,前3個主成分對變量的貢獻率最大。因此取防治次數、平均溫度、是否清園前3個主成分即可基本說明環境因子與核桃黑斑病之間關系的主要信息。

圖2為公因子載荷圖,這個主成分就2個因子,是二維平面圖。每一個載荷量表示主成分與對應變量的相關系數,如果是負值的話,那就說明是負相關??梢钥闯鲇糸]度和樹齡在成分2坐標的近-1位置,說明郁閉度和樹齡這2個因子都是和病情指數負相關的,郁閉度和樹齡值越低,病情指數越低;降雨量在成分2的近+1的位置,說明降雨量和病情指數正相關,降雨量的值越高,病情指數越高。灌溉次數在成分2的-0.5的位置,表示灌溉次數與病情指數具有負相關,說明灌溉次數多會使病情指數降低。

采用回歸計算因子得分系數法,可以得到因子1(F1)和因子2(F2)得分函數為:

F1=0.965X1+0.905X2+0.830X3+0.802X4-0.793X5+0.696X6+0.031X7-0.062X8

F2=0.003X1+0.161X2+0.056X3+0.190X4+0.112X5-0.495X6+0.958X7-0.915X8

2.3 核桃黑斑病的病情指數與各因子之間的相關性

由表4可知,病情指數與郁閉度、防治次數和是否清園具有較強的相關性,病情指數與郁閉度為正相關,即郁閉度越高發病越厲害;與防治次數和是否清園為負相關,即防治次數和清園越多,病情指數就越低。平均溫度、地面覆蓋率與病情指數有一定的負相關,平均溫度、地面覆蓋率越高,發病率就越低。

2.4 不同品種核桃果實黑斑病病情指數與氣象因子的相關性

不同核桃品種黑斑病病情指數與氣象因子相關性見表5,分析表明,核桃果實黑斑病病情指數與當月總降水量和雨日呈顯著正相關。其中,清香和中林的果實黑斑病病情指數與7月份總降水量、雨日呈顯著正相關;遼核1號的果實黑斑病病情指數與7—8月的總降水量和5—8月的雨日呈極顯著正相關;香玲的果實黑斑病病情指數與7月的總降水量和8月的雨日呈極顯著正相關。說明當月降水越多或雨日越多,病情指數就越高,發病越重。

2.5 不同品種核桃果實黑斑病病情指數與立地條件的相關性

不同核桃品種黑斑病病情指數與立地條件相關性見表6,分析表明,核桃果實黑斑病病情指數與品種所在地海拔高度呈極顯著負相關,即海拔越高,病情指數就越低。相較于中林和香玲,清香和遼核1號的發病情況與海拔高度更為相關。

2.6 河南省核桃果實黑斑病病情指數流行動態

由圖3可知,調查6月12日至7月16日的核桃黑斑病發生情況,發病率在10%~40%,病情指數為8~15,發病率上升較快,病情指數為緩慢上升趨勢;7月16日至7月29日發病率由40%上升至85%,病情指數由15上升至80,病情指數迅速增加,說明在這15 d內壞果的數量和等級明顯增加,病情急劇加重;到了采收期8日22日,核桃黑斑病的病情指數首次超過發病率,病情指數達到了90,說明在8月下旬壞果的等級明顯增加,原本就生病的果實加速了腐爛發病的過程。

3 結論與討論

大量研究評價了核桃各個品種對黑斑病的抗性,發現沒有任何一個品種(無性系)被報道對黑斑病完全免疫,但核桃各品種(無性系)對黑斑病的抗性不同[21],一些品種(無性系)被報道對黑斑病具有一定的抗性[22]且核桃種間抗性存在多樣性[23]。研究發現,強特勒、遼核1號、西扶、遼核4號、上宋這幾個品種的病情指數均在30%以下,發病率也在30以下,說明這幾個品種為抗病品種,具有良好的抗病能力。綠嶺、中林5號為高感病品種,病情指數在90以上。強特勒(Chandler)是美國主栽品種,目前在國際市場交易量最大,是世界公認的優良品種,于1984年引入我國,該品種屬于雄先型早實型,適應性強且抗病蟲害,適宜高海拔、寒冷山區種植[24]。調查發現強特勒在各個地區發病情況較輕,且與當月總降水量呈正相關,與當地海拔高度呈負相關。山西地區由于海拔較高,強特勒幾乎不發??;沁陽由于使用藥劑防治,也幾乎沒有發??;修武地處平原且8月降水較多,故此發病較重。遼核1號屬于雄先型、中晚熟品種,喜光,樹勢較強,對土壤適應性強且抗病性強[25]。西扶核桃是陜西省扶風縣選育的,屬于早實型,樹勢中等,適應性強[26]。

有研究發現環境對核桃黑斑病的侵染影響很大[27]。病情流行取決于氣候,特別是降雨、濕度和露水,持續高濕促進其迅速侵染和傳播[28]。此外,病情還與土壤類型和園區管理水平有關。有研究證明,土壤滲透性引起核桃中多酚的變化,從而改變果實對壞死的自然抗性[29]。有研究還發現,海拔與核桃黑斑病發病率和感病指數呈顯著負相關;坡向和樹齡對核桃果實黑斑病發病的影響不明顯[30]。除此以外,冠幅對果實黑斑病的發病率無影響,但病害發病率在樹冠的不同區域有差別[31]。

此研究表明,環境因子是影響核桃黑斑病的重要因素。郁閉度和樹齡均與病情指數呈正相關,郁閉度和樹齡值越低,病情指數越低;灌溉次數與病情指數呈負相關,說明灌溉次數多會使病情指數降低。降雨量與病情指數呈正相關,降雨量越大,病情指數就越高。在調查遼核1號時,發現不同的環境因子對遼核1號的病情指數影響是不同的,遼核1號在各個地區發病情況與當月總降水量呈正相關,與當地海拔高度呈負相關,與清園次數呈著負相關。在各個地區都能明顯看出當月降水量越大,遼核1號核桃發病越重;且相較于洛陽、溫縣和修武等平原地區,在海拔較高的山西、洛陽和盧氏,遼核1號的發病情況就明顯減輕,其中山西甚至幾乎沒有發病。研究發現清園對黑斑病的防控有明顯的效果,春季萌芽前處理冬季枯枝、芽體、葉片等組織可減少黑病原菌基數,降低病害發病程度[32]。調查發現,遼核1號的發病率為97.92%,病情指數為87.62,環境因子是沒有清園、沒有灌溉、沒有防治,結果導致整棵樹的果實全部發病,該樹齡僅8 a,樹體的抗病能力應該較強,由于沒有進行樹體管理,最終嚴重發病,這說明了環境因子是影響核桃黑斑病病情指數的主要因素。品種同樣是遼核1號(表2序號6),在環境因子是灌溉3次、防治6次,冬季清園的情況下發病率僅3.39%,病情指數為2.71。這說明了樹體管理的重要性,同樣的品種,不同的管理方式會產生不同發病狀態。

病情指數與郁閉度、防治次數和是否清園具有較強的相關性,郁閉度為正相關,防治次數和是否清園均為負相關,平均溫度、地面覆蓋率與病情指數均為負相關。由于防治次數、清園、郁閉度這些都為人為可控因素,所以冬季清園、冬季修剪和及時打藥,就能控制核桃黑斑病的發病率。

建議在推廣中應結合立地條件,因地制宜,合理布局,兩樹的間距最好在6 m以上,由于核桃可以長成高大喬木,郁閉度盡量控制在0.6以下,并做好清園、灌溉和防治等樹體管理預防工作,這樣有利于核桃生產。另外,可以選擇抗病性較強的優良品系,如強特勒、遼核1號、西扶等品種,在管理措施不夠完善時,高抗病品種可以減少黑斑病的發生。

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(責任編輯:張煥裕)

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