间作环境对不同抗性品种小麦白粉病及土壤含水量的影响

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摘要:文章采用田间小区试验,以小麦蚕豆间作和小麦单作方式为主要研究对象,研究了不同种植环境下,不同抗性品种小麦对土壤含水量和小麦白粉病的发生的影响。结果表明:(1)从分蘖期到扬花期3个小麦品种的土壤含水量呈降低趋势,而在扬花期到成熟期呈上升趋势。(2)小麦蚕豆间作环境中土壤含水量低于小麦单作环境。(3)间作环境降低了小麦白粉病的发病率,间作降低病害的趋势为绵阳29

关键词:间作环境;小麦白粉病;土壤含水量

中图分类号:S435.121 文献标识码:A 文章编号:1674-0432(2010)-07-0086-3

0 前言

间作是我国农业遗产的重要组成部分,是精耕细作、集约多熟种植的一种传统技术,是实现我国农业可持续发展的重要途径,特别是在我国粮食增长与农业增收中一直发挥着重要的作用。间作在高效利用资源、提高土地生产力、促进可持续发展方面占有重要地位,被认为是持续农业的重要技术,并受到农业发达国家和发展中国家的广泛关注和应用。在全国100多种间作体系的组合中,豆科与非豆科间套种是农业生态系统中一种常见的种植模式,且70%的组合都是豆科与禾本科间套作,其中小麦/蚕豆间作体系在中国西部地区尤其是云南省被农民广为接受。在这种种植模式中,两种作物不仅可以充分利用光、热、水、气等资源,而且豆科作物可以通过各种途径向与之间作的禾本科转移氮素,禾本科则通过竞争吸收土壤的有效氮,使其维持在一个相对较低的水平,促进豆科作物固定空气中的氮,进而提高单位土地面积的生产力,降低氮肥的投入量。

小麦白粉病为世界性的病害,作为小麦生产中的主要病害之一,已有近百年的研究历史,主要分布在潮湿及半干旱地区。目前,就单一病害而论,白粉病的危害面积和潜在为害已有超过其它病害之势。20世纪70年代以来随着耕作制度的改变及单一品种的大面积种植,病害逐年加重,80年代在西南地区流行,对小麦生产曾构成严重威胁,在长江中下游及黄淮海麦区也普遍发生。大量的研究表明,小麦蚕豆间作可以明显地降低小麦白粉病的发生。在小麦多样性种植中也发现,麦豆间作或油豆间作可以有效地控制、降低白粉病的发生几率,而小麦蚕豆间作可以明显地降低小麦白粉病的发生。

长期以来,对间作的研究主要集中在干物质累积,氮、磷、钾养分利用及吸收规律,土壤水势,水分利于率等方面;对白粉病的的研究大多集中在氮钾营养、根间相互作用、矿质养分,基因水平等方面,但对不同抗性品种小麦与蚕豆间作环境下白粉病的影响研究较少。因此,本文通过不同抗性品种小麦与蚕豆间作,试图阐明在不同的种植模式下不同抗性品种小麦对白粉病发生、含水量的变化的影响,从而为间套作合理种植及有效防治小麦白粉病提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点

小区试验在云南农业大学水资源与利用工程中心实验田进行。

1.2 供试品种

选取对白粉病高抗(云麦47)、中抗(云麦42)、低抗(绵阳29)的品种分别与蚕豆(玉溪大白豆)间作。

1.3 试验方法

1.3.1 小区设计 试验选取三个小麦品种,两种种植模式,一个蚕豆品种,三个重复(共21个小区),小麦每个条带设置六行,条播,10kg/亩,行距0.2m。蚕豆每个条带设置两行,行距0.3m,株距0.15m。小麦:蚕豆=6:2。

1.3.2 样品采集 分五个时期采集样品,分蘖期(蚕豆分枝期)、拔节期(蚕豆开花期)、抽穗期(蚕豆结荚期)、扬花期(蚕豆鼓粒期)、成熟期。三点采样,每小区三点采样后混合作为一个样品。

1.3.3 施肥量 氮肥:15kg/亩,磷肥:7.5kg/亩,钾肥:7.5kg/亩,其中尿素1/2用于基肥,1/2用于追肥,普钙和硫酸钾作为基肥一次性施用。

1.3.4 病害调查 每小区三点重复调查,每点9株。

1.3.5 测定指标及方法 植株病害调查,土壤含水量、植株生物量。

2 结果与分析

2.1 间作环境对不同抗性品种小麦土壤含水量的影响

2.1.1 不同抗性小麦品种土壤含水量的动态变化

图1 单作环境条件下不同抗性品种小麦土壤含水量的动态变化

合理的间作可以降低作物病虫害的发生。图1为单作环境对不同抗性品种小麦土壤含水量的影响,结果表明,在单作环境下,不同抗性品种小麦在拔节期的土壤含水量大小为:云麦47绵阳-29。同时由图1可知,从分蘖期到扬花期三个小麦品种的土壤含水量呈降低趋势,而在扬花期到成熟期,呈上升趋势。这是因为在分蘖期到扬花期,由于小麦生长需要大量水分,导致需水量不断增加,而到扬花期,小麦由营养生长转为生殖生长,对水分的需求量降低,因此土壤含水量呈上升趋势。

图2 间作环境对不同抗性品种小麦土壤含水量的影响

图2结果表明:间作环境下,云麦47的土壤含水量比其他两个品种的土壤含水量低,表明在三个品种中,云麦47的水分利用能力最强,且由于间作,和蚕豆形成竞争关系,在分蘖期到拔节期,蚕豆比云麦47竞争力强,导致云麦47的土壤含水量增加。同时由图2可知,从分蘖期到扬花期(除云麦47分蘖期到拔节期上升外),三个小麦品种的土壤含水量呈降低趋势,而在扬花期到成熟期,呈上升趋势。

2.1.2 不同间作环境对土壤含水量的影响

图3 不同种植环境对绵阳29土壤含水量的影响

图4 不同种植环境对云麦42土壤含水量的影响

图5 不同种植环境对云麦47土壤含水量的影响

图3为不同种植环境对绵阳29土壤含水量的影响,结果表明:在分蘖期和成熟期,绵阳29小麦在单作环境的土壤含水量低于间作环境的,在其他时期单作环境的土壤含水量均高于间作环境的,且从分蘖期到扬花期绵阳29的土壤含水量呈降低趋势,而在扬花期到成熟期,呈上升趋势,这可能是由于在分蘖期间作环境未显示出间作优势,在成熟期间作环境的小麦成熟稍早,所以使得绵阳29小麦在单作环境的需水量高于间作环境的。整个生育阶段间作水分利用情况好于单作,各个时期单间作之间没有显著性差异。

图4为同种植模式对云麦42土壤含水量的影响,结果表明:分蘖期、扬花期和成熟期,单作云麦42的土壤含水量均低于间作,而拔节期和抽穗期,单作云麦42的土壤含水量高于间作,且从分蘖期到扬花期云麦42的土壤含水量呈降低趋势,而在扬花期到成熟期,呈上升趋势。因为在分蘖期未显示出间作的优势,随着小麦的生长,经过拔节期和抽穗期,小麦的需水量受间作环境的影响而高与单作环境的,必然导致单作小麦的土壤含水量高于间作的。间作条件下小麦成熟的比单作早,所以使得在成熟期单作环境的需水量高于间作环境的。整个生育阶段间作水分利用情况好于单作,各个时期单间作之间没有显著性差异。

图5为不同种植模式对云麦47土壤含水量的影响,结果表明:分蘖期和扬花期,间作云麦47的含水量低于单作,而在其他时期则相反。且在整个生育期,含水量呈先下降后上升趋势。这可能是因为在分蘖期和扬花期这两个时期,小麦和蚕豆在竞争水分时,小麦的竞争力更强,而在其他时期,蚕豆的竞争力比小麦强。整个生育阶段间作水分利用情况好于单作,各个时期单间作之间没有显著性差异。

2.2 间作环境对不同抗性品种小麦白粉病影响

2.2.1 不同抗性品种小麦白粉病的发生规律

图6 单作环境对不同抗性品种小麦白粉病的影响

图6为单作环境对不同抗性品种小麦白粉病的影响,结果表明,单作环境下,三种小麦品种的白粉病发病率大小为绵阳29>云麦42>云麦47,可知其对白粉病的抗性大小为绵阳29

图7 间作环境对不同抗性品种小麦白粉病的影响

图7为间作环境对不同抗性品种小麦白粉病的影响,结果表明:在间作种植环境下,三种小麦品种的发病率的整体趋势为绵阳29>云麦42>云麦47。对于云麦47,在1月15日到1月26日,2月17日到3月14日,这两个时期的发病率成上升趋势,其他时期是下降趋势。对于云麦42,在1月15日到1月26日,2月17日到2月26日这两个时期的发病率成上升趋势,其他时期是下降趋势。这两种小麦品种发病率的的整体趋势是先高后低,这可能是因为他们的品种都具有抗性,在这些时期间作效应明显,抗性明显升高。对于绵羊29,它的发病率波动幅度较大,因为它为感病品种,在受间作环境影响下,白粉病得到了明显的控制。

2.2.2 间作环境对不同抗性小麦品种白粉病的影响

图8 不同种植方式对绵―29白粉病的影响

图9 不同种植方式对云麦42白粉病的影响

图10 不同种植方式对云麦47白粉病的影响

图8为不同种植方式对绵阳29白粉病的影响,结果表明:除1月26日,绵阳29小麦在间作环境下白粉病的发病率整体低于在单作环境下的。由图也可得出,随着小麦生长,间作环境下的白粉病发病率与单作环境下的差值逐渐增大,直到小麦成熟。因为绵阳29在单作环境下为感病品种,而间作环境提高了绵阳29对白粉病的抵抗能力。由此也可说明间作环境可以明显地降低小麦白粉病的发生。在0.05%的水平下,2月26日、3月14日间作和单作环境下有显著性差异,其他时期均无显著性差异。整个生育期内间作抗病性好于单作。

图9为不同种植方式对云麦42白粉病的影响,结果表明:云麦42在间作环境下白粉病的发病率整体低于在单作环境下的,且在3月14日,即小麦成熟阶段,差值最为明显,由此可说明间作环境可以明显地降低小麦白粉病的发生。在0.05%的水平下,在3月14日单间作之间存在显著性差异,其他时期没有显著性差异。

图10为不同种植方式对云麦47白粉病的影响,结果表明:云麦47在间作环境下白粉病的发病率整体低于在单作环境下的,且随着小麦的生长,间作环境下的小麦白粉病发病率与单作环境下的差距逐渐增大,直到小麦成熟。由此可说明间作环境可以明显地降低小麦白粉病的发生。在0.05%的水平下,分别在2月17日、2月26日、3月14日单间作之间存在显著性差异,其他时期没有显著性差异。

3 讨论

3.1 间作环境对不同抗性品种小麦白粉病的影响

植物病害系统包括病原、寄主和环境因素。病害的发生除了受到病原菌本身浸染能力大小的影响外,外界环境条件也是促进或抑制病害发生的关键因子。其中种植模式是一个重要的限制因素,通过改变种植模式,从而改变其生长环境、最终将影响作物对病害和虫害的抗性和耐性。本实验通过不同种植模式对不同抗性品种小麦白粉病和土壤含水量的影响得出结论:间作环境可以明显提高小麦抗白粉病的能力,白粉病发病率的整体趋势为抛物线形状,先逐渐身高,再下降,在小麦成熟期下降尤为明显。本实验结果与以往研究结果大体一致,但发病率明显低于以往研究,这可能与含水量、叶绿素、环境等一系列因素的变化有关。

3.2 间作环境对不同抗性品种小麦土壤含水量的影响

土壤含水量是水分循环中的重要环节,与植株生殖、生长有着密切的关系。大量研究表明,在小麦整个生育期中,间作小麦土壤含水量下降都比单作快,尤其是在拔节至孕穗期下降最快。证明在小麦/蚕豆间作体系中,小麦在整个生育期中都存在着与蚕豆对土壤水分的强烈竞争,特别是在拔节至孕穗期最为激烈。且间作小麦和间作蚕豆的产量均高于单作小麦和单作蚕豆。小麦/蚕豆间作体系中蚕豆竞争力相对来说处于优势地位。本次试验通过对同一种植模式不同抗性品种小麦对土壤含水量的影响,间作环境中小麦的土壤含水量低于单作环境的,且从分蘖期到扬花期三个小麦品种的土壤含水量呈降低趋势,而在扬花期到成熟期,呈上升趋势。

本试验重点研究了间作环境对不同抗性品种小麦含水量及白粉病的影响,可以再考虑研究小麦地上部和地下部在不同环境下对白粉病发生的影响,也可就其他作物在不同种植模式下对白粉病发生的影响,以便更好的防止白粉病发生和推广间作种植模式提供可靠的理论依据。

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作者简介:李燕茹(1986-),女,就读于云南农业大学资源与环境学院,研究方向:植物营养。