马铃薯粉痂病的发生与综合防控15.docx
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马铃薯粉痂病的发生与综合防控15
马铃薯粉痂病的发生与综合防控
在世界上许多冷凉的气候区域,粉痂病是马铃薯的一个重要病害。
随着使用非持久性广谱真菌杀菌剂拌种,集约化生产马铃薯,马铃薯种植轮作倒茬减少,灌溉在马铃薯生产中的增加,这种粉痂病害的重要性在增加。
在实施马铃薯集约化模式生产马铃薯的许多地区,马铃薯粉痂病被当做主要的问题。
马铃薯粉痂病主要是由粉痂病菌引起的。
粉痂病菌生命周期,当前已经阐述,并描述出来(Harrison,1997年;Merz,2008年)。
当土壤条件冷凉、湿润占优势时,粉痂病菌繁殖旺盛,并且变得更加严重。
粉痂病菌侵染的块茎表面产生病斑,是粉痂病害最为明显的特征。
尤其是在冲洗后准备销售的马铃薯,这种病斑可以显著地降低块茎商品质量。
带有粉痂病病斑的加工型马铃薯也不受欢迎,因为它们需要额外的去皮操作(病斑去皮特别难,薯条生产更为费事)。
严重感病的马铃薯失水皱缩,并且在储藏时失重,也可能会腐烂,主要原因是呼吸损失,以及块茎腐烂导致病菌从病斑侵入块茎。
在种植新的马铃薯时,感染粉痂病的种薯市场难以接受,主要因为粉痂病菌可以传播,侵染种薯,种薯认证体系通常允许接受粉痂病发病在较低的水平。
除了对块茎质量产生有害影响,最近的研究(Falloon,2004;Lister,2004;)表明粉痂病菌侵染植株,通过对根系功能的有害影响,可以减少植株生长,这些影响主要会使发病块茎减产严重(Falloon,1996年)。
这种病菌也是马铃薯帚顶状病毒(PMTV)重要的携带载体,可以引发块茎薯肉呈现“喷嘴状坏死”,尤其是在冷凉的温带区域,是一种显著限制马铃薯生产的病害(Jones和Harrison,1969年)。
Karling(1968年)和Harrison(1997年)的综述分别总结了有关粉痂病和粉痂病菌的知识。
由粉痂病菌引起的马铃薯粉痂病,已日益成为凉爽、湿润马铃种树种植区的一个重要问题。
块茎上面的粉痂病斑能降低种薯、鲜食马铃薯以及加工马铃薯原料的质量和品质,并且粉痂病可以严重损害马铃薯的生产能力。
粉痂病菌的许多生物学特性,包括在土壤中长期存在,高度、快速的繁殖潜力,以及侵染替代寄主的能力,对马铃薯粉痂病的有效防控造成了相当大的困难。
有许多减少马铃薯粉痂病发病率以及病害严重程度的方法,这些方法主要包括种植基地选择、作物轮作、病菌检测、使用抗病品种、种植无病种薯、使用合适的杀菌剂拌种、使用合适的杀菌剂消毒感病土壤、调整土壤养分,以及在生长期内使用合适的管理措施。
(新的基地,首先看水源、排水特性,然后看侵染源)没有任何一种单一的方法可以完全防控马铃薯粉痂病害,尤其是在防控感病严重的种薯,或者土壤。
因此,有效的病害管理主要依赖许多种适宜方法的运用,使用综合的方法来防控马铃薯粉痂病。
这需要对粉痂病菌的生物特性进行综合、细致的了解,在马铃薯管理周期的各个阶段,确定适宜的病害防控方法。
倒茬和选地
粉痂病菌能够在土壤中存活很很长一段时期(很多年)。
新西兰一块12年没有种过马铃薯的田地里,最近爆发了一次严重的粉痂病害,以及在苏格兰存在的轶闻琐事,证明粉痂病菌可以在马铃薯病害严重的区域存活50年,且50年内没有种植过马铃薯。
这种病菌以休眠孢子的形式存活在土壤中,也可能通过侵染循环来侵染替代性寄主作物。
种植马铃薯作物时建议长期轮作,这样可以减少粉痂病菌从马铃薯传到另一个作物上的可能性。
生长过渡期内没有病菌是非常重要的,应该非常小心的确保轮作作物是无病马铃薯和非寄主杂草(尤其是茄科种类的杂草)。
马铃薯作物轮作时间至少为5年,但是为了确保病菌群体的减少,轮作时间可能需要更长(大于5年)。
种植优质马铃薯种薯的种植户通常都是利用那些从未种植过的马铃薯土地,因为粉痂病对马铃薯的商业认可度和经济价值是有害的。
种植户的观察经验与有限的科学研究,表明有些种类的轮作作物,可能比那些可以减低土壤侵染的作物更好。
种植户观察到,在种植过白菜类蔬菜的感病地块上种植的马铃薯,与使用牧草或者禾本科作物进行轮作的地块上种植的马铃薯相比,粉痂病发病较少。
Winter&Winiger(1983年)报道冬春季前茬作物为油菜或者曼陀罗时,可以减少随后种植的马铃薯粉痂病的严重程度。
新西兰田间试验表明轮作饲用油菜同样也可以降低马铃薯粉痂病的严重程度(Falloon,1999年)。
有限的实验证据表明,土壤中种植被称为“土壤生化熏蒸剂”的十字花科作物,能够减少被粉痂病菌侵染土壤中休眠孢子的数量。
《轮作作物油菜、饲用油菜或曼陀罗》。
在选地种植马铃薯时,除了要考虑前茬作物的种植史以外,还要考虑土壤类型和土壤条件(有没有发病史,土壤类型,土壤条件)。
与高滞留水的(排水较差)土壤相比,排水良好的土壤不太可能促发粉痂病的发展。
种植户也观察了部分被重型机械压实的土壤,例如地头和以前未使用的过道,以及排水的低洼土地,与那些未被压实或水淹的土壤相比,种植的马铃薯粉痂病发病较为严重。
使用排水良好的土壤,以及在种植前注意高效深栽,可以降低粉痂病害发生的风险。
无法充分理解轮作期内土壤中休眠孢子活力下降的机制,但是土壤侵染起初水平,以及轮作期间生物与非生物因素,都可以影响马铃薯与降低粉痂病侵染轮作作物间的有效期。
对这些机制越来越多的理解,种植户可以使用提高轮做的方法来降低粉痂病爆发的可能性。
病菌检测
近年来对土壤中粉痂病菌的检测已经取得了相当的进步。
因为粉痂病病菌是一个专性活体营养型微生物,所以微生物化学培养技术不能使用。
然而,生化分析方法(番茄幼苗诱捕法),多克隆抗体法(ELISA系统)(Walsh,1996年;Merz,2005年)以及PCR技术(设计专一引物)(Bulman和Marshall,1998年;Bell,1999年;VanderGraaf,2003年;Ward,2004年),已经被成功地应用来检测种薯和土壤中的粉痂病菌。
这些方法主要目标是检测粉痂病孢子球中的休眠孢子。
运用抗体技术的免疫层析系统近来已经开发出来,证明在对种薯中休眠孢子的常规检测中,具有非常重要的作用。
没有开发出可用的方法,无法常规检测手段检测各阶段土壤中的粉痂病菌,因为目前所有的检测方法,都需要操作与解释结果的高水平技术知识。
然而,那些方法,尤其是那些使用抗体(ELISA技术)和DNA技术(PCR技术)的方法,对种植户而言,将日益更加实用化。
粉痂病菌检测方法的目的,通常是检测土壤中或者感病种薯上的休眠孢子。
有效的病菌检测工具,将有助于种植户确立特定体块粉痂病发生的风险,目的是在种植马铃薯前,可以帮助种植户对地块选择做出更明智的决定。
有效的检测方法也运用到感病种薯的鉴定,在种植前可以拒绝使用感病种薯,或者做适当的处理。
这样将有助于确保病菌不会传播到新的作物上或者无病区域。
种植前田间土壤化学药品管理
土壤中化学药品(土壤元素和杀菌剂)可以影响粉痂病的发生。
这些化学药品可以影响休眠孢子、游动孢子活力以及游动孢子侵染马铃薯根系与匍匐茎组织的能力。
马铃薯种植田内土壤环境的改良,能够用来对粉痂病进行管控。
土壤营养元素
许多研究表明,土壤化学成分的调整可以减少马铃薯粉痂病的发生。
土壤中使用硫磺或者锌盐(硫酸锌),已经证明可以减少土壤粉痂病害的发生。
四硼化钠中的硼元素已被证实,可以减少实验室或温室内种植的马铃薯分级病害的发生(Falloon,2001年)。
土壤使用各种形式的生石灰可以提高土壤pH值,这被证实可作为防控粉痂病的一种方法,但是也有一些报道认为施用生石灰不能减少,反而增加了粉痂病害的发生(Karling,1968年;Harrison,1997年)。
详实的实验研究表明粉痂病菌可以在具有广泛酸碱度的土壤中侵染马铃薯(Kole,1954年;Merz,1989年;Falloon,2005年)(与土壤pH值关系不大),所以土壤pH值对病害的影响,极有可能是来自于pH值对土壤化学成分作用间的影响(土壤结构),而不是直接对粉痂病菌的影响。
在澳大利亚,最近的田间试验证明,土壤中使用高氮化肥或者含有挥发性脂肪酸的有机添加物,有希望减少高含量粉痂病菌土壤中马铃薯粉痂病的严重程度(deBoer和Crump,2005年;NCrump,个人通讯)。
科学研究表明,这些材料的使用对种植前减少粉痂病发病和严重性非常具有前途。
土壤杀菌剂
大量已经检测过的杀菌剂,在土壤中施用,可以防控粉痂病,并且有几个杀菌剂已经被证实可以降低粉痂病的发病机率和发病严重性。
被划分作为杀菌剂的化学品,例如汞化合物、铜化合物、代森锰锌、代森锌和五氯硝基苯(Karling,1968;)已经被证实可以减少发病土壤种植马铃薯粉痂病的发生。
最近的研究表明,福帅得和磺酰胺在土壤中的使用可以有效减少发病土壤中马铃薯的病害(Falloon,1986年),具有这种用途的化学药剂已在新西兰申请登记。
土壤中使用杀菌剂溴甲烷,或者土壤灌溉消毒时在水中加入威百亩,或者土壤中使用甲醛(Karling,1968年)证实也可以减少粉痂病害的发生。
土壤中使用化学杀菌剂防控粉痂病,成本很高,并且不能被环境接受。
此外,试验评价证实大多数土壤处理化学药品并不能完全消除这一病害,尤其是粉痂病菌含量高的土壤。
例如,最有效的土壤杀菌剂(Falloon,1996年)可以使收获的块茎粉痂病害发病率,从90%(未处理的土壤)降低到71%。
然而,杀菌剂的使用,以及最近开发出来防控十字花科蔬菜根肿病的药剂,在这形势下具有一定的市场。
品种选择
人们早就认识到,马铃薯种质差异的无性系和不同的马铃薯品种对粉痂病的反应不同。
抗粉痂病马铃薯马铃薯品种的成功使用,是粉痂病防控的一个关键部分。
种植户在种植马铃薯之前,应该获得将要种植的马铃薯品种对粉痂病抗性的信息。
如果粉痂病是一个严重的病害,种植户应该种植抗病品种。
没有发现马铃薯品种对粉痂病免疫,所以抗病品种很可能仍能促进粉痂病菌繁殖、幸存并且维持土壤侵染。
此外,有证据表明粉痂病菌是致病性变异菌,对粉痂病菌的分子研究也证明粉痂病菌是可变异的。
这种变异性说明可能存在粉痂病菌不同的致病型,鉴定被作为抗病品种的马铃薯品种可能对不同的粉痂病菌产生感病性。
以上这些原因,使用抗病品种来防控粉痂病,也不可能完全防控这一病害,尤其是在粉痂病发病严重的情况下。
抗病的机制和遗传
虽然抗病机制没有完全阐明,Falloon(2003年)证明与感病品种相比,抗病品种根部通常有较少的孢子囊,较少的孢子球。
这表明寄主抗性主要体现在根系和匍匐茎游动孢子的侵入。
然而,也有例外存在。
早熟品种根系侵染严重,但是块茎不受侵染。
有些品种(布尔班克)对块茎(匍匐茎)侵染有中度抗性,但是在根系上可以产生严重的孢子球。
这些实验结果证明抗病的不同机制,可能对根系与匍匐茎,以及不同的品种作用不同。
抗病遗传可能比较复杂,因为许多马铃薯品种的抗病范围,从高抗到高感表现为连续性(Falloon,1989年)。
这表明这种抗性是数量性状控制,可能是基于几个抗性基因的加性效应,每个抗性基因具有相对较小的效应(Parlevliet,1989年;Bradshaw,1994年)。
粉痂病抗性育种和品种特性
新西兰马铃薯育种持续将抗病基因引入新的育种品系,并且开发这些新品系,并登记为新品种。
这个项目使用传统方法和分子标记方法来鉴定抗病型,并且对抗病遗传有了良好的理解。
同时,也是一个长期的计划用于鉴定商业化品种对粉痂病的反应。
直到现在,132个品种抗性反应在田间试验中获得。
这些研究将会获得抗粉痂病的新品种,同时也为种植户提供信息,并帮助他们选择抗病品种。
一些对粉痂病不同的反应品种如下(Genet,2007年):
高抗粉痂病品种,‘Gladiator’,‘RedRascal’,‘Norkotah’,Moonlight;中抗粉痂病品种‘RussetBurbank’,‘RangerRusset’,‘Nooksac’,中感粉痂病品种,‘Atlantic’,‘Shepody’and‘FrontierRusset’;‘Sebago’,‘DakotaRed’and‘Katahdin’;最易感粉痂病品种,‘Kennebec’,‘Rosa’,‘Agria’and‘Asterix’。
无病种薯
推荐使用无病种薯,因为带粉痂病种薯是将病菌传播到无病土壤的重要途径。
没有被粉痂病侵染,以及没有被休眠孢子侵染的无病种薯是非常重要的。
官方的种薯认证规划对感病马铃薯具有低的容忍性。
然而,在认证前将感病块茎剔除,种薯可能不表现病症,但是携带休眠孢子。
从有信誉的途径获得种薯,要严格执行恰当的种子认证标准,种植前仔细检测种薯,有助于保证种薯无粉痂病。
进来开发出的灵敏检测方法,或许可以用来识别感病种薯。
种薯拌种
用化学药剂拌种被提倡作为预防传播粉痂病的一种方法。
在新西兰,许多种薯种植户在播种前,用甲醛浸泡种薯,来杀死粉痂病菌。
通常使用浓度为0.5%的甲醛溶液浸泡种薯。
用甲醛处理种薯前,种薯不要发芽,也不要处理后立即种植,因为甲醛可能对芽产生损害,并严重影响出苗。
在新西兰甲醛被登记,用来拌种防控粉痂病。
许多其他的拌种方法也可以减少粉痂病害的传播,例如,高温杀菌(55℃温水)、二氯酚钠、代森锰锌、甲基代森锌、硫磺以及硫酸铜、升汞和含锌化合物(Harrison,1997年)。
拌种并不能完全彻底的防控马铃薯粉痂病。
例如,Falloon(1996年)报道,当对感粉痂病种薯拌种能使带病块茎减少至5%,而不拌种种薯粉痂病发病率为25%。
马铃薯种植后管理
冷凉湿润的土壤可以增加马铃薯粉痂病的严重性和发病率。
这些因素可以影响休眠孢子和游动孢子的活力,也能影响侵染寄主根系和匍匐茎组织的能力。
粉痂病侵染的最适合温度为12℃~15℃,游动孢子需要土壤中的自由水运动进而进行侵染(Harrison,1997年)。
因此,对生长期马铃薯土壤条件的控制,可以减少病害侵染马铃薯的可能性。
灌溉管理
合适的灌溉可以减少粉痂病害发生的可能性(Taylor,1986)。
在马铃薯生长的早期地温较低,控制浇水,可以减少游动孢子从休眠孢子中的释放,减少游动孢子侵染马铃薯的能力。
播种时期
晚播种,以避免寒冷的地温,可以减少病害发生的可能性(Kirkham,1986年),在马铃薯生长的早期,有助于确保土壤温度高于最是侵染温度。
如果种植户做出这样的决定,在春季较晚播种可以降低粉痂病严重爆发的可能性。
生物防控
最近的研究表明生物防控剂,尤其是木霉菌(哈茨木霉),具有降低粉痂病菌活力的潜力,可能主要通过影响休眠孢子的活力,以及游动孢子的活力与侵染能力。
然而,在田间使用生物措施防控粉痂病的效力还需要进一步的验证。
消毒
对收获、分级、储藏以及拌种相关的机械设备保持良好的消毒,通常被推荐作为一种减少粉痂病害传染的途径。
干燥的土壤环境条件下收获种薯,块茎上带土最少,有助于降低粉痂病菌从感病土壤的传播。
将分级设备、仓储设备以及种薯容器上的污染的土壤和带病残株清除,可以除掉孢子囊和休眠孢子,降低侵染种薯的潜在能力。
推荐使用合适的消毒药剂(甲醛,氯气,过氧化氢),对分级设备与仓储设备进行例行处理。
在苏格兰,使用商用吸尘器将土壤和尘土,从种薯上有规律地除去,作为防控种传病菌的部分手段。
综合防控马铃薯粉痂病
与大多数土传病菌和土传病害一样,粉痂病菌和马铃薯粉痂病难以进行防控。
休眠孢子长期存活的能力、游动孢子繁殖以及休眠孢子的抗性,给种植户造成严重危害。
马铃薯集约化种植,使用灌溉使生产能力最大化,缩短轮作时间,导致粉痂病害严重,需要对粉痂病有效防控。
广谱杀菌剂退出市场也是一个重要因素。
对马铃薯种植户来讲,没有任何可用的防控方法可以完全的防控马铃薯粉痂病。
种植户要采取综合措施来防控粉痂病。
选择最好的体块,种植前或播种时土壤消毒处理,选择抗病品种,收获策略和收获后消毒,可以整体上防控粉痂病害。
有效的防控手段的使用在马铃薯种薯生产过程中尤为重要,这样粉痂病不会传播到其他蔬菜上,或者加工薯生产上。
使用综合的防控措施。
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