春季不同时期低温胁迫对冬小麦茎基腐病发病特征的影响

刘博艳，刘豆豆，李浩宇，张红霞，许梦帆，杨超凡，尹宝重*

（1.河北科技学院，河北 保定 071000；2.河北农业大学植物保护学院，河北 保定 071001）

近年来，茎基腐病在河北、山东、河南等小麦主产区普遍发生，且呈逐渐上升趋势，对小麦产量造成较大影响[1～3]。低温胁迫导致小麦单株穗数、穗粒数、千粒重和单株产量均出现不同程度的降低[4，5]。加强对茎基腐病发生的生理生态机制研究，对构建茎基腐病防控技术体系具有重要意义。

低温灾害是冬小麦常见的一种非生物灾害，不仅会直接影响小麦正常生长和发育[6]，还会造成植株抗逆性下降，加剧病害侵染。尤其随着气候干暖化，冬前甚至越冬期小麦生长均出现不同程度的加快，这虽然增加了小麦分蘖和生物量积累，但也增加了春季低温灾害发生的风险。王永华等[7]研究表明，拔节期温度越低，对小麦为害越严重，显著影响小麦产量，减产幅度达40%～60%。低温灾害是河北平原小麦产区频发的自然灾害之一，尤其是春季低温对小麦生长发育影响更大，受害严重地块小麦不能正常抽穗[3，8，9]。而李小虎等[10]和张继梅等[11]研究表明，适度推迟播期可降低小麦茎基腐病发生的风险。这也从一个侧面证实适度抑制冬前长势，降低春季低温灾害的致灾程度，可在一定程度上降低茎基腐病的为害程度。

春季气温回升，小麦生长加快，是茎基腐病致病菌侵染加快的时期，而此时小麦抗逆性下降又增加了病原菌侵染的几率。而且，已有报道表明，低温胁迫还会导致小麦抗逆性明显降低，进而加剧病原菌的侵染[12]。但总体看，目前有关低温胁迫对小麦茎基腐病影响的研究报道较少。为了系统、全面地了解低温对小麦茎基腐病发生的影响，采用对茎基腐病抗性不同的2 个小麦品种为试材，分别在小麦起身期、拔节期和抽穗期进行低温处理，研究不同时期低温胁迫对小麦茎基腐病发病特征的影响，旨为拓宽冬小麦茎基腐病发病机理提供新的研究思路。

1 材料与方法

2020～2021 年小麦季在河北农业大学创新基地，采用盆栽试验，研究春季不同时期低温胁迫对冬小麦茎基腐病发病特征的影响。小麦试材为对茎基腐病抗性不同的2 个品种，其中藁优2018 为高感品种，石优17 为中抗品种。供试病原菌为假禾谷镰刀菌（Fusarium pseudograminearum）。

2020 年10 月12 日在花盆（上、下直径和高度均为30 cm）内播种小麦，盆栽用土为试验田原状土添加假禾谷镰刀菌麦粒接菌体100 g/盆。小麦播深3 cm，播量15 株/盆，将花盆3/4 埋于土壤中进行常规管理。分别在起身前期、起身后期、拔节期和抽穗期，根据各时期小麦低温受害指标，采用人工气候箱（箱内空气相对湿度40%、CO2浓度400 mg/L）模拟不同时期的低温环境（表1），对小麦进行连续3 d 的低温（LT）处理，处理完成后将花盆取出使植株处于自然环境下生长；以始终处于自然环境生长的植株为对照（CK）。每处理6 盆，3 次重复。

表1 不同处理低温的设置时间与温度Table 1 Setting time and temperature of low temperature for different treatments （℃）

低温处理结束后第10 天和第20 天，每盆随机选3 株，按5 级分类法记录病级。计算病茎率和病情指数[13]。采用SPSS 23.0 软件进行数据统计分析，采用独立样本t 检验比较LT 处理与CK 指标的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 春季低温胁迫对冬小麦茎基腐病病茎率的影响

接种假禾谷镰刀菌条件下，2 个小麦品种均有茎基腐病的发生（表2）。低温胁迫结束后第10 天和第20 天，石优17 低温处理的平均病茎率分别为53.4%和64.3%，藁优2018 低温处理的平均病茎率分别为64.1%和68.7%，均显著高于其CK；且2 个时期，藁优2018 的平均病茎率均高于石优17。表明低温会加剧小麦茎基腐病的发生，感病品种较中抗品种发病严重，且病茎率随着胁迫结束后时间的延长而提高。

表2 不同时期低温处理结束后第10 天和第20 天的小麦病茎率Table 2 The diseased stem rate of wheat on the 10th and 20th day after low temperature treatment in different periods （%）

进一步对参试品种不同时期低温处理后第10 天的病茎率差异进行分析，可以看出，同一品种相同时期，低温处理的病茎率普遍高于CK，其中，起身初期低温处理与CK 差异均不显著；而其他时期，2 个品种低温处理的病茎率均显著高于其CK，石优17、藁优2018 的平均病茎率分别较其CK 高12.0 百分点和12.8 百分点，且感病品种藁优2018 的病茎率均高于石优17。低温胁迫结束后第20 天，2 个品种依然表现为春季早期（起身初期） 低温处理的病茎率与CK 差异不显著，胁迫时间推迟后低温处理的病茎率均显著高于其CK，起身后期—抽穗期石优17、藁优2018 低温处理的平均病茎率分别较其CK 高7.5 百分点和8.7 百分点，且依然表现为感病品种藁优2018 的发病率更高。

2.2 春季低温胁迫对冬小麦茎基腐病病情指数的影响

接种假禾谷镰刀菌条件下，2 个品种均有不同程度的茎基腐病发生（表3）。低温胁迫结束后第10 天和第20 天，石优17 低温处理的平均病情指数分别为40.9 和47.3，藁优2018 低温处理的平均病情指数分别为52.0 和58.9，均显著高于其CK；且2 个时期，藁优2018 的平均病情指数均高于石优17。表明低温会加重小麦茎基腐病的发生，感病品种较中抗品种发病严重，且病情指数随着胁迫结束后时间的延长而提高。

表3 不同时期低温处理结束后第10 天和第20 天的小麦病情指数Table 3 The disease index of wheat on the 10th and 20th day after low temperature treatment in different periods

进一步对参试品种不同时期低温处理后的病情指数差异进行分析，可以看出，同一时期，2 个品种低温处理的病情指数均显著高于其CK，其中，低温胁迫结束后第10 天石优17、藁优2018 低温处理的平均病情指数分别较其CK 高24.5%和16.3%，第20 天2个品种的平均病情指数分别较其CK 高22.3%和16.7%。同时还发现，随着低温胁迫时间的推迟，2 个品种的病情指数均呈增大趋势，如，与起身初期低温处理相比，抽穗期低温处理胁迫结束后第10 天的病情指数高46.7%（2 个品种均值），第20 天的病情指数高71.7%（2 个品种均值）。也就是说，起身初期出现低温，自胁迫结束后第10 天开始就已经显著加重了茎基腐病的发生，且发病程度随着胁迫结束后时间的延长而提高。

3 结论与讨论

低温是北方麦区常见的一种自然灾害，低温胁迫对小麦生长发育、生理特性以及产量形成均有显著影响[6，7，9]。受天气复杂多变、滥用化肥导致土壤盐渍化加重、秸秆还田年份增加、品种抗病性差等多种因素的影响，小麦茎基腐病呈逐年扩散并加重的态势，发生面积逐渐增大，目前已上升为小麦主要病害之一[14～16]。尤其近年来，玉米秸秆还田、镇压减少、连年浅旋耕等耕作方式，虽然在一定程度上减少了作业量，提高了土地利用率，但也导致了大量病原菌在植株残体中存活，田间积累量迅速增大，加上栽培过程中肥料施用不均衡、农事操作粗犷、气候条件恶劣等，致使小麦茎基腐病发生呈逐年加重趋势[17]。特别是在河北平原气候干暖化背景下[8，18]，小麦冬前及早春阶段生育加速，导致小麦抵御逆境的能力降低，也加剧了茎基腐病的发生程度[19，20]。

本研究结果显示，春季低温胁迫可加剧小麦茎基腐病的发生，春季早期出现低温对茎基腐病加剧影响较弱，而低温出现的时间越晚，则发病程度越重；低温胁迫下，感病品种的发病较中抗品种更重。因此，在小麦农事管理中，减少春季低温灾害发生的频率，尤其通过镇压、灌水、喷施调节剂等措施缓解春季低温胁迫对小麦的不利影响，是降低茎基腐病发生的重要手段。