不同温度对设施大棚内西葫芦病毒病防控的影响_秦一帆.pdf

不同温度对设施大棚内西葫芦病毒病防控的影响秦一帆1，杨玉花2，张晓宇1（1.山西省农业科学院农产品贮藏保鲜研究所，山西太原030031；2.山西省农业科学院农作物品种资源研究所，山西太原030031）摘 要试验利用高压喷雾系统、外遮阳网及风口通风等措施设置4个不同温度处理在夏季塑料大棚内种植西葫芦，通过调查不同处理下蚜虫虫口数量、带毒率，以及西葫芦病毒病病情指数及发病率，从而研究不同温度条件下西葫芦病毒病的防控效果；同时通过调查果实数目、畸形果率及产量等相关性状研究不同温度条件对西葫芦经济效益的影响。结果表明，7月27日，在高温（30～45℃）条件下，蚜虫虫口数量和带毒率最少，分别为75.40头/10株和0；西葫芦抗病品种潘多拉和感病品种亮丽的病毒病病情指数和发病率最低，分别为0.89，8.22和5.33，20.58；短高温（每天高温2h（40～45℃）低温（15～25℃））条件下，蚜虫虫口数量和带毒率以及西葫芦发病率与病情指数都略高于高温条件，但差异不显著；低温（15～25℃）条件虽能部分降低蚜虫虫口数量和带毒率，但西葫芦抗病品种潘多拉和感病品种亮丽的病情指数和发病率为14.22，52.36和18.67，56.58，均比高温和短高温条件略高，差异极显著，常温条件下，发病率和病情指数均显著高于其他处理；在高温条件下，西葫芦抗病品种和感病品种的畸形果率明显高于短高温，而产量相关性状均明显低于短高温。短高温条件可在兼顾西葫芦生产的经济效益前提下，最大限度地控制病毒病的发生，为夏季栽培西葫芦提供理论指导。关键词西葫芦；病毒病；温度；设施大棚中图分类号S436.429 文献标识码A 文章编号1002-2481（2019）09-1631-05Effect of Temperature on Cucurbita pepo L. Virus DiseasePrevention and Control in GreenhousesQINYifan1，YANGYuhua2，ZHANGXiaoyu1（1.InstituteofAgriculturalProductsStorageandFresh-keeping，ShanxiAcademyofAgriculturalSciences，Taiyuan030031，China；2.InstituteofCropGermplasmResources，ShanxiAcademyofAgriculturalSciences，Taiyuan030031，China）AbstractTotestCucurbita pepovirusdiseasepreventionandcontrolunderdifferenttemperaturetreatments,Cucurbita pepowereplantedinplasticgreenhouseinsummerbyusingthehighpressurespraysystem,sun-shadenetanddraughtventilationmeasures.Thepaperinvestigatedaphidpopulation,rateoftoxicityofaphids,diseaseindexofCucurbita pepo virusandincidencerate,soastostudythefruitnumber,rateofdeityfruitandyieldtraitsrelatedtoresearchtheinfluenceofdifferenttemperatureconditionsonthe Cucurbitapepo economicbenefits.Theresultsshowedthatunderhightemperature（30-45℃）,theaphidpopulationandrateoftoxicityofaphidswere the lowest（75.40 head/10 plants, 0）. Cucurbita pepo disease-resistant varieties（Panduola）and disease-susceptible varieties（Liangli）diseaseindexandincidenceratewerethelowest（0.89,8.22and5.33,20.58）,respectively.Underhightemperatureshorttime（hightemperature2h（40-45℃）lowtemperature（15-25℃））,diseaseindexandincidenceratewereslightlyhigherthanthehightemperaturebutdifferencewasnotsignificant.Underlowtemperature（15-25℃）,theaphidpopulationandrateoftoxicityofaphidswerepartialinhibited,butdiseaseindexandincidencerateweresignificantlyhigherthanhightemperatureandhightemperatureshorttime,whichwere14.22,52.36and18.67,56.58,respectively.Innormaltemperature,diseaseindexandincidenceratewereslightlyhigherthantheothertemperatures.Therateofdeityfruitinhightemperaturewasslightlyhigherthaninhightemperatureshorttime,but yield traits were slightly lower than in high temperature short time. In conclusion, both the economic benefits of Cucurbita pepoproduction and the low virus disease rate were give attention, high temperature short time was the best fit temperature for breedingCucurbita pepo insummer,whichprovidedtheoreticalguidancefortheCucurbita pepo cultivationinsummerinthisresearch.Key wordsCucurbita pepoL.;virusdisease;temperature;greenhouses收稿日期2019-04-01基金项目 山西省农业科学院博士研究基金项目（YBSJJ1706）；山西省农业科学院重点攻关项目（YGG1620）；山西省重点研发计划项目（201603D21101）作者简介秦一帆（1989-），男，山西太原人，研究实习员，主要从事农产品采后病理及储运保鲜技术研究工作。张晓宇为通信作者。doi10.3969/j.issn.1002-2481.2019.09.33华北地区夏季种植西葫芦正处于大田蔬菜与 冬季日光温室生产的空档，是茄果类蔬菜生产的淡山西农业科学2019，47（9）1631-1635 Journal of Shanxi Agricultural Sciences1631 山西农业科学2019年第47卷第9期季、需求的旺季，产量大、价格高、效益好。然而，华北地区67月份正值高温干旱天气，西葫芦病毒病经常发生，轻者造成减产，重者绝收，给菜农造成了极大的经济损失。西葫芦病毒病又称花叶病，是西葫芦的一种重要病害，露地栽培发生严重，流行年份会减产50以上。西葫芦病毒病的病原主要有黄瓜花叶病毒（Cucumermosaicvirus，CMV）、西瓜花叶病毒（Watermelonmosaicvirus，WMV）、小西葫芦黄花叶病毒（Zucchiniyellowmosaicvirus，ZYMV）、番木瓜环斑病毒（Papayaringsoptvirus，PRSV-W）、南瓜花叶病毒（Squash mosaicvirus，SqMV）和烟草花叶病毒（Tobaccomosaicvirus，TMV）。西葫芦病毒病在田间传播主要通过介体蚜虫进行非持久性传播，蚜虫的种群数量、蚜虫的带毒率和蚜虫的传毒效率等因素都会影响病毒病的发生，而这些因素往往受环境条件尤其是温度条件的影响较大。首先，温度是影响蚜虫发育最为关键的因子之一，气温16～22℃是蚜虫最适宜的繁殖温度[1]。目前，已有研究表明，高温可以有效杀死蚜虫，苗伟等[2]研究认为，35℃是新疆棉蚜的致死温度；马罡等[3]研究指出，36℃时若蚜4d后的死亡率可达99，不能完成发育。温度是影响蚜虫运动和取食行为的主要因素[4]，而这些行为很大程度上影响了蚜虫的传毒效率。DAMSTEEGT等[5]研究认为，20～22℃时蚜虫传播和获得大豆矮缩病毒（Soy-beanDwarfVirus，SDV）的效率均高于10～11℃。可见，调节环境温度既是控制蚜虫数量的有效手段，也可通过降低蚜虫传毒效率达到防治病毒病的目的。相比于目前普遍使用的化学防治方法，通过环境调控防治蚜虫、控制病毒病发生，在减少农药投入成本的同时，还可以有效地降低农药残留，减少对生态环境的污染，从而达到可持续发展的和谐农业经济。因此，环境调控防治蚜虫具有较高的经济效益、社会效益和生态效益。然而，西葫芦耐高温能力较弱，当环境温度高于35℃时花器发育不良，40℃以上即停止生长[6]，高温胁迫可使西葫芦生长受抑制、结果延迟且结果少、保护系统遭到破坏导致病虫害发生等，严重影响西葫芦的产量、品质和效益[7-8]。因此，找到一种既能有效防治蚜虫进而防控病毒病的发生，又能保证不影响西葫芦产量、品质的设施环境调控方法是目前的当务之急。目前，有关西葫芦病毒病的研究主要集中在化学防治及介体昆虫的生长繁殖温度上。而通过环境调控防治西葫芦病毒病的研究尚未见报道。本试验在夏季种植西葫芦的塑料大棚内，利用高压喷雾系统、外遮阳网及风口通风等措施设置了4个不同的温度处理，通过调查蚜虫虫口数量和带毒率、以及西葫芦病毒病发病率及病情指数，研究不同温度条件对西葫芦病毒病的防控效果；同时通过调查果实数目、畸形果率及产量等相关性状研究不同温度条件对西葫芦经济效益的影响，旨在兼顾西葫芦生产的经济效益的前提下，最大限度控制病毒病的发生，为夏季栽培西葫芦提供理论指导。1 材料和方法1.1 试验材料供试材料为耐热抗病毒病的西葫芦品种潘多拉和不耐热感病毒病的品种亮丽。1.2 试验设计2015年7月，在山西省农业科学院东阳基地将667m2大棚用棚膜平均分为4个独立的小棚，利用高压喷雾系统[9]、遮阳网及风口通风等措施设置了4个不同的温度处理，分别为高温（30～45℃）、低温（15～25℃）、常温（25～35℃）、短高温（每天高温40～45℃2h，选择晴天9001000，关闭大棚全部风口，持续2h左右结束，然后逐步敞开风口，并打开高压喷雾系统，部分打开遮阳网，使温度保持在15～25℃）。每个温度处理内设2个品种处理，分别为耐热抗病毒病的西葫芦品种潘多拉和不耐热感病毒病的品种亮丽。选择的地块大小相近，地面平整，进行常规水肥管理。1.3 测定项目及方法1.3.1 不同温度条件下蚜虫虫口数量的调查及蚜虫带毒率检测 2015年7月7日开始对山西省农业科学院东阳基地设施西葫芦蚜虫发生情况进行调查，采用系统调查法，每隔5d定点进行观察。通过5点取样法取5个调查区域，每个区域选取10株，共50株，调查并记录每株的蚜虫数量。于7月27日对每个处理随机取20头蚜虫进行带毒率（带毒率＝PCR检测阳性蚜虫数/20）检测。蚜虫的总RNA的提取采用TRIzol法。采用TaKaRa公司的PrimeScriptRTreagentKitwithgDNAEraser试剂盒合成cDNA。采用王威麟等[10]的多重PCR方法对侵染西葫芦的5种病毒ZYMV、WMV、TMV、SqMV和CMV进行检测。1.3.2 不同温度条件下西葫芦病毒病发生情况调查 2015年7月中旬在山西省农业科学院东阳基1632 秦一帆等不同温度对设施大棚内西葫芦病毒病防控的影响地对4个处理的大棚内西葫芦病毒病发生情况进行调查，选择调查的大棚分别种植感病品种亮丽和抗病品种潘多拉2个品种，每个品种采取5点取样法，每个大棚共调查100株，将获得的数据按以下公式和病情分级标准计算发病率及病情指数。病情分级标准为0级，全株无病；1级，心叶脉明或轻微花叶，病株无明显矮化；3级，1/3叶片花叶但不变形，或病株矮化为正常株高的3/4以上；5级，1/3～1/2叶片花叶，或少数叶片变形，或主脉变黑，或病株矮化为正常株高的2/3～3/4；7级，1/2～2/3叶片花叶，或变形或主侧脉坏死，或病株矮化为正常株高的1/3～2/3；9级，全株叶片花叶，严重变形或坏死或病株矮化为正常株高的1/2以上。病情指数＝∑（各级病株或叶数该病级值）/（调查总株数或叶数最高级值）100 （1）1.3.3 不同温度条件下西葫芦产量等相关性状调查 2015年8月上旬开始在山西省农业科学院东阳基地对4个处理的大棚西葫芦进行产量及畸形瓜（主要为尖嘴瓜）率进行调查统计，每个处理取3次重复，每个重复取10株进行调查。1.4 数据分析采用Excel2010和SPSS13.0软件分析数据。2 结果与分析2.1 温度对蚜虫虫口数量和带毒率的影响从表1可以看出，在7月7日（西葫芦幼苗定植到大棚后5d）除高温处理与常温处理差异不显著外，其余温度处理的蚜虫虫口数量差异显著；7月12日调查结果表明，常温处理的蚜虫数量大幅增加，达到134.20头/10株，显著高于其他处理，低温处理的蚜虫数量也有大幅增加，达到128.60头/10株，高温处理和短高温处理增幅较小；7月17日常温处理和低温处理的蚜虫数量依旧大幅增加，分别达到381.60，224.80头/10株，而高温和短高温处理的蚜虫数量增幅均较小；7月22日低温处理的蚜虫数量增加最为明显，达到了293.60头/10株，高温处理则略有减少，常温与短高温增幅较少；7月27日各处理的虫口数量与5d前相比均无明显变化。于7月27日对蚜虫的带毒率PCR检测结果表明，在高温条件下并未捕捉到带毒蚜虫，带毒率为0；常温条件下蚜虫的带毒率最高，为55；低温条件下捕捉到10头带毒蚜虫，带毒率为50；短高温处理下的带毒率略高于高温条件，为10。2.2 温度对西葫芦病毒病发生的影响表 2 不同温度条件下西葫芦病毒病的发病情况表 1 不同温度条件下蚜虫虫口数量和带毒率的情况7月27日75.404.43d431.2020.65a325.620.72b90.405.06c带毒率/0c55a50a10b7月22日61.806.48d414.4027.80a293.6015.83b99.8011.74c7月17日63.207.98d381.6025.59a224.8012.07b89.208.84c处理高温常温低温短高温7月7日39.807.93c37.205.65c50.2011.43a31.603.30b7月12日49.408.55d134.2015.08a128.608.52b61.0012.75c虫口数量/（头/10株）注每列不同小写字母表示在0.05水平差异显著。表2同。抗病性抗病品种感病品种抗病品种感病品种抗病品种感病品种抗病品种感病品种重复127.5632.890.895.3314.2218.672.227.56重复216.8926.670.896.2215.1119.564.006.67病情指数重复323.1136.441.786.2213.3323.112.678.89平均22.523.09b32.002.86a1.190.30e5.930.30d14.220.51c20.441.36b2.960.53e7.71065d发病率/重复180.1288.118.2220.8552.3656.5812.1128.58重复272.3176.458.3632.2648.4564.548.5228.23重复368.8992.0116.7828.2540.8956.2220.1236.11平均73.783.32a85.524.67a11.122.83e27.123.34d47.233.37c59.112.72b13.583.43e30.972.57d处理常温高温低温短高温调查结果表明（表2），高温条件下抗病品种的病情指数和发病率分别为1.19和11.12，感病品种的病情指数和发病率分别为5.93和27.12，均为4个处理中最低，说明高温高湿条件能够有效抑制西葫芦病毒病的发生与传播；短高温处理条件下，发病率与病情指数略高于高温条件，但二者间差异不显著；低温条件下抗病品种的病情指数和发病率分别为14.22和47.23，感病品种的病情指数1633 山西农业科学2019年第47卷第9期和发病率分别为20.44和59.11，均显著高于高温条件，而显著低于常温条件；常温条件下，无论感病品种还是抗病品种的发病率和病情指数均显著高于其他3个处理，说明常温条件最适合发生病毒病。2.3 温度对西葫芦产量及畸形瓜率的影响由表3可知，设施大棚内不同温度条件下，由于病毒病的发生和对西葫芦生长的直接影响，与产量相关的性状和畸形瓜率差异明显。在抗病品种中，产量最高的为短高温处理，为52.59kg/10株；其次为高温处理，为32.99kg/10株；再次为低温处理，为26.90kg/10株；常温处理最低，为17.78kg/10株。在感病品种中，产量最高的也为短高温处理，为38.56kg/10株；常温处理基本绝收，仅为7.18kg/10株。在低温条件下，2个西葫芦品种均没有出现畸形瓜；在高温条件下，畸形瓜率最高，抗、感品种分别为46.00和54.86；短高温处理的畸形瓜率较低，抗、感品种分别为3.26和11.09；常温条件下，抗病品种和感病品种的畸形瓜率差异较大，分别为5.32和27.64。3 讨论3.1 设施大棚内不同温度对蚜虫虫口数量和带毒率的影响温度是影响昆虫发育最为关键的因子之一，宫亚军等[11]研究认为，蚜虫最适宜的繁殖温度是19～23℃。本研究结果表明，当设施大棚内的气温达到25～35℃时，蚜虫的虫口数量最高。而苗伟等[2]、马罡等[3]研究认为，34℃是多数蚜虫的致死温度。与本研究结果相悖，主要原因可能是由于已有的研究主要在室内的恒温条件下进行，而本试验是在环境条件较为复杂的设施大棚内进行，一方面设施内气温无法长时间处于蚜虫的致死温度，另一方面蚜虫本身具有对热胁迫的趋避性，在温度过高时会主动进入温度相对较低的地表下进行躲避，造成高温无法对蚜虫进行有效杀伤。低温处理的大棚内的气温为15～25℃，此温度处于蚜虫的最适范围内，然而该处理蚜虫的虫口数却比常温处理低24.49，这可能是由于该处理的降温措施主要为高压喷雾，该方法在降温的同时会造成设施内湿度增高，进而在早晚温度较低时在叶面形成露水，破坏了虫卵的萌发，未来的试验可采用地源热泵温室降温系统[12]等措施进行降温，进而排除湿度差异的干扰。在设施内温度达到30～45℃时，蚜虫的数量最低，说明该温度可有效杀灭蚜虫，而每天40～45℃处理2h、其他时间进行低温处理的大棚中的蚜虫数量与高温处理的差异不大，说明高温处理2h基本可以满足杀灭蚜虫的目的。蚜虫对瓜类病毒病传毒主要是非持久性传毒，病毒主要是以蚜虫口针带毒为介体，取食时间短（30s左右），取食后立刻把从病株吸取的病毒传到一个或几个健株上，经过1d后口针中病毒消失，要再次返回原来的病株取食方可再次获毒。有研究表明[13]，蚜虫的传毒能力受迁飞、光照、风向、风速、湿度、温度、寄主水肥条件、营养环境等影响。本研究结果表明，在不同温度条件下蚜虫的带毒率差异明显，进一步验证了温度是影响蚜虫传毒的重要因素。3.2 设施大棚内不同温度对西葫芦病毒病发生情况的影响环境因素对病毒病发生的影响是一个多方面、非常复杂的过程，一方面直接影响毒源体内病毒的浓度和受体植物对病毒病的抗性[14-15]，另一方面通过影响介体蚜虫的种群数量[16]、带毒率[17]和传毒效率[18-20]，间接影响病毒病的发生。本研究结果表明，高温条件下抗病品种和感病品种的病情指数和发病率均为4个处理中最低，同时该处理的蚜虫数量和带毒率也均为各条件中最低，二者具有较高的相关性，因此可以认为，高温主要是通过抑制蚜虫生长繁殖来达到降低病毒病发生的目的。每天40～45℃处理2h、其他时间进行低温处理的发病率与病情指数略高于高温条件，但差异不显著，说明高温处理2h基本可以满足杀灭蚜虫的要求，进而达到防控病毒病的目的。常温处理和低温处理在蚜虫的虫口数量上差异较小，然而在病毒的发病率上却有显著的差异，二者相关性较低，这可能是由于15～25℃是西葫芦生长的适宜温度，在该温度下西葫芦的各项生理机能运行良好，对病害的抗性较强，不易被病毒感染，在感染后也可抑制体内病毒表 3 不同温度对西葫芦产量及畸形瓜率的影响处理高温常温低温短高温高温常温低温短高温潘多拉32.990.9317.781.7826.901.9452.591.3946.003.205.322.370.000.003.260.47显著性******亮丽25.142.227.180.2516.702.1738.560.9754.860.2827.645.430.000.0011.091.96项目产量/（kg/10株）畸形瓜率/P值0.0550.0250.0250.0020.1090.0380.040注**表示在0.01水平上极显著相关，*表示在0.05水平上显著相关。1634 的增殖速率，使得植株症状表现较轻。在同等条件下，抗病品种的发病率和病情指数均显著低于感病品种，由此可见，环境调控不能作为一个孤立的病害防治手段，需要与其他防治方法配合使用方能有效降低病害的发生概率。3.3 设施大棚内不同温度对西葫芦产量及畸形瓜率的影响相对于其他瓜类作物，西葫芦耐高温能力较弱，当环境温度高于35℃时花器发育不良，40℃以上即停止生长，高温胁迫可使蔬菜生长受抑制、结果延迟、结果少且容易产生畸形瓜。本研究显示，产量较低是受前期病毒病发生和整个生长期环境温度共同影响的结果。在30～45℃的高温下，西葫芦病毒病的发病情况是4个处理中最轻的，但是由于西葫芦在该温度下受到热胁迫，直接影响了植株的生长发育，所以该条件下西葫芦的产量并不是最高，而且有高达50左右的果实为畸形瓜，严重影响了西葫芦的商品性。15～25℃是适合西葫芦生长发育的温度范围，然而由于该温度同样为适合蚜虫生长繁殖的温度，因此，该条件下蚜虫种群数量较高，进而造成了较高的病毒病发病率，造成了产量的较大损失。而每天40～45℃处理2h、其他时间进行低温处理的设施大棚则由于既通过高温处理有效地杀灭了蚜虫，进而降低了病毒病的发生，同时又保证了在其余时间内西葫芦植株的健康生长，因此该处理的西葫芦无论是单瓜质量、结瓜数量还是最终的产量，均为4个处理中最高，而且畸形瓜率较低，同样有着较高的商品性。在该处理内，不耐热感病毒病品种的结瓜数量和产量均显著低于耐热抗病品种，且有较高的畸形瓜率，说明短时间的高温对不耐热品种同样具有一定的伤害。4 结论高温环境可有效抑制蚜虫生长和繁殖，进而减轻西葫芦病毒病的发生。但是长时间的高温会对西葫芦的生长发育产生不良影响，造成减产和品质的降低。本研究结果表明，对设施大棚每天40～45℃高温处理2h、其余时间通过降温措施把温度保持在15～25℃，可有效减少蚜虫数量，防治西葫芦病毒病，并且最小程度地影响西葫芦的产量和品质，可在兼顾西葫芦生产经济效益的前提下，最大限度地控制病毒病的发生，是盛夏季节种植西葫芦的一套有效可行的栽培管理方法。参考文献［1］秦西云，李正跃.烟蚜生长发育与温度的关系研究[J].中国农学通报，2006（4）365-370.［2］苗伟，吕昭智，于江南，等.温度对棉蚜发育与繁殖力影响[J].新疆农业科学，2008（6）1130-1135.［3］马罡，马春森.三种麦蚜在温度梯度中活动行为的临界高温[J].生态学报，2007（6）2449-2459.［4］马修斯.马修斯植物病毒学[M].北京科学出版社，2007.［5］DAMSTEEGTVD.Relationships 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