青稞(
Hordeum vulgare L.var.
nudum Hook.f.)为禾本科(Poaceae)大麦属(
Hordeum)重要作物
[1],具有显著的耐寒特性及广泛的生态适应性
[2]。青稞主要分布于中国青藏高原等高海拔地区,栽培历史悠久,在区域农业经济中占据着重要地位。作为高寒地区核心粮食作物,青稞以其突出的抗寒性、耐旱性及短生育期等生物学特性,成为高海拔低氧环境下不可替代的栽培作物
[3]。然而,青稞种植区海拔梯度大、气候变异显著,黑穗病、云纹病等病害频发
[4],导致产量下降,严重阻碍了青稞产业的可持续发展。
青稞黑穗病是由黑粉菌属真菌引起的一类重要种传病害,主要包括散黑穗病(
Ustilago nuda)和坚黑穗病(
Ustilago hordei)
[5]。该病害在全球青稞及大麦种植区广泛分布,尤其在冷凉潮湿的高原地区发病严重,可导致减产10%~30%,严重时甚至绝收。黑穗病菌通过侵染花器或种子传播,形成黑色粉状孢子堆,破坏穗部结构,使籽粒丧失食用和饲用价值。青稞云纹病的病原菌为黑麦喙孢(
Rhynchosporium secalis),是青稞和大麦生产中的一种重要叶部病害,广泛分布于高海拔冷凉湿润地区。该病害可导致青稞叶片早衰、光合效率下降,严重时减产20%~50%
[6]。云纹病菌主要侵染叶片和叶鞘,初期形成水渍状椭圆形病斑,后发展为中央灰白色、边缘深褐色的典型“云纹”状斑块,严重影响植株养分运输和籽粒灌浆
[7]。
当前,青稞黑穗病和云纹病的防治主要依赖化学防治,化学农药虽能有效控制病害,但长期施用会导致病原菌产生抗药性,并对生态环境和农产品安全构成潜在威胁
[8]。相比之下,作为一种环境友好型防控手段,生物农药利用生物活体(包括微生物、植物和动物等)或其代谢产物来防治农业有害生物
[9],具有不易产生抗药性、无残留污染和环境兼容性高等显著优势
[10]。但目前关于使用生物农药防控青稞黑穗病和云纹病的研究报道与推广技术仍较为缺乏。基于此,本研究选取5%香芹酚可溶液剂、0.3%丁子香酚可溶液剂、10%小檗碱盐酸盐可湿性粉剂等3种植物源农药和枯草芽孢杆菌可湿性粉剂、哈茨木霉菌可湿性粉剂2种微生物农药为处理,以25 g/L咯菌腈悬浮种衣剂、10%苯醚甲环唑水分散粒剂和430 g/L戊唑醇悬浮剂3种常用化学农药作为药剂对照,以清水处理为空白对照,分别在青海西宁和门源地区进行田间药效试验,系统评价不同农药拌种处理对青稞黑穗病和云纹病的防治效果,以及各药剂处理后青稞的出苗率、苗期生长情况及产量,为开发青稞病害绿色防控技术提供依据。
1 材料与方法
1.1 试验田概况
田间试验于2024-2025年进行,为期2年,地点在青海省西宁市青海省农林科学院试验田(101.74° E,36.73° N)及青海省海北州门源县沙沟梁村(101.45° E,37.43° N)进行。青稞整个生长期仅进行药剂拌种处理,不用其他任何农药,水肥管理与当地大田保持一致。
1.2 供试材料
供试青稞品种为‘昆仑14号’,由青海省西宁市种子站提供。
供试生物药剂:枯草芽孢杆菌(芽孢1×1011 g-1)可湿性粉剂(德强生物股份有限公司)、哈茨木霉菌(活孢子≥2×108 g-1)可湿性粉剂(美国拜沃股份有限公司)、10%小檗碱盐酸盐可湿性粉剂(杨凌馥稷生物科技有限公司)、5%香芹酚可溶液剂(山西德威本源生物科技有限公司)、0.3%丁子香酚可溶液剂(河南比赛尔农业科技有限公司)。
供试化学农药:25 g/L咯菌腈悬浮种衣剂(先正达南通作物保护有限公司)、10%苯醚甲环唑水分散粒剂(先正达南通作物保护有限公司)、430 g/L戊唑醇悬浮剂(拜耳作物科学中国有限公司)。
1.3 试验设计
2024年试验共设7个处理,每处理3个重复,试验处理及用量分别为枯草芽孢杆菌可湿性粉剂0.3 kg/hm2,哈茨木霉可湿性粉剂0.3 kg/hm2,10%小檗碱可湿性粉剂0.3 kg/hm2,430 g/L戊唑醇悬浮剂0.03 kg/hm2,25 g/L咯菌腈悬浮种衣剂0.6 kg/hm2,10%苯醚甲环唑水分散粒剂0.3 kg/hm2,以清水处理为空白对照。
依据2024年的试验结果,2025年对试验方案进行了优化,剔除了防治效果较差的430 g/L戊唑醇悬浮剂处理;同时为拓宽生物农药筛选范围,新增了5%香芹酚可溶液剂与0.3%丁子香酚可溶液剂2种生物农药处理。试验共设8个处理,每处理3个重复,试验处理及用量分别为枯草芽孢杆菌可湿性粉剂0.3 kg/hm2,哈茨木霉可湿性粉剂0.3 kg/hm2,10%小檗碱可湿性粉剂0.3 kg/hm2,5%香芹酚可溶液剂1.8 kg/hm2,0.3%丁子香酚可溶液剂1.8 kg/hm2,25 g/L咯菌腈悬浮种衣剂0.6 kg/hm2,10%苯醚甲环唑水分散粒剂0.3 kg/hm2,以清水处理为空白对照。
每个处理3次重复,随机区组排列,小区面积为20 m2。各试验地播种量均为0.03 kg/m2,按比例确定小区播种量为0.6 kg,播种方式为撒播。各处理水、肥、土壤等管理情况均保持一致。
1.4 施药方法
播种前对青稞种子进行药剂拌种处理:将供试药剂按推荐剂量与适量水混合后,再将青稞种子放入混合药液中,搅拌使药剂与种子充分混匀,置于通风处阴干后,再播种。
1.5 青稞苗情调查
苗情调查包括出苗率、株高、根长、鲜质量。采用邓肯氏新复极差(DMRT)法对数据进行分析,以评价各药剂处理的安全性。
出苗率:采用五点取样法,统计每小区单行1 m的出苗数。按照每667 m
2播种量20 kg、种子千粒质量42 g、行距0.1 m,计算得出单行1 m播种71颗种子,计算出苗率
[11]。
出苗率=出苗数/播种数%。
株高:采用五点取样法,每点随机选取10株,完整挖取带回实验室,用直尺测量地上部株高,以根茎结合部至最高叶尖的高度为株高
[12]。
根长:采用五点取样法,每点随机选取10株,完整挖取带回实验室,用蒸馏水将青稞冲洗干净,保证根部无泥土,再用滤纸擦干植株表面残留水分,用直尺测定植株最长的须根长度,即为根长
[13]。
鲜质量:采用五点取样法,每点随机选取10株,完整挖取带回实验室,用蒸馏水将青稞冲洗干净,根部无泥土,再用滤纸擦干植株表面残留水分,用电子天平称得50株幼苗鲜质量并计算平均值,以单株幼苗的平均值表示其鲜质量
[14]。
1.6 防效调查
1.6.1 青稞黑穗病防效调查
青稞黑穗病防效调查分别在青海西宁试验田和门源试验田进行,其中青海西宁试验田分别于2024年7月21日和2025年7月28日调查,青海门源试验田分别于2024年8月4日和2025年8月13日调查。调查方法:每小区采用五点取样法,每点1 m
2,记录各点青稞总株数及黑穗病株数,计算发病率和防治效果
[15]。
发病率=发病株数/调查总株数%;
防治效果=(对照组发病率)/对照组发病率×100%。
1.6.2 青稞云纹病防效调查
青稞云纹病防效调查分别于2024年8月11日和2025年8月24日在青海门源试验田开展。调查方法:每小区采用五点取样法,每点调查植株20株,记录每点各级病株数,计算病情指数和防治效果
[16]。青稞云纹病病情分级标准:0级,叶片无病斑;1级,病斑面积占叶片总面积10%以下;2级,病斑面积占叶片总面积11%~25%;3级,病斑面积占叶片总面积26%~50%;4级,病斑面积占叶片总面积51%~80%;5级,病斑面积占叶片总面积81%~100%。
病情指数=∑(各级病株数×相对级数)/(调查总株数×最高级数)×100%;
防治效果=(对照组病情指数-处理组病情指数)/对照组病情指数×100%。
1.7 青稞产量调查
在青稞成熟期,采用五点取样法,各点选取1 m
2的小样方,调查每点的有效穗数;每点再选择具有代表性的20株,风干脱粒后测定每穗粒数及质量,计算千粒质量、产量、增产率
[17]。
千粒质量(g)=穗粒质量/穗粒数
产量(kg/hm2)=有效穗数×穗粒数×千粒质量×667×15/1 000;
增产率(%)=(处理组产量空白对照组产量)/空白对照组产量%。
1.8 数据处理
试验数据用DPS处理软件进行统计分析,并采用Duncan’s新复极差法进行差异显著性分析。
2 结果与分析
2.1 生物农药拌种对青稞苗情的影响
2024年青稞苗情调查结果如
表1所示。由
表1可知,与空白对照相比,除430 g/L戊唑醇SC处理外,其他6种农药均能够有效提升青稞的出苗率、株高、根长和鲜质量。综合两地调查结果来看,枯草芽孢杆菌WP、哈茨木霉菌WP、10%小檗碱盐酸盐WP处理的青稞出苗率普遍高于化学农药处理。其中10%小檗碱盐酸盐WP的效果最好,在青海西宁地区和青海门源地区的出苗率分别达92.02%和91.32%。枯草芽孢杆菌WP、哈茨木霉菌WP和10%小檗碱盐酸盐WP处理的青稞株高均超过30 cm,显著高于化学农药处理及空白对照;但430 g/L戊唑醇SC处理的青稞株高低于空白对照处理,可见其对青稞生长造成一定的抑制作用。哈茨木霉菌WP处理对青稞根长的促进作用最为明显,该处理在青海西宁地区和青海门源地区的青稞根长分别为14.00和16.09 cm;10%小檗碱盐酸盐WP和25 g/L咯菌腈FS处理对根长的促进效果次之。 3种生物农药处理的青稞鲜质量均高于化学农药处理,其中枯草芽孢杆菌WP处理的青稞单株鲜质量达3 g以上,显著高于空白对照。
2025年青稞苗情调查结果如
表2所示。由
表2可知,5种生物农药枯草芽孢杆菌WP、哈茨木霉菌WP、10%小檗碱盐酸盐WP、5%香芹酚SL、0.3%丁子香酚SL和2种化学农药25 g/L咯菌腈FS、10%苯醚甲环唑WG均对青稞出苗率、株高、根长及鲜质量具有促进作用。具体来看,生物农药10%小檗碱盐酸盐WP处理的青稞出苗率最高,与2024年试验结果一致,其他4种生物农药处理的青稞出苗率均在90%以上。西宁地区5%香芹酚SL和0.3%丁子香酚SL处理的青稞株高显著高于化学农药处理及空白对照;哈茨木霉菌WP和0.3%丁子香酚SL处理对青稞根生长的促进效果最好,在青海门源地区根长分别为13.81和13.39 cm,明显高于其他农药处理。
综合两地调查结果来看,5种生物农药均能够提升青稞的出苗率,促进青稞株高、根长及鲜质量增加,且5种生物农药提升效果明显优于化学农药。
2.2 生物农药拌种对青稞黑穗病的防治效果
生物农药拌种对青稞黑穗病的防治效果如
图1和
图2所示。由
图1可知,在2024年,3种生物农药枯草芽孢杆菌WP、哈茨木霉菌WP和10%小檗碱盐酸盐WP对青稞黑穗病具有良好的防治效果。在青海门源地区,3种生物农药对青稞黑穗病的防治效果均达到70%以上。10%小檗碱盐酸盐WP对青稞黑穗病的防治效果最为突出,在青海西宁地区和青海门源地区的防治效果分别为71.51%和73.64%,与化学农药430 g/L戊唑醇SC和25 g/L咯菌腈FS的防治效果无显著差异;枯草芽孢杆菌WP和哈茨木霉菌WP对青稞黑穗病的防治效果分别可达70.49%和71.41%,展现出良好的防治潜力。
由
图2可知,在2025年,生物农药拌种对青稞黑穗病具有一定的防治潜力,在5种生物农药中,5%香芹酚SL对青稞黑穗病的防治效果最好,在青海西宁地区和门源地区的防治效果分别为75.78%和76.42%,与25 g/L咯菌腈FS处理的防效无显著差异;10%小檗碱盐酸盐WP对青稞黑穗病的防治效果次之,在青海门源地区最高防效可达74.37%;枯草芽孢杆菌WP、哈茨木霉菌WP和0.3%丁子香酚SL对青稞黑穗病的防治效果均在70%以上,具有广阔的应用前景。
综合2年试验结果可知,生物农药10%小檗碱盐酸盐WP和5%香芹酚SL对青稞黑穗病的防治效果较为突出,在青海门源地区最高防效分别达74.37%和76.42%,且与化学农药430 g/L戊唑醇SC和25 g/L咯菌腈FS处理的防效无显著差异,表明这2种生物农药具备成为青稞黑穗病绿色防治方案的潜力。
2.3 生物农药拌种对青稞云纹病的防治效果
生物农药拌种对青稞云纹病的防治效果如
表3所示。由
表3可知,2024年化学农药10%苯醚甲环唑WG对青稞云纹病的防效为84.44%,显著高于其他农药处理;3种生物农药对青稞云纹病也表现出良好的防治潜力,其中10%小檗碱盐酸盐对青稞云纹病的防治效果较好,田间防效达72.15%,与化学农药430 g/L戊唑醇SC处理的防效无显著差异;枯草芽孢杆菌WP和哈茨木霉菌WP对青稞云纹病的防治效果分别为68.49%和69.61%。2025年的试验结果(
表3)进一步说明生物农药在青稞云纹病防治方面的应用价值,5种生物农药对青稞云纹病的防治效果为68%~75%,其中0.3%丁子香酚SL对青稞云纹病的防治效果(74.75%)最为突出,显著高于枯草芽孢杆菌WP和哈茨木霉菌WP处理,且与化学农药25 g/L咯菌腈FS的防效差异不显著;10%小檗碱盐酸盐WP和5%香芹酚SL对青稞云纹病的防治效果分别达到72.04%和71.08%;枯草芽孢杆菌WP和哈茨木霉菌WP对青稞云纹病的防效保持在68%以上,具有良好的应用前景。
综上可知,生物农药对青稞云纹病的防治具有广阔的应用前景,其中0.3%丁子香酚SL对青稞云纹病的防治效果高达74.75%,与化学农药25 g/L咯菌腈FS的防效无显著差异;10%小檗碱盐酸盐WP和5%香芹酚SL对青稞云纹病的防治效果均保持在70%以上,进一步证实了生物农药防治青稞云纹病具有可行性。
2.4 生物农药拌种对青稞产量的影响
Table 4 Effects of biopesticide seed dressing on barley yield (2024)
生物农药拌种对青稞产量的影响如表4和
表5所示。由表4可知,10%小檗碱盐酸盐WP处理的青稞有效穗数最多,在青海西宁和门源地区分别可达179和184个/m
2;在青海西宁地区,除430 g/L戊唑醇SC处理外,其他5种农药处理的青稞有效穗数均显著高于空白对照处理。6种农药处理的青稞千粒质量均与空白对照差异不显著,但仍以生物农药10%小檗碱盐酸盐WP处理的青稞千粒质量最高,在两试验区分别为44.72和45.20 g;哈茨木霉菌WP和25 g/L咯菌腈FS对青稞千粒质量的提升效果次之。在产量提升方面,生物农药10%小檗碱盐酸盐WP的增产效果最好,在青海西宁和门源地区的产量分别为3 264.40和3 412.27 kg/hm²,相较空白对照处理分别增产13.05%和12.39%;哈茨木霉菌WP处理青稞的增产效果与化学农药10%苯醚甲环唑WG相当,二者在青海西宁地区的增产率分别为11.14%和11.34%;化学农药430 g/L戊唑醇SC处理青稞的增产效果最差,在西宁和门源地区增产率分别仅为3.39%和2.36%。
2025年试验结果进一步证实了生物农药拌种的增产优势,与化学农药及空白对照相比,生物农药10%小檗碱盐酸盐WP和5%香芹酚SL对青稞有效穗数和千粒质量的提升效果更为明显。在青海门源地区,5%香芹酚SL 处理青稞的有效穗数和千粒质量达到最高,分别为189个/m2和45.52 g,其他农药处理对青稞有效穗数和千粒质量均有一定的提升效果,但与空白对照差异不显著。在产量提升方面,青海门源地区青稞产量整体高于青海西宁地区,具体来看,生物农药5%香芹酚SL处理对青稞的增产效果最为明显,在青海西宁和门源地区青稞产量分别达到3 323.04 kg/hm²(增产率15.31%)和3 478.54 kg/hm²(增产率14.07%),显著高于空白对照处理;10%小檗碱盐酸盐WP和10%苯醚甲环唑WG处理的增产效果次之,在青海门源地区产量分别为3 451.85和3 439.69 kg/hm²,增产率分别为13.20%和12.80%;枯草芽孢杆菌WP、哈茨木霉菌WP和0.3%丁子香酚SL的增产率均保持在10%以上,与25 g/L咯菌腈FS的增产效果相当。
综上所述,2024年生物农药10%小檗碱盐酸盐WP对青稞单位面积有效穗数的提升效果优于化学农药430 g/L戊唑醇SC及空白对照,而2025年各处理间有效穗数和千粒质量均无显著差异;生物农药5%香芹酚SL处理对青稞的增产效果最为明显,在青海西宁和门源地区的增产率分别达到15.31%和14.07%;10%小檗碱盐酸盐WP、枯草芽孢杆菌WP、哈茨木霉菌WP和0.3%丁子香酚SL处理对青稞的增产率均保持在10%以上,相较化学农药无显著差异,可见生物农药具有良好的应用前景。
3 讨论
3.1 生物农药拌种对青稞病害的防控效果
近年来,生物农药在农作物病害防治领域的重要性日益凸显。以生物农药为主构建的绿色防控技术在苹果、蚕豆等多种作物上均取得了良好效果
[16-19]。然而,当前国内生物农药研究在深度和广度上仍存在不足,且实际推广应用率较低
[20]。生物农药在青稞病害防治方面的研究和应用也存在类似问题。本研究发现,生物农药枯草芽孢杆菌WP、哈茨木霉菌WP、10%小檗碱盐酸盐WP、5%香芹酚SL和0.3%丁子香酚SL对青稞黑穗病和云纹病均具有良好的防治效果。2025年在青海门源地区,10%小檗碱盐酸盐WP和5%香芹酚SL对青稞黑穗病的防治效果分别达74.37%和76.42%,0.3%丁子香酚SL对青稞云纹病的防治效果达74.75%。上述植物源杀菌剂对其他病害也具有良好的防治效果,其中10%小檗碱盐酸盐WP对蚕豆赤斑病的田间防效达68.45%
[21],0.5%小檗碱AS对浙贝母芽枝霉斑病具有良好的抑制作用
[22],0.3%丁子香酚SL对三叶青炭疽病的防治效果可达66.61%
[23]。可见,生物农药10%小檗碱盐酸盐WP、5%香芹酚SL和0.3%丁子香酚SL在青稞病害防控方面具有良好的应用潜力。另外,研究和实践证明,生物农药与化学农药的科学混用是构建绿色植保技术的主要措施之一,具有减量增效等优点
[24]。为进一步提高防效,确保青稞产量,今后有必要开展生物农药与化学农药混用研究。
3.2 生物农药拌种对青稞生长的促进作用
大量研究表明,生物农药对作物的生长具有一定的促进作用。如200~800 mg/L大蒜素浸种对莴笋幼苗鲜质量和根鲜质量均有显著促进作用
[25];苦参碱能够改善番茄生长发育状况
[26];枯草芽孢杆菌和哈茨木霉分别对玉米大斑病和小斑病具有良好的防效,且可分别增产18.88%和17.07%
[27]。本研究发现,与空白对照相比,生物农药枯草芽孢杆菌WP、哈茨木霉菌WP、10%小檗碱盐酸盐WP、5%香芹酚SL和0.3%丁子香酚SL均能够提升青稞的出苗率,促进青稞株高、根长及鲜质量增加,且5种生物农药的提升效果明显优于化学农药。就产量而言,5%香芹酚SL和10%小檗碱盐酸盐WP能够分别使青稞最高增产15.31%和13.65%。可见,采用生物农药拌种不仅可有效防治青稞病害,而且还对青稞生长具有明显促进作用。
4 结论
10%小檗碱盐酸盐WP、5%香芹酚SL和0.3%丁子香酚SL拌种可用于青稞黑穗病和云纹病的防治,且对青稞的生长及产量均有明显的促进作用。生物农药在青稞病害防控体系中展现出良好的应用前景,可作为化学农药的有效补充或替代方案。
青海省重点研发与转化项目(2023-NK-154)