气象条件对大豆孢囊线虫田间侵染进程的影响分析

摘要：为探究2014年气象季节变化特点下大豆孢囊线虫（Heterodera glycines，SCN）的田间侵染进程，从山东省诸城市某大豆田块定点定期取样，对土壤中线虫进行分离及对根组织中线虫进行染色后镜检并计数。研究发现，土壤中2龄幼虫和新鲜孢囊均有3个明显发生高峰，最大密度分别发生在8月23日和8月17日，每100 g土壤分别有13.9条和26.3个。2龄幼虫于5月17日～9月21日在大豆根组织中出现，有2个明显高峰，最大密度在8月4日，每5 g 根组织有435条。3龄和4龄幼虫于5月24日～9月21日在根组织中出现，有2个明显高峰，最大密度在8月4日，每5 g根组织有742条。结果表明，SCN在2014年诸城市大豆上可发生4代，但第1生量小而不明显，与第2代世代重叠明显；第3生量最大，第4代次之。大豆生长季前期土壤持续干旱是造成SCN前两生异常的主要原因。

关键词：大豆孢囊线虫；田间侵染；持续干旱；山东省诸城市

中图分类号：S435.651文献标识号：A文章编号：1001-4942（2015）05-0081-05

Influence Analysis of Meteorological Conditions on Field Infection

Process of Heterodera glycines on Soybean in 2014

Qi Nawei， Zhao Honghai*

（College of Agronomy and Plant Protection， Qingdao Agricultural University/Shandong

Provincial Key Laboratory for Integrated Management of Crop diseases and Pests， Qingdao 266109， China）

AbstractIn order to explore the infection process of Heterodera glycines （SCN） in soybean field under the seasonally-changing characteristics of the meteorological coditions in 2014， the soil and root samples were periodically collected from one fixed block in Zhucheng of Shandong Province. The nematodes were examined and counted under stereomicroscope after extracted from soil and stained in root. The results showed that there were three obvious occurrence peaks for both second-instar larvae （J2） and fresh cyst in soil， and the maximum density of 13.9 J2 and 26.3 fresh cyst per 100 g soil occurred on August 23 and August 17 respectively. J2 emerged in soybean root from May 17 to September 21 with two obvious peaks；the maximum density of 435 J2 per 5 g root occurred on August 4. The third and fourth larvae（J3+J4） emerged in root from May 24 to September 21 with two obvious peaks；the maximum density of 742 J3+J4 per 5 g root occurred on August 4. The results indicated that SCN occurred four generations in soybean in Zhucheng；the occurrence of the first generation was less and unobvious， and overlapped severely with the second generation；the occurrence amount of the third generation was the greatest，and that of the fourth one took the second place. It was inferred that the continuous drought in the early growth period was the primary reason for the abnormal occurrence of the former two SCN generations.

Key wordsHeterodera glycines （SCN）； Field infection； Continuous drought； Zhucheng

大豆孢囊线虫（soybean cyst nematode，SCN）是世界上危害最严重的植物线虫之一，在世界各大豆主产区普遍发生，在我国16个省（自治区、直辖市）发生，以东北和黄淮海大豆产区发生普遍、危害严重，在黑龙江西部大豆主产区可造成高达70%的产量损失，甚至绝收。山东省是夏大豆主产区之一，年播种面积约14万公顷，SCN在各地均有发生。SCN在山东省除为害大豆外，还可为害烟草。SCN在黑龙江省大豆上1年可发生3代，第1代产生的孢囊数量最多；在山西省可发生4代，6月中下旬发病最严重；在安徽省可发生4代，产生的孢囊数量逐代增多；在北京市地黄上可发生5～6代；在河南、江苏等省1年发生4代。SCN在美国明尼苏达州大豆上可发生3～4代，中后期土壤中孢囊数量呈快速上升趋势；在密苏里州中部大豆上每年只发生1个主要世代，发生高峰在夏季中期。Niblack 等（2010）曾指出，理论上SCN在1个大豆生长季可以完成6代，具体完成代数主要取决于寄主适合性、地理区域、大豆播种时间和生育历期、杂草寄主状况及土壤温度等。在山东省诸城市辛兴镇，2013年SCN在山东省烟草上主要发生3代，2014年在大豆和烟草上分别发生3代和2代，而2014年本次调查发现SCN在大豆上发生4代，而同种作物上发生世代的差异均与降雨（土壤湿度）有关，进一步表明SCN发生世代除与寄主种类和气温有关外，还与降雨状况（土壤湿度）有密切关系。SCN田间侵染次数、侵染量、繁殖量等衡量其发生危害程度的重要指标均受天气状况的影响，故而有必要连续开展SCN对大豆田间侵染的系统监测，并结合气候因子的分析探究气候变化对SCN发生发展的影响，为其科学测报和防治措施的有效实施提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验地概况

田间取样调查于2014年5月10日至9月27日在诸城市辛兴镇东风村某大豆田进行。田块为缓坡地、棕壤土，近年来连续种植大豆。当地大豆通常5月初播种，但2014年5月初土壤干旱，只能在5月11日的1次有效降雨（约30 mm）后，于12日抢墒播种。大豆于5月17日出苗，9月23日收割，整个生育期无人工灌溉。

1.2田间取样时间和方法

取样地块大小为10 m×5 m。取样于5月10日（播种前夕）开始，9月27日结束，每间隔6～8 d取样一次。采用“Zig-Zag”取样法，每次随机选取10个样点，样点间距不少于1 m。在每个样点用取样铲挖取根围土壤及部分根系作为1个小样（重约0.4 kg），装入塑料袋中形成混合样（重约4 kg），尽快运回实验室。

1.3室内线虫分离、染色和计数

采用淘洗-过筛法和改良贝曼漏斗法定量分离土壤中的孢囊和2龄幼虫（J2）；采用次氯酸钠-酸性品红染色法进行根组织中线虫的染色。对分离得到的孢囊和J2以及染色的3龄幼虫（J3）、4龄幼虫（J4）和根内年轻雌虫进行镜检并计数。

1.4线虫数据统计分析方法

计算每100 g土壤或5 g根组织中的各虫态数量，即群体密度，并用Excel 2003软件进行统计和制图。大豆孢囊线虫完成的世代，主要根据J2、新鲜孢囊在土壤中出现的高峰次数以及根组织中J2、J3和J4的出现情况来确定。

1.5气象数据的收集和统计

从当地气象站获取相应的气温和降雨数据，计算两次取样期间日平均气温、平均最低气温、平均最高气温和累积降雨量，采用Excel 2003软件进行统计和制图。

2结果与分析

2.1大豆孢囊线虫的田间群体动态

大豆生长季土壤中SCN的J2和新鲜孢囊的群体密度变化情况见图1。5月10日取样，土壤中未发现J2。J2于5月17日～9月27日在土壤中均有出现。7月13日之前，土壤中J2群体密度处于很低水平，为0.6（0.2～1.2）条。之后分别在7月19日、8月23日和9月13日出现3个较为明显的发生高峰，全年最大密度出现在8月23日，为13.9条。生长季节末，J2群体密度降至低水平，为0.5条。土壤中新鲜孢囊于5月31日～9月21日在土壤中出现，有3个明显的高峰，分别发生在7月19日、8月17日和9月21日，全年最大密度出现在8月17日，为26.3个。此外，在6月22日有个不明显的高峰，为1.1个。

大豆根组织中SCN的J2、J3+J4和年轻雌虫的群体密度变化情况见图2。J2于5月17日（仅1条）～9月21日在大豆根组织中均有出现，有2个明显的高峰，分别发生在8月4日和9月6日，最大密度出现在8月4日，为435条。J2在6月14日有个不明显的侵入高峰，为52条。J3和J4于5月24日～9月21日在根组织中出现，有2个明显的形成高峰，发生在8月4日和9月13日，最大密度出现在8月4日，为742条。在6月下旬～7月上旬，J3+J4有个不明显的高峰阶段。根组织中年轻雌虫的发生高峰出现在8月17日至23日，平均值为110个；在9月13日、6月14日和7月5日也有较大数量产生，分别为46、23个和23个。

2.2大豆孢囊线虫的世代循环

从图1和图2可以看出，5月17日～7月27日，除土壤中J2和新鲜孢囊有1次较为明显的发生高峰外，土壤和根组织中各虫态发生水平低、高峰不明显，世生异常，划分困难。从6月14日J2侵入量、6月22日J3+J4和新鲜孢囊形成量

的小幅增加可以推测，SCN在6月下旬基本完成第1代；之后直至7月27日，土壤中J2、根组织中J2和J3+J4、土壤中新鲜孢囊均有不同程度的高峰出现，表明第2代基本完成。同时看出，第1代的发生量极低；第2生过程中高峰出现的顺序并非“土壤中J2”“根组织中J2”“J3+J4”“土壤中新鲜孢囊”，表明第1代和第2代存在明显世代重叠。8月4日土壤中J2减少，根组织中J2和J3+J4显著增加，之后8月17日土壤中新鲜孢囊出现发生高峰，8月23日出现土壤中J2孵化高峰，基本完成第3代。第3代J2于9月6日达侵入高峰，于9月13日达根内发育高峰，并于9月21日达孢囊产生高峰，9月下旬基本完成第4代。由此可见，SCN共发生4个世代，第1生水平很低且不明显；前2代存在明显世代重叠现象，历期较长，两代历期约65 d；第3生量最大，第4代次之，两代历期约55 d。

2.3气象季节变化对SCN发生的影响分析

由于无人工灌溉，气温和降雨决定土壤温湿度状况，进而影响SCN发生。大豆生长季气温和降雨状况见图3。总体来看，5月中旬～7月中旬气温普遍较高，平均最低气温为19.0（15.5～22.4）℃，平均气温为23.8（21.1～27.5）℃，平均最高气温在5月24～31日和7月13～19日分别高达33.3℃和34.9℃，但持续时间较短。由于前期温度较高和降雨偏少，土壤干旱状况一直持续，特别是6月下旬～7月中旬达到极度干旱程度。7月24～25日，10号台风“麦德姆”造成约150 mm的降雨，至8月上旬土壤潮湿（但无积水），8月中旬之后土壤湿度适中。8月份平均气温为25.2（24.1～26.5）℃，平均最高气温为30.0（29.1～31.8）℃；9月上中旬平均气温为22.5℃，平均最高气温为27.7℃。

由此可见，7月中旬之前持续干旱的土壤状况，是导致SCN第1生异常以及前两代世代重叠的主要原因。8月份土壤由潮湿很快变为湿度适中，平均气温25.2℃，无持续高温，有利于SCN的幼虫侵入、根内发育和孢囊形成。9月上中旬的温湿度对SCN的发生也较为有利。

3讨论

SCN在大豆上发生的适宜土壤温度通常为24～30℃，低于15℃或超过33℃几乎不能发育。虽然本研究在5月下旬和7月中旬气温超过33℃，但持续时间较短，因此大豆生长季的温度状况整体上适合SCN发生。土壤水分对于SCN的发生是必不可少的，水分过低抑制孢囊的孵化、J2借助水膜的移动及其对根系的侵入，而长期淹水可导致J2缺氧窒息，均不利于SCN发生。作者曾随机测得所采集土样的相对湿度，与降雨状况基本吻合：6月中旬～7月中旬为32%（21%～46%），土壤持续干旱；7月下旬～9月下旬为64%（35%～88%），土壤水分状况基本属于适中到略湿水平。由此可见，前期的持续干旱不利于SCN孵化、活动和侵入，甚至影响到其根内发育，是造成SCN第1生水平低且不明显以及前两代世代重叠的主要原因；7月下旬～8月上旬虽然降雨多，但由于斜坡地势而无积水，土壤相对湿度在90%以下，且88%的最高土壤相对湿度持续时间在8 d以内，对SCN的高湿胁迫不明显。因此，土壤水分状况对SCN影响复杂，不应简单归纳为干旱有利于SCN发生或潮湿抑制其发生，而应从水分胁迫的出现时期、强度和持续时间等方面综合分析。

参考文献：

[1]Jones J T， Haegeman A， Danchin E G J， et al. Top 10 plant-parasitic nematodes in molecular plant pathology[J]. Molecular Plant Pathology， 2013， 14（9）： 946-961.

[2]段玉玺. 植物线虫学[M]. 北京： 科学出版社， 2011.

[3]安咏梅， 王家军， 李进荣， 等. 黑龙江省大豆胞囊线虫病发生与防治[J]. 黑龙江农业科学， 2014（8）： 143-144.

[4]马翠萍， 肖海峰. 我国大豆种植户持续种植意愿的影响因素――基于山东省农户的调查问卷[J]. 技术经济， 2011， 30（9）： 85-89.

[5]华尧楠， 孙源正. 山东省农业有害生物地理分布[M]. 济南： 山东大学出版社， 2000： 216.

[6]程子超， 赵洪海， 李建立， 等. 山东省寄生烟草的孢囊线虫种类鉴定及种内群体间rDNA-ITS-RFLP分析[J]. 植物病理学报， 2012， 42（4）： 387-395.

[7]刘汉起， 商绍刚. 大豆孢囊线虫病在我省世代的研究[J]. 黑龙江农业科学， 1981（5）： 44-47.

[8]王全亮， 刘国华. 襄汾县大豆孢囊线虫病的发生规律及防治技术研究[J]. 植保技术与推广， 2001，21（11）：15-17.

[9]周书麒， 王振荣， 葛芳玉， 等. 淮北地区夏大豆的大豆孢囊线虫发生世代的初步研究[J]. 安徽农业科学， 1984（1）： 52-54.

[10]陈金堂， 李知. 为害地黄的大豆孢囊线虫的初步研究[J]. 植物病理学报， 1981， 11（1）：37-44.

[11]刘维志. 植物病原线虫学[M]. 北京： 中国农业出版社， 2000.

[12]Chen S Y. Soybean cyst nematode management guide[EB/OL]. University of Minnesota Extension， 2011： 1-27[2012-02].http：//www.extension.umn.edu/agriculture/soybean/soybean-cyst-nematode/EFANS-Soybean-SoybeanCystNematode-WebQuality.pdf.

[13]Yen J H， Niblack T L， Wiebold W J. Dormancy of Heterodera glycines in Missouri[J]. Journal of Nematology， 1995， 27（2）： 153-163.

[14]Niblack T L， Tylka G L. Soybean cyst nematode management guide. Fifth ed[G/OL]. Plant Health Initiative， 2010： 1-16[2012-04-05]. http：//www.manitobapulse.ca/wp-content/uploads/SCN_Management.pdf.

[15]赵洪海， 程子超， 王凤龙. 山东省烟草孢囊线虫的群体动态和世生特点[J]. 植物保护学报， 2013， 40（6）： 529-532.

[16]赵洪海， 丁海燕， 王凤龙. 大豆和烟草上大豆孢囊线虫田间侵染特征比较分析[J]. 中国农业科学， 2014， 47（22）： 4417-4425.

[17]Duan Y X， Zheng Y N， Chen L J， et al. Effects of abiotic environmental factors on soybean cyst nematode[J]. Agricultural Sciences in China， 2009， 8（3）： 317-325.

[18]Heatherly L G， Young L D， Epps J M， et al. Effect of upper-profile water potential on numbers of cysts of Heterodera glycines on soybean[J]. Crop Science， 1982， 22： 833-835.