试验点位于新疆阿勒泰阿拉哈克石砾戈壁(87° 33'50″ E, 47° 42'41″ N), 属大陆性寒冷气候, 该地区年均温4.5 ℃, 最高气温41 ℃、最低气温-45 ℃, 年均降水量126.7 mm, 年均蒸发量2 120 mm, 日照时间最长超过16 h。研究区植被以罗布麻为主, 其他植物包括芨芨草(Achnatherum splendens)、铃铛刺(Halimodendron halodendron)、水麦冬(Triglochin palustre)、狗尾草(Setaira viridis)、碱蓬(Suaeda australis)、甘草(Radix glycyrrhizae)、骆驼刺(Alhagi sparsifolia)、蒲公英(Taraxacum mongolicum)、芦苇(Phragmites communis)、草地风毛菊(Saussurea amara)、苦马豆(Sphaerophysa salsula)、赖草(Leymus secalinus)、琉苞菊(Hyaleapulchella)、白茅(Imperata cylindrica)、三裂叶绢蒿(Seriphidium junceum)、盐穗木(Halostachys caspica)等。

在野生区设立两个独立的罗布麻研究区(大约相距5 km)监测锈病, 一个在盐湖(87° 33' E, 47° 42' N, 海拔492~547 m), 另一个在红沟(87° 31' E, 47° 39' N, 海拔483~485 m)。两个野生区土壤为盐碱土, pH 7.8~8.2。在临近盐湖的两个栽培区均设立了监测罗布麻锈病试验点:6龄罗布麻试验区(位于87° 32' E, 47° 44' N, 海拔在510 m)和7龄罗布麻试验区(87° 32' E, 47° 43' N, 海拔482~516 m)。两个栽培区罗布麻均来自野生区罗布麻种子建植, 2015年, 经过自治区农业种子管理站, 鉴定为戈宝红麻。种子在温室中育苗, 10周后育成。分别于2010、2011年早春, 将根系发达的罗布麻幼苗移栽到大田中, 行距为3 m, 株距为1.5 m。栽培区植物采用地下滴灌系统每6 d灌溉一次, 栽培区属于半荒漠草原生物群落^[10], 未移栽罗布麻幼苗之前, 平均植被盖度为9.8%, 土壤沙壤土, pH 7.2~7.5。

1.3.1 气象数据收集 生长期间, 在新疆“ 阿勒泰戈宝茶股份有限公司” 科研基地, 利用之前建立的人工气象站(WA99163美国), 进行降水量、温度、光照、湿度等气象数据监测。

1.3.2 植被调查 每个研究区分别选取自然隔离的4个小区(约30 m× 20 m), 每个小区选取4个5 m× 5 m的样方采用点样法^[11]调查每种植物的盖度、高度, 计算物种多样性指数(H')^[12], 于2016年7月15日-8月25日, 共测定两次。

H'=-∑ P_iln(P_i);

P_i=(h_i/H+c_i/C)/2。

式中:P_i为种i的相对重要值; h_i、c_i分别为种i的平均高度和平均盖度; H、C分别为样方内所有物种的总高度及总盖度。

1.3.3 土壤水分测定 每个样方中选取地面平坦的3点, 在每个点用土钻采集土样, 每10 cm采集1个土样, 采集土深至80 cm, 2016年7月中旬、8月中旬分别定点采集一次土样, 采用烘干法测定土壤含水量。

1.3.4 病害调查 在上述植被调查区, 每个样方中选取10簇麻(双对角线)进行标记, 定点、定期调查病害发生情况。调查时, 每丛麻取东、西、南、北四个方位, 每个方位随机取上部(80 cm以上)、中部(40-80 cm)、下部(0-40 cm)叶片各3张调查, 一丛麻共调查36张叶片, 每个小区调查360张叶片, 每个试验区每次调查1 440张叶片。调查发病率, 记录严重度, 根据严重度分级^[13]记录各级别的叶片数, 计算发病率(I)、病情指数(DI)、病害曲线下面积(AUDPC)。

严重度分级:0级, 无病; 1级, 病斑面积占叶面积的0.1%~5%; 2级, 病斑面积占叶面积的5.1%~20%; 3级, 病斑面积占叶面积的20.1%~75%; 4级, 病斑面积占叶面积的75.1%~90%; 5级, 病斑面积占叶面积的90.1%~100%。

I=Y_N/Y_A× 100%。

式中:Y_N, 发病叶片数; Y_A, 调查叶片总数。

DI=∑ [(i× Y_i)/(Y_A× i_max)]× 100%。

式中:i, 严重度分级(i=0、1、2、3、4、5); Y_i, i对应的叶片数; Y_A, 调查叶片总数。

AUDPC=∑ [(y_i+y_i+1)/2][t_i+1-t_i]。

式中:y_i, 第i次调查病害的病情指数; t_i, 第i次调查的时间。

试验区每6天灌溉一次水, 15~20 d喷施800~1 200倍液20%三唑酮一次。

采用SPSS 17.0软件对所测数据统计分析, 用平均值和标准误表示测定结果, 所得数据用Excel 2013录入, 并制图; 用Duncan法对各测定数据进行多重比较, 采用SPSS 17.0统计软件进行相关性分析。

2016年, 新疆阿勒泰7、8月温度随着时间的推移逐渐下降, 日平均气温从28 ℃下降到17 ℃, 降水量主要集中在7月和8月上半月(图1)。

图1

Fig. 1

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图1 新疆阿勒泰地区7、8月份温度和降水量Fig. 1 Temperature and precipitation in July and August, 2016, in Altay Prefecture, Xinjiang

调查期间, 野生区植被总盖度平均为96%, 而栽培区植被总盖度平均为80%, 其中, 盐湖植被总盖度最高, 为97.59%, 其次为红沟; 物种多样性指数较一致, 但栽培7龄显著高于其他调查区(P< 0.05); 栽培区罗布麻盖度为32.29%~37.66%, 显著高于红沟和盐湖两个野生区(P< 0.05)(表1)。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 试验区生境概况 Table 1 Habitat in the studied sites 地点 Location 植被总盖度 Total vegetation coverage/% 物种多样性指数 Diversity index 罗布麻盖度 A. venetum coverage/% 罗布麻高度 A. venetum height/cm 红沟Honggou 94.55± 1.06a 0.422± 0.00b 24.83± 4.16b 90.04± 3.49a 盐湖Yanhu 97.59± 0.83a 0.409± 0.01b 13.02± 1.12c 82.09± 4.10ab 栽培-6龄Cultivation-6 years 80.75± 1.78b 0.413± 0.01b 37.66± 2.03a 68.86± 1.71ab 栽培-7龄Cultivation-7 years 80.08± 1.72b 0.473± 0.00a 32.29± 1.97a 60.80± 4.77b 同列不同小写字母表示差异显著(P< 0.05); 表2同。 Different lowercase letters within the same column indicate significant difference at the 0.05 level; similarly for Table 2.

表1 试验区生境概况 Table 1 Habitat in the studied sites

红沟土壤含水量随着土层深度的增加, 呈“ 先升高后降低” 的变化趋势。7、8月份, 红沟调查区0-60 cm土层土壤含水量最高达到52.33%, 显著高于其他3个调查区的(P< 0.05), 其他3个调查区土层含水量相差较小, 在10%~30%(表2)。

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 试验区不同土层土壤含水量 Table 2 Soil water content at different soil depths in the experimental plots% 地点 Location 土层深度Soil depth/cm 0-20 20-40 40-60 60-80 红沟Honggou 43.30± 6.47a 52.33± 4.45a 50.15± 5.21a 36.66± 5.13a 盐湖Yanhu 16.12± 0.10b 19.02± 0.56b 21.58± 1.01b 22.97± 0.67c 栽培-6龄Cultivation-6 years 13.58± 0.92b 18.13± 0.59b 23.63± 1.37b 26.90± 0.73bc 栽培-7龄Cultivation-7 years 21.03± 0.87b 27.86± 1.18b 28.81± 0.63b 30.19± 1.83ab

表2 试验区不同土层土壤含水量 Table 2 Soil water content at different soil depths in the experimental plots%

2.3.1 野生区 红沟区, 罗布麻锈病随时间推移表现出“ 先升高后降低” 的趋势, 植株下、中、上各部位发病率在8月3日均达到最大值, 分别为73.44%、59.79%和56.04%, 植株下部发病率分别是中部、上部发病率的1.23、1.31倍。盐湖区, 罗布麻不同部位发病率在7月中旬均超过80%, 但各部位发病率差异不显著, 此发病率一直持续到8月6日, 此后, 因发病叶片凋落高于新侵染叶片, 发病率缓慢下降; 盐湖罗布麻发病率较红沟高, 且变化趋势也不一致(图2)。

图2

Fig. 2

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	图2 红沟、盐湖野生区罗布麻植株不同部位锈病在不同时间段的发病率 不同小写字母表示同一部位不同日期差异显著(P< 0.05)。图3、图4、图5同。Fig. 2 The incidence of rust disease on A. venetum of different plant parts on different dates in Honggou and Yanhu sites Different lowercase letters for the same plant part indicate significant differences among different omeasuring date at the 0.05 level; similarly for Fig. 3, Fig. 4, and Fig. 5.

病情指数变化与发病率较为一致, 两个调查地点病情指数均随时间推移表现出“ 先升高后降低” 的趋势。红沟区, 植株中上部平均最高病情指数分别为33.98、31.33; 而下部病情指数一直持续缓慢上升, 8月11日达到最大值, 为43.81。盐湖区, 罗布麻植株下部和中部病情指数分别在8月6日之前基本不变, 此后缓慢下降, 下部病情指数平均是中部的1.12倍, 植株上部病情指数在8月6日达到最大值50.5, 其后基本未变; 罗布麻植株上部在这一阶段发病叶片严重度级别升高, 且盐湖罗布麻病情指数较红沟的高(图3)。

图3

Fig. 3

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	图3 红沟、盐湖野生区罗布麻植株不同部位锈病在不同时间段的病情指数Fig. 3 Index of rust disease on A. venetum of different plant parts on different dates in Honggou and Yanhu sites

2.3.2 栽培区 栽培区-6龄罗布麻植株中部锈病发病率随时间推移表现出“ 先迅速上升后缓慢上升” 的趋势, 而上部发病率在8月7日达到最大值14.69%, 后缓慢下降, 植株下部发病率分别是中部、上部发病率的1.51、3.17倍。栽培区-7龄罗布麻锈病随时间推移表现出“ 先下降后上升” 的变化趋势, 植株下、中和上部发病率均在8月7日达到最小值, 分别为24.17%、9.69%和0.83%, 下部发病率是中部、上部的1.83、6.47倍(图4)。

栽培区-6龄和栽培区-7龄罗布麻植株各部位病情指数与其发病率变化趋势相一致, 且病情指数均较低。栽培区-6龄下部病情指数是中部、上部的1.76、4.49倍; 栽培区-7龄下部病情指数是中部、上部的2.33、9.08倍(图5)。

图4

Fig. 4

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	图4 栽培罗布麻不同部位在不同时间段的锈病发病率Fig. 4 The incidence of rust disease on A. venetum of different plant parts on different dates in cultivated fields

图5

Fig. 5

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	图5 栽培区罗布麻植株不同部位在锈病不同时间段的病情指数Fig. 5 Index of rust disease on A. venetum of different plant parts on different dates in cultivated fields

调查区以两个栽培区罗布麻锈病病害曲线下面积最小, 均在150左右, 以盐湖试验田病害曲线下面积最高, 为1 522.31, 分别是红沟和栽培区罗布麻的2.34倍和10倍左右(表3)。

表3

Table 3

表3(Table 3)

表3 试验区罗布麻锈病病害曲线下面积(AUDPC) Table 3 The area under the disease progress curve for A. venetum rust at four experimental sites 地点 Location 病害曲线下面积 Area under the disease curve 红沟Honggou 651.74 盐湖Yanhu 1 522.31 栽培-6龄Cultivation-6 years 149.67 栽培-7龄Cultivation-7 years 157.02

表3 试验区罗布麻锈病病害曲线下面积(AUDPC) Table 3 The area under the disease progress curve for A. venetum rust at four experimental sites

野生区, 罗布麻锈病发病率与降水量呈显著正相关关系(P< 0.05), 与温度均呈负相关关系, 与植被总盖度、罗布麻盖度、罗布麻高度和土壤含水量均呈正相关关系, 与物种多样性指数呈显著的负相关关系(P< 0.05); 病害曲线下面积(AUDPC)与植被总盖度呈极显著的正相关关系(P< 0.05); 栽培区罗布麻病害曲线下面积与罗布麻盖度呈显著正相关关系, 其病情指数与物种多样性指数呈显著负相关关系(表4)。

表4

Table 4

表4(Table 4)

表4 野生区与栽培区罗布麻锈病与气象因子及生境相关性分析 Table 4 Correlation of wild and cultivated A.venetum population rust diseases with meteorological factors and habitat 指标 Parameter 野生区罗布麻 Wild A. venetum population 栽培区罗布麻 Cultivated A. venetum population 发病率 Disease incidence 病情指数 Disease index 病害曲线下面积 Area under the disease curve 发病率 Disease incidence 病情指数 Disease index 病害曲线下面积 Area under the disease curve 降水量Precipitation 0.769* 0.656 -0.082 -0.186 温度Temperature -0.845 -0.927 -0.365 -0.043 植被总盖度Total vegetation coverage 0.813 0.797 0.996* * -0.076 -0.050 0.133 物种多样性指数Diversity index -0.969* -0.959* -0.954 -0.017 -0.565* -0.394 罗布麻盖度A.venetum coverage 0.561 0.540 0.908 0.351 0.329 0.730* 罗布麻高度A.venetum height 0.778 0.699 0.715 -0.027 0.358 -0.032 土壤含水量Topsoilwater content 0.475 0.588 0.220 -0.003 -0.451 -0.377 * 和* * 分别表示在P< 0.05和P< 0.01水平下显著相关。 * and * * indicate significant correlation at 0.05 and 0.01 level, respectively.

表4 野生区与栽培区罗布麻锈病与气象因子及生境相关性分析 Table 4 Correlation of wild and cultivated A.venetum population rust diseases with meteorological factors and habitat