小麦-豆科间作系统对真菌病害流行的调控机制：基于模型模拟的病害管理策略分析

《Field Crops Research》：Impact of wheat-legume mix intercrops on wheat epidemics by modelling

本文通过建模方法系统研究小麦与豆科作物（豌豆/蚕豆）间作对两种真菌病害（STB和WLR）的调控机制。结果表明间作可通过稀释效应（dilution effect）和屏障效应（barrier effect）显著降低病害强度（disease intensity），且不同伴生作物与氮肥施用会差异化影响叶面积指数（LAI）动态与病害防控效果。研究为间作系统的病害生态管理提供了量化指标与优化路径。

　　

Highlight

General methodology

本研究基于6个田间试验的46组处理数据（包含小麦与豌豆或蚕豆的间作系统，含氮肥/不施氮肥处理），结合已发表的间作病害流行模型（Levionnois et al., 2023），将实测的叶面积指数（LAI）数据输入模型进行病害模拟。模型针对两种小麦真菌病害参数化：雨水传播的小麦叶枯病（Septoria tritici blotch, STB）和空气传播的小麦叶锈病（wheat leaf rust, WLR）。

LAI curves with or with no disease

无病害条件下，小麦与蚕豆或豌豆间作时，小麦最大叶面积指数（LAI_max）范围相近（分别为0.3–3.1?m2·m^?2和0.4–3.3?m2·m^?2）（图1A）。蚕豆的LAI_max范围保持不变（0.3–3.1?m2·m^?2），而豌豆的LAI_max范围较窄（0.7–1.9?m2·m^?2；图1D）。小麦达到LAI_max的积温（t_max(LAI)）为920–1490度日，伴生作物为1110–1640度日（图1）。间作条件下，小麦的t_max(LAI_wheat)显著提前。

Discussion

模拟结果证实，伴生作物选择与氮肥施用会影响病害强度与间作保护效果（intercropping protectiveness）。氮肥增加了病害强度但不改变间作保护效应；与豌豆相比，蚕豆间作会升高小麦叶锈病（WLR）的病害强度并降低保护效果。进一步发现，小麦LAI指标与病害强度高度相关，而非宿主作物的LAI指标更能预测间作保护效果。

Conclusion

本研究支持以下结论：（1）氮肥助长小麦病害，而伴生作物选择可调控病害强度；（2）稀释效应与屏障效应是驱动病害强度与间作保护效果的核心机制；（3）冠层指标可用于田间病害预测与优化管理。这些发现为基于作物生长动态的病害生态管理提供了理论依据。