小麦赤霉病杀菌剂-品种管理策略的稳定性：基于多环境下AMMI和GGE双标图分析的见解

《BMC Plant Biology》：Stability of fungicide-variety management strategies for Septoria tritici blotch in wheat: insights from AMMI and GGE biplot analyses across multiple environments

　　

摘要

小麦是全球重要的谷物作物，全球超过三分之一的人口以小麦作为主食。然而，属于小麦十大主要病害之一的Septoria tritici叶斑病（STB，学名：Zymoseptoria tritici）对全球小麦生产构成了严重威胁，尤其是在埃塞俄比亚南部，那里有效的防治策略十分匮乏。该病会降低小麦产量，由于杀菌剂和抗性品种有限，人们不得不寻求其他替代方案。在作物生长期间，管理策略与环境因素之间的相互作用对于科学制定STB防治措施至关重要。常规方差分析只能评估主要效应，无法捕捉管理措施与环境相互作用的效应，因此需要运用AMMI和GGE模型来确定可靠的防治策略。尽管条件各异，研究区域依然是STB疫情的高发区，这凸显出亟需采取干预措施。本研究旨在评估不同小麦品种和杀菌剂施用对STB发展、农艺性状及产量损失的综合影响，同时分析多种环境条件下的管理措施与环境相互作用效应。实验在埃塞俄比亚南部的Burji、Bonke和Chencha地区进行，时间为2018至2019年种植季。研究采用因子设计结合随机区组设计，设置了四种小麦品种（Shorima、Hidase、Ogolcho和Kubsa）、三种杀菌剂（环氧康唑+甲基硫菌灵（EPX+TPM）、戊唑醇和丙环唑），并设置不喷药对照组，每组重复三次。通过常规方差分析和双标图模型分析了病害严重程度、病害进展曲线相对面积（rAUDPC）以及农艺性状。研究结果表明，Shorima+EPX+TPM组合的STB严重程度最低（9.41%），rAUDPC值最低（1.58%-天），产量最高（6.45吨/公顷）。AMMI分析显示，不同环境条件下，病害和产量变化的总变异中，有62.05%和76.83%可归因于管理措施，27.97%和2.79%归因于环境因素，4.51%和8.33%归因于管理措施与环境相互作用的效应，这体现了管理策略的关键作用。GGE双标图也表明，Shorima+EPX+TPM组合在各种环境条件下都是最稳定且效果最佳的防治方案。EPX+TPM杀菌剂处理使Shorima、Hidase、Ogolcho和Kubsa品种的产量分别比相应品种的不喷药处理高出149.76%、175.65%、255.74%和263.28%。经济分析显示，Shorima+EPX+TPM组合的盈利能力最强，每公顷净收益为2678.20美元，边际收益率为27.53%。综上所述，在埃塞俄比亚南部及具有类似农业生态条件的地区，将Shorima（或Hidase/Ogolcho）品种与EPX+TPM或戊唑醇结合使用，是实现STB有效防治、提高产量、减少产量损失并获得最高经济收益的最佳方案。不过，本研究存在地理范围有限、仅针对特定小麦品种和杀菌剂、依赖未经充分研究的自然感染情况等局限性，因此需要在更多不同条件下开展深入研究，为广大农民提供切实可行的建议。这项研究为可持续的STB管理提供了参考，强调了在小麦生产系统中采用因地制宜的综合性管理方法的重要性。