:加州水稻茎腐病：发病率-严重度关系、产量影响及杀菌剂管理

《Crop Protection》：Stem rot of rice in California: incidence-severity relationship, yield impacts, and fungicide management.

　　

由Sclerotium oryzae引起的茎腐病是加利福尼亚州水稻种植中常见且重要的病害。本研究利用2017年至2024年间在加利福尼亚州萨克拉门托谷进行的19项茎腐病杀菌剂试验，确定了病害发病率与严重度之间的关系。其中18项试验用于评估茎腐病严重度对籽粒产量的影响，7项试验用于评估含嘧菌酯杀菌剂Quadris和QuiltXcel的最佳施药时期。结果表明，发病率与严重度之间存在相关性，发病率（以比例表示）在高达0.9的范围内可预测茎腐病严重度指数至2.0。研究发现，茎腐病严重度导致的产量损失最适合用包含产量水平作为因素的线性模型描述，茎腐病严重度指数每变化一个单位，产量损失率为258 kg/ha（95%置信区间：193至325 kg/ha）。严重度指数每增加一个单位，相对产量损失计算为2.63%（95%置信区间：1.95至3.3%）。含嘧菌酯的杀菌剂Quadris和QuiltXcel在孕穗期施用可降低茎腐病严重度，但在分蘖期施用时则无此效果。孕穗期施用Quadris或抽穗期施用QuiltXcel均可使产量显著增加。

**加州水稻茎腐病研究解读：发病率-严重度关系、产量影响及杀菌剂管理策略**

**一、研究背景与问题提出**

水稻（*Oryza sativa* L.）是加利福尼亚州的重要农作物，年种植面积超过20万公顷，其中大部分集中在萨克拉门托谷。在加州水稻生产中，茎腐病（由*Sclerotium oryzae*引起）和聚合鞘斑病（由*Rhizoctonia oryzae-sativae*引起）是常见的分蘖期病害，其中茎腐病是危害最为普遍和严重的病害。该病原体产生的菌核能在作物残体中存活，过去通过每年焚烧秸秆来控制病原菌的积累。然而，随着2000年起加州逐步禁止水稻秸秆焚烧（依据1991年《Connelly-Areias-Chandler水稻秸秆焚烧减排法案》），茎腐病的管理转而依赖收获后秸秆处理及嘧菌酯杀菌剂。

田间条件下，茎腐病菌核漂浮至田水表面，在穗分化期萌发并从水面处侵染分蘖，产生不规则黑色病斑，病斑穿透叶鞘向茎秆发展。严重时导致茎秆腐烂、空瘪粒增加、植株早衰和倒伏，最终造成产量下降。Krause和Webster（1973）建立了茎腐病严重度分级体系，Martinez（2023）在此基础上结合国际水稻研究所的标准评价系统进行了改良，但这些方法均基于科研目的设计，操作复杂耗时，不适用于种植者田间决策。因此，建立一种简便的茎腐病田间评估方法，使管理决策能够依据病害压力制定，是当前生产实践中的迫切需求。

在加州，以往研究估计茎腐病可造成9%至25%的产量损失，但这些数据均基于已不再种植的旧品种。当前主栽中粒品种的产量损失数据亟待补充。此外，尽管嘧菌酯被注册用于茎腐病防治，但最佳施药时期尚未明确。生产中常在分蘖中期（播种后35至45天）施用除草剂，这为桶混嘧菌酯提供了机会；同时，嘧菌酯也用于稻瘟病防治，其施药时期为抽穗初期。明确嘧菌酯在加州茎腐病防治中的最佳施药时机对优化管理具有重要意义。

**二、研究内容与主要技术方法**

本研究利用2017年至2024年间在加州萨克拉门托谷进行的19项茎腐病杀菌剂田间试验数据，旨在：（1）建立基于症状的茎腐病严重度分级体系，探究利用发病率估算严重度的可行性；（2）量化茎腐病严重度对当前主栽品种产量的影响；（3）评估含嘧菌酯杀菌剂Quadris和QuiltXcel的最佳施药时期。试验地点涵盖商业化稻田及水稻试验站（Biggs, Butte County），其中18项试验使用M-206品种，1项使用M-209品种。试验采用随机完全区组设计，每个处理至少4次重复，小区面积为3×6 m。数据分析主要采用线性混合模型（Linear Mixed Model, LMM），以处理试验地点和年份的变异；模型比较使用Akaike信息准则（AIC）和伪R平方；多重比较采用Bonferroni校正。

**三、研究结果**

**3.1 发病率与严重度指数之间的关系**

线性混合模型分析显示，发病率与严重度指数之间存在显著的二次曲线关系（发病率：F=25.059, P<0.001；发病率平方项：F=12.735, P<0.001）。模型的条件伪R平方为0.845，边际伪R平方为0.636，表明发病率和其二次项解释了模型中的大部分变异性。截距估计值（0.020 ± 0.125）与0无显著差异，发病率系数（1.499 ± 0.299）和发病率平方系数（0.808 ± 0.226）均显著。该模型表明，当样本中受感染分蘖比例为0.5或0.9时，估计的严重度指数分别为1或2。但当发病率比例达到1时，模型区分严重度指数的能力丧失，指数范围可在2.3至4之间。尽管如此，当仅需判断样本是否高于某一严重度指数阈值（低于2）时，该模型仍具有实用性。

**3.2 严重度与产量之间的关系**

通过对18项试验产量数据的分析，比较了三种线性混合模型（仅含严重度指数的简化模型、含病害水平模型和含产量水平模型）的拟合效果。结果表明，含产量水平作为因素的模型拟合最佳（AIC最低，伪R平方最高），其固定效应（严重度和产量水平）解释了52%的变异性，而简化模型和病害水平模型仅解释4%。产量水平模型将试验按中位产量（9,861 kg/ha）分为高于和低于中位数两组。低于中位产量组（11项试验）的截距为9,517.928 kg/ha，斜率为-249.650 kg/ha；高于中位产量组（7项试验）的截距为11,030.496 kg/ha，斜率为-276.595 kg/ha。两组斜率差异不显著（F=0.142, P=0.706），表明产量损失速率在不同产量水平下相似，因此计算了共同斜率-258.932 kg/ha（95%置信区间：-325.321至-192.544 kg/ha），即严重度指数每增加一个单位，产量损失258.9 kg/ha。以中位产量为基准，相对产量损失为2.63%（95%置信区间：1.95%至3.30%）。据此推算，严重度指数为4时最大产量损失可达13.2%。

**3.3 杀菌剂施药时期对茎腐病严重度和产量的影响**

线性混合模型分析显示，处理对严重度指数有显著影响（F=4.183, P<0.001）。先验对比结果表明，Quadris在分蘖期施用未能显著降低茎腐病严重度指数，但在孕穗期或抽穗期施用时显著降低；QuiltXcel在分蘖期或抽穗期施用对严重度指数无显著影响，而在孕穗期施用显著降低。对于产量而言，处理效应在边界显著水平（F=1.440, P=0.073）。具体来看，Quadris在孕穗期施用使产量从8,845 kg/ha显著增加至9,493 kg/ha（t=3.764, P=0.001），QuiltXcel在抽穗期施用使产量显著增加至9,559 kg/ha（t=3.229, P=0.008）。值得注意的是，Quadris在抽穗期施用虽显著降低了严重度，但未带来显著增产；QuiltXcel在孕穗期施用亦然。这可能与试验区域的土壤、群体等农艺因素差异或灌浆期天气条件有关。

**四、讨论与结论**

本研究基于19项田间试验数据，系统地评估了加州水稻茎腐病的发病率-严重度关系、产量损失及杀菌剂管理策略。研究采用的症状描述性分级标准相较于传统主观分级方法更易于学习和操作，有利于在实际生产中推广应用。研究证实发病率可作为严重度指数的预测指标（在发病率不超过0.9的情况下），为田间快速评估茎腐病压力提供了简便工具，但后续仍需建立标准化的采样方案以确保数据的代表性。

关于产量损失，本研究的估计值（相对产量损失2.63%/单位严重度指数）低于以往研究（9%-25%），这可能反映了品种更替和农艺管理水平提升带来的产量潜力改善。基于此估计，种植者可结合自身产量潜力和管理成本，制定经济的防治阈值。例如，严重度指数为2、产量潜力10,000 kg/ha的稻田，损失约525 kg/ha，按当前稻谷价格（约$0.5/kg）计算经济损失约$263/ha，这一损失水平足以证明采取防治措施的合理性。

杀菌剂施药时期研究明确表明，孕穗期是Quadris和QuiltXcel控制茎腐病的最有效施药时期，分蘖期施药不能有效降低病害严重度，不应推荐。Quadris在孕穗期施用或QuiltXcel在抽穗期施用可带来显著增产效应。值得注意的是，QuiltXcel在抽穗期虽未显著降低严重度，却显著增产，这可能与其含有的甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂的"绿化效应"有关，这一现象在以往研究中已有记载。

综上，对于加州种植面积最大的水稻品种M-206，茎腐病可导致1.9%（低严重度）至13.2%（高严重度）的产量损失。含嘧菌酯的杀菌剂Quadris和QuiltXcel在孕穗期施用可有效降低茎腐病严重度并可能带来增产。然而，杀菌剂仅是综合管理策略的一部分，应结合收获后秸秆管理、合理施肥等栽培措施，制定可持续的茎腐病综合管理方案。

**研究结论**

研究人员的工作表明，对于加州最常见的水稻品种M-206，茎腐病导致的产量损失在低病害严重度下可能为1.9%，在高病害严重度下可达13.2%。茎腐病发病率在中度病害水平下可估算严重度指数。杀菌剂试验结果证实，基于嘧菌酯的杀菌剂Quadris和QuiltXcel在孕穗期施用可降低茎腐病的严重度，并可能带来产量收益。尽管杀菌剂在加州茎腐病管理中可发挥重要作用，但收获残茬（秸秆）管理和肥料管理等其他措施应作为综合病害管理计划的一部分予以采用。