马铃薯晚疫病化学防控现状与展望

作者：《中国植保导刊》2021年第6期 2022/5/25 14:14:09

马铃薯是继水稻、小麦、玉米之后的世界第四大粮食作物，具有增产潜力大、适应力强，营养全面的特点。据联合国粮食及农业组织数据显示，我国马铃薯种植面积持续增加，2019年我国马铃薯种植面积及总产量居世界第一位。但2019年我国马铃薯平均单产仅为1,246.33 kg/667 m2，不仅远低于美国单产3,353.87 kg/667 m2，甚至还低于世界平均水平1,424.13 kg/667 m2。马铃薯晚疫病是制约我国马铃薯单产提高的关键因素之一。马铃薯晚疫病的病原菌为致病疫霉（Phytophthora infestans），其传播途径多样、侵染速度快，当田间出现阴凉湿润的小气候时极易暴发流行。马铃薯晚疫病流行性强、破坏性大，一般年份该病害可造成马铃薯减产20%～30%，严重年份可减产50%以上，局部地区甚至绝收。我国东北、西北、西南马铃薯主产区长期受困于晚疫病的为害，对马铃薯产业造成严重经济损失。

由于我国并非马铃薯及其野生种质资源的产地，马铃薯抗病育种中可利用的资源有限，加之我国大部分马铃薯产区的气候条件适宜晚疫病的发生和为害，因此，化学防治仍是目前防治马铃薯晚疫病的主要手段。近年来防治晚疫病的农药施用频率逐年加大，在经济条件较好的马铃薯产区，杀菌剂施用次数每季多达15～20次。在这种高频率施药的条件下，如果化学防控策略不当，容易产生药害以及抗药性等问题。在农业绿色高质量发展的大背景下，深入探讨晚疫病化学防控中的新问题与新形势具有重要意义。

1、我国防治马铃薯晚疫病用药发展现状

近年来我国马铃薯晚疫病的化学防控相关研究发展较快，农药研发和登记数量日益增长。随着人们对环境风险和抗药性风险重视程度的提高和新兴技术的应用，促使杀菌剂向高效、广谱、低毒及无交互抗性的方向发展，生物源等新型杀菌剂的研究开始兴起。

1.1农药登记情况

防治晚疫病的杀菌剂登记数量在2006—2018年保持增长趋势，单剂的种类逐渐增多，混剂的使用也日益广泛。截至2021年1月中国农药信息网的数据显示，我国用于防治马铃薯晚疫病有效期内的产品共计231个。其中，单剂129个，混剂102个。单剂中主要有效成分有百菌清、氢氧化铜、吡唑醚菌酯、代森锰锌、代森锌、精甲霜灵、烯酰吗啉、双炔酰菌胺、嘧菌酯、肟菌酯、噁唑菌酮、氟啶胺、氰霜唑、氟噻唑吡乙酮、丁子香酚、苦参碱、香芹酚等。其中，以氟啶胺登记数量最多，其次是代森锰锌、嘧菌酯和氰霜唑（图1），以广谱性杀菌剂居多。而丁子香酚、香芹酚、木霉菌等防治马铃薯晚疫病登记农药的出现，也反映了生物源等新型杀菌剂研发的日益兴起。

图1 我国用于防治马铃薯晚疫病单剂农药登记情况

1.2市场销售情况

根据Agrocube数据统计，2015—2018年在我国销售防治晚疫病的单剂销售量远大于复配制剂。实际生产中主要采用现混现用的方法施药。单剂中以杀菌谱较广、使用历史较长的代森锰锌、百菌清及丙森锌的销量较高。其中，丙森锌自2017年起销量显著增加。而用于防治马铃薯晚疫病登记较多的氟啶胺、嘧菌酯销量却较低（图2），其价格与使用较多的代森锰锌相比较贵。混剂中氟菌·霜霉威销售量最高，田间实际使用量高于其他混剂，代森锰锌、烯酰吗啉等为有效成分的复配剂销量也较多，而生物源杀菌剂的销量较低。市场中广谱性杀菌剂及其混剂销量较高，反映了实际生产中混剂的使用比例仍然较高，主要与生产中病原菌对单一杀菌剂易产生抗性有关。

图2 2015—2018年我国防治马铃薯晚疫病的杀菌剂销售量

2、马铃薯晚疫病化学防控策略与应用现状

生产中主要通过种植马铃薯抗病品种和适时喷施杀菌剂防治马铃薯晚疫病，施用杀菌剂时应该根据马铃薯不同生育期采用不同策略。部分内吸性和渗透性杀菌剂可在马铃薯植株内保持一段时间的药效，应在发病前喷施，而保护性杀菌剂尽量做到茎叶整株喷施，并在长出新叶后补充喷药，使得药剂能够最大程度地为马铃薯全株提供保护。

2.1 种薯期处理

种植马铃薯时主要通过拌种和浸种处理种薯达到减少初侵染源的目的。徐雪亮于2018年在江苏省利用8种化学药剂对种薯进行消毒处理，在马铃薯晚疫病盛发期调查发现防治效果均不理想，以10%氟噻唑吡乙酮可分散油悬浮剂处理防治效果最高为38.6%。李梅于2018年在云南省采用杀菌剂拌种薯的方式调查马铃薯晚疫病的发生情况发现，氟菌·霜霉威、噁酮·霜脲氰、丁子香酚等药剂拌种均可延缓马铃薯晚疫病发生。刘亚武在宁夏通过测试不同药剂处理下种薯的淀粉含量和呼吸过程氧化酶活性发现，百菌清可以提高种薯活力。甲霜·锰锌浸种对马铃薯的出苗率、茎粗、株高等均表现出促进作用，且增强植株抵抗病害的能力，对晚疫病也具有较好的防控效果，但在苗期、现蕾期和成熟期的相对防效依次降低。综合分析认为，在种薯期采用药剂拌种的处理方法可延缓晚疫病的发生，但要想达到较好的防控效果则主要通过种植后喷施药剂实现。

2.2 生长与结薯期喷施处理

晚疫病主要通过空气和流水传播，适时用化学药剂对马铃薯地上部分的茎叶进行喷施是大田防治晚疫病的重要环节。由于晚疫病发病快，到发病后期再进行药剂治疗，较难达到预期的控制效果，且成本高。因此，我国大部分地区通常在未发病时喷施保护性杀菌剂进行防治。近年来，越来越多地区根据晚疫病预警系统的提示信息与田间病害观测结果，在晚疫病发病初期完成喷施工作，以提高防治效果、减少用药。我国南方7～8月雨季来临后或发病后，主要交替喷施内吸性杀菌剂或保护兼内吸性杀菌剂，如氟菌·霜霉威、烯酰吗啉、氟噻唑吡乙酮等。田间使用药剂时需注意多种药剂轮换使用，从而减少抗药性出现的风险。实际生产中，应注意因使用药剂不当影响防治效果及产生药害的情况。

2.3 收获期降低病薯率

生产上主要通过收获期化学杀秧降低马铃薯的病薯率。化学制剂杀秧是利用硫酸铜、百草枯等药剂迅速杀死植株绿色组织，使茎叶干燥，从而破坏晚疫病病菌越冬场所。曹淑敏等研究发现，在晚疫病发生级别0～3级范围内，化学杀秧对防治马铃薯晚疫病都有一定的效果，且化学杀秧兼具除草和阻止蚜虫向薯块传播病毒的作用。生产中多在晚疫病发病初期及时施药遏制病害的发生，目前收获期通过化学杀秧的方法降低马铃薯病薯率的现象并不常用。

3、马铃薯晚疫病化学防控中存在的问题

马铃薯晚疫病的发生与马铃薯品种对晚疫病是否敏感、防控方法是否科学、晚疫病菌株抗药性产生与否等多方面因素有关。马铃薯晚疫病化学防治实践中，出现了对药剂品种选择不合理、用药时机不准确等问题，随着政策与市场需求的调整，市场上用于晚疫病化学防控的产品也在不断变化。例如，研究发现代森锰锌的代谢产物乙撑硫脲与多种健康风险有关。2020年10月欧盟植物、动物、食品和饲料常务委员已决定不再延长代森锰锌的登记有效期。高效、低风险的药剂研发与应用成为马铃薯晚疫病化学防控中又一需要解决的问题。

3.1 防控方法不科学

受技术推广、自然条件和经济水平等因素限制，不同地区在防控马铃薯晚疫病的科学化水平上存在一定差异，生产中防控方法的不科学往往造成了防控效果不佳。一方面种植者对杀菌剂科学使用的原则和规律认识不足，对用药时机把握不准确、盲目用药，造成防效较差和生产成本上升。另一方面部分地区由于劳动力短缺以及经济水平的限制，田间防治马铃薯晚疫病不够及时。因此，需要结合不同地区的实际情况，分地区进行防控指导，把握好用药时间，以减少药剂浪费的现象。

3.2 抗药性风险

在全球范围内致病疫霉已对部分杀菌剂产生了不同程度的抗性，这与部分杀菌剂品种的作用机制比较单一、杀菌剂使用方式不合理等有密切关系。自1981年以来，抗甲霜灵致病疫霉相继在爱尔兰和荷兰出现，如今国内外已经面临严重的甲霜灵抗性问题；田间监测于2007年在黑龙江和河北发现致病疫霉对嘧菌酯存在抗性风险；于2012—2016年在河北、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江等地区发现致病疫霉对氟吡菌胺存在抗性风险。氟噻唑吡乙酮作用位点新颖，为氧化固醇结合蛋白抑制剂，对由卵菌引起的植物病害作用效果显著，在防治马铃薯晚疫病上应用较多。目前，致病疫霉对氟噻唑吡乙酮抗药性风险的研究较少，而同属的辣椒疫霉研究较多。苗建强等通过药剂驯化的方法获得了辣椒疫霉对氟噻唑吡乙酮的抗性突变体，且突变体存在很强的生存适合度，表明辣椒疫霉对氟噻唑吡乙酮具有潜在的抗性风险；据杀菌剂抗性治理委员会（FRAC）评估，氟噻唑吡乙酮在田间施用时具有中高等抗性风险，因此田间应用氟噻唑吡乙酮防治马铃薯晚疫病时应控制施药次数和施药剂量。Schepers等于2018年研究发现荷兰地区致病疫霉对氟啶胺的敏感性降低，本实验室近期的测定结果也显示贵州、重庆等西南地区田间致病疫霉分离菌株对氟啶胺出现普遍抗性，推测与该药作用谱较广、大量用于防治粉痂病等其他马铃薯病害，导致其间接对晚疫病菌田间群体形成了较大压力有关。在实际应用中作用位点特异的杀菌剂抗性风险较高，多作用位点杀菌剂抗性风险较低。我国部分单位长期开展了致病疫霉抗药性的监测，监测我国各马铃薯产区致病疫霉的抗药性群体结构，但是受到晚疫病抗药性机制不明、监测技术手段单一的限制，杀菌剂抗药性监测技术尚不具有普适性。

4、晚疫病化学防控的前景展望

4.1 基于致病型、抗药性、气候条件监测的晚疫病精准防控

田间致病疫霉不同菌株之间的致病型具有显著差异，不同马铃薯品种对致病疫霉的抗性也存在特异性，就某一地区而言，当地流行菌株的致病型与品种抗病性之间的匹配度关系着晚疫病发生程度，影响防控策略的制定。因此，在生产中监控致病疫霉的致病型、合理布局抗病品种，对精准、高效防控晚疫病具有重要意义。目前英国等利用Penseq等选择性测序技术已初步实现了晚疫病致病型的田间监测，但是成本和技术门槛依然很高。包括本课题组在内的国内少数课题组也在积极研发更廉价、更简单的晚疫病致病型监控技术，以期为我国晚疫病防控的“减药增效”提供技术支撑。此外，抗药性风险评估及田间菌株抗性监测可直接指导杀菌剂使用、抗药性治理及病害防治。通过收集药剂靶标及已报道突变类型信息可快速进行抗性风险评估，同时应将重点由抗性监测治理转向抗性预防。

当前国内外的马铃薯晚疫病预警技术发展迅速，基于模拟气象流行条件的CARAH模型应用广泛。我国利用马铃薯晚疫病实时监测预警系统在南方和北方马铃薯主产区500多个监测点进行应用，晚疫病发病中心出现时间预测误差一般不超过3天，系统指导防治的防效在95%以上，农药施用减少17%～25%。目前，Asia Blight正在我国马铃薯主产区组织开展晚疫病监测预警，实时为用户提供病情信息和风险指数，以更好地指导病害防治。未来，明确本地区病原菌的致病型与抗药性，并结合当地马铃薯主栽品种获取更加准确的监测预警数据，将为科学精准地开展马铃薯晚疫病绿色防控提供技术支撑。

4.2 新型杀菌剂创制与利用

从不同杀菌剂防治致病疫霉的作用机制来看，已有研究多集中在线粒体呼吸的干扰或阻碍、膜结构的破坏、物质代谢与合成的影响、相关功能酶的抑制等方面，大多具有高度选择性、作用靶点单一，容易导致致病疫霉产生抗药性而影响杀菌效果。随着农药创制技术、合成方法与加工技术的提升，利用组合化学方法、高通量筛选技术和基因组学等研发新型杀菌化合物的速度显著加快，新型杀菌剂的研发日益兴起。例如，苯噻菌胺以及磷酸酯为基础的新型杀菌剂具有相对广泛的抗疫霉菌活性，可有效抑制马铃薯晚疫病的发生。近年来，针对生产中农药易流失的缺点，利用可降解的聚合物纳米材料包裹农药，甚至利用材料本身激发植物抗性进而有效地控制病害也取得了新进展。马铃薯种植地块重茬和迎茬现象普遍，除晚疫病外，黑痣病和疮痂病等马铃薯病害发生严重且防控困难，在药剂研发和应用中需要对晚疫病和其他病害采取统筹防治的策略。

生物源杀菌剂在防治晚疫病方面的应用越来越广泛，该类杀菌剂主要通过产生抗生素或者其他分子、与病原菌竞争养分和生存空间、诱导植物体内产生抗性对病菌进行抑制。生物源杀菌剂不易产生抗药性，而且对环境安全，防治马铃薯晚疫病的丁子香酚、苦参碱、香茅油以及知母提取物等植物源杀菌剂已取得了较好的应用效果。Turóczi等发现相对于氟菌·霜霉威，黑杨的提取物对晚疫病具有较好的防治效果。生物源杀菌剂对马铃薯晚疫病有较好的保护作用，但目前未发现生物源杀菌剂对马铃薯晚疫病有显著的治疗作用，此外，对部分生物源活性物质的研究仍主要处于试验阶段，对杀菌剂有效成分的鉴定及其作用机制的研究不够深入，因此，研发新型生物源杀菌剂和寻找合理的新型混剂方案是未来防治马铃薯病害的研究热点。