淺述氟污染對(duì)棗黑頂病的研究進(jìn)展

劉 靜

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)，山西 太谷 030801）

棗樹(shù)是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)林樹(shù)種，以其適應(yīng)性強(qiáng)、果實(shí)成熟早、產(chǎn)量高、易管理以及生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。山西省全省地形狹長(zhǎng)，南北方向跨有6個(gè)緯度，東西方向跨有3個(gè)經(jīng)度，有豐富的野生果樹(shù)資源，是主要果樹(shù)栽培區(qū)，優(yōu)良品種較多，種質(zhì)資源豐富，是我國(guó)棗樹(shù)起源中心地帶。根據(jù)棗樹(shù)分布情況，山西省大體分為10個(gè)棗區(qū)，棗品種約為120多個(gè)，其中，主要有稷山板棗、運(yùn)程相棗、交城駿棗、永濟(jì)婆婆棗和蛤蟆棗、平遙不落酥、平路屯屯棗、柳林木棗等。其中太谷屬溫帶干燥氣候區(qū)，年平均溫度8~10℃，年平均相對(duì)濕度48%~67%，適合多種棗的種植。其中主栽品種為壺瓶棗、梨棗。壺瓶棗以其個(gè)大、皮薄、肉厚、味甜等特點(diǎn)位居全國(guó)116種紅棗之首。目前，該縣以壺瓶棗為主的紅棗種植面積已達(dá)2.01萬(wàn)hm2，產(chǎn)量3 000萬(wàn)kg，產(chǎn)值8 000萬(wàn)元。但在2005—2010年，壺瓶棗和梨棗黑頂病害在該地區(qū)發(fā)生的也相當(dāng)普遍，給當(dāng)?shù)貤椶r(nóng)造成嚴(yán)重?fù)p失，已成為制約當(dāng)?shù)貤棶a(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。其危害地區(qū)越來(lái)越廣、危害程度愈來(lái)愈深，嚴(yán)重影響了棗果的貯藏、加工和銷(xiāo)售，棗農(nóng)損失巨大。防治已是棗生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，也是棗樹(shù)健壯生長(zhǎng)、保證產(chǎn)量的基礎(chǔ)。應(yīng)根據(jù)棗病果發(fā)生規(guī)律進(jìn)行綜合防治，提倡農(nóng)業(yè)防治、生物防治、物理防治、化學(xué)防治相結(jié)合，提高防治效果，從而減少病果的發(fā)生。

1 發(fā)展背景

1.1 棗樹(shù)栽培現(xiàn)狀

棗樹(shù)（Z izyphusju jubeM ill.），雙子葉植物綱，為鼠李科（Rhamnaceae）棗屬植物。山西省是我國(guó)棗的原產(chǎn)地和主產(chǎn)區(qū)之一，又是國(guó)家級(jí)種質(zhì)資源保護(hù)中心。近年來(lái)，棗樹(shù)由零星栽培、間作栽培逐步演變?yōu)閳@藝式的集約化栽培模式，棗樹(shù)栽種面積、單位面積產(chǎn)量大幅上升。截止2008年底,山西省紅棗栽培面積已達(dá)到33.4萬(wàn)hm2，紅棗產(chǎn)量3.1億kg。而且棗產(chǎn)業(yè)已成為本省繼蘋(píng)果之后的又一大經(jīng)濟(jì)林產(chǎn)業(yè),成為山西特色的支柱產(chǎn)業(yè),更成為貧困地區(qū)農(nóng)民脫貧致富的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。

1.2 棗樹(shù)病害的研究進(jìn)展及現(xiàn)狀

據(jù)國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)報(bào)道，在20世紀(jì)50年代后期才逐漸開(kāi)始重視對(duì)棗樹(shù)病害的研究，20世紀(jì)90年代開(kāi)始對(duì)危害較重的棗樹(shù)病害進(jìn)行了研究。棗樹(shù)上的常見(jiàn)病害有約34種：棗葉斑?。–oniothyrium olivaceum Bon.）、棗瘋?。≒hytoplasma sp.）、棗銹病[Phakopsora zizyphivulgarts（P.Henn.）Diet.]、棗縮果病（Erwiniaju jubovora Wang CaiFeng et Gao）、 棗 輪 紋 ?。∕acrophoma kuwatsukaii Hara）、棗果腐?。‥picoccum nigrum Link）、棗果斑?。‵usarium oxysporum Schlecht.）、棗瘡癡（Elsinoe zizyphi Thirum et Naras），棗軟腐?。≧hizopus nigricam Ehernbeng），棗煤污病[Neocapnodium tanakae（Shirai et Hara）Yamamoto]，棗白腐?。–.olivaceum），棗葉褐斑?。ˋscochyta zizyphi Hara）、棗黑腐?。―othiorella gregaria Sacc）。其中對(duì)棗瘋病、棗銹病、研究較為深入，但對(duì)棗黑頂病的研究尚無(wú)。

2 氟化物污染對(duì)環(huán)境和植物的危害研究進(jìn)展及現(xiàn)狀

2.1 大氣氟污染來(lái)源

氟的工業(yè)來(lái)源很多，像煉鋁、磷肥、磷礦石加工和鋼鐵等工業(yè)是氟污染的重要來(lái)源。單是磷礦全世界每年開(kāi)采量就近1億t，處理這些礦石約排氟40萬(wàn)t。每生產(chǎn)1 t鋁排氟17~23 kg，1 t黃磷排氟30 kg，1 t五氧化二磷約排氟9~27 kg。煤也含有氟，一般約40~300ppm，有的可高達(dá)1440ppm，燃燒達(dá)1 000 ppm時(shí)，有78%~100%的氟釋放出來(lái)，所以火力電廠和其他大量耗煤工業(yè)也可成為重要的氟污染源[2]。其他如磚瓦、陶瓷、玻璃、氟和氟化鹽生產(chǎn)， 含氟藥物、塑料、橡膠以及冷凍劑和火箭燃燒的制造，鈾和某些稀有金屬元素的分離等等，都有氟的污染問(wèn)題。上述工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程每天把大量氟化物排放到環(huán)境中，造成對(duì)大氣、土壤和水源的嚴(yán)重污染。因此氟廣泛存在于自然界，在土壤、巖石、水、空氣和動(dòng)植物體內(nèi)都有一定的數(shù)量，其化學(xué)性質(zhì)非?；顫?，絕大部分是以化合物形態(tài)存在。引起大氣污染的氟化物有：氟化氫、氫氟酸、四氟化硅等，其中以氟化氫的量最高。氟化物從污染源排出去的距離，一般只有幾千米，但隨著風(fēng)力、風(fēng)向不同有差異。一般中小磷肥廠的污染距離可達(dá)1.5~5.0km，鋁廠可達(dá)15km，有的鋼廠遠(yuǎn)達(dá)50 km[3]。

氟污染物不僅有氣態(tài)，而且有塵態(tài)。多數(shù)研究只注意氣態(tài)氟化物的危害，而實(shí)際上塵態(tài)氟化物在總氟污染物中所占比例并不比氣態(tài)氟化物小。Israel（1979）報(bào)道：鋁廠周?chē)髿庵蟹锏慕M成為：氣氟13%、塵氟64%、氣溶膠23%。這說(shuō)明，在鋁廠周?chē)髿馕廴疚镏?，塵氟是主要污染物。特別是呈氣溶膠狀態(tài)的細(xì)微塵粒能長(zhǎng)久地留在空氣中，不僅增加了吸入的機(jī)會(huì)并且塵粒沉降到土壤、水和植物表面后，能逐漸累積而使?jié)舛仍龈?，從而使植物受害，組織壞死，甚至死亡[4]，[5]。

2.2 氟污染對(duì)植物的傷害及癥狀

氟對(duì)作物的危害是慢性積累的生理障礙過(guò)程，它不僅影響種子發(fā)芽和生根，而且影響生育前期與物質(zhì)產(chǎn)量、糧食產(chǎn)量以及化學(xué)組成，據(jù)報(bào)道，當(dāng)氟濃度為100 ppm時(shí)，豌豆發(fā)芽和根生長(zhǎng)嚴(yán)重受到影響。Singh.A等人以蘇打土進(jìn)行小麥盆栽試驗(yàn)表明，當(dāng)土壤水浸提氟為22 ppm時(shí)成熟小麥秸稈里氟含量為35 ppm，小麥產(chǎn)量顯著下降，此濃度可視為小麥產(chǎn)量的臨界濃度。隨施入氟濃度的增高，麥稈吸入的氟增加，尤其是鈉堿化度高的土壤，而鉀、鈣吸入量下降，施磷能降低氟的毒害。有人發(fā)現(xiàn)：小麥秸稈氟殘留量隨土壤水溶性氟的增加而呈直線增加，但籽粒本身氟量則增加甚微，小麥?zhǔn)芊ψ蠲黠@是籽粒減產(chǎn)顯著，秸稈減產(chǎn)不顯著[6]。

不僅土壤氟對(duì)作物產(chǎn)生危害，大氣氟化氫氣體對(duì)作物也有一定影響。氣態(tài)氟可以直接通過(guò)植物體的氣孔，隨著氣體交換而進(jìn)入植物體內(nèi)，也可吸附在植物體的莖、葉表面。吸附在植物體表面的氟化物，如氟化氫、氟硅酸等經(jīng)雨露溶解后通過(guò)氣孔、水孔也可進(jìn)入植物體，或因濃度過(guò)高在表面引起直接危害，排放到大氣中的氟化物還會(huì)因降水等而污染水體和土壤。

此外，大氣中的氟化物對(duì)植物的影響還具有累積的特點(diǎn)，即當(dāng)空氣中氟化物濃度不變時(shí)，植物組織內(nèi)的氟含量將隨著時(shí)間的增長(zhǎng)而逐漸增加。當(dāng)植物體內(nèi)氟化物的累積量超過(guò)其閾值時(shí)，便會(huì)干擾酶的作用，阻礙代謝機(jī)能破壞葉綠素和原生質(zhì)，使植物葉緣和葉尖出現(xiàn)壞死現(xiàn)象，使植物受害[7]。如氣態(tài)氟使水稻葉子尖端慢慢變黃并壞死；對(duì)油菜和黑麥草的蘋(píng)果酸脫氫酶有影響；它能降低大豆產(chǎn)量，改變種子形態(tài)，推遲種子成熟。

2.3 不同植物品種的含氟量研究

氟化物在植物體內(nèi)的分布與積累有顯著的特征：葉片氟化物的積累量最高，而且其內(nèi)部的氟化物極少向外輸送；老葉氟化物的積累總是高于嫩葉，而不同葉位氟化物的分布是基部>頂部>中上部[8]；在不同的器官中，氟化物的分布規(guī)律一般是葉大于莖，莖大于根，但當(dāng)土壤氟污染嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)根、葉倒置的情況。在不超過(guò)植物忍受限度的含量范圍內(nèi)，植物能不斷地吸收氟化物而不受傷害，但當(dāng)其含量過(guò)高時(shí)，植物就會(huì)出現(xiàn)傷害癥狀，甚至全株死亡。不同荔枝品種對(duì)氟污染敏感性也有差異，不同的荔枝品種吸收氟的能力有所不同，4個(gè)荔枝品種耐氟程度順序?yàn)椋喝录t>淮枝、桂昧>糯米糍。而不同年齡段的荔枝死亡率順序?yàn)?~20齡>1~8齡>20齡以上[9]。不同種類(lèi)、不同品種蔬菜吸收氟元素的能力是：茼蒿>麥菜>生菜>芹菜>韭菜>豇豆>青椒>茄子>番茄>黃瓜，且葉菜類(lèi)蔬菜>茄果類(lèi)蔬菜[10]。3種綠化植物氟的富集能力大小為榆樹(shù)>松樹(shù)>柳樹(shù)[11]。植物受害程度和累積氟的能力取決于植物的種類(lèi)和污染含氟量，含氟最高的如櫻桃為3 750.0 ppm，含氟量最低的如黃葛樹(shù)為30 ppm，平均797.6 ppm，污染區(qū)植物的含氟量都比非污染區(qū)高，最高者可為非污染區(qū)的160倍，低者也比非污染區(qū)高4.7倍，這就說(shuō)明，植物不僅有吸氟能力而且耐氟能力也很強(qiáng)。幾種樹(shù)木葉片氟積累量：七葉樹(shù)>國(guó)槐>懸鈴。木>桑樹(shù)[12]，[13]，樹(shù)木葉片氟積累量與大氣氟污染濃度有密切的直線正相關(guān)性[14]。

3 氟傷害機(jī)理

據(jù)目前的研究結(jié)果顯示，氟化物對(duì)植物的傷害途徑，主要是抑制葉綠素的合成，抑制植物蛋白質(zhì)、核酸的合成，并加速其分解,影響酶活性，影響碳、氮代謝，破壞葉片表皮的微結(jié)構(gòu)，損傷細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，改變農(nóng)作物體內(nèi)水分平衡，損壞作物組織細(xì)胞，影響農(nóng)作物的開(kāi)花、結(jié)果，減弱農(nóng)作物的光合作用，阻礙農(nóng)作物的呼吸作用以及對(duì)作物的細(xì)胞透性、應(yīng)激乙烯、游離糖和脯氨酸的影響等。但氟在果實(shí)中的進(jìn)入途徑、存在部位、轉(zhuǎn)移規(guī)律、分布規(guī)律則未見(jiàn)報(bào)道。

氟化物對(duì)植物的傷害途徑，可歸納為以下幾個(gè)方面：

（1）抑制葉綠素的合成。如大豆葉片經(jīng)1.31×10-2mmol·L-1NaF處理后，其葉綠素的合成明顯受到抑制。

（2）抑制植物蛋白質(zhì)、核酸的合成，并加速其分解。如，經(jīng)HF↑處理（32 μg·m-3×8 h·d-1×10 d）后，桑葉的蛋白質(zhì)含量隨熏氣時(shí)間的增加而降低，在葉片未出現(xiàn)可見(jiàn)傷害癥狀的情況下，10 d下降了2.5%；第10 d時(shí)，RNA含量比對(duì)照下降了9.6%。

（3）影響酶活性。如在氟污染條件下，梅樹(shù)離體葉片的纖維素酶活性明顯增高。據(jù)此推斷，梅樹(shù)落葉是由于氟化物激活了纖維素酶。

（4）影響碳、氮代謝。氟化物對(duì)桑葉的碳、氮代謝的影響，已有詳細(xì)的研究報(bào)道[15]。

（5）破壞葉片表皮的微結(jié)構(gòu)。比如，經(jīng)過(guò)HF↑處理后,葡萄葉片表皮細(xì)胞明顯皺縮、干癟、氣孔變形；桑葉表皮產(chǎn)生腐蝕孔、腐蝕斑，斑孔在靠近葉脈處特別多，而且還有裂縫出現(xiàn)。

（6）損傷細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)。氟化物對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的損傷已被電導(dǎo)試驗(yàn)所證實(shí)，膜結(jié)構(gòu)的損傷導(dǎo)致細(xì)胞外滲性的增加，電導(dǎo)率增加。

4 對(duì)于棗黑頂病的對(duì)策與展望

黑頂病（Black tip disease）在印度也稱(chēng)為“錐尖病”（Taper tip）、“環(huán)形壞死”（Girdle necrosis）、“煙囪病”（Chimney disease）等。Woodhouse于1909年首次報(bào)導(dǎo)了芒果黑頂病的發(fā)生。Khadert認(rèn)為黑頂病是影響印度芒果生產(chǎn)的三大病害之一。直到我國(guó)張海嵐等于1996年報(bào)導(dǎo)了海南芒果黑頂病[16]，但關(guān)于棗黑頂病的研究國(guó)內(nèi)外目前還未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)。

2004年在山西中南部棗區(qū)發(fā)現(xiàn)一種棗果新病害，在棗果近成熟期，其頂部發(fā)黑、皺縮，果肉發(fā)苦。人們將該病俗稱(chēng)為“棗黑屁股病”或“棗黑斑病”，經(jīng)考證后我們將該病暫定名為“棗黑頂病”。此后幾年該病連年發(fā)生，2007年僅晉中棗區(qū)紅棗經(jīng)濟(jì)損失就達(dá)1億多元，對(duì)山西棗產(chǎn)業(yè)形成了較大的威脅。

棗黑頂病是一種棗樹(shù)新病害，山西省棗主產(chǎn)區(qū)氟污染狀況較嚴(yán)重，因此防治該病是現(xiàn)階段首要任務(wù)，對(duì)于棗黑頂病發(fā)病癥狀及發(fā)病規(guī)律的系統(tǒng)觀察，棗區(qū)大氣氟含量、棗樹(shù)不同組織含氟量的測(cè)定，不同棗樹(shù)氟含量的測(cè)定，不同年齡段棗樹(shù)含氟量的測(cè)定，棗果生理指標(biāo)的測(cè)定，氟化物的入侵及傷害機(jī)理，都需要大量調(diào)查研究來(lái)進(jìn)一步確定棗黑頂病發(fā)病原因。通過(guò)對(duì)上述含量測(cè)定，找出發(fā)病規(guī)律進(jìn)而研究出防治棗黑頂病的方法，研制出有效的防治劑，通過(guò)棗黑頂病的防控試驗(yàn)和防治藥劑研制，制定出棗黑頂病的防控策略和技術(shù)，對(duì)于有效控制棗黑頂病的危害，保證棗產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

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