環(huán)境因子對蘋果粗皮病發(fā)生的影響

摘 要：蘋果粗皮病是蘋果樹嚴重的生理病害。為探討蘋果粗皮病致病機理，通過田間采樣、土壤理化特性與氣候因子分析，研究土壤等環(huán)境因子與蘋果粗皮病發(fā)生的關(guān)系。結(jié)果表明。蘋果粗皮病在棕壤土和演海潮土上均可發(fā)生。土壤pH高低與蘋果粗皮病的發(fā)生相關(guān)，土壤pH越低，土壤有效錳含量越高，蘋果粗皮病發(fā)病程度越重，但土壤pH不是蘋果粗皮病主要致病因子。不同感病地點的土壤有效錳含量相差懇殊，在O一80 cm范圍內(nèi)，牟平最高錳含量為29.30 mg/kg，而棲霞最低為57.39 mg/kg，最高達114.43 mg/kg，說明土壤有效錳含量不是蘋果粗皮病發(fā)生的唯一因子，但發(fā)病率棲霞要高于牟平。土壤有效錳鐵呈負相關(guān)性，錳鐵比增大，可引起樹體對錳的過量吸收，蘋果粗皮病發(fā)生程度加重。因此，蘋果粗皮病發(fā)生是土壤錳含量、錳鐵比、土壤pH、降雨量等環(huán)境因子綜合作用的果。

關(guān)鍵詞：蘋果樹；粗皮病；有效錳；有效鐵；土壤pH

中圖分類號：s661.1 文獻標識碼：A 文章編號：1009—9980(2008)01-73-05

蘋果粗皮病(Internal bark neel'OSis，簡稱IBN)最早發(fā)生在美國和日本等地^[1-2]。近年來。我國山東、遼寧等蘋果(Malus domestic acv)主產(chǎn)區(qū)富士等名優(yōu)品種均有粗皮病嚴重發(fā)生^[3-5]。相關(guān)研究表明^[1-4.6-8]蘋果粗皮病的發(fā)病原因不是細菌和病毒所致，而是因為樹體累積錳過量出現(xiàn)的生理病害。進一步研究發(fā)現(xiàn)，不同品種對粗皮病的敏感程度存在差異，富士系品種蘋果通常對錳敏感，易發(fā)生粗皮病^[3-4.9-10]。

煙臺市蘋果栽培歷史悠久，種植面積較大，總種植面積約13.5萬hm²，其中2.7萬hm²果園發(fā)生蘋果粗皮病，且有擴大的趨勢。我們曾通過田間和盆栽實驗證實了蘋果粗皮病發(fā)生與植物錳過量吸收有關(guān)，韌皮部病斑部位為黑色氧化錳沉淀；明確了氧化還原活性差異與蘋果粗皮病發(fā)生相關(guān)^4.5。但是，不同地點土壤特性不同，棲霞土壤為棕壤性土，牟平土壤為濱海潮土，且錳含量差異較大，但是，棲霞牟平的富士蘋果均出現(xiàn)蘋果粗皮病，具體原因還有待于進一步研究。我們在前期工作的基礎上，研究不同土壤等環(huán)境因子對蘋果粗皮病發(fā)生的影響，旨在為蘋果粗皮病的防治提供理論和實踐依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料采集和制備 采樣第一地點設在煙臺牟平縣大窯鎮(zhèn)，土壤為潮棕壤，土層深厚，地勢較平坦；第二地點設在棲霞觀禮鎮(zhèn)，為中山丘陵地區(qū)，平均坡度20。左右，土壤為棕壤。

在各標準地內(nèi)設置若干相對固定的樣點，土壤分根際土、冠下土及基礎土樣進行取樣。根際土壤，蘋果根系從土壤中取出后，用“抖土法”使植物根系上附著的土壤輕輕抖落，然后將仍黏附在根系表面的土壤小心刮下，即為根際土壤。冠下土是沿每棵樹的樹冠周圍選4個有代表性的點，用土鉆進行取土。除根際土外，其余用土鉆分別按0～20、20～40、40～60及60～80(3111(秋季)的各層次進行取樣，取回土壤立即去除根茬風干，研細過l mm的篩子，用封口袋裝起來待測。

根據(jù)感病程度的差異將染病富士蘋果分為2類，一類是病重富士。主要癥狀為樹皮表面有許多棕黃色或棕褐色圓形突起，范圍較大，直徑達2～3 mm，病斑形狀不規(guī)則，枝條橫切面的韌皮部存在褐色沉淀，從1 a生枝條到多年生枝條均有發(fā)生。另一類是病輕富士，主要癥狀為樹皮表面只有少量的棕黃色圓形突起，病斑形狀較規(guī)則，沒有破裂，范圍較小，直徑小于2mm，1 a生枝條未見發(fā)病，均發(fā)生于多年生枝條。

1.2 方法

1.2.1 pH的測定稱取過1mL篩的風干土樣10g，放在50mL高型燒杯中，加入25mL去C02的水，劇烈攪動1～2min，使土體充分散開，放置0.5h后用雷磁精密pH計測定。

1.2.2 土壤有效錳鐵的含量測定稱取過1 mm篩的風干土樣10.00 g于150mL三角瓶中，加入20.00mLDTPA浸提劑。振蕩過濾后。原子吸收光譜法測定浸出液中的錳、鐵含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 煙臺市環(huán)境因子特性

本項研究的地點位于山東省煙臺市的牟平和棲霞兩地。該地區(qū)屬于暖溫帶季風型大陸性氣候，四季分明，地勢分布趨勢為：西部高于東部，北部高于南部，沿海高于內(nèi)陸。其中棲霞為11.1～11.3℃，牟平為11.1～11.6℃。各地降水量都在900 mm以下，平均734.9mm。其分布是自東南向西北遞減，由于受季節(jié)影響，年際降水豐枯懸殊，降水的年變化率平均在20％左右。四季變化的氣候條件直接影響著土壤中礦物質(zhì)，有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化及其產(chǎn)物的遷移和積累，形成了以棕壤為主的地帶性土壤。

山區(qū)母質(zhì)主要是各種巖石風化的殘積坡積物，在平原則為各類洪積一沖積物及河湖相沉積物，局部沿海和河岸有風積物。其中酸性巖類風化物是棕壤的成土母質(zhì)之一。由于降水的地域性和季節(jié)性差異較大，形成了與生物帶適應的土壤，如東部的白漿化棕壤的形成，西部地區(qū)降水量少，干旱時間長，形成了石灰性褐土和較大面積的褐土。其中，棲霞屬于中山丘陵地區(qū)，最高海拔高度超過700m，起始高度200m左右，山體巖石主要為花崗巖，土壤為棕壤性土、土層淺薄、黏結(jié)性差、肥力低。牟平為島嶼地形，濱臨海洋、土壤為濱海潮土，適于種植果園和防風林¹¹。由于該地區(qū)溫差大，雨量分配不均，干濕明顯，年際降水豐枯懸殊，使得土壤中的有效錳含量增加，造成蘋果樹體對錳的過量吸收。

2.2 牟平土壤鐵錳的含量

通過土壤錳鐵含量分析(圖1)，結(jié)果表明，牟平大窯鎮(zhèn)的土壤錳含量是感病重的蘋果根際土錳含量高于感病輕的，根際土的錳含量又低于非根際土的，但總的變化趨勢基本一致，即隨著土壤深度的增加，土壤錳含量逐漸增加。不同季節(jié)的土壤錳含量差異較大，夏季土壤錳含量是隨著土壤深度的增加而增加的。與夏季相比，秋季土壤錳含量總體低于夏季，最高錳含量分布在20~40 cm土壤層，但也只有29.30μg，g，只相當于夏季土壤20 cm左右深度的錳含量。同時隨著深度的增加，土壤錳含量不是增高，而是呈逐漸降低的趨勢。

對土壤錳鐵含量的比較(表1)可以看出，牟平土壤中鐵和錳含量基本呈負相關(guān)，錳鐵比隨著土壤深度的增加而增加，除20～40 cm外，其余同一土壤深度錳鐵比均是感病重的低于病輕冠下土與基礎土壤，病輕冠下土中錳鐵比與基礎土壤差異不明顯。不同土壤深度內(nèi)也有所差異，0～20 cm內(nèi)表現(xiàn)不明顯，但是隨著土壤深度的增加，這種趨勢愈加明顯。

2.3 棲霞土壤錳、鐵的含量

由圖2可以看出，柄霞蘋果根際土的有效錳含量為富土高于抗性品種喬娜金，而感病重的品種要高于感病輕的品種。基礎土壤有效錳含量分析結(jié)果顯示(表2)，在40～60 cm處錳含量最高，在0～40 cm以及60～80 cm范圍內(nèi)錳含量基本相同。

煙臺棲霞冠下土的鐵錳呈負相關(guān)。并且表現(xiàn)得比牟平更明顯，從土壤表層向深層這種趨勢逐漸加大(圖2)。錳鐵比與土壤深度呈正相關(guān)，病重冠下土的錳鐵比均大于2，同一土壤深度均是病重的高于病輕的，病輕冠下土中錳鐵比又高于基礎土壤。從感病程度和品種來看，感病越重的鐵錳含量愈高，但錳又比鐵高；喬娜金的鐵錳含量略低于感病重的富士，高于感病輕的，錳鐵含量基本是負相關(guān)。

2.4 土壤pH的變化

由表3可知，牟平和棲霞土壤pH相差很大。不同地點土壤oH差異顯著，牟平土壤pH均大于6，而棲霞土壤pH均小于5，相差達2個pH單位。同一地點土壤pH差異不顯著，不論是牟平還是棲霞，在0-80 cm范圍內(nèi)，pH變化不大，但隨著土壤深度的增加、pH呈微弱的降低的趨勢。同一地點不同品種間土壤pH差異不顯著，有的幾乎相等，在0-80 cm范圍內(nèi)，統(tǒng)計結(jié)果顯示沒有顯著差異。

2.5 不同土壤錳含量與蘋果粗皮病發(fā)生的關(guān)系

進一步比較棲霞和牟平兩地土壤錳含量的變化情況(圖1.2)，棲霞與牟平的錳含量相差較大，在0～80 cm范圍內(nèi)，牟平最高錳含量為29.30μg，而棲霞最低為57，39μg/g，最高達114.43μg/g，然而，兩地均發(fā)生了蘋果粗皮病，由此可以說明，蘋果粗皮病的發(fā)生與土壤錳含量有關(guān)，但不是唯一因素。從發(fā)病率來看，棲霞要高于牟平，可能是棲霞土壤pH較低，土壤有效錳含量較高，錳鐵比也高，從而加重此病的發(fā)生程度。從出現(xiàn)錳含量的峰值來看，牟平和棲霞不太一致，牟平在20～40 cm范圍內(nèi)，而棲霞在40～60 cm處，這可能與棲霞這里土壤黏性大，表面被加了一層沙子有關(guān)，如果去掉這層沙子，它們的變化趨勢基本是一致的。

3 討論

錳是植物必需的微量營養(yǎng)元素，但土壤錳含量過多或植物吸收錳速率過大都會造成植物錳的毒害^[12-14]。錳元素易受土壤環(huán)境條件影響，其中土壤酸度和氧化還原狀況對錳的形態(tài)轉(zhuǎn)化和可給性的影響最大，土壤pH是影響土壤中錳元素轉(zhuǎn)化和可給性最主要的因素^[6.12-13]。pH降低土壤可溶性錳f交換態(tài)錳和水溶態(tài)錳之和)增加，其中水溶態(tài)錳受pH的影響遠遠超過交換態(tài)錳^[12-14]。我們的結(jié)果表明，棲霞的土壤pH為4.5左右，平均比牟平低2個pH單位，棲霞的土壤有效態(tài)錳是牟平的4～8倍，說明土壤pH高低與粗皮病的發(fā)生相關(guān)，但不是主要因素，這與Horst等^[6]和Sims^[15]的研究結(jié)果也一致。由此可見pH對不同錳形態(tài)轉(zhuǎn)化影響很大。土壤深度也可影響土壤有效錳的含量，一般最高含量均出現(xiàn)在40 cm左右，這也正是蘋果根系的有效吸收范圍，這一范圍內(nèi)錳的變化對蘋果根系中錳的含量影響較大。

根際是受植物根系影響而在物理、化學和生物學特性上不同于原土體的特定土壤微區(qū)，也是各種營養(yǎng)元素進入根系的門戶，由于根系可分泌質(zhì)子，根際土壤pH值常常發(fā)生較大的變化^[12-14.16]，因此，根際環(huán)境中錳的動態(tài)是決定其植物有效性的最重要的因素。本研究也發(fā)現(xiàn)，病重富士根際土的錳含量要明顯高于病輕富士和抗性品種喬娜金，可見根際微環(huán)境可影響根際土壤中有效錳的含量，從而影響植物對錳的吸收和蘋果粗皮病的發(fā)病程度。

土壤礦質(zhì)營養(yǎng)元素常常存在相互作用舊鐵對土壤有效錳的影響主要為拮抗作用，即鐵增加時植物對錳的吸收減少^[3-6.17]。鐵可限制錳從土壤向根表或根部向地上部的轉(zhuǎn)移，可導致鐵錳拮抗作用，這與Roomizardeh等^[18]、葉優(yōu)良等^[5]的研究結(jié)果一致。本研究發(fā)現(xiàn)，不論是牟平還是棲霞，土壤中的鐵錳均呈負相關(guān)，錳鐵比越高，富士蘋果感病越重，同一土壤層中棲霞的錳鐵比均高于牟平，棲霞蘋果的感病程度也高于牟平。

4 結(jié)論

土壤錳含量、土壤pH、降雨量等環(huán)境因子與蘋果粗皮病發(fā)生相關(guān)。土壤pH高低與粗皮病的發(fā)生相關(guān)，可以加重蘋果粗皮病發(fā)病程度，土壤pH對土壤有效錳含量影響很大，隨著土壤pH的下降，土壤有效錳含量急劇上升。但土壤pH不是蘋果粗皮病主要致病因子。土壤的有效錳含量可以影響蘋果IBN的發(fā)生，不同感病植株的根際土有效錳含量差異較大。說明土壤有效錳含量不是蘋果粗皮病發(fā)生的唯一致病因子。還與根系的吸收速率及根際周圍的微環(huán)境有關(guān)。鐵是錳的拮抗元素，土壤中的錳與鐵呈負相關(guān)關(guān)系，錳鐵比越高，富士蘋果感病越重。