淺述氟污染對棗黑頂病的研究進展

劉 靜

（山西農業大學，山西 太谷 030801）

棗樹是我國重要的經濟林樹種，以其適應性強、果實成熟早、產量高、易管理以及生態效益和經濟效益顯著等優點，在我國農業生產中占有重要地位。山西省全省地形狹長，南北方向跨有6個緯度，東西方向跨有3個經度，有豐富的野生果樹資源，是主要果樹栽培區，優良品種較多，種質資源豐富，是我國棗樹起源中心地帶。根據棗樹分布情況，山西省大體分為10個棗區，棗品種約為120多個，其中，主要有稷山板棗、運程相棗、交城駿棗、永濟婆婆棗和蛤蟆棗、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，年平均溫度8~10℃，年平均相對濕度48%~67%，適合多種棗的種植。其中主栽品種為壺瓶棗、梨棗。壺瓶棗以其個大、皮薄、肉厚、味甜等特點位居全國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2.01萬hm2，產量3 000萬kg，產值8 000萬元。但在2005—2010年，壺瓶棗和梨棗黑頂病害在該地區發生的也相當普遍，給當地棗農造成嚴重損失，已成為制約當地棗產業發展的瓶頸。其危害地區越來越廣、危害程度愈來愈深，嚴重影響了棗果的貯藏、加工和銷售，棗農損失巨大。防治已是棗生產中的重要環節，也是棗樹健壯生長、保證產量的基礎。應根據棗病果發生規律進行綜合防治，提倡農業防治、生物防治、物理防治、化學防治相結合，提高防治效果，從而減少病果的發生。

1 發展背景

1.1 棗樹栽培現狀

棗樹（Z izyphusju jubeM ill.），雙子葉植物綱，為鼠李科（Rhamnaceae）棗屬植物。山西省是我國棗的原產地和主產區之一，又是國家級種質資源保護中心。近年來，棗樹由零星栽培、間作栽培逐步演變為園藝式的集約化栽培模式，棗樹栽種面積、單位面積產量大幅上升。截止2008年底,山西省紅棗栽培面積已達到33.4萬hm2，紅棗產量3.1億kg。而且棗產業已成為本省繼蘋果之后的又一大經濟林產業,成為山西特色的支柱產業,更成為貧困地區農民脫貧致富的主導產業。

1.2 棗樹病害的研究進展及現狀

據國內文獻報道，在20世紀50年代后期才逐漸開始重視對棗樹病害的研究，20世紀90年代開始對危害較重的棗樹病害進行了研究。棗樹上的常見病害有約34種：棗葉斑病（Coniothyrium olivaceum Bon.）、棗瘋病（Phytoplasma sp.）、棗銹病[Phakopsora zizyphivulgarts（P.Henn.）Diet.]、棗縮果病（Erwiniaju jubovora Wang CaiFeng et Gao）、 棗 輪 紋 病（Macrophoma kuwatsukaii Hara）、棗果腐病（Epicoccum nigrum Link）、棗果斑病（Fusarium oxysporum Schlecht.）、棗瘡癡（Elsinoe zizyphi Thirum et Naras），棗軟腐病（Rhizopus nigricam Ehernbeng），棗煤污病[Neocapnodium tanakae（Shirai et Hara）Yamamoto]，棗白腐病（C.olivaceum），棗葉褐斑病（Ascochyta zizyphi Hara）、棗黑腐病（Dothiorella gregaria Sacc）。其中對棗瘋病、棗銹病、研究較為深入，但對棗黑頂病的研究尚無。

2 氟化物污染對環境和植物的危害研究進展及現狀

2.1 大氣氟污染來源

氟的工業來源很多，像煉鋁、磷肥、磷礦石加工和鋼鐵等工業是氟污染的重要來源。單是磷礦全世界每年開采量就近1億t，處理這些礦石約排氟40萬t。每生產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1440ppm，燃燒達1 000 ppm時，有78%~100%的氟釋放出來，所以火力電廠和其他大量耗煤工業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， 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，都有氟的污染問題。上述工業生產過程每天把大量氟化物排放到環境中，造成對大氣、土壤和水源的嚴重污染。因此氟廣泛存在于自然界，在土壤、巖石、水、空氣和動植物體內都有一定的數量，其化學性質非常活潑，絕大部分是以化合物形態存在。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，但隨著風力、風向不同有差異。一般中小磷肥廠的污染距離可達1.5~5.0km，鋁廠可達15km，有的鋼廠遠達50 km[3]。

氟污染物不僅有氣態，而且有塵態。多數研究只注意氣態氟化物的危害，而實際上塵態氟化物在總氟污染物中所占比例并不比氣態氟化物小。Israel（1979）報道：鋁廠周圍大氣中氟化物的組成為：氣氟13%、塵氟64%、氣溶膠23%。這說明，在鋁廠周圍大氣污染物中，塵氟是主要污染物。特別是呈氣溶膠狀態的細微塵粒能長久地留在空氣中，不僅增加了吸入的機會并且塵粒沉降到土壤、水和植物表面后，能逐漸累積而使濃度增高，從而使植物受害，組織壞死，甚至死亡[4]，[5]。

2.2 氟污染對植物的傷害及癥狀

氟對作物的危害是慢性積累的生理障礙過程，它不僅影響種子發芽和生根，而且影響生育前期與物質產量、糧食產量以及化學組成，據報道，當氟濃度為100 ppm時，豌豆發芽和根生長嚴重受到影響。Singh.A等人以蘇打土進行小麥盆栽試驗表明，當土壤水浸提氟為22 ppm時成熟小麥秸稈里氟含量為35 ppm，小麥產量顯著下降，此濃度可視為小麥產量的臨界濃度。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。有人發現：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，小麥受氟害最明顯是籽粒減產顯著，秸稈減產不顯著[6]。

不僅土壤氟對作物產生危害，大氣氟化氫氣體對作物也有一定影響。氣態氟可以直接通過植物體的氣孔，隨著氣體交換而進入植物體內，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、氟硅酸等經雨露溶解后通過氣孔、水孔也可進入植物體，或因濃度過高在表面引起直接危害，排放到大氣中的氟化物還會因降水等而污染水體和土壤。

此外，大氣中的氟化物對植物的影響還具有累積的特點，即當空氣中氟化物濃度不變時，植物組織內的氟含量將隨著時間的增長而逐漸增加。當植物體內氟化物的累積量超過其閾值時，便會干擾酶的作用，阻礙代謝機能破壞葉綠素和原生質，使植物葉緣和葉尖出現壞死現象，使植物受害[7]。如氣態氟使水稻葉子尖端慢慢變黃并壞死；對油菜和黑麥草的蘋果酸脫氫酶有影響；它能降低大豆產量，改變種子形態，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，氟化物的分布規律一般是葉大于莖，莖大于根，但當土壤氟污染嚴重時會出現根、葉倒置的情況。在不超過植物忍受限度的含量范圍內，植物能不斷地吸收氟化物而不受傷害，但當其含量過高時，植物就會出現傷害癥狀，甚至全株死亡。不同荔枝品種對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個荔枝品種耐氟程度順序為：三月紅>淮枝、桂昧>糯米糍。而不同年齡段的荔枝死亡率順序為8~20齡>1~8齡>20齡以上[9]。不同種類、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，且葉菜類蔬菜>茄果類蔬菜[10]。3種綠化植物氟的富集能力大小為榆樹>松樹>柳樹[11]。植物受害程度和累積氟的能力取決于植物的種類和污染含氟量，含氟最高的如櫻桃為3 750.0 ppm，含氟量最低的如黃葛樹為30 ppm，平均797.6 ppm，污染區植物的含氟量都比非污染區高，最高者可為非污染區的160倍，低者也比非污染區高4.7倍，這就說明，植物不僅有吸氟能力而且耐氟能力也很強。幾種樹木葉片氟積累量：七葉樹>國槐>懸鈴。木>桑樹[12]，[13]，樹木葉片氟積累量與大氣氟污染濃度有密切的直線正相關性[14]。

3 氟傷害機理

據目前的研究結果顯示，氟化物對植物的傷害途徑，主要是抑制葉綠素的合成，抑制植物蛋白質、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構，損傷細胞膜結構，改變農作物體內水分平衡，損壞作物組織細胞，影響農作物的開花、結果，減弱農作物的光合作用，阻礙農作物的呼吸作用以及對作物的細胞透性、應激乙烯、游離糖和脯氨酸的影響等。但氟在果實中的進入途徑、存在部位、轉移規律、分布規律則未見報道。

氟化物對植物的傷害途徑，可歸納為以下幾個方面：

（1）抑制葉綠素的合成。如大豆葉片經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、核酸的合成，并加速其分解。如，經HF↑處理（32 μg·m-3×8 h·d-1×10 d）后，桑葉的蛋白質含量隨熏氣時間的增加而降低，在葉片未出現可見傷害癥狀的情況下，10 d下降了2.5%；第10 d時，RNA含量比對照下降了9.6%。

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

（4）影響碳、氮代謝。氟化物對桑葉的碳、氮代謝的影響，已有詳細的研究報道[15]。

（5）破壞葉片表皮的微結構。比如，經過HF↑處理后,葡萄葉片表皮細胞明顯皺縮、干癟、氣孔變形；桑葉表皮產生腐蝕孔、腐蝕斑，斑孔在靠近葉脈處特別多，而且還有裂縫出現。

（6）損傷細胞膜結構。氟化物對細胞膜結構的損傷已被電導試驗所證實，膜結構的損傷導致細胞外滲性的增加，電導率增加。

4 對于棗黑頂病的對策與展望

黑頂病（Black tip disease）在印度也稱為“錐尖病”（Taper tip）、“環形壞死”（Girdle necrosis）、“煙囪病”（Chimney disease）等。Woodhouse于1909年首次報導了芒果黑頂病的發生。Khadert認為黑頂病是影響印度芒果生產的三大病害之一。直到我國張海嵐等于1996年報導了海南芒果黑頂病[16]，但關于棗黑頂病的研究國內外目前還未見報導。

2004年在山西中南部棗區發現一種棗果新病害，在棗果近成熟期，其頂部發黑、皺縮，果肉發苦。人們將該病俗稱為“棗黑屁股病”或“棗黑斑病”，經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生，2007年僅晉中棗區紅棗經濟損失就達1億多元，對山西棗產業形成了較大的威脅。

棗黑頂病是一種棗樹新病害，山西省棗主產區氟污染狀況較嚴重，因此防治該病是現階段首要任務，對于棗黑頂病發病癥狀及發病規律的系統觀察，棗區大氣氟含量、棗樹不同組織含氟量的測定，不同棗樹氟含量的測定，不同年齡段棗樹含氟量的測定，棗果生理指標的測定，氟化物的入侵及傷害機理，都需要大量調查研究來進一步確定棗黑頂病發病原因。通過對上述含量測定，找出發病規律進而研究出防治棗黑頂病的方法，研制出有效的防治劑，通過棗黑頂病的防控試驗和防治藥劑研制，制定出棗黑頂病的防控策略和技術，對于有效控制棗黑頂病的危害，保證棗產業的健康發展，具有重要的理論和現實意義。

[1]劉孟軍主編.棗優質生產技術手冊.中國農業出版社，2004:24.

[2]徐麗珊.大氣氟化物對植物影響的研究進展.浙江師范大學學報.2004，27（1）：66-71.

[3]朱文江等.上海磚瓦廠的氟污染對農業環境的影響.農村生態環境.1992，（2）：51-55.

[4]程秋華等.瓷磚廠的氟污染對生態環境的影響.上海農業學報，2000，16（4）：78-82.

[5]龐廷祥.大氣氟污染對作物的危害及防治措施.熱帶農業工程.2000，（1）：3-6.

[6]胡迪琴等.磚廠氟污染對農作物、果樹的影晌分析.廣州環境科學.1997，12（3）：36-38.

[7]周青等.大氣氟污染對植物的不可見傷害.安徽師范大學.15-17.

[8]安連榮等.大氣氟污染與桑樹葉片及環境因素分析研究.中國蠶業.2001，22（3）：16.

[9]吳定堯等.不同荔枝品種對氟污染敏感性差異研究，廣東農業科學 1997，1：18-20.

[10]段敏等.西安市10種蔬菜中氟污染狀況分析評價，安徽農業科學 2008，36（15）：6 267-6 269.

[11]王芳等.三種綠化樹種葉片中氟含量的累積，安徽農業科學 2008，36（6）：2 338-2 339.

[12]孫沛雯等.用測試樹葉含氟量來監視大氣氟污染.環境科技.1989，11（3）：60-67.

[13]賈陳忠等.荊州大氣氟污染與植物葉片含氟量監測分析.環境工程.2004，22（3）：64-65.

[14]安連榮等.大氣氟污染與幾種樹木葉片及土壤和水中氟含量的相關性分析，河北林果研究 2000，15（3）：227-231.

[15]孟范平，吳方正.氟化物對植物生理生化的影響.農村生態環境，1996，12（l）：42—46.

[16]張乘林.芒果黑頂病及其誘因.果樹科學.1996，13（3）：191-194.