桑園土壤鐵素狀況及桑樹鐵營養(yǎng)研究進展

劉 斌 黃玉溢 陳桂芬

摘要綜述了鐵在桑園土壤中的含量狀況、影響鐵有效性的因素及桑樹缺鐵的癥狀、引起桑樹缺鐵的原因和綜合防治措施,提出了今后對桑園土壤和桑樹鐵營養(yǎng)研究的方向。

關(guān)鍵詞桑園土壤;鐵素狀況;桑樹;鐵營養(yǎng);研究進展

中圖分類號S888.5文獻標識碼A文章編號 1007-5739(2009)21-0230-02

桑蠶產(chǎn)業(yè)是我國具有悠久歷史的傳統(tǒng)種養(yǎng)殖業(yè),遍布全國26個省區(qū)的1 000多個縣,2007年全國共有桑園面積96.066萬公頃,生產(chǎn)蠶繭79.27萬噸[1]。但隨著桑蠶業(yè)的發(fā)展,在種桑養(yǎng)蠶過程中出現(xiàn)的技術(shù)難題開始逐漸顯現(xiàn)出來,近年來出現(xiàn)的桑葉缺鐵失綠黃化病就是一種嚴重影響桑樹生產(chǎn)的技術(shù)難題,它嚴重制約了桑蠶業(yè)的健康發(fā)展。綜述了桑園土壤和桑樹的鐵營養(yǎng)研究進展,旨在為有效防治和矯正桑樹的缺鐵失綠提供科學指導(dǎo)。

1桑園土壤鐵素狀況

1.1桑園土壤鐵含量狀況

土壤中鐵的絕對含量很高,但土壤總鐵含量不代表對植物的供給量,因受多種因素影響,土壤中有效鐵的含量一般不高。魯劍巍等[2]研究了湖北省桑園土壤有效鐵含量,發(fā)現(xiàn)其范圍為1.1～140.0mg/kg,平均35.4mg/kg,但遠安和南漳桑園土壤普遍缺鐵,缺乏比例分別達82.4%和91.6%;徐津紅等[3]調(diào)查了山東省惠民縣發(fā)病桑園土壤有效鐵的含量,范圍為2.7～4.0mg/kg,不及適宜水平的1/2;陸瑞好等[4]研究了廣西隆安縣發(fā)病桑園土壤有效鐵含量,發(fā)現(xiàn)重度黃化病桑的土壤為6.21～11.60mg/kg,輕度黃化病桑的土壤為13.7～19.3mg/kg,正常桑的土壤為22.4mg/kg以上;陳桂芬等[5]分析了廣西石灰性桑園土壤的有效鐵含量,發(fā)現(xiàn)正常桑園的土壤為14.57～81.03mg/kg,平均30.93mg/kg,而黃化病桑園土壤為8.16～13.58mg/kg,平均10.97mg/kg;王波等[6]分析了江蘇鹽城地區(qū)有效鐵含量,平均僅為0.85mg/kg,遠低于7.0 mg/kg的臨界值。說明土壤有效鐵含量與桑樹發(fā)生黃化病的病情有密切的關(guān)系。

1.2影響土壤鐵素有效性的因素

1.2.1土壤pH值。土壤pH值是影響鐵有效性的一個重要因素,有效鐵與pH值之間存在著負相關(guān),pH值越高,鐵的溶解度越小,有效鐵的含量就越低。黃秋撣等[7]研究發(fā)現(xiàn)土壤pH值對土壤溶液中鐵的濃度影響很大,pH值每升高1個單位,Fe2+活性就會降低1 000倍,當pH值大于7.5時,Fe3+的溶解度降低到1.0×10-20 moL/L以下。魯劍巍等[8]認為在pH值高的桑園土壤有效鐵含量一般較低。因此,出現(xiàn)缺鐵癥狀的土壤多為堿性和石灰性土壤。

1.2.2重碳酸鹽(HCO3-)。土壤或灌溉水中重碳酸鹽(HCO3- )的高濃度是誘導(dǎo)植物失綠的重要原因[9]。主要原因可能是高濃度HCO3- 會降低鐵的吸收,使葉片中活性鐵的含量降低;影響鐵和其他礦質(zhì)元素的運輸,抑制細胞色素氧化酶的活性;使植物組織堿化,引起植物體內(nèi)鐵的固定,使鐵從質(zhì)外體向幼嫩組織的運輸受阻,從而降低植物體內(nèi)鐵的有效性;影響鐵與螯合劑的結(jié)合使鐵的可給性降低;抑制根系生長,降低細胞分裂素向地上部的運輸速度,而細胞分裂素對葉綠體發(fā)育是必不可少的[10]。高濃度重碳酸鹽誘發(fā)缺鐵失綠癥不是由于土壤鐵絕對含量低,也不是由于有效鐵含量太低,而是生理性失調(diào)。孫希海等[11]分析石灰性土壤上缺鐵失綠桑樹的葉片中的鐵含量后,發(fā)現(xiàn)綠葉與黃化葉中全鐵的濃度并無差異,甚至后者比前者還高。

1.2.3土壤有機質(zhì)。土壤的有效鐵含量與有機質(zhì)含量有關(guān)。在土壤中加入有機質(zhì)能促使鐵的還原,使各種形態(tài)的亞鐵化合物含量增加,這主要是由于降低了Eh值和pH值。王波[12]認為在石灰性土壤中,代換態(tài)鐵、可提取態(tài)鐵和游離鐵的含量都與有機質(zhì)含量呈正相關(guān);在非石灰性土壤中則不一定是這樣,二者間的相關(guān)性達不到顯著水平。張凌云等[13]認為酸性土壤中缺乏有機質(zhì)可能是引起缺鐵的一個原因,但在石灰性土壤中重施有機肥往往在有機質(zhì)分解時產(chǎn)生失綠現(xiàn)象,可能是有機質(zhì)的螯合作用影響了鐵的利用,也可能是有機質(zhì)分解導(dǎo)致了重碳酸鹽增加所引起的。

1.2.4土壤全鐵量。土壤缺鐵往往是由于土壤中全鐵量過低造成的。酸性土壤和砂質(zhì)土壤含鐵量較低,可能造成有效鐵的缺乏[13],影響有效鐵的供應(yīng)。熱帶磚紅壤等一些全鐵含量較高的土壤上出現(xiàn)缺鐵失綠則是由于鐵的有效性低,大部分以難溶態(tài)存在,難以被植物吸收利用。

1.2.5元素之間的相互影響。土壤中各元素之間存在著生理上的拮抗或促進關(guān)系。錳能嚴重拮抗鐵的生理生化功能[14],因為錳的氧化勢能比鐵高,當錳鐵比例失當,錳含量過高時,導(dǎo)致鐵的有效性下降[15];鈣離子對鐵吸收有拮抗作用[6];高磷是誘發(fā)失綠的一個主要因子,因為磷酸根可以和鐵形成沉淀;在有效鐵含量非常低而銅、鋅等元素有效性較高的土壤上,可能會導(dǎo)致缺鐵[13]。

1.2.6土壤含水量與通氣狀況。在土壤含水量過高或通氣不良的條件下,土壤中氧的供應(yīng)不足,還原性增強,Eh值下降,達到一定水平后,Fe3+被還原為Fe2+,增加土壤中植物可利用的可溶性鐵,改善鐵的營養(yǎng)。在高地或排水過好的土壤中,由于還原條件不足,Fe2+減少,就有出現(xiàn)缺鐵癥狀的可能。但是在石灰性土壤中,含水量過高或通氣不良,容易出現(xiàn)缺鐵癥狀,而在土壤轉(zhuǎn)為干燥后則能克服,其原因是否與產(chǎn)生重碳酸鹽有關(guān),還有待研究[13]。

2桑樹鐵營養(yǎng)

2.1桑樹缺鐵的癥狀

桑樹缺鐵,輕癥者其葉片的葉色變淡失綠,葉脈間呈黃綠色,但葉脈仍為綠色;重癥者,整株黃化失綠,葉片的葉脈呈黃綠色、葉脈間黃白色或全部呈黃白色,葉片細小、較薄,植株矮小、長勢弱化,有的葉片有枯焦斑,容易脫落,須根較少,夏伐后發(fā)條數(shù)少,枝條短而細,樹勢明顯劣于正常植株,特別嚴重時會引起植株葉片枯落[12,16,17]。造成桑樹缺鐵的原因很多,而且往往是多因素綜合起作用。

2.2引起桑樹缺鐵的原因

2.2.1土壤因素。土壤中有效鐵含量低和HCO3-含量高是引發(fā)桑樹缺鐵失綠癥的主要原因。缺鐵的土壤并非單純性缺鐵,往往在缺鐵的同時還缺乏鋅、銅、錳等微量元素,只是在多種元素缺乏而同時又缺乏鐵時,缺鐵表現(xiàn)占優(yōu)勢。HCO3-在植物體內(nèi)可使鐵成為不活躍態(tài)或降低鐵的吸收。在HCO3-影響下磷的溶解度增大,磷與鐵形成磷酸鐵而沉淀[17]。

2.2.2 生理因素。桑樹缺鐵黃化癥的發(fā)生與桑樹的生理因素有關(guān)[11]。如施用抑制根系生長的除草劑及植物激素ABA、乙烯等都可誘發(fā)缺鐵;病毒、線蟲或其他生物導(dǎo)致的根損傷均可誘發(fā)缺鐵;磷在桑樹體內(nèi)也會影響桑樹鐵素代謝和利用,鐵與磷共沉淀于葉脈—葉肉結(jié)合組織,使鐵不能參加代謝活動。錳鐵平衡的嚴重失調(diào),引起生理性缺鐵,因而出現(xiàn)失綠黃化癥[18]。

2.2.3桑樹品種因素。植物不同的基因型對缺鐵的反應(yīng)各不相同[7]。王波[12]認為桑樹對低鐵脅迫的忍耐能力是受遺傳基因控制的,一些抗或耐缺鐵失綠的品種在缺鐵時會產(chǎn)生許多“鐵逆境反應(yīng)”(如根系分泌H+、還原物質(zhì)等)以提高根際鐵的有效性,使缺鐵脅迫得以緩和。因此,在生產(chǎn)上表現(xiàn)為在低鐵脅迫下有的桑樹品種表現(xiàn)出缺鐵失綠癥狀,有的沒有表現(xiàn)出缺鐵失綠癥狀。

2.2.4栽培管理。夏伐、夏肥推遲是誘發(fā)桑樹缺鐵失綠癥的重要原因[17]。徐津紅等[3]發(fā)現(xiàn)桑園缺乏有機肥及偏施化肥會誘發(fā)缺鐵;在土壤中大量施用石灰和磷肥會誘發(fā)缺鐵;桑樹體內(nèi)鉀營養(yǎng)不足時也會影響對鐵的利用,引起缺鐵。春季澆水或多雨時能促發(fā)缺鐵。

2.3桑樹缺鐵黃化的綜合防治

缺鐵是很難矯正的營養(yǎng)失調(diào)癥,在生產(chǎn)上可以因地制宜,采取標本兼治的對策來矯正植物缺鐵失綠癥。

2.3.1改良環(huán)境。排水降漬、改良土壤通氣狀況,改善桑根呼吸條件,增強根系吸收力,能減輕黃化癥狀。

2.3.2施用鐵肥。土壤施用無機鐵肥很難矯正桑樹缺鐵黃化,因為施用到土壤中的鐵化合物很快會轉(zhuǎn)化為植物難利用的形態(tài),因此土壤施用鐵肥的效果往往有限。施用鰲合鐵效果較好,但價格高。最有效最快速地矯正桑樹缺鐵的方法該首推葉面噴施鐵肥,以檸檬酸鐵-硫酸亞鐵最好,氨基酸鐵、EDTA-Fe次之[12]。黃化病桑園施混有10%硫酸亞鐵的泥炭粉7.5~15.0t/hm2,也可使桑樹迅速轉(zhuǎn)綠[4]。

2.3.3選用耐低鐵的桑樹品種。不同的桑樹品種對低鐵脅迫的忍耐能力是不同的,在生產(chǎn)中應(yīng)盡量選用耐低鐵能力強的桑樹品種,亦可以通過基因整合,選育出適合當?shù)赝寥罈l件的桑樹新品種?；蛘邔㈣F高效型和鐵低效型植物進行輪作、間作或套作,以提高土壤鐵的有效性[19]。

2.3.4科學管理桑園。增施有機肥,改良土壤結(jié)構(gòu),是治理缺鐵黃化失綠的一項重要措施。對容易發(fā)生缺鐵黃化的桑園加強科學管理,經(jīng)常進行土壤養(yǎng)分和桑樹營養(yǎng)狀況的監(jiān)測,按土壤養(yǎng)分豐缺狀況,進行配方施肥,做到平衡施肥和適期施肥。合理控制磷肥、鋅肥、銅肥、錳肥及石灰質(zhì)肥料的用量,以避免這些營養(yǎng)元素過量對鐵吸收的拮抗作用。

3研究展望

桑園土壤及桑樹的鐵素營養(yǎng)研究已經(jīng)取得了長足的進展,但仍然存在許多問題,有待進一步研究。為了提高桑樹對鐵的利用和再利用效率、解決缺鐵黃化,今后還應(yīng)加強根際土壤中鐵的動態(tài)變化研究,摸清影響根際土壤中鐵活化的各種環(huán)境因素;鐵的可給性研究;抗鐵脅迫基因型品種的篩選;生長調(diào)節(jié)物質(zhì)及其他農(nóng)業(yè)技術(shù)措施對桑樹鐵利用和再利用效率的影響和桑樹體內(nèi)鐵再利用機理的研究;研究和開發(fā)肥效高且持久及經(jīng)濟合理的鐵元素肥料。只有將植物營養(yǎng)學、土壤學和農(nóng)業(yè)化學結(jié)合起來,才能探明桑樹缺鐵失綠的機理和誘因,為有效防治和矯正桑樹的缺鐵失綠提供科學指導(dǎo)。

4參考文獻

[1] 張晴,周振亞,羅其友.我國桑蠶業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及對策[J].農(nóng)業(yè)經(jīng)濟問題,2008(1):18-21.

[2] 魯劍巍,熊建平,陳防,等.湖北省桑園養(yǎng)分狀況研究Ⅰ.土壤養(yǎng)分含量及豐缺分級[J].湖北農(nóng)業(yè)科學,2003(6):45-49.

[3] 徐津紅,華德公.桑黃白化病的發(fā)生與防治[J].中國蠶業(yè),2007,28(3):22-23.

[4] 陸瑞好,朱方容,林強,等.桑樹黃化病防治研究[J].廣西蠶業(yè),2007,44(3):23-30.

[5] 陳桂芬,黃玉溢,劉斌.石灰性土壤桑樹黃化病的成因及防治對策[J].廣西農(nóng)業(yè)科學,2008,39(6):788-791.

[6] 王波,陸小平,丁悅.江蘇省種繭育桑園土壤肥力狀況調(diào)查[J].蠶業(yè)科學,2003,29(3):303-307.

[7] 黃秋撣,李耀燕.談缺鐵脅迫下植物的適應(yīng)性反應(yīng)[J].南寧師范高等?？茖W校學報,2004,21(2):94-96.

[8] 魯劍巍,熊建平,陳防,等.湖北省桑園養(yǎng)分狀況研究——土壤與桑葉養(yǎng)分相關(guān)性[J].湖北農(nóng)業(yè)科學,2004(2):46-48.

[9] BOXMA R.Bicarbonate as the most important soil factor in line-induced chlorosis in the Netherlands[J].Plant and Soil,1972(37):233-243.

[10] PARTHIER B.The role of phytohormones(cytokinin)in chlorop last development [J].Biochem Pflanz,1979,(144):173-214.

[11] 孫希海,房德文,李出森,等.桑葉黃化癥發(fā)生的原因及防治對策初探[J].蠶桑通報,1999,30(1):38-40.

[12] 王波.桑樹鐵素營養(yǎng)研究進展[J].江蘇蠶業(yè),2003(2):1-5.

[13] 張凌云,張憲法,翟衡.土壤因子對植物缺鐵失綠的影響[J].土壤通報,2002,33(1):74-77.

[14] 何勇強,陸申年.菠蘿黃化的病因與對策[J].廣西熱作科技,1996(4):1-3.

[15] 陸申年.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的鐵錳平衡問題[J].廣西農(nóng)學院學報,1992,11(1):16-19.

[16] 朱方容,陸瑞好.桑樹缺鐵性黃化病的診治[J].廣西蠶業(yè),2002,39(3):30-31.

[17] 夏紅珍,彭佩蘭,史全良,等.桑樹缺鐵失綠癥發(fā)生原因及防治對策[J].中國蠶業(yè),1999(2):27-29.

[18] 陸申年.菠蘿的鐵錳平衡及鐵肥施用[J].廣西農(nóng)學院學報,1988,7(2):21-24.

[19] 谷麗萍,周阮寶.植物鐵素營養(yǎng)的研究進展[J].植物雜志,1995(2):3-5.