氟化氫溶液誘導(dǎo)棗黑頂病的試驗(yàn)研究

徐娜,劉賢謙,高彪,冀衛(wèi)榮,劉隨存

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院,山西太谷030801;2.山西省林業(yè)科學(xué)研究院,山西太原 030012)

棗樹(shù)(Ziziphus jujuba Mill.)為鼠李科棗屬植物,棗果具有很高的保健及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,棗產(chǎn)業(yè)是我國(guó)華北地區(qū)農(nóng)民脫貧致富的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè),具有廣闊的發(fā)展前景。

但近年來(lái),在棗主產(chǎn)區(qū)的山西中南部發(fā)現(xiàn)一種棗果新病害,在棗果近成熟期,出現(xiàn)頂部發(fā)黑、皺縮、果肉發(fā)苦,發(fā)病率為20%～90%,棗果失去食用與經(jīng)濟(jì)價(jià)值。劉賢謙等(2009)[1]研究發(fā)現(xiàn),該病是一種由氟污染引起的非侵染性病害,稱為棗黑頂病(jujube black tip disease)。

為進(jìn)一步探明棗黑頂病與氟污染的關(guān)系,我們進(jìn)行了氟化氫溶液噴霧誘導(dǎo)棗黑頂病的試驗(yàn),通過(guò)相關(guān)分析進(jìn)一步確定棗黑頂病的發(fā)病誘因,對(duì)于有效控制棗黑頂病的流行和危害,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。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地選擇

試驗(yàn)地選在太谷縣胡村鎮(zhèn)南席村棗園(37°30'N,112°39'E),棗園面積 20 hm2,棗園周?chē)?5 km 內(nèi)無(wú)明顯的氟污染源;屬于溫暖帶大陸性氣候,年平均溫度9.8℃,極端最高溫度38.2℃,極端最低溫度-25.3℃,年平均降水量465 mm,平均蒸發(fā)量1741 mm,年平均濕度62%,年平均日照時(shí)數(shù)2592 h,全年無(wú)霜期170 d左右。土壤屬碳酸鹽褐土,pH 6.0～8.0,中性,腐殖質(zhì)含量較少,土質(zhì)粘重,肥力中等。

1.2 試驗(yàn)材料

1.2.1 試驗(yàn)藥劑

用40%的氫氟酸溶液(天津市東麗區(qū)天大化學(xué)試劑廠),稀釋成 50 mg?L-1、100 mg?L-1、150 mg ?L-1、200 mg ?L-1、250 mg?L-1、300 mg?L-1、350 mg?L-1和 400 mg?L-1共 8個(gè)濃度的HF溶液,儲(chǔ)存在塑料瓶中備用;設(shè)清水為對(duì)照。

1.2.2 試驗(yàn)對(duì)象

試驗(yàn)棗樹(shù)品種為壺瓶棗,樹(shù)齡為8年,平均樹(shù)高2.5 m,結(jié)果量較多。

1.3 試驗(yàn)方法

在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)選取生長(zhǎng)健壯,掛果量適中,樹(shù)高2 m左右的18株棗樹(shù),噴灑不同濃度的HF溶液與清水,重復(fù)2次;每株按東、西、南、北、頂 5個(gè)方位各選取一枝掛果正常的棗枝,每枝隨機(jī)選取3個(gè)棗果,每株調(diào)查15個(gè)棗果,并懸掛標(biāo)簽。從8月2日開(kāi)始,每日8時(shí)噴藥,以將棗果表面噴濕,但不滴水為標(biāo)準(zhǔn),噴至發(fā)病程度呈4級(jí)為止。噴藥后每2 d調(diào)查1次,觀測(cè)和記錄棗果的表皮顏色(表1)、發(fā)病程度(表2)、果粒大小(表3)等外觀形態(tài)的變化。

表1 棗表皮顏色分級(jí)Table 1 The criterion of pericarp color of Ziziphus jujuba Mill.graded

表2 棗黑頂病發(fā)病程度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 The criterion of black tip disease of Ziziphus jujuba Mill.graded

表3 棗果大小分級(jí)Table 3 The criterion of fruit size of Ziziphus jujuba Mill.graded

2 結(jié)果與分析

2.1 氟化氫溶液對(duì)棗果生長(zhǎng)的抑制作用

從東、西、南、北、頂5個(gè)方位選取的 270個(gè)棗果的觀察結(jié)果如表4所示。

由表4看出,不同濃度的氟化氫處理對(duì)棗果表皮顏色、棗果大小都有影響。經(jīng)HF溶液處理的棗果果皮顏色轉(zhuǎn)紅速度較慢,處理均值是0.23,而對(duì)照均值是0.45,對(duì)照是處理的1.96倍,經(jīng) t檢驗(yàn),t =8.8,P＞0.99,差異極顯著。

表4 不同濃度的HF溶液對(duì)棗果生長(zhǎng)的影響Table 4 The influence of HF concentration gradient on the growth of jujube

50 mg?L-1、100 mg?L-1氟化氫溶液處理?xiàng)椆?一直未出現(xiàn)病癥,說(shuō)明濃度低于100 mg?L-1氟化氫溶液不會(huì)引起棗黑頂病;400 mg?L-1處理第2天即發(fā)病,發(fā)病程度達(dá)到4級(jí),250～350 mg?L-1氟化氫溶液處理后陸續(xù)出現(xiàn)病癥,說(shuō)明高于250 mg?L-1氟化氫溶液能夠誘發(fā)棗黑頂病,病癥出現(xiàn)的遲早與氟化氫濃度的高低有關(guān),濃度高時(shí)間短,濃度低時(shí)間長(zhǎng);各處理的發(fā)病均值的大小與處理的次數(shù)有關(guān),處理次數(shù)多,氟化氫在棗果中的積累多,對(duì)棗果的傷害重,發(fā)病率的均值大,如400 mg?L-1的處理在第2天發(fā)病就停止噴藥,最后其發(fā)病程度較輕,僅為0.3。

HF溶液處理對(duì)棗果生長(zhǎng)有一定的抑制作用。對(duì)照棗果大小均值為2.05,而處理均值僅為1.88,經(jīng)t檢驗(yàn),t=5.37,P＞0.99,處理極顯著地小于對(duì)照。

2.2 氟化氫溶液對(duì)棗黑頂病發(fā)病時(shí)間的影響

氟化氫溶液噴灑后棗黑頂病病斑級(jí)別隨時(shí)間的變化趨勢(shì)如圖1。

圖1 病斑變化趨勢(shì)Fig.1 The lesion trend of sick spot

從圖1中可以明顯看出,濃度400 mg?L-1的處理在噴藥后第2天即發(fā)病,且發(fā)病程度已達(dá)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的4級(jí),而其他濃度均無(wú)變化,說(shuō)明400 mg?L-1是一個(gè)發(fā)病臨界濃度,即大于400 mg?L-1濃度的溶液在噴灑后立即發(fā)病。在第4天時(shí),濃度350 mg?L-1出現(xiàn)明顯癥狀,此時(shí)300 mg?L-1只出現(xiàn)很輕微的癥狀。第6天時(shí),濃度250 mg?L-1出現(xiàn)癥狀,200 mg?L-1只出現(xiàn)輕微癥狀,此時(shí)300mg?L-1癥狀已很明顯。第8天時(shí),濃度150 mg?L-1出現(xiàn)輕微癥狀,200 mg?L-1癥狀繼續(xù)加重,250mg?L-1癥狀已很典型。

再?gòu)膱D1曲線變化趨勢(shì)可以看出,病斑的變化曲線基本趨于由緩慢上升到迅速升高再到緩慢上升或保持平穩(wěn)3個(gè)階段。400 mg?L-1相對(duì)于其他大濃度變化較平緩,是由于在噴藥后第2天觀察到發(fā)病程度達(dá)到4級(jí)后我們停止噴藥,因此其氟積累量較少,對(duì)棗果傷害較輕,發(fā)病緩慢。

由圖 1可以看出,250 mg?L-1、300 mg?L-1、350 mg?L-1、400 mg? L-1的處理基本處于一個(gè)較高的病級(jí)水平;150 mg?L-1、200 mg?L-1的處理基本處于一個(gè)較低的病級(jí)水平,病斑級(jí)數(shù)上升至1以后就不再上升;50 mg?L-1、100 mg?L-1處理的果實(shí)生長(zhǎng)正常,未發(fā)病,說(shuō)明這兩個(gè)處理的濃度較低,不足以致病。

2.3 氟化氫溶液對(duì)棗黑頂病發(fā)病率的影響

在8月21日棗黑頂病的發(fā)病程度基本穩(wěn)定,在9個(gè)濃度兩個(gè)區(qū)組的5個(gè)方位上各隨機(jī)調(diào)查30個(gè)棗果,計(jì)算出棗黑頂病的發(fā)病率(見(jiàn)表5)。發(fā)病率計(jì)算方法:

發(fā)病率(%)=發(fā)病果數(shù)/調(diào)查果數(shù)×100%。

表5 不同濃度HF溶液下的棗黑頂病發(fā)病率Table 5 The incidence of jujube black tip disease on the HF concentration gradient

從表 5看出,250 mg?L-1、300 mg?L-1、350 mg?L-1、400 mg?L-1這四個(gè)濃度發(fā)病率都較高,且相互之間差異不顯著,與其它較低濃度的發(fā)病率差異極顯著;150 mg?L-1、200 mg?L-1這兩個(gè)濃度發(fā)病率都較低,差異不顯著,發(fā)病率在60%左右;濃度50 mg?L-1、100 mg?L-1和空白對(duì)照都未發(fā)病,差異也不顯著。

2.4 發(fā)病規(guī)律及癥狀變化

在誘導(dǎo)的發(fā)病初期,病斑集中出現(xiàn)在果實(shí)頂部區(qū)域,首先出現(xiàn)橘紅色的小斑塊;然后斑塊顏色變紅,面積逐漸擴(kuò)大,幾天后斑塊變成紅褐色并出現(xiàn)皺縮;接著斑塊面積和紅褐色皺縮區(qū)域進(jìn)一步擴(kuò)大,果實(shí)切開(kāi)后可看到靠近果頂?shù)墓獬式埸S色,味苦,從外向內(nèi)顏色漸漸變淺,果實(shí)其余部分顏色正常;最后病果頂部失水萎縮,壞死,變黑,但不腐爛。病斑的大小和發(fā)病程度與氟化氫在棗果上的積累量有關(guān),隨著氟化氫在棗果上的積累量增加,病變程度加重,病斑面積增大,嚴(yán)重時(shí)病斑呈紅褐色面積超過(guò)整個(gè)果實(shí)的二分之一。棗黑頂病癥狀變化見(jiàn)圖2。

3 結(jié)論與討論

3.1 氟污染是棗黑頂病的直接誘因

用氟化氫溶液噴霧成功地誘導(dǎo)出棗黑頂病。其發(fā)病癥狀及癥狀變化規(guī)律都與自然條件下極為相符,從而進(jìn)一步證實(shí)氟污染是引發(fā)棗黑頂病的主要誘因。

張承林在正常結(jié)果、周?chē)鸁o(wú)磚場(chǎng)的芒果果園做了氟化氫溶液浸漬果實(shí)試驗(yàn),成功誘導(dǎo)出了與典型黑頂病癥狀相似的發(fā)病果[3],與本試驗(yàn)結(jié)果完全一致。

圖2 不同時(shí)期不同濃度HF處理與自然條件下棗黑頂病發(fā)病癥狀對(duì)比Fig.2 The symptoms contrast of different concentrations of different period of HF treatment and natural conditions for jujubes black top diseasea.誘導(dǎo)發(fā)病初期;b.自然發(fā)病初期;c.誘導(dǎo)發(fā)病中期;d.自然發(fā)病中期;e.誘導(dǎo)發(fā)病中后期;f.自然發(fā)病中后期;g.誘導(dǎo)發(fā)病末期;h.自然發(fā)病末期a.Induced early onset;B.Natural early onset;C.Induced medium-term;D.Natural medium-term infected;E.Induced later;F.Natural mid infected;G.Induced end;H.Natural end infected.

3.2 HF溶液處理對(duì)棗果生長(zhǎng)有一定的抑制作用

本研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)氟化氫溶液噴霧處理過(guò)的棗果其果皮顏色轉(zhuǎn)紅速度、果實(shí)生長(zhǎng)速度等都極顯著地小于對(duì)照,說(shuō)明HF溶液處理對(duì)棗果生長(zhǎng)有一定的抑制作用。

棗果皮顏色由綠變紅的變化是棗果由不成熟到成熟的外部特征,也是棗果內(nèi)營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)化積累的外部表現(xiàn),由此推斷HF溶液處理延緩了棗果的成熟及營(yíng)養(yǎng)的轉(zhuǎn)化和積累。

經(jīng)氟化氫溶液噴霧處理過(guò)的棗果大小極顯著地小于對(duì)照,與張承林對(duì)芒果小果病的試驗(yàn)結(jié)果一致。

試驗(yàn)中病斑的變化趨勢(shì)顯示,氟化氫濃度高,棗黑頂病發(fā)病快,發(fā)病重;濃度較低時(shí),發(fā)病慢,但連續(xù)多次噴灑,最終也成功地誘導(dǎo)出典型的棗黑頂病;但當(dāng)氟化氫濃度過(guò)低時(shí),盡管多次噴灑誘導(dǎo),也未誘導(dǎo)出黑頂病。說(shuō)明棗黑頂病的發(fā)生與氟化氫的濃度與噴灑次數(shù)有關(guān),即棗黑頂病的發(fā)生與氟化氫在棗果上的累積量有關(guān),進(jìn)一步證實(shí)氟污染是棗黑頂病的主要病因。

大氣中氟的含量不大時(shí),不會(huì)影響作物的生長(zhǎng),但積累多了就會(huì)慢性中毒影響生長(zhǎng),甚至出現(xiàn)急性傷害。慢性傷害主要表現(xiàn)生長(zhǎng)緩慢,葉片脫落,早衰及物候期延遲[4,5～9],與我們的試驗(yàn)結(jié)果基本一致。

試驗(yàn)中有個(gè)別棗果的發(fā)病癥狀與自然發(fā)病的癥狀不大相似,顏色略發(fā)紅,其病斑部位不單集中在果頂,有些甚至是整個(gè)果體分布,是否與噴藥方式及其他環(huán)境因素有關(guān)有待進(jìn)一步研究。大氣污染除氟化物外,還有二氧化硫等其他多種污染物[10～13],我們用單一的氟化物誘導(dǎo),出現(xiàn)不大相似的癥狀,是很正常的。我們?cè)枚趸蜻M(jìn)行誘導(dǎo),但未誘導(dǎo)出黑頂病。有資料報(bào)道二氧化硫能加重氟化物對(duì)植物的傷害[14],那么氟化物加二氧化硫誘導(dǎo),誘導(dǎo)出的棗黑頂病癥狀是否與自然發(fā)病癥狀更為相似有待進(jìn)一步試驗(yàn)。

[1]劉賢謙,王瓊,李盼盼.棗果新病害棗黑頂病及其誘因研究初報(bào)[J].林業(yè)實(shí)用技術(shù),2009(5):33-34.

[2]方中達(dá).中國(guó)農(nóng)業(yè)植物病害[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,1996,11.

[3]張承林,黃輝白.芒果黑頂病及其誘因[J].果樹(shù)科學(xué),1996,13(3):191-194.

[4]Brewer RF,M cColloch RC,Sutherland FH.Fluoride accumulation in foliage and fruit of wine grapes g rowing in the vicinity of heavy industry.Proc Amer Soc Hort Sci 1957.70:183-188.

[5]孔慶芳,張志強(qiáng).大氣氟污染對(duì)田間幾種植物影響的研究[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué),1984,4(3):59-63.

[6]周青,黃曉華.大氣氟污染對(duì)農(nóng)作物的危害[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù),1992,11(5):228.

[7]M urray F.石英譯.大豆、玉米、花生和菜豆對(duì)SO2、HF單一和復(fù)合暴露的產(chǎn)量反應(yīng)[J].國(guó)外農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù),1992(3):31-32.

[8]趙樹(shù)新,王華中,謝明云,等.大氣中氟化物和SO2對(duì)連云港市郊果樹(shù)和蔬菜的影響[J].農(nóng)村生態(tài)環(huán)境,1993(4):30.

[9]朱文江,顧莉英,李惠清,等.上海磚瓦廠的氟污染對(duì)農(nóng)業(yè)環(huán)境的影響[J].農(nóng)村生態(tài)環(huán)境,1992(2):53.

[10]吳春華,周小飛,唐文浩.大氣氟化物對(duì)植物的傷害[J].熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué),2001(1):69-73.

[11]趙樹(shù)新,王華中,謝明云,等.大氣中氟化物和二氧化硫?qū)B云港市郊果樹(shù)、蔬菜的影響[J].農(nóng)村生態(tài)環(huán)境,1993(4):29-33.

[12]徐麗珊.大氣氟化物對(duì)植物影響的研究進(jìn)展[J].浙江師范大學(xué)學(xué)報(bào),2004,27(1):66-71.

[13]魏翠英,謝匯.某些大氣污染氣體對(duì)植物的危害[J].生物學(xué)通報(bào),2002,37(2):19.

[14]曹燕.SO2和氟化物對(duì)農(nóng)作物危害的鑒別與防治[J].云南環(huán)境科學(xué),2000,19(1):26-28.