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的技術難題,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。

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,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,引起植物體內鐵的固定,使鐵從質外體向幼嫩組織的運輸受阻,從而降低植物體內鐵的有效性;影響鐵與螯合劑的結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。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。土壤的有效鐵含量與有機質含量有關。在土壤中加入有機質能促使鐵的還原,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含量呈正相關;在非石灰性土壤中則不一定是這樣,二者間的相關性達不到顯著水平。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分解時產生失綠現(xiàn)象,可能是有機質的螯合作用影響了鐵的利用,也可能是有機質分解導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。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,而在土壤轉為干燥后則能克服,其原因是否與產生重碳酸鹽有關,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[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、線蟲或其他生物導致的根損傷均可誘發(fā)缺鐵;磷在桑樹體內也會影響桑樹鐵素代謝和利用,鐵與磷共沉淀于葉脈—葉肉結合組織,使鐵不能參加代謝活動。錳鐵平衡的嚴重失調,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生許多“鐵逆境反應”(如根系分泌H+、還原物質等)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)失調癥,在生產上可以因地制宜,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,在生產中應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,改良土壤結構,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;生長調節(jié)物質及其他農業(yè)技術措施對桑樹鐵利用和再利用效率的影響和桑樹體內鐵再利用機理的研究;研究和開發(fā)肥效高且持久及經濟合理的鐵元素肥料。只有將植物營養(yǎng)學、土壤學和農業(yè)化學結合起來,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。

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].農業(yè)經濟問題,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性反應[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)分相關性[J].湖北農業(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.農業(yè)生產中的鐵錳平衡問題[J].廣西農學院學報,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.