作物病害快速診斷及田間病害分布診斷技術(shù).doc

作物病害快速診斷及田間病害分佈診斷技術(shù)- 兼談植物健康管理與植物醫(yī)師制度孫 巖 章國立臺灣大學(xué)植物醫(yī)學(xué)研究中心首屆主任、 植物醫(yī)師國立臺灣大學(xué)植微系教授、中華民國環(huán)境保護學(xué)會理事長、花蓮縣無毒農(nóng)業(yè)輔導(dǎo)計畫主持人、行政院環(huán)保署公害糾紛裁決委員一、 作物疾病之快速與正確的診斷 由於臺灣位處亞熱帶，四季如春的氣候讓農(nóng)作物的病蟲草害進展非?？焖?，一般農(nóng)民都知道：如果慢了一週或十天才發(fā)現(xiàn)疫病蟲害，或慢了一週或十天才防治，那些呈對數(shù)生長的病菌、蚜蟲、紅蜘蛛、夜蛾等，早已將作物吃得面目全非。所以快速且正確的診斷、快速且有效的處方與防治其實是影響該批作物成與敗最大的關(guān)鍵所在。這診斷與防治的時機問題其實是農(nóng)政單位及一般大眾最不易了解而輕忽的問題。換言之，農(nóng)民及農(nóng)企業(yè)常需和時間賽跑，一旦發(fā)現(xiàn)拓展迅速的病或蟲，就得趕快尋求診斷、尋求處方、立即施藥處理。如果慢半拍，對不起，老天就不給你這口飯吃了。但誰會快速且正確的診斷、快速且有效的處方與防治？答案是：不是農(nóng)民自己！也非農(nóng)藥店販售農(nóng)藥的老闆！因為正確的診斷是極為專業(yè)的學(xué)問，很像人類生病和寵物生病一樣，植物的疫病蟲害有千種以上，若無受過六年訓(xùn)練的專業(yè)植物醫(yī)師，恐無法做到快速且正確的診斷。而現(xiàn)行在臺灣農(nóng)藥店販售農(nóng)藥的老闆最多只受過兩週的訓(xùn)練，當(dāng)然無法做到快速且正確的診斷。由於農(nóng)作物常見者約 200種，如每一種之疫病蟲害以10種計，則一位植物一師就要學(xué)會2000種疫病蟲害的診斷。這和一位人醫(yī)或獸醫(yī)所需要學(xué)會的知識量體來比是有過之而無不及。所以要做到快速且正確的診斷有時連念植物病理學(xué)或昆蟲學(xué)的大學(xué)教授們，也都覺得很困難，更何況是沒學(xué)過植物病理或昆蟲學(xué)的農(nóng)民或農(nóng)企業(yè)負責(zé)人。也因此，有很多農(nóng)民或農(nóng)企業(yè)負責(zé)人都採取不管有無病蟲，一律每週或每十天洗藥一次之策略。但這就像人們還沒感冒就定期吃藥一樣是荒謬、錯誤與浪費的，是對作物、對農(nóng)友、對未來的消費者都輸?shù)萌?，相反地，如果能由植物醫(yī)師配合執(zhí)行快速且正確的診斷、快速且有效的處方與防治、整合防治管理之策略（Integrated Pest Management，簡稱IPM），則農(nóng)藥使用量會最少、最省錢、對未來的消費者最有利，即是一種三贏。成與敗，相差就在一線之間。由於一般所謂的農(nóng)作物計包括六類植物或作物，即包括糧食及特用作物、蔬菜、果樹、花卉、樹木或森林、草坪等，而這些都會有病、蟲、草、藥、營養(yǎng)、逆境等六類病因，需要對每一疫病蟲害再各給予整合之診斷、無毒防治處方、及成效評估、經(jīng)營管理建議等。所以整個植物醫(yī)學(xué)的知識架構(gòu)乃如下圖所示：六類作物糧食及特用作物蔬菜果樹花卉、樹木或森林草坪 六類病因病害蟲害草害藥害營養(yǎng)逆境 三大作業(yè)診斷處方經(jīng)營管理植物醫(yī)學(xué)的作業(yè)對象及知識架構(gòu)關(guān)係圖上述植物醫(yī)學(xué)及植物醫(yī)師三大作業(yè)之首，即為病因診斷。因為一般常見之作物有六大類，約200種，若每一種作物有10種重要的病害或蟲害，則一位植物醫(yī)師就需對200 10 = 2000種之疫病蟲害培養(yǎng)出熟練之診斷能力。再從植物病原學(xué)或植物病因?qū)W的角度去觀察，則已最常造成植物生病或損害的共有下列八類微生物、病因及動物等：1. 真菌2. 細菌3. 病毒4. 線蟲5. 菌質(zhì)6. 非傳染性因子7. 各種昆蟲8. 蝸牛、鼠類、蟎類等其他動物又所謂的診斷學(xué)，其實不是只有一種目的或等級，相反地，就像人類疾病有千百種診斷方法及等級一般，植物疫病蟲害的診斷可依其需求、目的、精確度、尺度等而分成下列（表一）的各大類。這說明這是一高度科際整合之知識領(lǐng)域，也因此植物醫(yī)師及植物醫(yī)學(xué)生必需從全面去整合了解、不斷地練習(xí)，才能逐步達到具有八成診斷能力之基本程度或功力，也才能充當(dāng)主治級的植物醫(yī)師。表一、植物醫(yī)學(xué)診斷作業(yè)的分類依尺度的分類依精確度或品質(zhì)的分類依目的分類1.宏觀診斷：依據(jù)田間分佈型、發(fā)生期、流行方式等進行者1.初步診斷：只依據(jù)田間分佈、病徵等進行者初步診斷1. 新病蟲害的診斷與研究：應(yīng)依柯霍氏準則四條文進行者2.巨觀診斷： 依據(jù)植株受害部位、分佈型、對稱性、病兆、病徵等進行者2.確定診斷：已確定病因、確定其因果關(guān)係者診斷2. 初始病徵調(diào)查及診斷：每年對最早出現(xiàn)的初始病徵進行調(diào)查及診斷3.微觀診斷：依據(jù)顯微解剖、胞器病變、病原觀察、呈色反應(yīng)等進行者3.快速診斷：依據(jù)較為快速之診斷科技所進行者診斷，如快速鏡檢、膠金抗體診斷等3. 健康檢查診斷：依合約對特定區(qū)域或農(nóng)戶的作物進行健康檢查及診斷4.分子診斷：依據(jù)抗體、基因、生化反應(yīng)等進行者，如膠金抗體診斷4. 死因診斷：對已枯死的植物進行死因調(diào)查及診斷。5. 損害量診斷：對作物受害損害量進行調(diào)查、評估及計量6. 進出口檢疫診斷：對進出口農(nóng)作產(chǎn)品等進行檢疫級者調(diào)查及診斷7. 流行病學(xué)調(diào)查及診斷：對觀察期間出現(xiàn)者特定病害進行調(diào)查及診斷8. 藥害調(diào)查及診斷：對用藥後出現(xiàn)者特定藥害進行調(diào)查及診斷植醫(yī)診斷學(xué)所依據(jù)以判定因果關(guān)係者，首為人體病理學(xué)在 1850年代歷經(jīng)啟蒙而逐漸成熟的柯霍氏準則，該法則是一整合的邏輯法則，也是一切診斷學(xué)、病因?qū)W、病原學(xué)的基礎(chǔ)，在植物醫(yī)學(xué)上它也佔同樣的地位，故將它摘述如下：一、 可疑病原必出現(xiàn)於每一寄主病株體內(nèi)。二、 可疑病原必可從病株寄主分離並可純種培養(yǎng)。三、 已純種培養(yǎng)的可疑病原接種入健康植株必能再生該特定疾病。四、 人工接種發(fā)病的病株必可再分離培養(yǎng)出該病原。 當(dāng)一位植物醫(yī)師面對各種疫病蟲害，都能依據(jù)上述的柯霍氏準則，建立放諸四海而皆準的因果關(guān)係，並能熟練這些診斷之學(xué)識及技術(shù)，對農(nóng)民提問的重要疫病蟲害問題擁有超過80%之診斷能力，則對農(nóng)民或農(nóng)企業(yè)的農(nóng)作物急診病蟲問題，必能熟練地加以快速診治，作物才可獲得最佳之照護，產(chǎn)量及品質(zhì)乃能獲得保障，估計其增加的收益可能為3 成到8成，這是農(nóng)民、政府與植物醫(yī)師的另一種三贏，而植物醫(yī)學(xué)的經(jīng)濟附加價值自也由此而衍生。雖然植物疫病蟲害的診斷理論上很複雜，但因每一鄉(xiāng)鎮(zhèn)的作物種類相對是較少的，有些是以一鄉(xiāng)一特產(chǎn)之作物為主，而每一作物每一時期的疫病蟲害也都是屈指可數(shù)，所以一位植物醫(yī)師在田間或診所，最常進行的診斷仍是下列的三大項：(1)宏觀性診斷：即從整個田間去診斷，如稻熱病、露菌病、香蕉萎凋病等呈散生型，空氣污染如臭氧（菸草氣候斑）、 PAN（萵苣亮銅斑、銀白斑、亮光斑）、氟化物（香蕉緣枯病）等則造成全面均勻性的分佈，但病毒病如極嚴重亦可呈全面均勻性的分佈。 (2)巨觀性診斷：從個別植株去診斷，如露菌病、葉斑病、昆蟲危害等皆有其在葉面上的巨觀病徵，其分佈亦呈散生型，即以葉脈中肋兩邊相比為不對稱型。但空氣污染如臭氧（菸草氣候斑）、 PAN（萵苣亮銅斑、銀白斑、亮光斑）、氟化物（香蕉緣枯?。┑?，從葉脈中肋兩邊比較皆為對稱型。(3) 微觀性診斷：即在顯微鏡或解剖顯微鏡下，對病原生物或微小昆蟲直接觀察、比對、鑑定者，另外在顯微鏡下對病變細胞或組織去染色、診斷，亦可發(fā)現(xiàn)其病原、病態(tài)解剖、病變組織分佈、病因等。二、 環(huán)境性病害及營養(yǎng)性異常之診斷 由於國內(nèi)目前有關(guān)植物醫(yī)學(xué)的相關(guān)學(xué)系或研究所，主要分為植物病理學(xué)及昆蟲學(xué)，但這兩大領(lǐng)域科系都沒有專設(shè)非傳染性疫病蟲害的教師或講座，所以特別將此些環(huán)境因子或營養(yǎng)因子異常導(dǎo)致之逆境或病變列述如下:(一) 光線不足或過量: 光線為植物製造生質(zhì)(Biomass)所必須，在不足的情況下會有營養(yǎng)不良生長不良徒長甚至逐漸枯死的情形發(fā)生。而光線的過量則會間接因溫度過高造成葉片灼傷， 一般叫做日灼(Sun scald) ，其診斷一般可從其發(fā)生部位恰在受光最強的部位加以研判。(二) 溫度過低或過高: 植物生長生殖皆需有適當(dāng)?shù)臏囟裙爣?，低溫常會?dǎo)致冷害 (Chilling injury)或甚至在零度以下造成凍害(Freezing injury)。此在作物採收後的人工貯藏期間更常見發(fā)生，而其診斷多可從急性的水浸狀壞疽加以研判。至於高溫所造成的傷害一般多與日灼有關(guān)。(三) 缺水性傷害: 一般旱害常導(dǎo)致萎凋、葉片下垂，後期則有類似鹽害的病徵，此乃十分容易以肉眼辨識的傷害。(四) 缺氧或浸水性傷害: 植物根系的發(fā)展最怕缺氧的逆境,尤其鬚根根系甚易因窒息而呈壞疽。一般植物若置於純氮而無氧的環(huán)境中24-48小時，即會發(fā)生缺氧傷害,唯眝藏性組織是屬例外。缺氧或浸水的病徵一般有葉片萎凋、根系壞疽、中央組織褐變、水銹 (Edema)等，嚴重者則會全株枯死。(五) 營養(yǎng)缺乏或過量: 較常見者有下列諸項：1. 缺鎂: 因鎂為葉綠體葉綠素最重要的金屬元素，又因其甚易移轉(zhuǎn)，故缺鎂時病徵多從老葉開始，呈葉尖、 葉緣之脈間黃萎。2. 缺硼: 因影響糖的移動及鈣的利用,故植株呈矮化、生長點畸形或壞疽，中央組織(如肉質(zhì)果實、塊根、塊莖)壞疽、褐變、畸形等。3. 缺鈣: 因?qū)偌毎诠z質(zhì)的主要成份，故缺鈣者幼葉扭曲變形、邊緣壞疽，頂芽亦呈壞疽或枯死，幼果末端亦可能發(fā)生變疽，如典型之番茄尻腐病 (Blossom end rot) 。4. 缺鐵: 因?qū)俸铣扇~緣素的酵素成份，缺乏時幼葉嚴重黃化，唯若噴以鐵劑，又會恢復(fù)，此乃診斷上一大特點。5. 缺錳: 因錳為呼吸作用與光合作用多種酵素的成份，缺錳者幼葉常呈輕微黃化，有時呈網(wǎng)紋狀。 6. 缺鋅: 因鋅屬生長素合成酵素的成份，又屬糖代謝氧化酵素的成份，故缺鋅者葉片變小，節(jié)間短，葉呈簇生，葉緣葉尖黃化或白化，嚴重者枝梢枯死。7. 缺鉀: 鉀為生化反應(yīng)重要的催化劑，故缺鉀者植株矮小，莖部變細，葉片亦變小，老葉常呈尖枯緣枯，其病徵似旱害鹽害及氟化物中毒者。 8. 缺磷: 磷為DNARNAADPATPNADNADP的主要成份，缺磷者植株矮小，葉色常由綠變藍綠或紫色，老葉緣枯，結(jié)果不良。9. 缺氮: 缺氮者全株生長不良黃化，老葉易枯死。 以上元素之缺乏癥在診斷上常須行組織化學(xué)分析，但亦可從其初發(fā)部位病徵分佈等加以初步的鑑別。(六) 酸鹼度異常: 一般植物的生長皆有其適當(dāng)之pH值，在酸土中植物常間接導(dǎo)致缺磷、缺鈣等癥狀。而在鹼土中，則因土壤團塊之破壞而令植物生長不良。此一pH值之診斷因可用簡易之儀器測知，故診斷上十分容易，問題的解決也不難。(七) 藥害問題: 此些問題發(fā)生頻度可能隨著農(nóng)用藥劑使用的增加而與日俱增， 而其複雜度也日益增高。但一般宜從施藥史加以調(diào)查分析，若農(nóng)民或健康管理者能於平時保持用藥紀錄，並於施藥中保留一小部份做為對照組，或行初步測試試驗，則皆十分有助於追蹤調(diào)查藥害發(fā)生的真象。相反地，如果農(nóng)民不詳實告知所有曾經(jīng)使用過的肥料、生長激素及農(nóng)藥等，則植物醫(yī)師必然無法猜到真正的病因，也因此就無法有效進行診治。(八) 耕作不當(dāng)造成的異常: 如由栽培季節(jié)不當(dāng)、栽培方法不當(dāng)、嫁接導(dǎo)致品質(zhì)變化、缺乏授粉樹導(dǎo)致不稔、碰上雨期導(dǎo)致結(jié)果不良等，皆可從種種紀錄或觀測資料加以研判。(九) 遺傳性病變: 對於幼苗及多年生果樹影響較大。但此些突變枝、突變苗多有其發(fā)生的概率，且屬非傳染性，其分佈皆屬局部性，故在診斷上一般並不困難。(十) 環(huán)境污染為害：主要有對植物有害的空氣污染物，如下列:1. 二氧化硫(SO2): 多自燃料中的硫氧化而來，為強的還原劑，比重為空氣的2.2倍。2. 氟化物(HF，SiF4， H2SiF6): 係自原料中氟化物氣化而成氟化氫等氣體，例如冰晶石(Cryolite, NaAlF6) 螢石(Fluorspar，CaF2) 氟磷灰石及土壤中的氟化物皆為氟化氫主要來源。3. 氯氣(Cl2): 主要來自工業(yè)或氯氣貯槽，其比重為空氣2.4倍。4. 氮氧化物(NONO2N2O5N2O等，總稱NOX): 其中NO為無色氣體毒性較低，NO2為紅棕色劇毒氣體，一般來自燃料中的氮，但亦可來自空氣中的氮，經(jīng)高溫引擎而產(chǎn)生。5. 氯化氫(HCl): 即為鹽酸氣體，主要來自工業(yè)及含氯產(chǎn)品的焚燒。6. 氨氣(NH3): 主要來自肥料廠及冷凍工廠等，另有微量來自天然界。7. 水泥飛灰(Cement dust): 為帶鹼性的水泥顆粒，遇水會凝結(jié)成水泥殼。8. 臭氧(O3): 是光化學(xué)煙霧的主要成員，乃因大氣中氮氧化物及碳氫化物在陽化催化下經(jīng)複雜反應(yīng)而產(chǎn)生，一般十分活潑，極易與受體作用，故大氣中的濃度是其生成量減去消耗量後的殘留者，在白天其濃度才會累積至致害程度，在晚上則多消耗殆盡。9. 過氧硝酸醯酯(CH3COO2NO2=PAN,C2H5COO2NO2=PPN): 包括過氧硝酸乙醯酯(Peroxyacetyl nitrate，即PAN)與過氧硝酸丙醯酯(Peroxypropionyl nitrate 即PPN)等，亦屬光化學(xué)煙霧的重要成員，早年以美國洛杉磯地區(qū)濃度最高，目前則在臺灣四大都會區(qū)皆常有達對植物有害的濃度， 即在臺北、臺中、 高雄、 嘉義的之市區(qū)及郊區(qū)， 皆?？梢娭参锸芎Φ牟♂?。 PAN 主要為碳氫化物及氮氧化物經(jīng)複雜光化反應(yīng)而產(chǎn)生。10. 硫化氫(H2S): 為工業(yè)污染或自然界沼澤地區(qū)， 厭氧發(fā)酵地區(qū)、下水道系統(tǒng)所產(chǎn)生。另外亦可自火山口排出。11. 乙烯及丙烯等(C2H4， C3H6): 為植物之荷爾蒙，但在石化工廠是最重要的產(chǎn)品與原料。過多的乙烯或丙烯會使植物提早成熟、落葉、落果。12. 黑煙微粒等(Particulates); 主要為燃燒不完全所產(chǎn)生的黑色微?；蚱渌钗廴疚铩?3. 酸雨酸霧及酸微滴(Acid rain、 acid fog and acid mist):酸雨是二氧化硫、氮氧化物及氯化氫在大氣中變成稀硫酸稀硝酸及稀鹽酸所組成，一般pH值在3.8至5.6之間 。酸霧則是指酸微滴構(gòu)成霧狀者，尤其是在山頂所接觸的酸性雲(yún)海。酸微滴則是指各種工業(yè)製成排出的強酸微滴，如硫酸微滴。三、 快速且正確的診斷需要植物醫(yī)師之專業(yè)服務(wù) 無毒有機農(nóng)業(yè)需要有類似植物醫(yī)師及畜產(chǎn)專家的輔導(dǎo)，才可能在發(fā)生疫病蟲害時進行快速、正確的診斷及處方。否則因為臺灣地區(qū)疫病蟲害的快速與猖獗，常讓農(nóng)民損失慘重，甚至於血本無歸。對於全臺灣309鄉(xiāng)鎮(zhèn)市，總數(shù)約 80萬戶的農(nóng)民及農(nóng)企業(yè)，政府責(zé)無旁貸地應(yīng)該協(xié)助各鄉(xiāng)鎮(zhèn)市的農(nóng)民及農(nóng)企業(yè)（以平均估計，每鄉(xiāng)鎮(zhèn)約為2500戶）達成健康管理、提高品質(zhì)、符合安全的無毒農(nóng)業(yè)、三贏目標。若欲達此三贏目標，則最正確、最有效率的途徑乃是建立一鄉(xiāng)鎮(zhèn)一植醫(yī)的制度，就像臺灣早期各鄉(xiāng)鎮(zhèn)皆有公設(shè)的獸醫(yī)師一樣。如果政府部門如只一味地要求農(nóng)民及農(nóng)企業(yè)遵守農(nóng)藥法規(guī)，卻不幫忙設(shè)置植物醫(yī)生，則在農(nóng)作可能大量受害的緊急情況下，農(nóng)民及農(nóng)企業(yè)也就只能聽農(nóng)藥店的話：多用一些藥，至少其中一個有效就夠本了，此多用藥的成本固然增加一些，但反正是一次工，而農(nóng)民及農(nóng)企業(yè)都知道：病蟲草的控制可是輕忽不得，慢了一週，一定會後悔。雖然臺灣地區(qū)有七個農(nóng)業(yè)改良場，包括花蓮農(nóng)業(yè)改良場，其內(nèi)皆有作物環(huán)境課及病蟲害專家的編制，但因目前的成員仍為植物病理學(xué)或昆蟲學(xué)系的畢業(yè)生，其過往接受過的訓(xùn)練仍為病蟲分立、不含非傳染性疫病蟲害，所以目前仍非屬於具有80%診治能力的植物醫(yī)生，其對疫病蟲害問題的全科整合、快速處方仍屬不足。何況以作物環(huán)境課3-4位技術(shù)人員之編制，主要工作仍為研究與推廣，服務(wù)地點集中一處，當(dāng)然無法滿足全縣13鄉(xiāng)鎮(zhèn)市、分散各地數(shù)萬農(nóng)民及農(nóng)企業(yè)、隨時皆屬緊急、在診斷、處方、藥效評估上的需求。遺憾的是，至目前唯止，我國尚無正式植醫(yī)之制度，全臺灣在過去只有一位取得日本樹醫(yī)執(zhí)照之植醫(yī)在營業(yè)，若按正規(guī)制度，則我國之植醫(yī)當(dāng)然應(yīng)由植物病理、植物醫(yī)學(xué)科班畢業(yè)出身之植醫(yī)人員，加上臨床實習(xí)，確實擁有診治能力者始能擔(dān)當(dāng)此一專門職業(yè)。但國內(nèi)設(shè)有植病、植醫(yī)之大學(xué)，包括臺大、中興、屏科大等，往年卻都只專注於基礎(chǔ)科學(xué)之研究，數(shù)十年來一直忽略整合植醫(yī)的效益與社會需求、未了解農(nóng)民及農(nóng)企業(yè)對此有極高度之需求、也未曾以整合全科的課程培養(yǎng)出具診治能力之植醫(yī)。結(jié)果是大部份的大學(xué)畢業(yè)生，約只具有二成之診治能力，無法勝任植物醫(yī)生之工作。研究所碩博士班之畢業(yè)生又都過於狹隘的鑽研，往往數(shù)年內(nèi)只研究非常狹窄的某一微生物、某一生化、某一技術(shù)，極度缺乏田間宏觀診斷、巨觀診斷、處方等經(jīng)驗與能力，即與臨床的專業(yè)知識漸行漸遠，畢業(yè)後診治能力並未增加，對農(nóng)民最迫切需要之診斷、處方、成效管理等皆幫不上忙。相信這一環(huán)節(jié)的缺失，正是植保、植醫(yī)學(xué)界這麼多年來最大的遺憾所在。而臺灣八十萬農(nóng)民，面對百般複雜、快速又猖獗的病、蟲、草、藥、營養(yǎng)、逆境等問題時，多無貴人相助