作物病害快速診斷及田間病害分布診斷技術(shù)

1、作物病害快速診斷及田間病害分布診斷技術(shù)一兼談 植物健康治理與植物醫(yī)師制度孫 巖 章國立臺灣大學(xué)植物醫(yī)學(xué)研究中央首屆主任、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?？?速,一般農(nóng)民都知道：如果慢了一周或十天才發(fā)現(xiàn)疫病蟲害,或慢了一周或 十天才防治,那些呈對數(shù)生長的病菌、觀蟲、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

2、是農(nóng)政單位及一般群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,就得趕緊尋求診斷、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?zhǔn)坜r(nóng)藥的老板！由于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,假設(shè)無受過六年練習(xí)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?zhǔn)坜r(nóng)藥的老板最多只受 過兩周的練習(xí),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,那么

3、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(fù)責(zé)人.也因此,有很多農(nóng)民或農(nóng) 企業(yè)負(fù)責(zé)人都采取不管有無病蟲,一律每周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唐、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、整合防治治理 之策略(Integrated Pest Managemen簡稱IPM),

4、那么農(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)營治理建議等.所以整個植 物醫(yī)學(xué)的知識架構(gòu)乃如以下圖所示：作物糧食及 特用作 物蔬菜果樹花卉、樹木或 森林草坪XXXXXX病因病害蟲害草害藥害營養(yǎng)逆境XXXXXX三大作業(yè)診斷處方經(jīng)營治理植物醫(yī)學(xué)的作業(yè)對象及知識架構(gòu)關(guān)系圖上述植物醫(yī)學(xué)及植物醫(yī)師三大作業(yè)之首,即為病因診斷.由于一般 常見

5、之作物有六大類,約200種,假設(shè)每一種作物有10種重要的病害或蟲害, 那么一位植物醫(yī)師就需對200 X 10 = 2000#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,那么已最常造成植 物生病或損害的共有以下八類微生物、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、蠅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、尺度等而分成以下表一的各大類.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)

6、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),才能逐步到達具有八成診斷水平之根本程度或功力,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)依目的分類1的分類1.宏觀診斷：依 據(jù)田間分布 型、發(fā)生期、流 行方式等進行 者1.初步診斷：只依 據(jù)田間分布、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(zhǔn)那么四條文進行者2.巨觀診斷： 依據(jù)植株受害 部位、分布型、 對稱性、病兆、 病徵等進行者2.確定診斷：已確 定病因、確定具因 果關(guān)系者診斷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

7、笠、病原觀 察、呈色反響等 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、 生化反響等進 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、評估及代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：對用藥彳爰 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)系者,首為人體病理學(xué)在

8、1850年代歷經(jīng)啟蒙而逐漸成熟的柯霍氏準(zhǔn)那么,該法那么是一整合的邏輯法那么,也 是一切診斷學(xué)、病因?qū)W、病原學(xué)的根底,在植物醫(yī)學(xué)上它也占同樣的地位, 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別離并可純種培養(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)病的病株必可再別離培養(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(zhǔn)那么, 建立放諸四海而皆準(zhǔn)的因果關(guān)系,并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%之診斷水平,那么對農(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

9、才可獲得最正確之照 護,產(chǎn)量及品質(zhì)乃能獲得保證,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復(fù)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 行的診斷仍是以下的三大項：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 葛苣亮銅斑、銀白斑、 亮光斑、氟化物香蕉緣枯病等那么造成全面均勻性的分布,但病毒病如 極嚴(yán)重亦可呈全面均勻性的

10、分布.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,其分布亦呈散生型,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 葛苣亮銅斑、銀白斑、亮光 斑、氟化物香蕉緣枯病等,從葉脈中肋兩邊比擬皆為對稱型.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、監(jiān)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、病變組織分布、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

11、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缺乏或過量：光線為植物制造生質(zhì)Biomass所必須,在缺乏的情況下會有營養(yǎng)不良、生長不良、徒長甚至逐漸枯死的情形發(fā)生.而光線的過量那么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)臏囟确秶?低溫常會導(dǎo)致冷害Chilling injury或甚至在零度以下造成凍害Freezinginjury o此在作物采收彳爰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).

12、（3） 缺水性傷害：一般旱害常導(dǎo)致萎凋、葉片下垂,彳爰期那么有類似鹽 害的病徵,此乃十分容易以肉眼辨識的傷害.（4） 缺氧或浸水性傷害：植物根系的開展最怕缺氧的逆境,尤其須根根系甚易因窒息而呈壞疽.一般植物假設(shè)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,唯目寧藏性組織是屬例外.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(yán)重者那么會全株枯死.五營養(yǎng)缺乏或過量：較常見者有以下諸項：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

13、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(yán)重黃化,唯假設(shè) 噴以鐵劑,又會恢復(fù),此乃診斷上一大特點.5 .缺鎰：因鎰為呼吸作用與光合作用多種酵素的成份,缺鎰?wù)哂兹~ 常呈稍微黃化,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(yán)重者枝梢枯死.7 .缺鉀：鉀為生化反響重要

14、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DNA RNA ADP ATP NAD NADP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、病徵分布等加以初步的監(jiān)別.(六)酸磴度異常：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、缺鈣等病癥.而在磴土中,那么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

15、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,而其復(fù)雜度也日益增高.但一般宜從施藥史加以調(diào)查分析, 假設(shè)農(nóng)民或健康治理者能於平時保持用藥紀(jì)錄,并於施藥中保存一小 部份做為對照組,或行初步測試試驗,那么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,那么植物醫(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(jì)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

16、此些突變枝、突 變苗多有其發(fā)生的概率,且屬非傳染性,其分布皆屬局部性,故在 診斷上一般并不困難.十環(huán)境污染為害：主要有對 植物有害的空氣污染物,如以下：1 .二氧化硫SO2：多自燃料中的硫氧化而來,為強的復(fù)原劑, 比重為空氣的2.2倍.2 .氟化物HF, SiF4, H2SiF6：系自原料中氟化物氣化而成氟 化氫等氣體,例如冰晶石(CryoHte, NaAlFe)、螢肝luorspar , 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(C12):主要來自工業(yè)或氯氣貯梢,其比重為空氣2.4倍.4,氮氧化物(NO NO2 N2O5 N2O等,總稱NOx):其中NO為無 色氣體

17、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(HC1)：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):為帶磴性的水泥顆粒,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)復(fù)雜反響而產(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彳爰的殘 留者,在白天其濃度才會累積至致害程度,在晚上那么多消耗殆 盡.9,過氧硝酸醯酯 (CH3COO2NO2

18、=PAN,C 2H5COO2NO2=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,目前那么在臺灣四大都會區(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),皆常可見植物受害的病徵.PAN主要為碳氫化物及氮氧化物經(jīng)復(fù)雜光化反響而產(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

19、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?13 .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.酸霧那么是 指酸微滴構(gòu)成霧狀者,尤其是在山頂所接觸的酸性云海.酸 微滴那么是指各種工業(yè)制成排出的強酸微滴,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)效勞無毒有機農(nóng)業(yè)需要有類似植物醫(yī)師及畜產(chǎn)專家的輔導(dǎo),才

20、可能 在發(fā)生疫病蟲害時進行快速、正確的診斷及處方.否那么由于臺灣 地區(qū)疫病蟲害的快速與猖獗,常讓農(nóng)民損失沉重,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戶達成健康治理、提升品質(zhì)、符合平安的無毒農(nóng)業(yè)、三贏目標(biāo).假設(shè)欲達 此三贏目標(biāo),那么最正確、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),卻不幫助設(shè) 置植物醫(yī)生,那么在農(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

21、個有效就夠本了,此多用 藥的本錢固然增加一些,但反正是一次工,而農(nóng)民及農(nóng)企業(yè)都知道：病蟲草 的限制可是輕忽不得,慢了一周,一定會彳爰悔.雖然臺灣地區(qū)有七個農(nóng)業(yè)改進場,包括花蓮農(nóng)業(yè)改進場,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,其過往接受過的練習(xí)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%診治水平的植物醫(yī)生,其對疫病蟲害 問題的全科整合、快速處方仍屬缺乏.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,效勞地點集中一處,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

22、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),假設(shè)按正規(guī)制度 ,那么我國之植醫(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),確實擁有診治水平者始能擔(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,往年卻都只專注於根底科學(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)出具診治水平 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水平,無 法勝任植物醫(yī)生之工作.研究所碩博士班之畢業(yè)生又都過於狹隘的鉆研,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)驗與水平,即與臨床的專業(yè)知識 漸行漸遠,畢業(yè)彳爰診治水平并未增加,對農(nóng)民最迫切需要之診斷、 處方、成效治理等皆幫不上忙.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,面對百般復(fù)雜、快速又猖獗的病、蟲、草、藥、 營養(yǎng)、逆境等問題時,多無貴