謝廷芳1、黃鴻章2
摘 要
植物健康管理的三角錐模式圖中的四個角分別為植物、環境、時間及侵襲 者,而植物病害三角關係的三個角分別為植物、病原及環境。由三角錐模式圖中 顯見作物病害防治包含於植物健康管理的體系之中。病害防治的策略係以增強植 物健康與抗病性、削弱病原菌的致病力或降低接種源,以及改善栽培環境使植物 與病原脫勾等方面進行思維,以打破病害三角關係,進而研發出有效的防病措 施。在增強植物健康與抗病性方面,有健康種(子)苗培育、抗病育種、誘導抗病 及適當的栽培管理措施;削弱病原菌的致病力或降低接種源方面,有使用植物萃 取物、重碳酸鹽、抗蒸散劑或乳化植物油、拔除病株及栽培管理;而改善栽培環 境使植物與病原脫勾方面,有設施栽培、物理防治、良好通風環境、適當肥培技 術、生物防治及土壤添加物等栽培管理措施。祇要將各種防治病害的措施融入作 物栽培管理體系之中,培育健康的植物並非難事。
關鍵詞:病害防治、植物健康管理、三角錐模式圖、病害三角關係、病害綜合管 理
前 言
植物健康管理的概念在近年來引起廣泛的回嚮,財團法人全方位農業振興基 金會曾辦理過多次的研討會,推廣此一理念(柯等, 2004; 2005)。欲培育健康的植 株,以往的作法是增施化學肥料,以供應植物所需的營養來源;以化學藥劑加強 作物病蟲草害及有害生物的防除。然而,栽培健康的植物必須全部仰賴化學肥料 與農藥的施用嗎?答案是否定的。植物健康管理概念的導入,剛好可以解答此一 疑慮。在植物健康管理的系統中,如何以減農藥的方式培育植物,是當前植物病 理學家最大的考驗。以往國內植病界已投注相當大的心力,從事非農藥病害防治 新技術的開發工作,且成果頗為豐碩。往後應加強以植物為研究主體,運用健康 管理的理念,研擬病害防治的新策略與新思維。
1 行政院農業委員會農業試驗所花卉研究中心
2 行政院農業委員會農業試驗所生物技術組
病害防治與植物健康管理的關係
一、植物健康管理的真義
植物健康管理是一門應用管理科學,財團法人全方位農業振興基金會早於民 國92 年起開始推廣植物健康管理的理念,其精義為「整合各種農業技術,遵循 自然生態原則,揣摩植物本身與週遭之生物、物理與化學條件等之相關性,藉人 為技術之修飾,佐以企業化經營,應用在作物栽培及植生環境之管理;以預防醫 學及保健方法,配合標準作業流程,期能不施用或減少造成環境問題之化學製 劑,以穩定生產適合人類安心食用且具經濟效益之農產品,營造健康安全的生存 環境及改善生活的品質。最後目標乃是確保政府、生產者與消費者之共贏」(柯 等,2004 )。
二、植物健康管理三角錐關係
植物健康管理的理念是以植物為主體,遵循生態學原理,透過對生物、物理 及化學等環境因子的調控,並加入時間的因素,期望能預防各種病蟲害及生理障 礙的發生,生產安全無虞的農產品。這種結合植物、環境、侵襲者(病、蟲、草 及有害生物)和時間等四種面向的系統,正是以預防醫學為角度,尋求植物在穩 定的生態系中健康成長的體現。
(一)時間對植物的面向
農民曆上均記載各種作物的最佳栽種時期,這是老祖宗累積經驗與智 慧所得的結晶。適時、適地、適種是培育健康植物的基本觀念,但由於農 業科技的進步,農民為謀取高額利潤,常違反時令栽種作物,並投入超量 的化學肥料與農藥,造成土壤酸化、鹽化、農藥殘留、生物多樣性遭破壞 等情況發生。各種植物有其最適生長的氣候條件,因此栽植時間遂構成植 物能否健康生長的重要因素之一。
(二)環璄對植物的面向
植物所處環境包括物理、化學及生物性三種。舉凡溫度、濕度、雨量、
光照、通氣性、土壤團粒結構等物理性質,土壤酸鹼值、營養或肥料、離 子交換性、空氣等化學性質,以及有益微生物、有益昆蟲或動物等生物性 質均與植物的生長關係密切。植物從種子發芽或種苗發根開始即與所處的 土壤或介質環境發生關係,有良好的土壤環境才能培育出健康的植物,否 則植物在後天失調的環境中成長,必無法抵禦病蟲害或天然災害所加諸的 考驗。
(三)侵襲者對植物的面向
植物終其一生常會遭受病蟲草害及有害生物的侵襲,以病原菌為例,
包括真菌、細菌、病毒、線蟲及高等寄生植物在自然環境中隨處可見,植 物如無健康的體魄,很容易在病原的侵害下生病,導致生長不良,甚至死 亡。
植物 (Plant)
時間 (Time) 侵襲者 (Invader)
環境 (Environment) 圖一、植物健康管理三角錐模式圖。
Fig. 1. Triangular pyramid model for plant health management.
三、植物病害三角關係
植物是否健康會受植物、病原及環境等三面向的影響。當感病的寄主植物、
強致病性的病原菌、及適於發病的環境等三方面均同時存在時,病害才可能大流 行,釀成災情。就寄主植物而言,作物本身因遺傳之關係,具有各種程度之感病 性、抗病性及免疫性。就病原菌而言,也由於其遺傳特性的不同,具有不同程度 的致病性(毒性, virulence)。具有強毒性之病原菌,可在寄主上表現強的致病 力,於是植物就嚴重生病了;反之弱毒性之病原菌,致病力弱,病原性常無法表 現。就環境因子而言,如溫度、濕度、光線、風、空氣、化學成分、土壤理化及 生物性因子等均可左右植物體的生長狀況與病原菌的侵染與存活。事實上,病害 之發生受三者彼此相互影響、互相牽制,缺一不可。植物病理學的研究對象即在 此,且最終目的在於切斷三者原有之三角關係或強度,以阻止病害的發生。
抗感病性 寄 主 (Host)
△
病原菌 環 境 (Pathogen) (Environment) 病原性 病原適宜 接種源潛勢 寄主壓力 圖二、植物病害三角關係圖示。
Fig. 2. The plant disease triangle.
四、病害防治在植物健康管理系統中的角色
在作物病害的防治措施中,都是由增強寄主植物抗病性、削弱病原菌的致病 力和改變栽培環境等方面進行思維,進而研發出有效的防病措施。以往農民遇到 病害的問題,首先在腦海裏呈現的意向即是利用農藥加以防除,而不知尚有其他 有效的防治技術。植物健康管理是以植物為中心的思考模式,任何可以增進植物 健康,以至於增強植物抗病性的作為,均是可取之法。其實整個健康管理的三角 錐關係模式圖中,去除時間因素的其餘三角即是病害防治的中心思想,而植物亦 是病害三角關係的主角。因此,打破病害三角關係的病害防治策略,顯然包含於 健康管理的體系之中。
植物健康管理系統中病害防治的作為
一、農藥減量勢在必行
臺灣地處熱帶與亞熱帶氣候區,常年半數時間處於高溫多濕環境下,適合多 種病害的發生與傳播,使病害十分猖獗,嚴重影響農產品的產量與品質。自從農 藥問世後,農民基於經濟與速效之考量,多以化學藥劑來防治病害,忽略其他防 治手段與管理策略。然而使用農藥的負面影響不勝枚舉,例如(1)有礙農民與消 費者的健康,(2)對作物造成藥害,(3)病原菌容易產生抗藥性,(4)危害非標的生 物,及(5)造成環境與生態污染(安等, 2008)。為符合植物健康管理內涵之要求,
必須以減農藥,甚至不施農藥為思考重點,以保護環境生態及生產安全無虞的農 產品供消費者使用(黃等, 2008)。
二、非農藥防治方法
目前國內植物病理學專家研發成功,而且經常使用的非農藥防治策略,包括 健康種苗、抗病育種、誘導抗病性、拮抗微生物、土壤添加物、植物萃取物、重 碳酸鹽、抗蒸散劑、物理防治法、栽培管理措施等(安等, 2008; 林等, 2004)。分 別簡要說明如下:
(一)健康種苗
許多農藝或園藝作物須以無性繁殖以綿延後代。然而,引起系統性病 害 的 病 毒(virus)、類病毒(viroid)、菌質(phytoplasma)、營養苛求細菌 (fastidious bacteria)及引起萎凋病之鐮孢菌(Fusarium oxsporum),均可經由 無性繁殖過程(種薯、種球、嫁接使用之接穗等)傳播至下一代;有些豆 類病毒病害甚而可經過種子傳播。此外,許多根部病原真菌、細菌、線蟲 亦會隨著幼苗而傳播至田間,造成病害防治上的莫大困擾。因而培育與栽 培無病原之健康苗木為病害綜合管理的第一步。
培育健康種苗,需先獲得性狀優異的單株,經去病原手續,或經檢驗 未帶可偵測病原後,得選為原原種並保存之。一般去病原手續,包括生長 點組織培養、嫁接、熱療等方法。而檢定方法包括目測法、顯微鏡及電子 顯微觀察法、分離培養法、培養基呈色反應法、生物檢定法(bioassay)、免 疫抗體法、核酸探針法等。健康種苗因無帶重要病原,故生育快速、產量 增加、品質優異(張等,1996)。
(二)抗病品種
抗病品種的培育包含二方面,即抗病育種和抗病根坫的應用。在抗病 育種方面,直接種植抗病品種以降低病害發生,可說是最簡單、有效的病 害防治策略。惟抗病品種的育成,耗費相當多的人力與時間,因此本省抗 病品種的應用,除大宗作物如、水稻、甘蔗有較多品種可供栽種選擇外,
其他作物則因人力及物力投入較少,目前僅有少數抗病或耐病品種可供推 廣種植(王,1996; 蔡等,1995)。
在抗病根砧的應用方面,其原理類似抗病品種選用策略,抗病根砧可 說是另一種利用抗病性作物來防治病害的方法,特別是針對土壤傳播性病 害的防治,更具實用性。惟根砧之選擇必需兼具與嫁接作物高親合性和不
在抗病根砧的應用方面,其原理類似抗病品種選用策略,抗病根砧可 說是另一種利用抗病性作物來防治病害的方法,特別是針對土壤傳播性病 害的防治,更具實用性。惟根砧之選擇必需兼具與嫁接作物高親合性和不