作物病害快速诊断及田间病害分布诊断技术

1、作物病害快速诊断及田间病害分布诊断技术 - 兼谈植物健康管理与植物医师制度孙岩章国立台湾大学植物医学研究中心首届主任、 植物医师国立台湾大学植微系教授、中华民国环境保护学会理事长、花莲县无毒农业辅导计画主持人、行政院环保署公害纠纷裁决委员一、作物疾病之快速与正确的诊断由於台湾位处亚热带，四季如春的气候让农作物的病虫草害进展非常快速，一般农民都知道：如果慢了一周或十天才发现疫病虫害，或慢了一周或十天才防治，那些呈对数生长的病菌、蚜虫、红蜘蛛、夜蛾等，早已将作物吃得面目全非。所以 快速且正确的诊断 、快速且有效的处方与防治 其实是影响该批作物成与败最大的关键所在。这诊断与防治的时机问题其实是农政单

2、位及一般大众最不易了解而轻忽的问题。换言之，农民及农企业常需和时间赛跑，一旦发现拓展迅速的病或虫，就得赶快寻求诊断、寻求处方、立即施药处理。如果慢半拍，对不起，老天就不给你这口饭吃了。但谁会 快速且正确的诊断 、快速且有效的处方与防治？答案是：不是农民自己！也非农药店贩售农药的老板！因为正确的诊断 是极为专业的学问，很像人类生病和宠物生病一样，植物的疫病虫害有千种以上，若无受过六年训练的专业植物医师，恐无法做到 快速且正确的诊断 。而现行在台湾农药店贩售农药的老板最多只受过两周的训练，当然无法做到 快速且正确的诊断 。由於农作物常见者约 200 种，如每一种之疫病虫害以 10 种计，则一位植物

3、一师就要学会 2000 种疫病虫害的诊断。这和一位人医或兽医所需要学会的知识量体来比是有过之而无不及 。所以要做到 快速且正确的诊断有时连念植物病理学或昆虫学的大学教授们，也都觉得很困难，更何况是没学过植物病理或昆虫学的农民或农企业负责人。也因此，有很多农民或农企业负责人都采取不管有无病虫，一律每周或每十天洗药一次之策略。但这就像人们还没感冒就定期吃药一样是荒谬、错误与浪费的，是对作物、对农友、对未来的消费者都输得三输 ，相反地，如果能由植物医师配合执行快速且正确的诊断 、快速且有效的处方与防治 、整合防治管理之策略（ Integrated Pest Management，简称 IPM），则农

4、药使用量会最少、最省钱、对未来的消费者最有利，即是一种三赢 。成与败，相差就在一线之间。由於一般所谓的农作物计包括六类植物或作物，即包括粮食及特用作物、蔬菜、果树、花卉、树木或森林、草坪等，而这些都会有病、虫、草、药、营养、逆境等六类病因，需要对每一 疫病虫害 再各给予整合之 诊断、无毒防治处方、及成效评估、经营管理建议等。所以整个植物医学的知识架构乃如下图所示：六类作物粮食及蔬菜果树花卉、树木或草坪特用作森林物×××××××六类病害虫害草害药害营养逆境病因×××××

5、5;×诊断处方经营管理三大作业植物医学的作业对象及知识架构关系图上述植物医学及植物医师三大作业之首，即为病因诊断 。因为一般常见之作物有六大类，约 200种，若每一种作物有 10 种重要的病害或虫害，则一位植物医师就需对 200 × 10 = 2000种之疫病虫害培养出熟练之诊断能力。再从植物病原学或植物病因学的角度去观察，则已最常造成植物生病或损害的共有下列八类微生物、病因及动物等：1. 真菌2. 细菌3. 病毒4. 线虫5. 菌质6. 非传染性因子7. 各种昆虫8. 蜗牛、鼠类、蟎类等其他动物又所谓的诊断学，其实不是只有一种目的或等级，相反地，就像人类疾病有千百种诊断方

6、法及等级一般，植物疫病虫害的诊断可依其需求、目的、精确度、尺度等而分成下列（表一）的各大类。这说明这是一高度科际整合之知识领域，也因此植物医师及植物医学生必需从全面去整合了解、不断地练习，才能逐步达到具有八成诊断能力之基本程度或功力，也才能充当主治级的植物医师 。表一、植物医学诊断作业的分类依尺度的分类依精确度或品质依目的分类的分类1. 宏观诊断：依 1. 初步诊断：只依 1. 新病虫害的诊断与研究 ：应据田间分布型、发生期、流行方式等进行据田间分布、病徵等进行者初步诊断依柯霍氏准则四条文进行者者2. 巨观诊断：2. 确定诊断：已确 2. 初始病徵调查及诊断 ：每年依据植株受害定病因、确定其因

7、 对最早出现的初始病徵进行调部位、分布型、果关系者诊断查及诊断对称性、病兆、病徵等进行者3. 微观诊断：依3. 快速诊断：依据3. 健康检查诊断：依合约对特据显微解剖、胞较为快速之诊断定区域或农户的作物进行健康器病变、病原观科技所进行者诊检查及诊断察、呈色反应等断，如快速镜检、进行者胶金抗体诊断等4. 分子诊断：依4. 死因诊断：对已枯死的植物据抗体、基因、进行死因调查及诊断。生化反应等进行者，如胶金抗体诊断5. 损害量诊断：对作物受害损害量进行调查、评估及计量6. 进出口检疫诊断 ：对进出口农作产品等进行检疫级者调查及诊断7. 流行病学调查及诊断 ：对观察期间出现者特定病害进行调查及诊断8.

8、 药害调查及诊断 ：对用药後出现者特定药害进行调查及诊断植医诊断学所依据以判定因果关系者，首为人体病理学在 1850年代历经启蒙而逐渐成熟的柯霍氏准则 ，该法则是一整合的逻辑法则，也是一切诊断学、病因学、病原学的基础，在植物医学上它也占同样的地位，故将它摘述如下：一、 可疑病原必出现於每一寄主病株体内。二、 可疑病原必可从病株寄主分离并可纯种培养。三、 已纯种培养的可疑病原接种入健康植株必能再生该特定疾病。四、 人工接种发病的病株必可再分离培养出该病原。当一位植物医师面对各种 疫病虫害，都能依据上述的柯霍氏准则，建立放诸四海而皆准的因果关系 ，并能熟练这些诊断之学识及技术，对农民提问的重要疫病

9、虫害问题拥有超过 80%之诊断能力，则对农民或农企业的农作物急诊病虫问题，必能熟练地加以快速诊治，作物才可获得最佳之照护，产量及品质乃能获得保障，估计其增加的收益可能为 3 成到 8 成，这是农民、政府与植物医师的另一种三赢 ，而植物医学的经济附加价值自也由此而衍生。虽然植物疫病虫害的诊断理论上很复杂，但因每一乡镇的作物种类相对是较少的，有些是以一乡一特产之作物为主，而每一作物每一时期的疫病虫害也都是屈指可数，所以一位植物医师在田间或诊所，最常进行的诊断仍是下列的三大项：(1) 宏观性诊断：即从整个田间去诊断，如稻热病、露菌病、香蕉萎凋病等呈散生型，空气污染如臭氧（菸草气候斑） 、 PAN（莴

10、苣亮铜斑、银白斑、亮光斑）、氟化物（香蕉缘枯病）等则造成全面均匀性的分布，但病毒病如极严重亦可呈全面均匀性的分布。(2) 巨观性诊断：从个别植株去诊断，如露菌病、叶斑病、昆虫危害等皆有其在叶面上的巨观病徵，其分布亦呈散生型，即以叶脉中肋两边相比为不对称型。但空气污染如臭氧（菸草气候斑） 、 PAN（莴苣亮铜斑、银白斑、亮光斑）、氟化物（香蕉缘枯病）等，从叶脉中肋两边比较皆为对称型。(3) 微观性诊断：即在显微镜或解剖显微镜下，对病原生物或微小昆虫直接观察、比对、监定者，另外在显微镜下对病变细胞或组织去染色、诊断，亦可发现其病原、病态解剖、病变组织分布、病因等。二、 环境性病害及营养性异常之诊断

11、由於国内目前有关植物医学的相关学系或研究所，主要分为植物病理学及昆虫学，但这两大领域科系都没有专设非传染性疫病虫害的教师或讲座，所以特别将此些 环境因子或营养因子异常导致之逆境或病变列述如下:(一)光线不足或过量 : 光线为植物制造生质 (Biomass) 所必须，在不足的情况下会有营养不良生长不良徒长甚至逐渐枯死的情形发生。而光线的过量则会间接因温度过高造成叶片灼伤，一般叫做日灼 (Sun scald) ，其诊断一般可从其发生部位恰在受光最强的部位加以研判。(二) 温度过低或过高 : 植物生长生殖皆需有适当的温度范围，低温常会导致冷害(Chillinginjury) 或甚至在零度以下造成冻害

12、(Freezinginjury) 。此在作物采收後的人工贮藏期间更常见发生，而其诊断多可从急性的水浸状坏疽加以研判。至於高温所造成的伤害一般多与日灼有关。(三 )缺水性伤害 : 一般旱害常导致萎凋、叶片下垂，後期则有类似盐害的病徵，此乃十分容易以肉眼辨识的伤害。(四 )缺氧或浸水性伤害 : 植物根系的发展最怕缺氧的逆境,尤其须根根系甚易因窒息而呈坏疽。一般植物若置於纯氮而无氧的环境中24-48 小时，即会发生缺氧伤害,唯眝藏性组织是属例外。缺氧或浸水的病徵一般有叶片萎凋、根系坏疽、中央组织褐变、水锈(Edema) 等，严重者则会全株枯死。(五 ) 营养缺乏或过量 : 较常见者有下列诸项：1.

13、缺镁 : 因镁为叶绿体叶绿素最重要的金属元素，又因其甚易移转，故缺镁时病徵多从老叶开始，呈叶尖、 叶缘之脉间黄萎。2. 缺硼 : 因影响糖的移动及钙的利用 ,故植株呈矮化、生长点畸形或坏疽，中央组织 (如肉质果实、块根、块茎 )坏疽、褐变、畸形等。3. 缺钙 : 因属细胞壁果胶质的主要成份，故缺钙者幼叶扭曲变形、边缘坏疽，顶芽亦呈坏疽或枯死，幼果末端亦可能发生变疽，如典型之番茄尻腐病(Blossom end rot)。4. 缺铁 : 因属合成叶缘素的酵素成份，缺乏时幼叶严重黄化，唯若喷以铁剂，又会恢复，此乃诊断上一大特点。5. 缺锰 : 因锰为呼吸作用与光合作用多种酵素的成份，缺锰者幼叶常呈轻

14、微黄化，有时呈网纹状。6. 缺锌 : 因锌属生长素合成酵素的成份，又属糖代谢氧化酵素的成份，故缺锌者叶片变小，节间短，叶呈簇生，叶缘叶尖黄化或白化，严重者枝梢枯死。7. 缺钾 : 钾为生化反应重要的催化剂，故缺钾者植株矮小，茎部变细，叶片亦变小，老叶常呈尖枯缘枯，其病徵似旱害盐害及氟化物中毒者。8. 缺磷 : 磷为 DNA RNA ADP ATP NAD NADP 的主要成份，缺磷者植株矮小，叶色常由绿变蓝绿或紫色，老叶缘枯，结果不良。9. 缺氮 : 缺氮者全株生长不良黄化，老叶易枯死。以上元素之缺乏症在诊断上常须行组织化学分析，但亦可从其初发部位病徵分布等加以初步的监别。(六 )酸硷度异常

15、: 一般植物的生长皆有其适当之pH 值，在酸土中植物常间接导致缺磷、缺钙等症状。而在硷土中，则因土壤团块之破坏(七)(八 )(九 )(十 )而令植物生长不良。此一pH 值之诊断因可用简易之仪器测知，故诊断上十分容易，问题的解决也不难。药害问题 : 此些问题发生频度可能随着农用药剂使用的增加而与日俱增， 而其复杂度也日益增高。但一般宜从施药史加以调查分析，若农民或健康管理者能於平时保持用药纪录，并於施药中保留一小部份做为对照组，或行初步测试试验，则皆十分有助於追踪调查药害发生的真象。相反地，如果农民不详实告知所有曾经使用过的肥料、生长激素及农药等，则植物医师必然无法猜到真正的病因，也因此就无法有

16、效进行诊治。耕作不当造成的异常 : 如由栽培季节不当、栽培方法不当、嫁接导致品质变化、缺乏授粉树导致不稔、碰上雨期导致结果不良等，皆可从种种纪录或观测资料加以研判。遗传性病变 : 对於幼苗及多年生果树影响较大。但此些突变枝、突变苗多有其发生的概率，且属非传染性，其分布皆属局部性，故在诊断上一般并不困难。环境污染为害：主要有对植物有害的空气污染物，如下列:1. 二氧化硫 (SO2 ): 多自燃料中的硫氧化而来，为强的还原剂，比重为空气的2.2 倍。2.氟化物 (HF ，SiF4 ， H2SiF 6): 系自原料中氟化物气化而成氟化氢等气体，例如冰晶石(Cryolite,NaAlF 6 ) 萤石(

17、Fluorspar ，CaF 2) 氟磷灰石及土壤中的氟化物皆为氟化氢主要来源。3. 氯气 (Cl2): 主要来自工业或氯气贮槽 ，其比重为空气 2.4 倍。4. 氮氧化物 (NONO2N2O5N2O 等，总称 NOX ): 其中 NO 为无色气体毒性较低， NO 2 为红棕色剧毒气体，一般来自燃料中的氮，但亦可来自空气中的氮，经高温引擎而产生。5. 氯化氢 (HCl): 即为盐酸气体，主要来自工业及含氯产品的焚烧。6. 氨气 (NH3): 主要来自肥料厂及冷冻工厂等，另有微量来自天然界。7. 水泥飞灰 (Cement dust): 为带硷性的水泥颗粒，遇水会凝结成水泥壳。8. 臭氧 (O3

18、): 是光化学烟雾的主要成员 ，乃因大气中氮氧化物及碳氢化物在阳化催化下经复杂反应而产生，一般十分活泼，极易与受体作用，故大气中的浓度是其生成量减去消耗量後的残留者，在白天其浓度才会累积至致害程度，在晚上则多消耗殆尽。9.过氧硝酸醯酯(CH3 COO 2NO 2=PAN,C 2H5 COO 2NO 2 =PPN):包括过氧硝酸乙醯酯 (Peroxyacetylnitrate ，即 PAN) 与过氧硝酸丙醯酯 (Peroxypropionylnitrate 即 PPN) 等，亦属光化学烟雾的重要成员，早年以美国洛杉矶地区浓度最高，目前则在台湾四大都会区皆常有达对植物有害的浓度，即在台北、台中、高

19、雄、嘉义的之市区及郊区，皆常可见植物受害的病徵。PAN 主要为碳氢化物及氮氧化物经复杂光化反应而产生。10. 硫化氢 (H 2S):为工业污染或自然界沼泽地区，厌氧发酵地区、下水道系统所产生。另外亦可自火山口排出。11. 乙烯及丙烯等 (C2H4， C3H6 ): 为植物之荷尔蒙，但在石化工厂是最重要的产品与原料。过多的乙烯或丙烯会使植物提早成熟、落叶、落果。12. 黑烟微粒等 (Particulates); 主要为燃烧不完全所产生的黑色微粒或其他粒状污染物。13. 酸雨酸雾及酸微滴(Acid rain 、 acid fog and acid mist): 酸雨是二氧化硫、氮氧化物及氯化氢在大

20、气中变成稀硫酸稀硝酸及稀盐酸所组成，一般 pH 值在 3.8 至 5.6 之间 。酸雾则是指酸微滴构成雾状者，尤其是在山顶所接触的酸性云海。酸微滴则是指各种工业制成排出的强酸微滴，如硫酸微滴。三、 快速且正确的诊断需要植物医师之专业服务无毒有机农业需要有类似植物医师及畜产专家的辅导，才可能在发生疫病虫害时进行快速 、正确的诊断及处方。否则因为台湾地区疫病虫害的快速与猖獗，常让农民损失惨重，甚至於血本无归。对於全台湾 309乡镇市，总数约80 万户的农民及农企业，政府责无旁贷地应该协助各乡镇市的农民及农企业（以平均估计，每乡镇约为 2500 户）达成健康管理、提高品质、符合安全的无毒农业 、三赢

21、目标。若欲达此三赢目标 ，则最正确、最有效率的途径乃是建立 一乡镇一植医 的制度，就像台湾早期各乡镇皆有公设的兽医师一样。如果政府部门如只一味地要求农民及农企业遵守农药法规，却不帮忙设置植物医生，则在农作可能大量受害的紧急情况下，农民及农企业也就只能听农药店的话：多用一些药， 至少其中一个有效就够本了，此多用药的成本固然增加一些，但反正是一次工，而农民及农企业都知道：病虫草的控制可是轻忽不得，慢了一周，一定会後悔。虽然台湾地区有七个农业改良场 ，包括花莲农业改良场，其内皆有作物环境课及病虫害专家的编制，但因目前的成员仍为植物病理学或昆虫学系的毕业生，其过往接受过的训练仍为病虫分立、不含非传染性

22、疫病虫害，所以目前仍非属於具有 80%诊治能力的植物医生，其对疫病虫害问题的全科整合、快速处方仍属不足。何况以作物环境课 3-4 位技术人员之编制，主要工作仍为研究与推广，服务地点集中一处，当然无法满足全县 13 乡镇市、分散各地数万农民及农企业、随时皆属紧急、在诊断、处方、药效评估上的需求。遗憾的是，至目前唯止，我国尚无正式植医之制度，全台湾在过去只有一位取得日本树医执照之植医在营业，若按正规制度 ，则我国之植医当然应由植物病理、植物医学科班毕业出身之植医人员，加上临床实习，确实拥有诊治能力者始能担当此一专门职业。但国内设有植病 、植医之大学，包括台大、中兴、屏科大等，往年却都只专注於基础科

23、学之研究，数十年来一直忽略整合植医的效益与社会需求、未了解农民及农企业对此有极高度之需求 、也未曾以整合全科的课程培养出 具诊治能力之植医。结果是大部份的大学毕业生，约只具有二成之诊治能力 ，无法胜任植物医生之工作。研究所硕博士班之毕业生又都过於狭隘的钻研，往往数年内只研究非常狭窄的某一微生物、某一生化、某一技术，极度缺乏田间宏观诊断、巨观诊断、处方等经验与能力，即与临床的专业知识渐行渐远，毕业後诊治能力 并未增加，对农民最迫切需要之诊断、处方、成效管理等皆帮不上忙。相信这一环节的缺失，正是植保、植医学界这麽多年来最大的遗憾所在。而台湾八十万农民，面对百般复杂、快速又猖獗的病、虫、草、药、营养、逆境等问题时，多无贵人相助，只