植物缺铁性黄化病的防治技术应用研究的文献综述

李培根，张玉婷，陈佳毅，朱芝宜，琚淑明

（徐州工程学院，江苏 徐州 221018）

0 引 言

铁（iron）是最早被发现的植物必需营养元素，自然界中铁元素的含量很丰富，在所有元素中居第四位。作为细胞色素、核糖核苷酸还原酶、固氮酶、铁氧化还原蛋白等物质的组成成分，铁在植物体内参与碳的同化、氮的生物固定和同化、分子氧的储存和运输、核糖核苷酸的还原、过氧化物的分解以及电子传递发生等重要代谢过程[1]。

缺铁性黄化病是由于植物体内Fe 元素含量相对过低而导致的叶片黄化，植物生长势衰弱，甚至危害植物生存的一种生理性病害。据统计,全世界大约有40%的土壤缺铁, 在干旱和半干旱的石灰性土壤上缺铁现象尤为突出[2]。人们发现缺铁黄化症已严重影响农作物、果树、花卉等植物的生长和生产[3]，在实际生产中急需寻求切实可行的方法去矫治缺铁黄化症。

20 世纪以来，国内外学者从各个方向对植物缺铁性黄化病的防治技术应用进行了大量研究，对植物黄化病防治有了更为深入的了解。本文从植物缺铁性黄化病的防治技术应用研究进行综述，同时对防治植物缺铁黄化研究方向提出展望。旨在为植物黄化病的防治提供长期有效的方案。

1 发病原因

国内外学者对植物缺铁黄化病的原因进行了大量研究以及深入的探讨，虽然至今仍不完全清楚具体诱因，但不同研究者对缺铁黄化病的原因给出了不同的解释以及相应的防治措施。

研究显示碱性土壤环境条件下，由于其pH 值过高（＞7.0），导致土壤溶液中的Fe 多为植物不可利用的Fe3+，而pH 值每升高1,有效铁含量降低两个数量级，因此环境pH 值是影响土壤中植物铁有效性的主要因素之一[4]。在碱性土壤中，土壤铁营养不足，磷、碳酸钙、碳酸盐的含量过高都可能会使植物缺铁黄化[5-9]。植物缺铁黄化在酸性土壤中也能发生，在酸性土壤中，含铜杀菌剂的过多使用和土壤中锌、铁、氮、磷等元素之间不平衡都可能导致植物缺铁[10-11]；Waksh 等人发现植物缺铁黄化在含有大量可溶性锌的酸性泥炭土上也会发生[12]。

同时，土壤温度较低也可能会引起植物缺铁黄化[13]，植物根系释放的用于将Fe3+还原成Fe2+铁离子螯合物还原酶和用来运输Fe2+的铁调节转运载体IRT1 在低温状态下活性会降低，根系对于Fe3+铁离子的还原和对Fe2+的吸收运输效率都大大降低，进而导致植物体缺铁[14]。

2 地域分布

由于受土壤pH 值、氧含量等因素影响,土壤中大多数铁以难溶于水的三价铁形态存在[15]。目前全世界高达40%的土壤缺铁,在干旱或半干旱气候区,碱性土(pH 值＞7.0)分布很普遍,土壤缺铁现象更加严重[16]。

据调查，我国江苏、四川、河南、安徽、甘肃等地有大面积碱性土壤，碱性土壤导致的植物缺铁性黄化病使植物黄化，作物减产，例如香樟[17]、桉树[18]、梨树[19]、葡萄[20]、柑橘[21]类等植物缺铁性黄化病多被报道。一般认为，缺铁性黄化病在北方较为常见，但在南方也并不少见。我国北方大部分地区为碱性石灰质壤土；南方大部分地区的盆栽土壤经常导致缺铁性黄化病；此外，在土壤黏重、地下水位过高或排水不良地区，缺铁性黄化病也有经常发生[3，22-25]。

同时，缺铁性黄化病在北美大陆[26]、地中海沿岸[27]、原苏联的南部以及南美的部分地区也引起广泛关注[28-29]。2017 年，土耳其地区发现农作物大豆在田间生长过程中由于铁缺乏症，对大豆产量造成极大的不利影响[30]。2018 年，南澳大利亚州东南部沿路旁树木（主要是桉树）发生黄化病，叶子的叶脉泛黄并最终导致死亡，对经济造成了一定的损失[31]。

3 应用技术

为了矫治植物缺铁性黄化病带来的农作物产量下降，提高农作物及观赏植物的质量，常用的防治技术为：施用铁肥、选用或靠接铁抗性砧木品种、土壤应用有机肥、土壤局部酸化和应用菌肥等。

3.1 施用铁肥

针对植物易发的缺铁黄化病，较其他方式来说，施用铁肥是最直接简易的矫治措施，目前常见的铁肥种类有无机铁肥、螯合铁肥、有机铁肥、缓释铁肥[32]，常用施用方式主要是以下几种：

3.1.1 叶面喷施

叶面喷施铁肥是一种矫治植物缺铁黄化的常用方法，对于一些价格比较昂贵的铁肥来说叶面喷施的方法可以节约成本，但同时也存在一些缺点，如铁肥不易附着于植物，持效期短，常需要多次喷施，局部有效等。

喷施不同种类铁肥，其矫治效果也不同。王光州等曾在黄化的猕猴桃叶片上喷施不同的铁肥，经实验对比发现柠檬酸铁对改善猕猴桃缺黄化症效果最佳，复合氨基酸铁次之[33]。刘文龙等实验发现，叶面施用含柠檬酸铁和EDDHA-Fe 的复合铁肥后，有效改善花生缺铁黄化症，提高花生产量[34]。郭爱霞等利用硫酸亚铁与氨基酸(AA)、尿素(Urea)以及乙二胺四乙酸二钠(EDTA)螯合铁的不同组合，喷施于黄化的苹果叶片，发现Fe-EDTA-Urea 矫正苹果叶片失绿效果最佳[35]。

3.1.2 土壤施用

土壤施用铁肥是通过对缺铁土壤施用铁肥来改善植物缺铁黄化，一般施用无机铁肥即硫酸亚铁，但在碱性土壤上施用的无机铁肥由于氢化作用最终会转化为氢氧化铁，因此无机铁肥在碱性土壤中的效果很差，不仅用量大且持效短[36]。周正卿等研究发现要使黄化的苹果叶片复绿，需要施用大量的硫酸亚铁，虽然能起到一定的防治效果，但铁肥持效性较差[37]。而有机螯合铁肥是稳定性很高的含铁化合物，用于土壤施用的效果很好，且持效期可长达一年左右，但其价格昂贵，限制了其在生产上的广泛使用。

3.1.3 树干注射

树干注射是将铁肥直接注入植物体，避免了铁的氧化及有效性短等问题，植物叶片复绿明显且持效性长，近年来，树干注射在植物中也得到逐步应用，牛晓琳等对叶片缺铁黄化的金丝枣进行树干注射，结果表明，注射不同浓度的铁肥均使金丝枣叶片中铁含量不同程度提高，促进金丝枣生长，产量增加[38]。但树干注射也存在一些技术问题，如钻孔力度、钻孔深度把握不当等会影响液体流速，输液浓度控制不当将会导致果树产生病害或死亡。同时树干注射需要耗费一定的人力和物力，增加生产成本。

3.2 选用或靠接铁抗性砧木品种

作物的不同品种或同一种间对缺铁胁迫的抗性有较大的差异。Han 等实验表明，缺铁条件下，小金海棠缺铁胁迫的抗性比山定子高[39]。苹果中的不同品种缺铁时发病症状不同，红星、国光、元帅系等病症较轻，而金冠、红玉等品种病症较重[40]。生产中通过选育和靠接铁高效品种或耐缺铁砧木品种，可以有效改善作物缺铁黄化。目前这一技术在果树上的应用研究较多。段文娟在3 种梨砧木缺铁胁迫的研究中发现，缺铁时，杜梨的抗缺铁性最强，以它作为砧木，果树体内Fe3+还原酶活性增强，可以为果树提供有效铁[41]。目前，引进杜梨种子来作香梨的砧木在新疆地区已有实践且效果良好。韩为璨为改善枳砧缺铁黄化病，采用酸橙靠接的方法，取得显著效果[42]。

3.3 土壤应用有机肥

土壤施用有机肥能增加土壤有机质含量，促进土壤养分的释放及有效性产生，有机肥肥效平稳且持久性强，能够一定程度上增加土壤有效铁含量，但过量施用会使土壤毛管水流失，保水保肥能力减弱。赵明等研究发现鸡粪可明显增加土壤有效铁含量[43]。刘茂等研究表明施用有机肥能有效提高香梨叶片中Fe 的含量，改善香梨缺铁黄化病[44]。倪琳琳等研究砂梨缺铁黄化症发现施用蚯蚓粪比鸡粪，羊粪，菜饼的土壤有机质含量高，且土壤有效铁含量显著增加[45]。

3.4 土壤局部酸化

土壤局部酸化就是通过向土壤中施酸化剂来降低土壤pH 值，从而增加土壤中有效铁含量改善植物黄化病。使用酸化剂改良所需时间较长，但能取得较好的改良效果[13]。以传统的灌溉方式全田施用酸化剂会产生很大的成本，同时长期使用会造成土壤盐渍化，因此局部高频滴灌酸化剂成为一种经济可行的方案。但目前在酸化剂的选择上还存在着争议。张书捷等研究表明向土壤中局部滴灌酸化剂，能有效防治水稻苗期黄化问题，且硫酸铵（生理酸性盐）结合硝化抑制剂效果最佳[13]，也有利用硫磺作为酸化剂也在一定程度上起到改善植物缺铁黄化的现象[46-48]。

3.5 应用微生物肥料

微生物肥料也称为生物肥料、菌肥等，指含有活性微生物的特定制品，通过其中所含微生物的生命活动，增加植物养分的供应量或促进植物生长，改善农产品品质及农业生态环境，其中活微生物起关键作用[49-50]。相当数量的细菌和真菌种类相互作用，与植物构成一个整体系统，对植物生长发挥有益的作用[51]。相关科研人员对微生物肥料做了大量研究，发现其可有效改善植物缺铁黄化现象，拥有低成本、操作简单、功效长等优点，利用AM 菌根与铁载体细菌等菌肥成为防治缺铁性黄化病的一种新的途径。

3.5.1 利用AM 菌肥

丛枝菌根真菌在自然环境中广泛分布，是微生物肥料的重要组成部分。近年来，利用丛枝菌根防治缺铁性黄化病的研究多有报道。Maciej Gastol 等人利用AM 菌根接种苹果幼苗，根系中Fe 的含量显著多于未接种前[52]。唐振尧与何首林研究了利用AMF 可以使柑桔吸收铁含量增加，能有效改善植物缺铁黄化的现象[53]。王明元等人研究，将地表球囊霉（Glomus versiforme）在碱性条件下接种在枳实生苗，促进了植株生长，增强了根系三价铁还原酶活性，减轻了其缺铁性黄化病的产生[16，54-55]。目前来看，AMF 接种可以有效的改善植物缺铁的现象，拥有低成本、功效长等的优点，同时还可以提升土壤肥力，进行土壤生态修复治理，具有极好的发展前景。因为AMF 接种本质上不是直接给植物提供铁营养，而是通过微生物促进植物对铁的吸收，所以在运用AMF 接种时需要注意要调整好植物与微生物之间的关系，如果操作不当，也可能会造成无成效或见效低的后果。

3.5.2 铁载体细菌

铁载体细菌是指在缺铁条件下，能够分泌分子量低，特异性高，具有极强螯合Fe3+能力的小分子有机化合物（铁载体）的细菌。其可作为菌肥用于缓解植物缺铁黄化现象，据相关研究人员发现铁载体细菌对于改善草莓、棉花、花生、桃树植物黄化现象有一定效果[56-60]，其作用机制可能为提高土壤中的有效性铁的含量，促进植物对土壤铁的吸收。就其生态、经济、长效等因素考虑，利用铁载体细菌是一种改善植物缺铁黄化现象效果良好的措施，但应用时也会出现细菌定植率低的状况，从而造成见效低的后果。

4 展 望

铁是植物正常生长发育所必需的营养元素，植物缺铁黄化会导致农作物产量下降，生长受到抑制，严重时会造成植物死亡。多种作物缺铁表现出的形态和生理指标的变化基本趋于一致，由此可以看到植物缺铁与外部营养环境有着密不可分的联系，缺铁性黄化往往由多种因素导致，土壤pH 值偏高、贫瘠、温度较低往往是缺铁性黄化病发生的重要原因，目前关于植物缺铁所造成的影响与症状的报道很多，但具体到影响作物品质、生理生化指标、抗性等因素还需进一步的研究。

防治缺铁性黄化的实质是对铁的利用过程的优化，增加铁的利用效率是提高防治植物缺铁黄化效果的重要途径，作物利用铁效率越高，所需投入的肥料随之相应减少，既减少成本投入也在一定程度上保护生态环境。养分失调问题往往会导致肥料失灵，它是由于过量施用一种元素，而导致其他元素不平衡，在大量施用铁肥的过程中，是否会导致养分失衡问题，也需要进一步的探讨。提高对铁的利用效率也要从肥料本身出发，发现其存在的问题，生产新型肥料。使肥料养分的释放规律与植物吸收规律相结合的控释肥料以及促进植物对土壤铁吸收的微生物菌肥将会在未来农业生产上担当重要角色，新型肥料的研究与开发在未来具有辽阔的发展前景。