簡述各營養元素對植物抗病性的影響

    隨著糧食需求、氣候變遷,提升作物營養,降低環境逆境,需要找出能提升植物抗病性並且提升作物產量與品質的方法。植物營養元素會影響植物病害控制能力。所有必要元素都會影響病害的嚴重程度,然而並沒有一致的標準,這是因為環境差異與病原菌的多樣性,營養元素的效果可能不同甚至是完全相反。

    植物的抗病性是植物抵抗病害侵入的能力,以及在感染後維持生長與產量。透過土壤環境改變、肥料使用來管理營養的可用性,可建立綜合病害管理策略(IPM)。營養元素透過影響植物或病原菌的生理,例如細胞壁、膜系的完整性及植物的生理代謝與物質合成。營養元素會改變作物的生長速率,比如苗期時容易受到感染,營養元素能刺激生長避開感染風險。

    當植物受到感染,對營養的吸收、同化、轉運及利用效率受到影響。當植物受到感染,可能會導致營養元素缺乏,使得更容易受到感染,或因為轉運受到抑制而產生營養缺乏或過量累積。

    許多土壤病原菌的共同病徵是感染根部使之無法傳遞營養與水分。維管束病害會影響水分與養分的運輸與利用。過去發現禾本科施用氮肥會降低Gaeumannomyces graminis的感染;施用磷肥會降低Gaeumannomyces graminis與根腐病(pythium root rot)的感染。然而施用氮肥會增加鏽病、白粉病。因此養分與病原菌的交互作用是複雜的,

以下列舉營養元素與病害交互作用間的例子:

  1. 氮肥

    氮肥影響植物生長發育,但施用氮肥對抗病性的影響會根據病原菌的不同有所差異。對某一些絕對寄生菌而言,在施用氮肥後會增加感染性;兼營寄生菌在施用氮肥後則降低感染性。土壤中的病害則更為複雜,會因為微生物相互影養、植物的物理性、以及化學性屏障作用而影響病害的發生率。

 

  1. 鉀肥

    添加鉀肥會降低植物對病原菌的敏感性,然而當到達最佳水平後,即使增加鉀肥也無法提高抗性。當鉀缺乏時,植物無法累積高分子量的物質(蛋白質、澱粉、纖維素)。鉀也能促進表皮細胞外層的增厚,抵抗病原菌的入侵。

  1. 磷肥

    磷是細胞中許多有機分子的組成之一,包含DNA、RNA、ATP、磷脂質。磷也參與植物及病原菌的生理代謝。但是在與作物抗病力部分的結果並不一致。

  1. 鈣肥

    鈣能夠穩定並維持膜系。鈣也是細胞壁的重要結構。當採收儲存前施用鈣能有效避免生理障礙與果實腐爛。

  1. 硫、鎂

    硫與鎂對植物抗病性的提升尚無足夠的資訊。但有資料顯示硫能降低馬鈴薯瘡痂病;鎂會降低花生豆筴的鈣含量,使之容易被絲核菌屬、腐霉屬分解。

  1. 微量元素

    微量元素透過影響生理與生化反應來應付病原菌。微量元素也能間接影響抗病反應,當植物缺乏微量元素,可能無法誘發防禦反應。微量元素也與酚類物質、木質素的含量、以及膜系的穩定性有關,。

   

6.1.  錳

    錳能夠控制白粉病、露菌病、小麥全蝕病等病害,但錳的施用是受到限制,這是由於錳肥對大多數需要錳補充的土壤的無效性和殘留效果差,與錳的複雜土壤生物化學。如石灰土壤中,添加錳後在土壤中大約有90-95%是無法移動的。6.2.  鋅

    鋅對植物抗病性的反應很不一致,正反面或無效的結果都有。而某些抑制病害嚴重程度的例子可能是因為鋅對於病蟲害的直接毒性,而非影響植物生理代謝。

6.3.  硼

    硼缺乏症是世界上最廣泛存在的微量元素缺乏。硼直接影響細胞壁的結構與穩定性,有助於降低病害嚴重程度。另外硼對病害程度的降低可能有三個原因:硼維持細胞壁的結構的穩定性與剛性、對細胞膜維持完整性、穩定性或功能、以及對酚類化合物或木質素的生理代謝功能。

6.4.  鐵

    鐵對於植物病害控制的研究較少。相較於錳、銅、硼對微生物的需求量較少,鐵對於一些病原菌而言,需求量或利用效率比高等植物高。鐵也能促進某些細菌的抗真菌抗生素產生,而某些根圈微生物能夠利用土壤中的鐵合成螯鐵蛋白,在實驗室中能抑制胡瓜萎凋病病原菌的孢子萌發。

6.5.  氯

    植物僅需要極少量的氯,在農業栽培中,過多的氯會產生危害。施用氯會提高作物的抗病性,但該使用量遠高於作為微量元素的需求量,又低於產升傷害的施用量。

6.6.  矽

    當植物中可溶性矽含量較低,添加矽肥後能促進生長、提高產量、降低礦物毒性、更好的病害與蟲害抗性。

 

資料來源:https://link.springer.com/article/10.1051/agro:2007051

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