宋健楊堅

（南京農(nóng)業(yè)大學 人文社會科學學院，江蘇 南京 210095）

方中達與建國初期水稻白葉枯病的研究

宋健楊堅

（南京農(nóng)業(yè)大學 人文社會科學學院，江蘇 南京 210095）

方中達（1916—1999），我國著名植病科學家、農(nóng)業(yè)教育家、中國現(xiàn)代植病科學的奠基人之一。從美國留學歸來之后，方中達一直專注于全國的水稻白葉枯病防治工作，從白葉枯病菌侵染循環(huán)研究入手，通過選用抗病稻種、稻種消毒等多種方法對水稻白葉枯病進行綜合防治，有效控制了病害的發(fā)生，為建國初期水稻病害的防治做出重要貢獻。

方中達；建國初期；水稻

方中達（1916—1999），我國著名植病科學家、農(nóng)業(yè)教育家、中國現(xiàn)代植病科學的奠基人之一。水稻作為我國最主要的糧食作物，其種植面積和產(chǎn)量均居糧食作物的首位，建國初期水稻白葉枯病肆意橫行，嚴重影響了水稻產(chǎn)量。從美國留學歸來之后，方中達一直專注于全國的水稻白葉枯病防治工作，從白葉枯病菌侵染循環(huán)研究入手，通過選用抗病稻種、稻種消毒等多種方法對水稻白葉枯病進行綜合防治，有效控制了病害的發(fā)生，為建國初期水稻病害的防治做出重要貢獻。然而，國內(nèi)許多介紹中國植病發(fā)展史的論文或者專著中，大多是以植病技術發(fā)展為線索，很少涉及推動植病研究技術進程的科技人員，所以我們很難看到方中達的名字。這對貢獻于植病研究技術事業(yè)的先驅(qū)們無疑是一種埋沒。

一、建國初期水稻白葉枯病的防治形勢

“民以食為天”，在我國黃河以南地區(qū)，水稻一直是種植面積最大的糧食作物。然而，由于各種植物病害的肆虐，水稻產(chǎn)量一直上不去。白葉枯病是僅次于稻瘟病的重要水稻病害，1884年在日本被發(fā)現(xiàn)和報導，之后我國各地的水稻種植區(qū)亦有發(fā)生，但危害尚不大。20世紀初，在我國華南稻區(qū)首先報導有該病發(fā)生，后病區(qū)不斷擴大，在江蘇、浙江、安徽等地都引起不同程度的為害。20世紀50年代，水稻白葉枯病在我國的長江流域和珠江流域稻區(qū)大范圍流行，因水稻白葉枯病引起減產(chǎn)的一般是10%左右，輕的也有1—5%，但是發(fā)病重的減產(chǎn)可達50—60%，甚至90%以上，總計減產(chǎn)面積在500萬畝以上。[1]

日本是最早研究水稻白葉枯病的國家，但直到1917年經(jīng)研究才證實其為細菌寄生所引起。日本植病專家經(jīng)過幾十年的研究，積累了一些有關病害與環(huán)境因素關系的資料，但對病害初次侵染的來源，即病原細菌在何處越冬這一關系到制定防治措施的關鍵性問題，意見仍然很不一致。我國有關水稻白葉枯病的研究工作，雖在二十年前就有人作過調(diào)查，但國內(nèi)有關水稻白葉枯病資料還是很少，再加上我國之前防治水稻病害方面的農(nóng)業(yè)技術并不是十分發(fā)達，對白葉枯病的防治，除去注意品種和施肥以外，還沒有更積極有效的方法，往往造成極大的損失。

二、發(fā)現(xiàn)白葉枯病菌初次侵染來源

在20世紀初，日本學者石山信一及橋罔良夫認為土壤和作物殘余中的細菌是白葉枯病初次侵染的來源，而后藤和夫等證明白葉枯病細菌在土壤中不能越冬，提出初次侵染的來源是病葉和種子中的細菌的說法，并且他發(fā)現(xiàn)在野草中越冬的細菌也是侵染的來源，其中主要的越冬寄主是鞘糠草。后藤和夫從自然感染的菱白和李氏禾上分離到的菌株，亦能為害水稻。并且水稻的白葉枯病細菌，經(jīng)過人工接種，也可以為害菱白和李氏禾等禾本科野生植物，所以他認為李氏樂以及其他禾本科雜草是白葉枯病的初次傳染來源。[2]

對于日本專家的結(jié)論，方中達持懷疑態(tài)度。從1949年開始，方中達和助手經(jīng)常一起深入農(nóng)村調(diào)查，同時在實驗室和溫室觀察病害的發(fā)生規(guī)律，發(fā)現(xiàn)白葉枯病種子傳染的可能性很大。1950年，方中達特意從江寧縣淳化鎮(zhèn)水稻白葉枯病病區(qū)取得“勝利”水稻的種子，在金陵大學體育館前新辟的小塊水稻田中試種。金陵大學附近數(shù)里之內(nèi)之前并沒有水稻，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了白葉枯病，這間接證明水稻種子可能是帶菌的。他接著使用帶菌種子進行實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)秧苗的發(fā)病率與種子帶菌率聯(lián)系很緊密，種子帶菌率高，秧苗發(fā)病率也高。1955年進一步試驗病種，種子已經(jīng)貯藏一年以上（1955年8月收獲的種子，到1956年9月檢查），播種以后幼苗的發(fā)病率是7.4%，同時播種的健全的種子，秧苗沒有一株發(fā)病，由此得出白葉枯病病菌能在種子上成活和越冬的結(jié)論。方中達和助手進行的接種試驗，盡管使用的接種菌量很大，但是發(fā)現(xiàn)土壤接種傳染的效率并不高，所以日本專家認為土壤可以作為初次侵染的來源的說法也是不成立的。經(jīng)過多次試驗、調(diào)查，方中達提出水稻白葉枯病種子帶菌的觀點。1956年初，他在全國水稻白葉枯病防治專業(yè)會議上首次報告了這一成果，引起與會者的廣泛興趣。會議結(jié)束后，方中達將研究成果整理成論文《水稻白葉枯病侵染循環(huán)的初步研究》發(fā)表出版。

三、論證白葉枯病菌再次侵染途徑和傳播方式

當時對水稻白葉枯病病菌再次侵染研究則更少，接種的方法存在著很大的問題。日本專家石山信一認為細菌必須從傷口侵入，橋罔良夫則認為白葉枯病的發(fā)生和臺風密切相關，因此每年七、八月如遇臺風，白葉枯病必然大流行。[3]

方中達并沒有受上述觀念的束縛，他大膽對破除日本專家的迷信，認為白葉枯病侵染循環(huán)中的許多重要環(huán)節(jié)還需要進行詳細研究。他通過對病葉進行解剖觀察，發(fā)現(xiàn)病菌從水孔或氣孔侵染的可能性也很大。

方中達首先進行了苗期接種的實驗，然后再研究成株期的侵入途徑。其中苗期使用了抽氣接種、噴灑接種和水孔接種3種方法：抽氣接種的秧苗從懸浮液中取出時，呈現(xiàn)有水漬狀的條紋，條紋也不限于在葉尖及葉緣上。并且這種接種方法潛育期很短，移植以后，數(shù)日內(nèi)即形成水漬狀的條紋，并能向上下擴展，但其癥狀與自然發(fā)病的情形也不同，因此抽氣接種并不能反映在自然情形下病菌侵入的方式。在適宜的條件下，噴灑接種和水孔接種的結(jié)果大致相同，噴灑接種雖然將細菌噴灑在整個葉片上，但是根據(jù)發(fā)病部位判斷，有機會侵入的只有那些在水孔上或水孔附近的細菌。噴灑接種時，即使用手將葉片托住，猛烈噴灑葉面，也從未發(fā)現(xiàn)有氣孔或傷孔侵入的現(xiàn)象。噴灑接種的效率有時比水孔接種高，這主要還是因為保濕的作用，使水孔上保持有分泌水，造成細菌侵入的機會。而水孔接種的結(jié)果，說明只要病菌有侵入的機會，接種以后的長期保濕并不是必要的。

1956年6月，方中達參加了江蘇省農(nóng)業(yè)廳組織的考察團，到江陰、溧陽、揚州等地進行考察。在實地考察中，他注意到白葉枯病在水稻早期的為害病狀不很顯著，但在生長后期往往突然大量爆發(fā)，這給了他很大的啟發(fā)。方中達通過接種試驗證實秧苗可以感染，在大田中同樣發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象，但是幼苗感染能否引起成株發(fā)病，還需要證明?；氐綄W校以后，他將播種的幼苗經(jīng)過水孔接種以后，進行了室外和溫室對比試驗，發(fā)現(xiàn)無論在室內(nèi)和室外，都發(fā)現(xiàn)有病苗。但是在溫室內(nèi)生長的病秧，病害不向上發(fā)展，受害的葉片枯死以后，成株即完全無病。室外的病秧，隨著植株的生長，病害會逐漸由下面的葉片向上發(fā)展。將病株移植在溫室內(nèi)栽培的試驗，又用噴灑和抽氣接種的病秧重復試驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在成株期都不發(fā)病。抽氣接種的病秧，發(fā)病極重，有些植株的葉片大部分枯死，但是新發(fā)生的葉片，都是健全的。

試驗的結(jié)果說明，白葉枯病苗期的感染，可以引起成株期的發(fā)病，但是它們的關系，并不是系統(tǒng)性的傳染，而是必須經(jīng)過不斷的再次侵染，病害逐漸向上發(fā)展。若將感染的秧苗移植在溫室內(nèi)（沒有雨露），病菌沒有傳播和引起再度感染的機會，成株也就不再發(fā)病。

通過幾年的艱辛調(diào)查和研究，方中達終于初步弄清楚水稻白葉枯病的侵染循環(huán)原理：水稻種子是初次侵染重要來源之一，帶菌的種子引起秧苗的發(fā)病，病害隨著植株的生長而蔓延，在一個植株上是由下向上發(fā)展，并且可以擴展到鄰近的植株。這種蔓延和擴展，主要是通過水孔的再次侵染。這一時期病害的擴展主要表現(xiàn)為量的增加，也就是逐漸增加受病葉及植株的數(shù)目，在田間形成發(fā)病的中心。到植株后期，植株的抵抗性減退，并且由于氣溫的升高而縮短了潛育期，病害發(fā)病在量和嚴重度方面都很快地增加，這就造成病害突然爆發(fā)的現(xiàn)象。有了上述研究成果，方中達指出今后對于水稻白葉枯病的防治研究著重在早期，包括注意如何獲得無病的種子，找到更有效的種子處理方法，以及防治病害早期的擴展。[4]

四、綜合防治白葉枯病

種子內(nèi)部帶菌是水稻發(fā)生白葉枯病的根本原因，所以獲得無病稻種、選用抗病稻種和對稻種消毒自然成為防治本病的首要關鍵，但白葉枯病是多次侵染性病害，因此，尚須結(jié)合采用一系列耕作栽培措施，以創(chuàng)造適合于水稻生長發(fā)育而不利于病害發(fā)生和蔓延的環(huán)境條件，才能收到更大的防治效果。

20世紀50年代，方中達通過在華東、華中和華南地區(qū)的考察發(fā)現(xiàn)換種是防治白葉枯病的有效措施，并且根據(jù)白葉枯病發(fā)病原理和歷年調(diào)查，水稻白葉枯病在一個地區(qū)并不是全面發(fā)生的。因此他指出首先可以找到并逐步建立無病田和無病區(qū)，無病區(qū)的稻種就可以作為大規(guī)模的調(diào)種用。在病區(qū)一般都能找到無病田或輕病田，即使在本地不能找到無病田或無病區(qū)，還可以從鄰近的無病區(qū)換用同一品種的無病稻種，江蘇的江陰縣自1957年起連年采用無病區(qū)和輕病區(qū)的稻種后，病害逐年減輕，到1959年在80萬畝以上的中稻中，發(fā)病的不過六千畝左右，病害程度也很輕微。[5]

選用抗病品種是防治白葉枯病的有效途徑，除去在自然發(fā)病條件下觀察品種的抗病性以外，方中達還使用人工接種的方法測定了大量水稻品種的抗病性，1956年測定的145個水稻品種中，發(fā)現(xiàn)水稻品種對白葉枯病感染的程度是有很大差別的，各地不同品種的發(fā)病輕重情況完全不同。當大量種植易感染品種時，就會誘發(fā)水稻白葉枯病的發(fā)生和流行，普遍推廣抗性品種時，病害就受到控制，1957年在蘇州推廣抗病良種“農(nóng)墾58號”，使原來老病區(qū)的病害得到了有效控制。[6]

由于換種對廣大群眾的實際應用還存在著一定的困難，1959年夏天方中達提出通過種子消毒的方法來防治水稻白葉枯病，白葉枯病的種子傳染是因為種子的內(nèi)部帶菌，所以稻種消毒所用的方法和藥劑必須是能消滅種子內(nèi)部帶的病原細菌才能得到防治效果。方中達一再提出要多找一些藥劑來進行藥效測定，在將近300種土洋農(nóng)藥的測定中，終于選定了5種防治白葉枯病的種子消毒藥劑和將近10種小麥赤霉病土壤消毒和穗期噴灑藥劑。當室內(nèi)研究獲得初步成果后，他破除了先室內(nèi)再室外最后才到大田的研究步驟，直接使原來要3年之后才能推廣的方法縮短為1年。[7]同時改變過去試驗一定要等有了結(jié)果才能進行第二次重復的做法，改為不斷的連續(xù)重復，大大縮短了試驗期限。

此外，改進耕作栽培技術是白葉枯病防治中不能忽視的問題，合理施肥、淺水勤灌和排水曬田等一系列有利于水稻生育的技術措施，可以增強水稻的抵抗能力。為此方中達對水稻栽培方法與白葉枯病的關系進行了探索研究，根據(jù)對功能葉成分進行生化分析，發(fā)現(xiàn)抗病品種體內(nèi)的多元酚含量比感病品種高，而游離氨基酸的含量少得多，在碳氮代謝的比值方面，不同抗性的品種也有顯著差異，比值高的抗性較強。通過測定病菌的營養(yǎng)生理要求，發(fā)現(xiàn)最適于病菌利用的氮源是谷氨酸和天門冬氨酸等游離氨基酸，從游離氨基酸的分析及其在不同施肥和水漿管理條件下植株體內(nèi)的成分變化來看，品種抗性與耐肥性有關，稻株中游離氨基酸的量高和多元酚的量低，與稻株發(fā)病成正比例的關系。方中達發(fā)現(xiàn)采用當時農(nóng)業(yè)栽培專家陳勇康的“三黃三黑”栽培技術，可以有效避免了稻株中氨基酸量高和多元酚量低情況的發(fā)生，這種豐產(chǎn)栽培技術在抗白葉枯病生產(chǎn)實踐上發(fā)揮著重要的作用。[8]

五、結(jié)語

方中達從美國留學回來以后就一直從事與水稻白葉枯病的研究與防治相關的工作，他大膽懷疑，破除迷信，不受書本文獻等原有觀念的束縛，經(jīng)過多次試驗、調(diào)查，終于找出了水稻白葉枯病的發(fā)生發(fā)展規(guī)律，證實種子是主要的侵染來源，推翻了日本專家的學說。一切從實際出發(fā)，實事求是是方中達先生的一貫作風，他根據(jù)農(nóng)村的實際情況，把研究與生產(chǎn)、抗病選種與推廣有機結(jié)合，努力探索中國植病業(yè)發(fā)展的正確道路，為我國植病研究做出了杰出貢獻。

[1]方中達.水稻白葉枯病[M].南京：江蘇科學技術出版社，1963（2）：1-2.

[3]Hashioka，Y.1951.Bacterial leaf blight of rice and its control，Agric.and Hort.26:644-648.

[4]Ishiyama，S.1923.Studies with reference to leaf withering diease of rice，Rept.Dept.Agric and Commerce，45（3）:233-261.

[6]方中達，劉經(jīng)芳，朱家琳.水稻白葉枯病侵染循環(huán)的初步研究[J].南京農(nóng)學院學報，1957，（6）.

[7]方中達.水稻白葉枯病[M].南京：江蘇科學技術出版社，1963（2）：70.

[8]方中達，劉經(jīng)芳，朱家琳.水稻白葉枯病侵染循環(huán)的初步研究[J].南京農(nóng)學院學報，1957，（6）.

[9]方中達，劉經(jīng)芳，朱家琳.水稻白葉枯病侵染循環(huán)的初步研究[J].南京農(nóng)學院學報，1957，（6）.

[10]方中達，劉經(jīng)芳，許志剛.水稻抗病性研究Ⅲ.水稻黃黑狀態(tài)對白葉枯病的反應[J].植物病理學報，1963，（8）.