咖啡生产在埃塞俄比亚的地位
埃塞俄比亚作为阿拉比卡咖啡(Coffea arabica L.)的主要起源地,其咖啡种植历史悠久。目前,该国是全球第五大咖啡生产国,每年出口大量阿拉比卡咖啡。咖啡产业对埃塞俄比亚经济意义重大,贡献了 5% 的国内生产总值(GDP)、10% 的全国总收入、12% 的农业产值、42% 的外贸税收以及超过 26% 的出口收益,还为约 25% 的人口提供了就业机会。
埃塞俄比亚的咖啡生产系统多样,包括森林咖啡、半森林咖啡、庭院咖啡和种植园咖啡。森林咖啡系统中,咖啡树在自然森林中自然生长和再生,占全国咖啡产量的 10%;半森林咖啡系统与之类似,但有人为管理,产量约占 35%;庭院咖啡系统主要是小面积的后院种植园,产量约占一半;种植园咖啡系统通过密集种植和科学管理,产量占 5 - 6% 。
埃塞俄比亚阿拉比卡咖啡生产面临的挑战
尽管咖啡产业在埃塞俄比亚经济中占据重要地位,但该国咖啡平均生产力较低,过去十年平均每公顷产量仅 0.68 吨。主要原因包括传统的生产方式,农民依赖传统耕作方法,对新技术的采用缓慢;土壤管理不善和农艺措施不当,影响了咖啡的产量和质量;咖啡病虫害问题严重,其中咖啡浆果病(Coffee Berry Disease,CBD)是最具经济破坏性的病害;全球咖啡价格波动,农民议价能力有限,收入受影响。
咖啡浆果病(CBD)概述
起源与分布
1922 年,CBD 首次在肯尼亚西部被发现,当时导致了高达 75% 的作物损失。随后,它迅速传播到肯尼亚其他咖啡种植区,并在 1930 - 1964 年间传播到安哥拉、刚果民主共和国、喀麦隆、卢旺达、乌干达和坦桑尼亚等非洲国家。1971 年,该病害在埃塞俄比亚的阿加罗(Kefa)、戈尔(Ilubabor)和翁多杰内特(Sidamo)地区首次报道,到 1978 年已几乎遍布该国所有咖啡种植区。
埃塞俄比亚的发病现状
在埃塞俄比亚,CBD 对阿拉比卡咖啡的生产和生产力构成严重威胁。多项研究表明,其在主要咖啡种植区的发病率和严重程度较高,不同地区的发病率和严重程度有所差异。尽管一直在努力控制,但该病害仍在蔓延。
经济影响
CBD 对非洲中部和东部国家的咖啡种植造成了重大经济损失,仅非洲可出口的阿拉比卡咖啡豆每年因该病害的损失估计在 3 亿至 5 亿美元之间。在埃塞俄比亚,全国因 CBD 造成的损失通常在 24% - 30%,在适宜病害发生的季节,部分地区损失可达 100%,这不仅导致产量下降,还影响了咖啡的品质,降低了市场价值。
症状表现
CBD 症状在咖啡植株的多个部位出现,但对浆果的危害最为严重。初期,幼嫩浆果上出现小的水渍状病斑,迅速变为深褐色或黑色并略微凹陷,一周内病斑可扩展至整个浆果,导致其腐烂。在潮湿条件下,病斑表面可见淡粉色孢子。此外,感染初期浆果会提前脱落,病斑还可出现在幼嫩的果柄上。还有一种 “痂状” 病斑,主要出现在幼嫩的针尖状和成熟的绿色浆果上,是植株对感染的抗性反应,在一定条件下可能会发展为活性病斑。
生物学特性与宿主范围
引起 CBD 的病原菌最初被描述为 Colletotrichum coffeanum,后因独特的致病性和遗传特征被重新分类为 C. kahawae。它与其他 Colletotrichum 物种不同,专门针对发育中的咖啡浆果和幼苗下胚轴。C. kahawae 在年轻茎干的树皮外层腐生生长,与其他微生物共同构成接种源。其分生孢子在感染浆果上的分生孢子盘基部分生细胞中产生,在培养基上生长缓慢,菌落呈深绿色灰色,有浓密的气生菌丝,不产生分生孢子盘,分生孢子透明、单细胞、圆柱形,两端圆润,有两个油滴。目前尚未可靠鉴定出其有性阶段。
病害循环
CBD 的爆发始于上一季留在树皮和干瘪浆果上的分生孢子,这些分生孢子通过水和飞溅传播。孢子萌发需要液态水,在适宜温度(22°C)下,萌发后形成深色、厚壁的附着胞,通过机械压力和分泌角质降解酶穿透寄主表皮。病菌侵入寄主后,先经历一段无症状的生物营养阶段,随后进入坏死营养阶段,导致病害症状出现。病害症状的发展需要雨水或适宜温度与雨水的共同作用,孢子在高湿度下产生,干燥条件下病斑会停止发展。咖啡花在开花后 4 - 14 周易受感染,早期浆果和成熟绿色咖啡豆有一定抗性,但随着浆果成熟,又会变得易感。
病害流行病学
CBD 的发生和严重程度因地点和季节而异,主要受宿主易感性、病原体侵袭力和气候条件的综合影响。天气因素中,降水、湿度和温度对病害的爆发至关重要。研究表明,较低温度(约 21.5°C)、较高降雨量(超过 700 毫米且持续 74 天以上)有利于病害发展。充足的水分是病菌分生孢子传播和萌发的必要条件,因此在降雨量大或异常降雨的地区,病害更容易流行。此外,遮阳可以减少病害严重程度,人类活动、动物等也可能传播病菌。
病原体变异性
在埃塞俄比亚,虽然只有 C. kahawae 会导致咖啡樱桃炭疽病,但研究发现该病原体存在侵袭力的变异,不过尚未发现明显的小种分化。不同地区的 C. kahawae 种群在分子水平上也表现出较小的变异性,但对其生物学的了解仍有限,需要进一步深入研究。
咖啡浆果病(CBD)的管理策略
文化控制
文化控制方法通过改变种植环境和管理措施来减少病害发生。合理的咖啡植株间距可促进空气流通,降低湿度,减少病害传播;修剪可以改善树冠通风,减少表面湿润时间,降低湿度,同时去除感染的干瘪浆果和其他病株部分,减少接种源。不同咖啡生产系统中的遮阳树管理对 CBD 的发生程度有显著影响,庭院咖啡系统中由于缺乏遮阳,病害程度较高,而森林和半森林系统中,遮阳可以改变微环境,减少病害发展。
咖啡宿主植物抗性
种植抗病咖啡品种是控制 CBD 的一种经济有效且可持续的策略,符合有机咖啡生产的环保要求。过去几十年,埃塞俄比亚通过多学科合作,选育出了 15 个高抗、高产且商业品质可接受的咖啡品种,目前已有 40 多个抗病品种在主要咖啡种植区推广。然而,抗病品种的种子供应不足,许多农民仍在使用易感染的地方品种,因此需要加强新品种的推广。
化学控制
在大多数受 CBD 影响的地区,化学控制仍然是必要的。曾推荐使用的杀菌剂如百菌清(chlorothalonil)、氟啶胺(fluazinam)、氧化亚铜(cuprous oxide)和咪鲜胺(prochloraz)等对控制病害有一定效果。但自 20 世纪 90 年代起,埃塞俄比亚因生产有机咖啡,已停止使用合成化学药剂控制 CBD。
利用天然化合物控制
植物提取物和精油因其安全性和潜在的多种应用受到关注。研究发现,大蒜(Allium sativum)、长穗猫尾草(Craton macrostachyus)、多球斑鸠菊(Vernonia polysphaera)和丁香(Syzygium aromaticum)等植物的提取物对抑制咖啡树病原菌的菌丝生长和分生孢子萌发有效,可降低 CBD 的严重程度。
生物防治
生物防治利用活的生物体或其副产品抑制植物病原体。咖啡植物微生物群落中的一些成分对 C. kahawae 表现出显著的拮抗活性,如 Epicocum nigrum、巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)、Mycoides 芽孢杆菌(B. mycoides)和刺孢假单胞菌(Pseudomonas spinosa)等,它们有望成为商业生物防治剂,但目前尚未得到充分开发。
植物防御诱导系统抗性
通过外源应用水杨酸(Salicylic acid,SA)、茉莉酸(Jasmonic acid,JA)等化学物质,可以诱导植物产生系统抗性。研究表明,用 SA 处理咖啡幼苗可使标准易感品种的病害严重程度降低 51.6%,说明这种方法在控制 CBD 方面具有潜力。
综合 CBD 管理
综合病害管理(Integrated Disease Management,IDM)是一种生态策略,强调多种控制方法的结合,减少对合成化学药剂的依赖。有效的 IDM 包括优化树冠通风、管理遮阳、合理密植等措施,还可以通过修剪较高的茎干减少病害接种源。然而,埃塞俄比亚在综合 CBD 管理策略方面的信息有限,未来需要进一步研究和整合这些策略。
结论与建议
CBD 仍然是埃塞俄比亚阿拉比卡咖啡种植的主要挑战,尽管自 1971 年首次爆发以来采取了多种措施,但病害尚未得到有效控制。为解决这一问题,应加快已发布抗病品种的推广,并继续开发新的抗病品种。同时,基于病原体生物学特性,优先发展环保的综合病害管理策略,以促进埃塞俄比亚咖啡产业的可持续发展。
气候变化对病害发展的影响日益显著,需要开展流行病学研究,了解降雨、温度和湿度等气象变量对病害进展的影响,为制定有效的管理策略提供依据。此外,虽然对 CBD 病原体的研究已有一定基础,但仍需通过详细的分子研究,深入了解其基因组学和多样性,为病害管理提供更有力的支持。