土壤微生物與作物土傳病害控制*

黃新琦 蔡祖聰**

1 南京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院 南京 210023

2 江蘇省地理信息資源開發(fā)與利用協(xié)同創(chuàng)新中心 南京 210023

3 南京師范大學(xué) 江蘇省物質(zhì)循環(huán)與污染控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 南京 210023

土壤微生物與作物土傳病害控制*

黃新琦1,2,3蔡祖聰1,2,3**

1 南京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院 南京 210023

2 江蘇省地理信息資源開發(fā)與利用協(xié)同創(chuàng)新中心 南京 210023

3 南京師范大學(xué) 江蘇省物質(zhì)循環(huán)與污染控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 南京 210023

隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平的提高，以高投入與高產(chǎn)出、種植品種單一、復(fù)種指數(shù)高和大量施肥施藥等為特點(diǎn)的集約化種植已成為我國重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式。由于對(duì)作物土傳病原微生物生長繁殖規(guī)律和傳播擴(kuò)散途徑的認(rèn)識(shí)不足，隨著集約化種植不斷推廣與發(fā)展，作物土傳病害在我國已成蔓延趨勢(shì)，對(duì)我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展、農(nóng)產(chǎn)品和生態(tài)環(huán)境安全提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為了有效遏制作物土傳病害蔓延勢(shì)頭，實(shí)現(xiàn)到 2020 年我國農(nóng)藥使用量零增長的目標(biāo)，文章建議：開展土傳病原微生物普查，測土施“藥”，深入研究作物土傳病原微生物，大力普及科學(xué)種植知識(shí)。

集約化農(nóng)業(yè)，土壤微生物，土傳病原菌，可持續(xù)發(fā)展，測土施藥

DOI 10.16418/j.issn.1000-3045.2017.06.006

Soil Microbiome

土壤中存在數(shù)量巨大、種類繁多的微生物，它們中的絕大部分是有益的，在土壤發(fā)育、物質(zhì)轉(zhuǎn)化、結(jié)構(gòu)形成、提高作物養(yǎng)分有效性、抑制病原菌活性等方面發(fā)揮著不可替代的作用。但是，土壤中也存在著另一類引起作物病害的有害微生物，通稱為土傳病原微生物（soil-borne pathogens）。由生活在土壤中或殘留在土壤的病株殘?bào)w中的病菌引起的作物病害統(tǒng)稱為土傳?。╯oil-borne diseases）。土傳病是最常見和最嚴(yán)重的作物病害，是造成農(nóng)藥過量使用的主要原因。因此，亟需加大對(duì)土壤微生物中作物土傳病原微生物的基礎(chǔ)研究，摸清作物土傳病原微生物現(xiàn)狀，切斷作物土傳病原微生物傳播擴(kuò)散途徑，采取測土施“藥”等多種手段，有效遏制作物土傳病害蔓延勢(shì)頭，為實(shí)現(xiàn)至 2020 年我國農(nóng)藥使用量零增長目標(biāo)作出貢獻(xiàn)。

1 土傳病害現(xiàn)狀及成因

傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)種植中，由于輪作、休耕、大量使用有機(jī)肥等措施，作物土傳病害發(fā)生較少。近幾十年來，隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平的提高，以高投入與高產(chǎn)出、種植品種單一、復(fù)種指數(shù)高和大量施肥施藥等為特點(diǎn)的集約化種植已成為我國重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式。這一模式的不斷推廣與發(fā)展導(dǎo)致我國農(nóng)田土壤的大面積退化，其表現(xiàn)為土壤酸化、次生鹽漬化、養(yǎng)分失衡和土傳病害頻發(fā)，且退化面積逐年增加。

土傳病害在世界范圍內(nèi)極其普遍，如枯萎病、立枯病、黃萎病、根腐病、青枯病、根結(jié)線蟲病和疫病，這些病害給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來重大的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重制約高效農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。例如，土傳香蕉枯萎病又名香蕉巴拿馬病、黃葉?。▓D 1），是由土壤中的尖孢鐮刀菌古巴?；?（Fusarium. oxysporum f. sp. cubense）侵染，引起維管束壞死的一種毀滅性真菌病害。2013—2014 年 Nature、英國《獨(dú)立報(bào)》（Independent）及國內(nèi)多家主流媒體相繼報(bào)道了香蕉枯萎病危害[1-3]，對(duì)香蕉種植前景表示出極大的擔(dān)憂。我國 1996 年在廣東省番禺市萬頃沙發(fā)現(xiàn)香蕉枯萎病，由于未被及時(shí)控制，病害迅速通過種苗等途徑傳播，使許多蕉園棄耕改種其他作物[4]，如，2011 年海南省香蕉種植面積一度達(dá) 5.8 萬公頃，由于受到枯萎病等的制約，2014 年其香蕉種植面積僅為 2.5 萬公頃[5]，且仍在逐年減少。受此病害的影響，我國香蕉主栽培區(qū)從廣東依次向海南、廣西、云南等地區(qū)甚至緬甸、老撾等東南亞國家轉(zhuǎn)移。云南省 2005 年開始大面積種植香蕉，每年以 6 千多公頃的速度迅速擴(kuò)張。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，云南全省香蕉種植面積約 9.3 萬公頃，主要分布在紅河、西雙版納、普洱等滇南地區(qū)。西雙版納香蕉主產(chǎn)區(qū)勐海打洛鎮(zhèn)、勐臘縣勐捧一帶、景洪大勐龍一帶最先開始暴發(fā)黃葉病，如今，一半左右的地區(qū)已經(jīng)不能再種植香蕉。香蕉種植開始向高海拔區(qū)發(fā)展[6]。由于香蕉生長需要較高的溫度，適宜種植的氣候和土壤區(qū)域有限，長此以往，香蕉生產(chǎn)將面臨無地可種的境地。再如洋桔梗，作為一種新型鮮切花，2015 年洋桔梗在我國云南種植面積已達(dá) 350 公頃，替代非洲菊成為云南第四大鮮切花[7]。在種植面積不斷擴(kuò)大的同時(shí)，洋桔梗正遭受由尖孢鐮刀菌洋桔梗?；停‵. oxysporum f. sp. eustomae）所引起的枯萎病的嚴(yán)重侵害（圖 2）。據(jù)筆者了解，在連續(xù)種植 3 年后，2014 年云南一花卉果蔬有限公司 13.9 公頃洋桔梗的枯萎病發(fā)病率平均達(dá) 40% 以上。黃瓜、番茄、青椒等大眾蔬菜的種植也普遍遭受土傳病害的侵襲，導(dǎo)致這些農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量不穩(wěn)，市場動(dòng)蕩，前景堪憂[8]。土傳病害不只發(fā)生在瓜果、花卉、蔬菜等經(jīng)濟(jì)作物，而且也發(fā)生在水稻、馬鈴薯、大豆、花生等大田作物[9]。2007 年我國水稻紋枯病發(fā)病面積已達(dá) 1 718 萬公頃[10]。我國馬鈴薯種植面積逐年上升，從 2008 年的 466.33 萬公頃增至 2013 年的 561.47 萬公頃。然而，2008—2014 年間，馬鈴薯早、晚疫病和病毒病年平均發(fā)生面積為 340 萬公頃[11]，這些土傳病害嚴(yán)重威脅我國將其作為第四大糧食作物的發(fā)展計(jì)劃。

圖1 香蕉枯萎?。ㄗ?，對(duì)照）及強(qiáng)還原土壤處理治理香蕉枯萎病的效果（右，強(qiáng)還原土壤處理）（海南樂東，2014年）

圖2 洋桔?？菸“l(fā)病狀況及強(qiáng)還原處理—種植—強(qiáng)還原處理—種植之新連作模式下的花卉洋桔梗生長狀況（云南石屏）

土傳病害主要由土壤中植物病原性微生物引起，常見的土傳病原微生物有尖孢鐮刀菌（F. oxysporum）、立枯絲核菌（Rhizoctonia solani）、大麗輪枝菌（Verticillium dahliae）、腐霉（Pythium spp.）、疫霉（Phytophthora spp.）和根結(jié)線蟲（Meloidogyne arenaria）等，這些微生物在集約化種植土壤中廣泛分布[12,13]。任何生物在生長繁殖過程中均有損害其自身生長環(huán)境的特性，生物對(duì)生長環(huán)境的損害程度隨生物密度的增加而增強(qiáng)，農(nóng)作物也不例外。（1）一般認(rèn)為，農(nóng)作物在生長過程中，通過根系向土壤分泌化感物質(zhì)并為病原微生物創(chuàng)造生長環(huán)境，這些物質(zhì)特異性地誘導(dǎo)相應(yīng)的病原微生物，使其數(shù)量增加。作物收獲后，病原微生物因失去營養(yǎng)來源及寄主植物創(chuàng)造的環(huán)境條件而自然衰減。因此，種植密度低且輪作的傳統(tǒng)種植制度下，發(fā)生土傳病害的機(jī)率較低。高投入、高產(chǎn)量且單一品種種植的集約化種植制度下，作物根系向土壤分泌大量的化感物質(zhì)，誘導(dǎo)病原微生物大量繁殖，最終侵入作物引起病害，因而土傳病害的發(fā)生機(jī)率大。在單一品種種植下，土傳病原微生物數(shù)量自然衰減的時(shí)間更短。（2）傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中施用的有機(jī)肥向土壤不斷補(bǔ)充有益微生物，提高土壤自身抗病性?，F(xiàn)代集約化種植過程中大量不合理施用化肥導(dǎo)致土壤理化性質(zhì)退化，土壤中有益微生物減少，從而不能通過土壤微生物相互克制作用而有效抑制病原微生物的生長和活性，使得土壤自身的修復(fù)能力降低。（3）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者普遍缺乏防止土壤病原微生物傳播和擴(kuò)散的意識(shí)，隨意丟棄染病的作物殘?bào)w，用被病原菌污染的水源灌溉等，加速了土傳病原微生物的傳播和擴(kuò)散。我們?cè)谡{(diào)查中發(fā)現(xiàn)，云南石屏一花卉公司用于灌溉的池塘水中，尖孢鐮刀菌數(shù)量達(dá) 26 cfu mL-1①cfu ，菌落形成單位（colony-forming units），指單位體積中的細(xì)菌群落總數(shù)；西雙版納香蕉種植區(qū)河流水中尖孢鐮刀菌數(shù)量達(dá) 4 cfu mL-1。種子、種苗也是病原菌傳播的途徑。香蕉巴拿馬病即從國外通過種苗傳入，在我國蔓延，對(duì)香蕉在我國的可持續(xù)生產(chǎn)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

2 現(xiàn)有的應(yīng)對(duì)措施

目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對(duì)于土傳病害的防控已有一系列的方法，其中應(yīng)用最為廣泛的是栽培抗性品種和使用化學(xué)殺菌劑。從作物發(fā)病率較高的土壤上選取未發(fā)病植株不斷培育、馴化，以獲得較于野生型更加抗病的品種。在病原菌富集土壤上種植抗病品種可以有效降低作物發(fā)病率。然而栽培抗病品種也有一系列不足。首先，抗病品種往往生長期長，肥料利用率較低。其次，栽培抗病品種并不能消除來自于病因——土壤中所富集的病原微生物的潛在威脅。化學(xué)殺菌劑由于具有成本低、使用方便等特點(diǎn)被農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者廣泛使用。然而近年來，隨著人們對(duì)食品安全和環(huán)境污染的日益重視，許多高效的化學(xué)殺菌劑已被嚴(yán)令禁止使用，如《蒙特利歐條約》[14]明確規(guī)定禁止使用 20 世紀(jì)廣泛采用的土壤熏蒸劑——溴甲烷，我國農(nóng)業(yè)部也推出了《到 2020 年農(nóng)藥使用量零增長行動(dòng)方案》[15]。此外，化學(xué)殺菌劑的大量使用不僅消除了土壤中的病原微生物，同時(shí)也殺滅了植物有益微生物，造成了土壤微生態(tài)區(qū)域的“真空”。由于缺少有益微生物的制約，當(dāng)條件適宜時(shí)，病原菌會(huì)出現(xiàn)井噴式的增長[16]。

近年來，由于具有環(huán)保、高效等特點(diǎn)，生物防治備受科研工作者的推崇。研究表明，在土壤中接種人工選育的拮抗菌和促生菌，或?qū)χ参锸┯眠@些菌株的發(fā)酵產(chǎn)物，可以有效降低土傳病害的發(fā)生率，提高作物產(chǎn)量[17,18]。然而由于受到成本高、防效不穩(wěn)定等因素限制，生物防治并未能完全取代化學(xué)防治。21 世紀(jì)初日本和荷蘭科學(xué)工作者受水旱輪作土壤具有更強(qiáng)抗病性這一現(xiàn)象的啟發(fā)，相繼獨(dú)立發(fā)明了強(qiáng)還原土壤消毒法（Reductive Soil Disinfestation, RSD），又稱厭氧土壤消毒法（Anaerobic Soil Disinfestation, ASD）[19]或生物土壤消毒法（Biological Soil Disinfestation, BSD）[20]。我們?cè)谘芯咳コ笈锸卟说赝寥来罅糠e累的硝酸鹽的過程中，獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)，土壤強(qiáng)還原處理不僅可以殺滅土傳病原生物，而且可以改善土壤理化性質(zhì)，抑制雜草生長等。強(qiáng)還原土壤消毒方法主要通過向土壤中添加大量易降解有機(jī)碳源、灌溉土壤至水分飽和、覆蓋塑料薄膜創(chuàng)造土壤厭氧環(huán)境，在有機(jī)物料厭氧分解過程中，使土壤強(qiáng)烈還原，土壤中土著厭氧微生物繁殖，產(chǎn)生大量抑菌物質(zhì)，如乙酸、丁酸、硫化氫、氨、Fe2+、Mn2+等[21-23]，從而殺滅土壤中的病原微生物，打破并重建土壤微生物區(qū)系[24]。RSD已被證實(shí)是一種廣譜、高效和環(huán)保的土壤消毒方法，且在美國和日本等國已作為化學(xué)熏蒸的替代方法[25,26]。在我國也已成功地用于防控香蕉枯萎病、花卉和蔬菜連作誘發(fā)的土傳病害[27,28]。

3 防控土傳病害的建議

根據(jù)作物土傳病害發(fā)生及防治現(xiàn)狀，提出 3 點(diǎn)建議。

3.1 開展土傳病原微生物普查

自 20 世紀(jì)下半葉以來，我國政府部門及科研工作者進(jìn)行過多次土壤調(diào)查[29]，儲(chǔ)備了大量關(guān)于土壤成因、類型、理化性狀、肥力、酸化、鹽漬化及農(nóng)藥重金屬污染等方面的數(shù)據(jù)，但唯獨(dú)缺少土壤中主要植物病原菌分布狀況這一屬于土壤生物污染范疇的調(diào)查。在我國人口持續(xù)增加和可利用耕地面積不斷減少的雙重壓力下，耕地土壤資源的利用強(qiáng)度不斷加大，集約化種植面積不斷增加，由土傳病原微生物導(dǎo)致的作物土傳病害正在快速蔓延，不僅對(duì)瓜果、蔬菜、中藥材的可持續(xù)生產(chǎn)，而且也對(duì)大田作物如馬鈴薯、花生、大豆等的可持續(xù)生產(chǎn)提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。但是，我國對(duì)土壤病原微生物的種類、數(shù)量、生長環(huán)境、傳播途徑等均不甚明了。因此，有必要在國家和政府層面對(duì)我國土傳植物病原微生物進(jìn)行普查。土傳病原微生物的普查可以從試點(diǎn)開始，積累經(jīng)驗(yàn)，分步推開。首先可從土傳病原微生物危害最突出的設(shè)施蔬菜、受種植土壤資源限制的香蕉、中藥材等特種植物開始，取得經(jīng)驗(yàn)后，分步向大田作物推開。對(duì)于熱點(diǎn)地區(qū)和敏感作物，則應(yīng)定期普查，摸清土傳病原微生物數(shù)量、活動(dòng)規(guī)律，提前預(yù)防，避免發(fā)生作物土傳病害大面積爆發(fā)性事件，穩(wěn)定農(nóng)產(chǎn)品市場供應(yīng)，減少農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格震蕩。

實(shí)現(xiàn)土傳病原微生物普查必須建立簡易且可靠的作物土傳病原微生物測定方法。選擇性培養(yǎng)基和平板稀釋涂布法是土壤病原菌數(shù)量的傳統(tǒng)分析方法，該方法耗時(shí)耗力，且測量誤差較大，可重復(fù)性低，不宜應(yīng)用于大范圍土壤病原菌分布調(diào)查。近年來分子生物學(xué)技術(shù)發(fā)展迅猛，許多新興的檢測手段已被廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中。例如，熒光定量 PCR，由于具有靈敏度和重復(fù)性高、分析耗時(shí)短等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于土壤病原菌數(shù)量分析[30]。此外還可設(shè)計(jì)主要病原菌的特異性探針并制成基因芯片，在短時(shí)間內(nèi)同時(shí)檢測多個(gè)土壤樣品的多種病原菌數(shù)量。這些新技術(shù)的發(fā)展為土壤病原微生物分布調(diào)查提供了有效的技術(shù)手段?？傊?，開展作物土傳病原微生物普查已不存在技術(shù)上的障礙。

3.2 測土施“藥”

為了提高作物產(chǎn)量、降低農(nóng)業(yè)成本、減少污染、保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境和保證農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，國內(nèi)外科學(xué)工作者提倡“測土施肥”——根據(jù)土壤養(yǎng)分狀況及供應(yīng)能力確定施用肥料的種類和用量。測土施肥在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家已被廣泛推廣，執(zhí)行多年。我國于 20 世紀(jì)末及 21 世紀(jì)初開展了大量的測土施肥工作[31]，為避免過量施肥、節(jié)約農(nóng)業(yè)成本發(fā)揮了積極作用。同理，我們還可開展測土施“藥”工作，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化使用農(nóng)藥。

作物土傳病害蔓延是我國農(nóng)藥使用量持續(xù)增加、生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留風(fēng)險(xiǎn)增大的主要驅(qū)動(dòng)因素。實(shí)現(xiàn)至 2020 年農(nóng)藥使用量零增長的目標(biāo)，首先必須解決作物土傳病害頻發(fā)的問題。據(jù)筆者調(diào)查，現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者普遍采用化學(xué)殺菌劑防控作物土傳病害。因?yàn)樽魑锿羵鞑『σ坏┌l(fā)生，基本不可再治，所以，對(duì)于作物土傳病害，生產(chǎn)者采取的是預(yù)防策略。許多生產(chǎn)者為安全起見，往往采用加大化學(xué)殺菌劑劑量和增加施藥頻度的方法，預(yù)防作物土傳病害，施藥頻度有時(shí)甚至達(dá)到每三天一次。這不僅污染環(huán)境，威脅食品安全，還增加種植成本。另一方面，在我國也時(shí)常發(fā)生由于未采取足夠的控制措施，作物大量發(fā)病，造成大面積作物減產(chǎn)甚至絕收的重大事件。在全國范圍內(nèi)開展測土施“藥”工作是實(shí)現(xiàn)至 2020 年農(nóng)藥使用量零增長的有效措施。根據(jù)土壤中主要病原微生物密度并依照相應(yīng)的參考指標(biāo)，制定相應(yīng)的防控措施，減少農(nóng)藥使用的盲目性，達(dá)到減少農(nóng)藥使用量的目的。根據(jù)土傳病原菌分析結(jié)果，可分別采取不同措施。對(duì)于土傳病原微生物密度在發(fā)病臨界值以下的田塊，無需使用農(nóng)藥等滅菌措施；對(duì)于土傳病原微生物密度超過發(fā)病臨界值的田塊，則可根據(jù)土傳病原微生物的種類和密度，選擇適宜的農(nóng)藥和劑量進(jìn)行化學(xué)殺菌，或采用生物防控、RSD 處理及其他一些環(huán)保、高效的防控措施，防止作物發(fā)生土傳病害。

實(shí)施測土施“藥”必須確定土傳病原微生物誘發(fā)作物發(fā)病的密度臨界值和采用合適的土傳病原微生物測定方法。如前述，現(xiàn)有的分子生物學(xué)技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)土傳病原微生物的快速和精確測定。對(duì)于土傳病原菌致病的密度臨界值也已有大量的文獻(xiàn)報(bào)道可供參考，稍加總結(jié)歸納，對(duì)于多數(shù)土傳病原微生物可制定出可應(yīng)用于指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)際的臨界值。對(duì)于目前尚難確定的土傳病原微生物密度臨界值，則可組織力量，攻關(guān)研究，在盡可能短的時(shí)間內(nèi)確定致病密度臨界值。

雖然作物土傳病原微生物種類較多，一種作物也可能有多種致病微生物，但由于土傳病原微生物寄主的專一性，測土施“藥”不同于土傳病原微生物普查，無需測定所有種類的土傳病原微生物，在了解田塊種植歷史和計(jì)劃種植作物種類的基礎(chǔ)上，只需測定計(jì)劃種植作物的土傳病原微生物密度即可。測土施“藥”在科學(xué)和技術(shù)上的復(fù)雜程度并不比測土施肥高，而其精準(zhǔn)度則可超過測土施肥。

3.3 深入研究作物土傳病原微生物，大力普及科學(xué)種植知識(shí)

現(xiàn)代集約化種植在我國的發(fā)展歷史并不長，對(duì)集約化種植的生產(chǎn)規(guī)律和管理方式，很多還停留在傳統(tǒng)種植方式的認(rèn)知水平上；集約化種植者大多由傳統(tǒng)的大田農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者轉(zhuǎn)化而來，他們習(xí)慣于傳統(tǒng)種植和農(nóng)田管理方式。在傳統(tǒng)種植中，水分和畜禽糞尿無需進(jìn)行滅菌處理，而可直接循環(huán)利用，這種循環(huán)利用方式受到學(xué)術(shù)界的高度推崇。在集約化種植、基質(zhì)培養(yǎng)和營養(yǎng)液培養(yǎng)中，如果再循環(huán)利用的水分、基質(zhì)、養(yǎng)分未經(jīng)滅菌處理，直接循環(huán)利用，則極易發(fā)生作物病害，是集約化種植之大忌。在傳統(tǒng)種植中，作物秸稈可不處理直接還田或簡單處理后還田。在集約化種植中，作物秸稈直接還田加速作物病害傳播和連作障礙的發(fā)生。尤其在設(shè)施大棚生產(chǎn)中，由于大棚內(nèi)溫度、濕度與露地生產(chǎn)的巨大差異，作物的生長規(guī)律，養(yǎng)分需求規(guī)律，光合產(chǎn)物地上和地下部分的分配比率，病蟲害發(fā)生規(guī)律等都有異于露地生產(chǎn)。因此，必須加大對(duì)集約化種植的作物生長規(guī)律、養(yǎng)分需求規(guī)律、病蟲害發(fā)生規(guī)律等的基礎(chǔ)研究，其中，集約化種植下，作物土傳病原微生物生長繁殖與寄主作物和土壤拮抗微生物的關(guān)系及其發(fā)生聯(lián)系的通道（物質(zhì)），作物土傳病原微生物和拮抗微生物生長的土壤環(huán)境條件等均是高效防控作物土傳病害的科學(xué)基礎(chǔ)。

集約化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者，甚至相關(guān)領(lǐng)域的科技工作者，缺乏控制病原菌傳播擴(kuò)散知識(shí)的現(xiàn)象極為普遍，這是導(dǎo)致我國土傳病害如此迅猛發(fā)展的重要原因之一。因此有必要針對(duì)集約化種植的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者和相關(guān)領(lǐng)域的科技推廣工作者開展一系列知識(shí)培訓(xùn)工作，以簡明扼要的方式講解土傳病害成因、土傳病原菌傳播和擴(kuò)散等相關(guān)知識(shí)，讓其意識(shí)到防控病害的重要性，并在實(shí)際生產(chǎn)中采取相應(yīng)的手段，防止病原菌的傳播和擴(kuò)散。

1 Butler D. Fungus threatens top banana. Nature, 2013, 504(7479): 195-196.

2 Milmo C. Bananageddon: Millions face hunger as deadly fungus Panama disease decimates global banana crop. Independent, [2016-12-03]. http://www.independent.co.uk/news/world/ politics/bananageddon-millions-face-hunger-as-deadly-fungusdecimates-global-banana-crop-9239464.html.

3 中央電視臺(tái)科教頻道. 絕望的香蕉. [2016-12-05]. http:// tv.cntv.cn/video/C10355/860c998c32a3457495a3b6da6b7b4828.

4 林惠環(huán). 香蕉枯萎病的識(shí)別及防控措施. 福建果樹, 2010, (4): 58-60.

5 況昌勛. 枯萎病使海南多地香蕉面積銳減. 海南日?qǐng)?bào), [2016-12-06]. http://www.hinews.cn/news/system/2014/11/27 /017147598.shtml.

6 陳志深. 云南香蕉：高效益吸引大資本. 南方農(nóng)村報(bào), [2016-12-06]. http://www.nfncb.cn/html/2015/farmnews_0305/100206. html.

7 李金澤. 洋桔梗標(biāo)準(zhǔn)化種植技術(shù). 農(nóng)村實(shí)用技術(shù), 2015, (4): 42-43.

8 李天來, 楊麗娟. 作物連作障礙的克服——難解的問題. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2016, 49(5): 916-918.

9 李世東, 繆作清, 高衛(wèi)東. 我國農(nóng)林園藝作物土傳病害發(fā)生和防治現(xiàn)狀及對(duì)策分析. 中國生物防治學(xué)報(bào), 2011, 27(4): 433-440.

10 徐學(xué)榮, 陳秀蘭. 中國水稻主要病害發(fā)生率非線性特征的R/S分析. 農(nóng)業(yè)系統(tǒng)科學(xué)與綜合研究, 2011, 27(1): 72-77.

11 任彬元, 楊普云, 趙中華. 我國馬鈴薯病蟲害防治現(xiàn)狀與前景展望. 中國植保導(dǎo)刊, 2015, 35(10): 27-31.

12 Daguerre Y, Siegel K, Edel-Hermann V, et al. Fungal proteins and genes associated with biocontrol mechanisms of soil-borne pathogens: a review. Fungal Biology Reviews, 2014, 28(4): 97-125.

13 Haas D, Defago G. Biological control of soil-borne pathogens by Fluorescent pseudomonads. Nature Reviews Microbiology, 2005, 3(4): 307-319.

14 Besri M, Marcotte M, Pizano M, et al. United Nations Environment Programme (UNEP) 2010 Report of the Methyl Bromide Technical Options Committee. [2016-12-08]. http://ozone.unep.org/zh-hans/node/4500.

15 農(nóng)業(yè)部種植業(yè)管理司. 農(nóng)業(yè)部關(guān)于印發(fā)《到2020年化肥使用量零增長行動(dòng)方案》和《到2020年農(nóng)藥使用量零增長行動(dòng)方案》的通知. [2016-12-08]. http://www.moa.gov.cn/zwllm/tzgg/ tz/201503/t20150318_4444765.htm.

16 Mowlick S, Inoue T, Takehara T, et al. Changes and recovery of soil bacterial communities influenced by biological soil disinfestation as compared with chloropicrin-treatment. AMB Express, 2013, 3: 46-58.

17 Santhanam R, Luu V T, Weinhold A, et al. Native root-associated bacteria rescue a plant from a sudden-wilt disease that emerged during continuous cropping. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America , 2015, 112(36): 5013-5020.

18 Huang X, Chen L, Ran W, et al. Trichoderma harzianum strain SQR-T37 and its bio-organic fertilizer could control Rhizoctonia solani damping-off disease in cucumber seedlings mainly by the mycoparasitism. Applied Microbiology and Biotechnology, 2011, 91(3): 741-755.

19 Butler D M, Kokalis-Burelle N, Muramoto J, et al. Impact of anaerobic soil disinfestation combined with soil solarization on plant–parasitic nematodes and introduced inoculum of soilborne plant pathogens in raised-bed vegetable production. Crop Protection, 2012, 39: 33-40.

20 Messiha N A S, Diepeningen A D, Wenneker M, et al. Biological Soil Disinfestation (BSD), a new control method for potato brown rot, caused by Ralstonia solanacearum race 3 biovar 2. European Journal of Plant Pathology, 2007, 117(4): 403-415.

21 Huang X, Wen T, Zhang J, et al. Toxic organic acids produced in biological soil disinfestation mainly caused the suppression of Fusarium oxysporum f. sp. cubense. BioControl, 2015, 60(1): 113-124.

22 Momma N, Kobara Y, Momma M. Fe2+and Mn2+, potential agents to induce suppression of Fusarium oxysporum for biological soil disinfestation. Journal of General Plant Pathology, 2011, 77(6): 331-335.

23 黃新琦, 溫騰, 孟磊, 等. 土壤強(qiáng)還原過程產(chǎn)生的有機(jī)酸對(duì)土傳病原菌的抑制作用. 植物保護(hù), 2015, 41(6): 38-43.

24 Huang X, Liu L, Wen T, et al. Illumina MiSeq investigations on the changes of microbial community in the Fusarium oxysporum f.sp. cubense infected soil during and after reductive soil disinfestation. Microbiol Research, 2015, 181: 33-42.

25 Rosskopf E N, Serrano-Pérez P, Hong J, et al. Anaerobic Soil Disinfestation and Soilborne Pest Management//MEGHVANSI M K, VARMA A. Organic amendments and soil suppressiveness in plant disease management. Switzerland: Springer International Publishing, 2015: 277-305.

26 Momma N, Kobara Y, Uematsu S, et al. Development of biological soil disinfestations in Japan. Applied Microbiology and Biotechnology, 2013, 97(9): 3801-3809.

27 Huang X Q, Wen T, Zhang J B, et al. Control of soil-borne pathogen Fusarium oxysporum by biological soil disinfestation with incorporation of various organic matters. European Journal of Plant Pathology, 2015, 143: 223-235.

28 Huang X, Liu L, Wen T, et al. Changes in the soil microbial community after reductive soil disinfestation and cucumber seedling cultivation. Applied Microbiology and Biotechnology, 2016, 100(12): 5581-5593.

29 張維理, 徐愛國, 張認(rèn)連, 等. 土壤分類研究回顧與中國土壤分類系統(tǒng)的修編. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2014, 47(16): 3214-3230.

30 Lievens B, Brouwer M, Vanachter A C R C, et al. Quantitative assessment of phytopathogenic fungi in various substrates using a DNA macroarray. Environmental Microbiology, 2005, 7(11): 1698-1710.

31 高祥照. 我國測土配方施肥進(jìn)展情況與發(fā)展方向. 中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃, 2008, 29(1): 7-10.

黃新琦 南京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院副教授、碩士生導(dǎo)師。1986年生，2008年畢業(yè)于南京農(nóng)業(yè)大學(xué)國家生命科學(xué)與技術(shù)人才培養(yǎng)基地，2012年獲得南京農(nóng)業(yè)大學(xué)植物營養(yǎng)學(xué)博士學(xué)位，同年進(jìn)入南京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院工作，任職講師、副教授。主要從事植物土傳病害生物防控相關(guān)研究。E-mail: xqhuang@njnu.edu.cn

Huang Xinqi Associate professor in the School of Geography Science, Nanjing Normal University. He received B.S. and Ph.D. degree from Nanjing Agricultural University, China in 2008 and 2012 respectively. Since 2012, he has been working with School of Geography Science, Nanjing Normal University, as a lecturer and associate professor. He mainly works on the biological control of plant soil-borne disease.

E-mail: xqhuang@njnu.edu.cn

蔡祖聰 男，南京師范大學(xué)教授，博導(dǎo)，“杰青”。1958年11月出生，浙江余姚人，博士。曾任《土壤學(xué)報(bào)》主編（2003—2011），《農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)》主編，Plant and Soil等國際期刊欄目編委。長期從事土壤碳氮循環(huán)與溫室氣體排放研究，近年來關(guān)注作物連作障礙防控，研發(fā)出強(qiáng)還原土壤處理消除作物連作障礙方法。

E-mail: zccai@njnu.edu.cn

Cai Zucong Male, professor in soil science in the School of Geography Sciences, Nanjing Normal University. Prof. Cai got his Ph.D. degree from the Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, in 1988. He is the author of more than 400 publications, one of most cited authors in China, and the editor in chief of Journal of Agro-environmental Science. His research focuses on the transformations of carbon and nitrogen in soil and greenhouse gas emissions. Recently he has developed the reductive soil disinfestation to overcome the problem of consecutive monoculture of crops. E-mail: zccai@njnu.edu.cn

Soil Microbes and Control of Soil-borne Diseases

Huang Xinqi1,2,3Cai Zucong1,2,3
（1 School of Geography Science, Nanjing Normal University, Nanjing 210023, China; 2 Jiangsu Center for Collaborative Innovation in Geographical Information Resource Development and Application, Nanjing 210023, China; 3 Jiangsu Provincial Key Laboratory of Materials Cycling and Pollution Control, Nanjing Normal University, Nanjing 210023, China）

With the agricultural modernization, intensive cultivations, which are characterized with high input of chemicals such as fertilizers and pesticides and high yields, mono-crop species consecutive culture, and large multiple cropping index, have become main patterns of crop production in China. Due to knowledge shortage on the propagation of soil-borne pathogens, soil-borne diseases of crops are spreading very rapidly among the intensive agricultural systems. The issue is now seriously challenging to the sustainable development, food safety and environmental protection in China. For effectively suppressing the spread of soil-borne diseases and realizing the target of “zero-increasing of pesticides consumption by 2020”, we propose to take a survey with censuses on soil-borne pathogens overall the country, apply pesticides on the population density of soil-borne pathogens, strengthen the research on soil-borne pathogens and diseases, and disseminate the knowledge on propagation of soil-borne pathogens and crop management.

intensive agriculture, soil microbes, soil-borne pathogens, sustainable development, pesticides application

* 資助項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41301335）

** 通訊作者

修改稿收到日期：2017年3月26日