木霉菌劑對植物病害防治效果及其影響因素的Meta分析

扈進冬 劉敏敏 安淑輝 隋麗娜 魏艷麗 李紀(jì)順 楊合同

摘要 木霉作為一種具有廣適性、廣譜性、多機制性的生防因子，用于防治多種植物病害，但其對植物病害的綜合防治效果及其影響因素還有待明確?；谥形钠诳l(fā)表的研究木霉防治植物真菌病害文章，運用Meta分析（元分析）研究了木霉菌劑對植物病害的防控效果及其影響因素。結(jié)果表明，在所有納入研究的文獻中，木霉整體上對植物病害的防治效果在60%左右，其中木霉種類、木霉菌活性成分類型、作物類型、菌劑劑型、氣候類型及防治病害類型6類因素對木霉防治植物病害效果有顯著影響;聯(lián)合使用方式、試驗類型和施用方式對木霉防治植物病害效果無顯著影響。該研究結(jié)果可為木霉菌劑研究開發(fā)應(yīng)用及防治效果評價提供參考。

關(guān)鍵詞 木霉; 生物防治; Meta分析; 單組率

中圖分類號 S476? 文獻標(biāo)識碼 A

文章編號 0517-6611（2022）10-0212-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.10.048

Trichoderma Biocontrol Agent Controlling Plant Disease and Its Influencing Factors with Meta-analysis

HU Jin-dong1，LIU Min-min2，AN Shu-hui1 et al （1.Shandong Provincial Key Laboratory of Applied Microbiology，Ecology Institute，Qilu University of Technology（Shandong Academy of Sciences），Ji’nan，Shandong 250103; 2.Institute of Biological Engineering，Qilu University of Technology （Shandong Academy of Sciences），Ji’nan，Shandong 250353）

Abstract Trichoderma spp.is an important biocontrol agent with wide adaptability，broad spectrum and multimechanism，which can be used to control a variety of plant diseases.However，its comprehensive control effect on plant diseases and its influencing factors is not clear.Based on the published articles on Trichoderma controlling plant diseases in Chinese journals，the Meta-analysis method was adopted to evaluate control effects of Trichoderma agents on plant diseases and its influencing factors.The results showed that the control effect of Trichoderma on plant diseases was more than 60%.Trichoderma species，Trichoderma propagules type，crop type，the form of a drug，climate type and plant disease type were factors significantly on the control effect.However，there was no significant effect on the control effect of plant diseases by usage in combination with other disease control strategies，experiment type and application mode.The results of this study provided some references for the research，development and application of Trichoderma biocontrol agent and evaluation of its control effect.

Key words Trichoderma spp;Biological control;Meta-analysis; Meta-analysis of proportions

基金項目 山東省重大科技創(chuàng)新工程項目（2020CXGC010803）; 濟南市泉城高端項目（2019T06）;濟南市高校院所創(chuàng)新團隊項目（2020GXRC003）; 山東省科學(xué)院科教產(chǎn)融合創(chuàng)新試點工程（國際合作）項目（2020KJC-GH07）;齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）校（院）地產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新基金項目（2020-CXY42，2020-CXY11）。

作者簡介 扈進冬（1977—），男，山東臨朐人，高級工程師，碩士，從事生防制劑研發(fā)工作。通信作者，研究員，從事生物制劑研發(fā)工作。

收稿日期 2021-08-16

隨著人口的不斷增長，糧食需求也日益增加，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨巨大的挑戰(zhàn)，人們在應(yīng)對植物病蟲害對作物負面影響的同時還需避免化學(xué)農(nóng)藥過度使用造成環(huán)境污染。因此，需要建立綠色可持續(xù)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，在大幅度提高作物產(chǎn)量和改善品質(zhì)的同時減少農(nóng)用化學(xué)品對環(huán)境的負面影響。生物制劑對生態(tài)環(huán)境影響小且不環(huán)境污染，可作為化學(xué)農(nóng)藥的替代品發(fā)揮越來越大的作用[1]。其中，木霉菌以其卓越的重寄生作用、抗生、誘導(dǎo)抗性、協(xié)同拮抗等多功能生防機制[2]，在防治植物病害的生物制劑方面扮演著重要的角色。木霉菌可以通過土壤處理、種子處理、噴施、穴施等方式廣泛應(yīng)用于作物病害的生物防治，其相關(guān)產(chǎn)品已在全球范圍內(nèi)不斷涌現(xiàn)，如Sood 等[3]報道印度有各類木霉菌劑250余種，截至2021年6月在我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部登記的以木霉菌為核心組分的生物農(nóng)藥也有20種[4]，這些木霉菌生防制劑中90%屬于不同的木霉菌株[5]。而不同木霉制劑對植物病害的防治效果也千差萬別，即使是同一菌株其應(yīng)用效果在不同條件下也有很大區(qū)別。例如，張晶晶等[6]研究發(fā)現(xiàn)，厚垣孢子制劑的儲存性能和對黃瓜灰霉病的防效均顯著優(yōu)于木霉分生孢子制劑;閆敏等[7]研究發(fā)現(xiàn)，木霉固體制劑的防效顯著高于液體制劑;操一凡等[8]研究發(fā)現(xiàn)，作物科類、木霉形式、施用方法等因素顯著影響木霉對植物枯萎病的防治效果。因此，為指導(dǎo)木霉菌劑開發(fā)和應(yīng)用、提升木霉對植物病害防治效率，有必要系統(tǒng)分析和評價影響木霉防效的關(guān)鍵因素。

Meta分析可以將大量同類研究結(jié)果統(tǒng)一合并，系統(tǒng)、定量進行分析[9]，常見于循證醫(yī)學(xué)研究分析，現(xiàn)已廣泛用于同類生物學(xué)研究結(jié)果分析中，與傳統(tǒng)的綜述文獻相比，Meta分析檢索策略明晰且結(jié)果可定量，克服了傳統(tǒng)綜述文獻結(jié)論可能存在的主觀性局限，可為某項措施的效果評價、影響效果的因素確定提供參考依據(jù)。鑒于此，筆者分析了木霉菌對植物病害防治效果的單組率Meta，用以確定不同木霉種類間對植物病害防治效果的差異、木霉菌劑劑型對防效的影響和菌劑中不同活性組分對防效的影響，旨在為木霉菌劑開發(fā)及應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 文獻數(shù)據(jù)收集

該研究所選文獻來源于中國知網(wǎng)（CNKI）和萬方數(shù)據(jù)庫（WanFang Data），檢索木霉菌防治植物病害為主要內(nèi)容的相關(guān)文獻。檢索關(guān)鍵詞為“木霉”和“防效”，截止時間為2021年4月20日。在中國知網(wǎng)檢索獲得280篇，萬方數(shù)據(jù)庫檢索到306篇研究文獻。

1.2 文獻篩選標(biāo)準(zhǔn)

按照下面標(biāo)準(zhǔn)篩選檢索文獻：①至少包括1個不施加木霉的空白對照組;②具有發(fā)病率和防治效果;③盆栽試驗至少3次重復(fù)或大田試驗每處理5個以上樣點;④具有防治效果的均值和樣本量。剔除標(biāo)準(zhǔn)為試驗設(shè)計有缺陷（如缺少空白對照，試驗樣品資料不清晰等）且不同文獻中數(shù)據(jù)重復(fù)的只選取1篇。根據(jù)上述篩選標(biāo)準(zhǔn)，研讀文獻題目、

摘要和全文后排除不符合要求的文獻。

通過篩選將194篇文獻共614組數(shù)據(jù)匯總后納入Meta分析，并提取以下數(shù)據(jù)信息：木霉種類、是否復(fù)合使用、作物種類及科類、試驗類型、施用模式、防效平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、樣本量、施用劑量、氣候類型、菌劑類型、施用次數(shù)、活性成分類型、菌劑劑型和病害類型。

進行數(shù)據(jù)收集時，文獻中表格和文章正文中的數(shù)據(jù)直接提取，對于圖片數(shù)據(jù)采用Getdata graph digitizer（圖表數(shù)字化工具）軟件提取后納入研究。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

運用 OpenMeta軟件對各文獻中木霉對病害的防治效果進行 Meta 分析。采用數(shù)據(jù)資料的防效及其95% CI作為木霉對病害防治效果分析的統(tǒng)計量。使用tau2、I2和Q檢驗進行異質(zhì)性檢驗。通常tau2、I2和Q越大，異質(zhì)性越大，根據(jù)不同分組情況具體分析。采用當(dāng)I2 大于50% 或P<0.1時認(rèn)為不同分組結(jié)果間存在異質(zhì)性，選用OpenMeta隨機效應(yīng)（Continues Random Effect）進行合并分析，選擇限制性最大似然法（REML）估計研究間方差，計算每一組數(shù)據(jù)的效應(yīng)值和95%置信區(qū)間（CI）。反之，則選用固定效應(yīng)（Continues Fixed Effect Inverse Variance）進行合并分析。采用R軟件Metafor軟件包Begg法和Egger法對納入研究的防治效果進行偏倚檢驗，確定不同分組研究的發(fā)表偏倚狀況。

2 結(jié)果與分析

2.1 木霉菌劑對植物病害防效影響因素的異質(zhì)性檢驗

對納入研究的614組數(shù)據(jù)整體進行異質(zhì)性分析，異質(zhì)性Q值的檢驗值P<0.001，因此需要進一步引入解釋變量深入分析。為此，選用了木霉種類、其他藥劑是否聯(lián)合使用、木霉菌活性成分類型、菌劑劑型、氣候類型、作物類型、試驗類型、施用方式及防治病害類型9個方面影響因素，檢驗這些因素下各研究數(shù)據(jù)防效的異質(zhì)性及其顯著性（表1）。表中K表示每個影響因素的研究個數(shù);tau2、Q、I2表示影響因素引起異質(zhì)性指標(biāo);P為Q指標(biāo)的顯著性檢驗值。

從表1可以看出，木霉種類、木霉菌活性成分類型、作物類型、菌劑劑型、氣候類型及防治病害類型這6方面因素的異質(zhì)性較大，Q指標(biāo)的顯著性檢驗P值均小于0.01，說明這些因素是影響植物病害防治效果的重要因子;而聯(lián)合使用方式、試驗類型和施用方式引起的異質(zhì)性Q指標(biāo)較小，其顯著性檢驗值P>0.05，說明這3類因素對植物病害防治效果影響較小。

2.2 木霉菌劑對植物病害防效影響因素的發(fā)表偏倚性檢驗

在不同影響因素下，以防治效果為指標(biāo)進行偏倚性分析，結(jié)果見表2。按照木霉種類、木霉菌活性成分類型、作物類型、菌劑劑型、氣候類型及防治病害類型6方面因素分組，未見納入的隨機對照研究有明顯發(fā)表偏倚，Begg檢驗和Egger檢驗P值均大于0.05。

2.3 木霉菌劑對植物病害防效影響因素的Meta分析

2.3.1 木霉種類對植物病害防治效果的影響。從圖1可以看出，不同木霉種類對植物病害防治效果影響顯著，其中哈茨木霉、棘孢木霉和綠色木霉研究個例較多且防治效果也較高。長枝木霉和擬康寧木霉研究個例相比也較多，但防效略低于總體平均水平。

2.3.2 木霉菌劑劑型對植物病害防治效果的影響。

從圖2可以看出，木霉菌劑不同劑型對植物病害的防效也有顯著的影響，從目前木霉菌生物農(nóng)藥登記來看[4]，劑型主要為可濕性粉劑和水分散粒劑，該研究納入的研究中部分菌劑是自制或微生物肥料產(chǎn)品。通常來講，自制的菌劑多為普通粉劑類型，一般用于盆栽或田間小區(qū)試驗，因此其活性成分較商品菌劑的活性有保障，所以防效均值在圖2中是最高的。而液體菌劑和有機肥類型中木霉活性成分含量較低，因此防效低于總體均值，也顯著低于可濕性粉劑、水分散粒劑及普通粉劑類型（P<0.05）。

2.3.3 木霉菌劑活性成分類型對植物病害防治效果的影響。

木霉菌的無性生殖過程中可以產(chǎn)生3種繁殖體，即菌絲、分生孢子和厚垣孢子，這3種繁殖體是木霉菌劑的活性成分，其中分生孢子最為常見。在該研究納入研究的個例中占到總數(shù)的90.94%，是木霉菌劑產(chǎn)品的主力軍，但防治效果低于厚垣孢子為主要活性成分的菌劑，二者之間有顯著差異;分生孢子為主要成分的菌劑防效略高于以菌絲為主要活性成分的菌劑，但二者之間差異不顯著。

2.3.4 氣候類型下木霉對植物病害防治效果的影響。

該部分主要選取納入研究的大田試驗個例，從圖4可以看出，如果納入高原高山氣候，則氣候類型對木霉防效有顯著影響。但如果剔除高原高山氣候類型，則溫帶大陸性氣候、溫帶季風(fēng)氣候和亞熱帶季風(fēng)氣候之間防效無顯著性差異，其I2=12%，Q值2.270，P值0.321，無異質(zhì)性，而這3種氣候類型是我國主要的氣候類型，也表明木霉菌適用于我國大部分農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地區(qū)。

2.3.5 木霉對不同作物類型植物病害防治效果的影響。

將納入研究的作物歸屬在下面16個植物科類，葫蘆科、茄科和禾本科是主要的應(yīng)用科類，對葫蘆科和茄科的防治效果較高，其防效均值大于總體防效均值，而對禾本科的防效略低于總體均值。此外，16個作物科類的防效均值和置信區(qū)間相差較大，如玄參科植物的防效均值僅為34.22%，對芭蕉科、唇形科、菊科等防效也相對較低，其余科類之間差異較小，上述結(jié)果與操一凡等[8]研究結(jié)果一致。

2.3.6 木霉菌劑對不同植物病害類型的影響。

將植物病害發(fā)生部位分為以下幾類，如將黃瓜線蟲病、根腐病等歸為根部病害;將煙草黑脛病歸為根莖部病害;將小麥莖基腐病、番茄莖基腐病等歸為莖基部病害;將灰霉病歸為葉部+果實病害等，合并分析木霉對這些不同部位病害的影響。從圖6可以看出，木霉對植物不同部位病害的防治效果之間差異較大，其中對根莖部[10]和葉部+果實病害防效較高，但對根部病害的防治效果較低。這與目前木霉生物農(nóng)藥登記產(chǎn)品主要在番茄和黃瓜灰霉病、小麥紋枯病等病害上，而缺乏黃萎病、白粉病等葉部病害相一致。

3 結(jié)論與討論

Meta分析納入研究的數(shù)據(jù)有614組，基于防治效果的單組率的分析結(jié)果顯示，木霉對植物病害的總體平均防效在60%以上。單組率分析考察了木霉種類、其他藥劑是否聯(lián)合使用、施用方式、試驗類型、木霉菌活性成分類型、作物類型、菌劑劑型、氣候類型及防治病害類型9個方面影響因素。異質(zhì)性檢驗和偏倚性檢驗表明，木霉種類、木霉菌活性成分類型、作物類型、菌劑劑型、氣候類型及防治病害類型6方面因素是影響木霉菌劑對植物病害防治效果的主要因素。而木霉菌劑與其他菌劑聯(lián)合使用與否、試驗類型和施用方式對植物病害防治效果影響不顯著。

在不同木霉種類中哈茨木霉和綠色木霉研究最多，平均防治效果也較其他木霉的防效高，尤其哈茨木霉的研究數(shù)據(jù)有157組，占已知應(yīng)用種類39.55%，是我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部已登記的生物農(nóng)藥產(chǎn)品中唯一確定種屬的木霉種類，顯示了哈茨木霉在生防木霉中地位[11]，也為生防木霉的篩選提供了潛在的目標(biāo)。木霉菌劑的活性成分類型及制劑類型也是影響防效的重要因素，目前木霉制劑以分生孢子或分生孢子和菌絲為有效成分[12-13]。但分生孢子抗逆性弱、不耐存儲，田間防效穩(wěn)定性較差，而厚垣孢子抗逆性強、耐存儲，因此田間防效具有較好穩(wěn)定性[14]，優(yōu)于分生孢子，是木霉制劑研究的方向。

在防治作物科類方面，木霉菌對葫蘆科和茄科的防治效果較高，如黃瓜、番茄、西葫蘆等蔬菜作物;但對禾本科的防效較低，推測主要原因為不同作物及其病害之間差異。此外，木霉菌劑在蔬菜作物上品種較多，應(yīng)用試驗也較多，可以優(yōu)選較高活性菌株，也可連續(xù)多次施用;而木霉菌劑用于禾本科（以小麥，水稻等糧食作物為主）病害防治時考慮成本因素，菌劑產(chǎn)品較少，一般用于拌種和噴施處理用量也較應(yīng)用在蔬菜類作物上低，所以最終防治效果也略低于蔬菜作物。

氣候因素對木霉防效也有顯著的影響，但考慮高山高原研究數(shù)據(jù)較少，可信度不高，剔除后則發(fā)現(xiàn)木霉雖然在溫帶季風(fēng)、溫帶大陸性及亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)防效無顯著差異，但其平均防效在溫帶季風(fēng)氣候區(qū)略高，而溫帶大陸性氣候略低，推測這可能與溫帶大陸性氣候區(qū)干燥少雨的氣候特點不利于木霉在土壤中增殖及作物上定殖有一定的關(guān)聯(lián)。

從病害類型來看，研究發(fā)現(xiàn)木霉對根莖部、葉部+果實部位病害防效較高，主要包括白絹病、黑脛病、灰霉病等病害，而對根腐病、白粉病等病害防效較低，這也是今后木霉菌劑重點突破的研究方向。

該研究雖然聯(lián)合使用方式、試驗類型和施用方式對植物病害防治效果影響不顯著，但對于同一菌劑類型產(chǎn)品不同的施用方式和聯(lián)合使用也會對病害的防治產(chǎn)生重要影響，如操一凡等[8]對木霉防治枯萎病研究發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合使用方式和施用方式對木霉菌防治枯萎病有顯著影響。因此，在該研究中木霉種類等6個顯著性因素可作為指導(dǎo)生防木霉篩選的重要考察因素，而聯(lián)合使用方式和施用方式則是指導(dǎo)木霉菌劑田間應(yīng)用的關(guān)鍵因素，這些研究結(jié)果可為木霉菌劑開發(fā)及應(yīng)用提供參考。

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