生物質(zhì)炭防治土傳病害的研究進(jìn)展及展望

任 杰，杜新杰，胡展森，李嘉琪，郅學(xué)超，魏曉東，趙艷利，巴金磊*

（1.承德市農(nóng)村土地承包經(jīng)營權(quán)流轉(zhuǎn)管理服務(wù)中心，河北承德 067000；2.承德市農(nóng)藥監(jiān)督管理站，河北承德 067000；3.承德市農(nóng)林科學(xué)院，河北承德 067000；4.隆化縣張三營鎮(zhèn)人民政府，河北隆化 067000；5.隆化縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，河北隆化 067000）

0 引言

土傳病害是指土壤中的病原體在土壤環(huán)境條件適宜時侵染植物根部或莖部引發(fā)的病害。在過去的幾十年里，研究人員開展了大量關(guān)于土傳病原微生物的研究，包括病原真菌如絲核菌、輪枝孢菌、鐮刀菌和霉菌等、病原細(xì)菌如土壤桿菌、茄青枯病菌和假單胞菌等、線蟲如根結(jié)線蟲等和土傳病毒如煙草花葉病毒等，均為常見的土傳病原體[1]。

生物質(zhì)炭是一種黑色、多孔、輕質(zhì)的固體，是生物質(zhì)材料在厭氧條件下熱分解得到的產(chǎn)物，具有性質(zhì)穩(wěn)定、價(jià)格低廉、對環(huán)境友好等特點(diǎn)，在土壤改良劑、吸附劑、廢物管理和生產(chǎn)再生能源等領(lǐng)域有著很好的應(yīng)用前景。生物質(zhì)炭可改善土壤養(yǎng)分含量和可利用性，改良土壤理化特性，吸附致病酶和毒性代謝物，改變土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性，誘導(dǎo)植物抗病性，因此，生物質(zhì)炭應(yīng)用于土傳病害防治潛力巨大。利用生物質(zhì)炭開展土傳病害防治，可以實(shí)現(xiàn)肥藥雙減，在防治病害的同時，可治理農(nóng)業(yè)面源污染，促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展，助力鄉(xiāng)村振興和美麗鄉(xiāng)村建設(shè)。

1 土傳病害防治方法

1.1 農(nóng)業(yè)防治

1.1.1 合理輪作。王廣志通過總結(jié)泗縣長溝鎮(zhèn)汴河大棚蔬菜專業(yè)合作社基地種植番茄的經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，長期種植單一作物造成土壤中大量有害物質(zhì)累積，使病蟲害更容易發(fā)生和蔓延。因此，建議在6月中下旬番茄拔秧后種植禾本科作物，如夏糯玉米或旱稻，合理輪作以改良土壤環(huán)境。

1.1.2 培育抗病品種。Vakalounakis、Colak-Ates、Ye QJ、程琳、李瀟等利用分子標(biāo)記、病原鑒定、抗性鑒定等方法鑒定出多個番茄抗根腐病材料，并培育出多個抗性品種，一定程度上能拮抗尖孢鐮刀菌引起的番茄根腐病。

1.1.3 高溫悶棚。張尚卿等總結(jié)出在前茬收獲后，清除田間殘枝雜草，放水灌溉，土壤稍干后，將棚室內(nèi)土壤挖深3 cm左右相間的壟溝。在壟溝上面覆蓋地膜，然后關(guān)閉風(fēng)口，密閉大棚10～15天，可有效減少土壤中的病菌，降低根腐病的發(fā)病概率[2]。

1.2 化學(xué)防治

1.2.1 利用消毒劑對土壤、種子等進(jìn)行消毒，可以適當(dāng)防止土傳病害的發(fā)生。有研究表明，通過聯(lián)合使用過氧化氫、乙酸等，或聯(lián)合使用十二烷基二甲基芐基和氯化銨聚六亞甲基雙胍鹽酸鹽對巖棉板進(jìn)行消毒，用0.1%硫酸銅浸種對種子進(jìn)行消毒，可有效預(yù)防根腐病的發(fā)生。

1.2.2 利用熏蒸劑通過對土壤消毒消除土壤中的病原菌，可降低植株根腐病的發(fā)病率。用甲基溴（MBr）+三氯硝基甲烷（氯化苦）制劑熏蒸，是控制番茄根腐病最常用的種植前措施，可以大大降低疾病的發(fā)病率和嚴(yán)重程度。

1.2.3 利用殺菌劑防治根腐病。Benzylgroup和oxazole是目前防治番茄根腐病的主要?dú)⒕鷦?，現(xiàn)階段，國內(nèi)缺乏對番茄根腐類病害防治效果優(yōu)良的化學(xué)藥劑。目前市面上的殺菌劑中，對番茄根腐病病原菌抑制效果最好的是戊唑·噻森銅和烯唑醇，抑菌率在85%以上。其次為多菌靈和保佳利，抑制效果在80%以上。

1.2.4 利用化學(xué)誘抗劑可以有效降低根腐病的發(fā)生概率。植物組基因中含有潛在的抗病基因，研究人員發(fā)現(xiàn)，通過人工施加誘導(dǎo)因子來啟動植物體內(nèi)抗病基因表達(dá)?；瘜W(xué)誘抗劑是目前應(yīng)用較為廣泛的誘導(dǎo)因子之一[3]。

1.3 生物防治

利用對土傳病害病原菌有拮抗作用的微生物防治土傳病害，主要有放線菌、真菌和細(xì)菌。生物防治是一種綠色、健康且無公害的穩(wěn)定的防治方式。Yacine等從黑木耳和黑木耳根中分離出三株能引起番茄根腐病的尖孢鐮刀菌株Frl的菌絲生長，表現(xiàn)出強(qiáng)烈的拮抗活性的鏈霉菌。有研究表明，某些內(nèi)生鏈霉菌通過產(chǎn)生HCN來抑制尖孢鐮刀菌引起的菌病。鏈霉菌產(chǎn)生的Chitinase和β-1，3-glucanase參與破壞真菌細(xì)胞壁，是拮抗土傳病原真菌的重要機(jī)制[4]。

2 生物質(zhì)炭防治土傳病害的優(yōu)勢及研究進(jìn)展

農(nóng)業(yè)防治見效慢、操作復(fù)雜且周期較長?；瘜W(xué)防治見效快，但對環(huán)境造成較大危害，且對食品安全有所威脅。生物防治的生防菌篩選步驟復(fù)雜，耗時長，因此，急需一種簡單、綠色的土傳病害防治方法。170多年前，有研究首次報(bào)道了生物質(zhì)炭對減少小麥銹病和其他作物霉病等植物病害有積極影響[5]。

近年來，科學(xué)家進(jìn)一步探索將生物質(zhì)炭應(yīng)用于作物土傳病害防治，發(fā)現(xiàn)其所具有的物理、化學(xué)和微觀結(jié)構(gòu)等特性，對土傳病原菌防治、提高作物抗病能力和產(chǎn)量等方面彰顯出巨大潛力。研究發(fā)現(xiàn)，在土壤中施加合適劑量的生物質(zhì)炭，可有效抑制由土傳病原菌引起的番茄、黃瓜、蘆筍等的土傳病害。針對不同的宿主植物和不同的病原菌，生物質(zhì)炭所發(fā)揮的作用也不相同[6]。Bonanomi等學(xué)者總結(jié)了前人關(guān)于生物質(zhì)炭防治植物病害的13個病理系統(tǒng)的研究數(shù)據(jù)。在他們的分析中，85%的研究工作表明，生物質(zhì)炭對降低植物病害嚴(yán)重程度有積極影響，12%沒有作用，只有3%表明施加生物質(zhì)炭反而促進(jìn)了植物病害的發(fā)生。然而，他們的分析忽略了植物對病害的敏感性、抗病性取決于生物質(zhì)炭的施加量這一關(guān)鍵因素[7]。

3 發(fā)展趨勢

生物質(zhì)炭對植物病害有良好的防治作用，且不污染環(huán)境，符合綠色發(fā)展理念，因此生物質(zhì)炭的應(yīng)用越來越受到關(guān)注。雖然生物質(zhì)炭在防治土傳病害方面研究取得了一定進(jìn)展，但現(xiàn)在還屬于新生事物。生物質(zhì)炭種類多，每一種生物質(zhì)炭防治土傳病害的效果有明顯的差異，因此探索哪一種生物質(zhì)炭防治土傳病害最有效是生物質(zhì)炭應(yīng)用研究的方向之一。生物質(zhì)炭防治土傳病害的機(jī)理與農(nóng)業(yè)防治、化學(xué)防治、生物防治的機(jī)理不同，可以與以上三種措施結(jié)合使用，有望達(dá)到1+1＞2的效果。生物質(zhì)炭表面孔隙多，利于微生物繁殖和生長，與生防菌結(jié)合使用防治土傳病害符合綠色、可持續(xù)發(fā)展理念。