木霉菌剂对植物病害防治效果及其影响因素的Meta分析

扈进冬 刘敏敏 安淑辉 隋丽娜 魏艳丽 李纪顺 杨合同

摘要 木霉作为一种具有广适性、广谱性、多机制性的生防因子，用于防治多种植物病害，但其对植物病害的综合防治效果及其影响因素还有待明确。基于中文期刊发表的研究木霉防治植物真菌病害文章，运用Meta分析（元分析）研究了木霉菌剂对植物病害的防控效果及其影响因素。结果表明，在所有纳入研究的文献中，木霉整体上对植物病害的防治效果在60%左右，其中木霉种类、木霉菌活性成分类型、作物类型、菌剂剂型、气候类型及防治病害类型6类因素对木霉防治植物病害效果有显著影响;联合使用方式、试验类型和施用方式对木霉防治植物病害效果无显著影响。该研究结果可为木霉菌剂研究开发应用及防治效果评价提供参考。

关键词 木霉; 生物防治; Meta分析; 单组率

中图分类号 S476  文献标识码 A

文章编号 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 山东省重大科技创新工程项目（2020CXGC010803）; 济南市泉城高端项目（2019T06）;济南市高校院所创新团队项目（2020GXRC003）; 山东省科学院科教产融合创新试点工程（国际合作）项目（2020KJC-GH07）;齐鲁工业大学（山东省科学院）校（院）地产学研协同创新基金项目（2020-CXY42，2020-CXY11）。

作者简介 扈进冬（1977—），男，山东临朐人，高级工程师，硕士，从事生防制剂研发工作。通信作者，研究员，从事生物制剂研发工作。

收稿日期 2021-08-16

随着人口的不断增长，粮食需求也日益增加，农业生产面临巨大的挑战，人们在应对植物病虫害对作物负面影响的同时还需避免化学农药过度使用造成环境污染。因此，需要建立绿色可持续的农业生产模式，在大幅度提高作物产量和改善品质的同时减少农用化学品对环境的负面影响。生物制剂对生态环境影响小且不环境污染，可作为化学农药的替代品发挥越来越大的作用[1]。其中，木霉菌以其卓越的重寄生作用、抗生、诱导抗性、协同拮抗等多功能生防机制[2]，在防治植物病害的生物制剂方面扮演着重要的角色。木霉菌可以通过土壤处理、种子处理、喷施、穴施等方式广泛应用于作物病害的生物防治，其相关产品已在全球范围内不断涌现，如Sood 等[3]报道印度有各类木霉菌剂250余种，截至2021年6月在我国农业农村部登记的以木霉菌为核心组分的生物农药也有20种[4]，这些木霉菌生防制剂中90%属于不同的木霉菌株[5]。而不同木霉制剂对植物病害的防治效果也千差万别，即使是同一菌株其应用效果在不同条件下也有很大区别。例如，张晶晶等[6]研究发现，厚垣孢子制剂的储存性能和对黄瓜灰霉病的防效均显著优于木霉分生孢子制剂;闫敏等[7]研究发现，木霉固体制剂的防效显著高于液体制剂;操一凡等[8]研究发现，作物科类、木霉形式、施用方法等因素显著影响木霉对植物枯萎病的防治效果。因此，为指导木霉菌剂开发和应用、提升木霉对植物病害防治效率，有必要系统分析和评价影响木霉防效的关键因素。

Meta分析可以将大量同类研究结果统一合并，系统、定量进行分析[9]，常见于循证医学研究分析，现已广泛用于同类生物学研究结果分析中，与传统的综述文献相比，Meta分析检索策略明晰且结果可定量，克服了传统综述文献结论可能存在的主观性局限，可为某项措施的效果评价、影响效果的因素确定提供参考依据。鉴于此，笔者分析了木霉菌对植物病害防治效果的单组率Meta，用以确定不同木霉种类间对植物病害防治效果的差异、木霉菌剂剂型对防效的影响和菌剂中不同活性组分对防效的影响，旨在为木霉菌剂开发及应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 文献数据收集

该研究所选文献来源于中国知网（CNKI）和万方数据库（WanFang Data），檢索木霉菌防治植物病害为主要内容的相关文献。检索关键词为“木霉”和“防效”，截止时间为2021年4月20日。在中国知网检索获得280篇，万方数据库检索到306篇研究文献。

1.2 文献筛选标准

按照下面标准筛选检索文献：①至少包括1个不施加木霉的空白对照组;②具有发病率和防治效果;③盆栽试验至少3次重复或大田试验每处理5个以上样点;④具有防治效果的均值和样本量。剔除标准为试验设计有缺陷（如缺少空白对照，试验样品资料不清晰等）且不同文献中数据重复的只选取1篇。根据上述筛选标准，研读文献题目、

摘要和全文后排除不符合要求的文献。

通过筛选将194篇文献共614组数据汇总后纳入Meta分析，并提取以下数据信息：木霉种类、是否复合使用、作物种类及科类、试验类型、施用模式、防效平均值、标准差、样本量、施用剂量、气候类型、菌剂类型、施用次数、活性成分类型、菌剂剂型和病害类型。

进行数据收集时，文献中表格和文章正文中的数据直接提取，对于图片数据采用Getdata graph digitizer（图表数字化工具）软件提取后纳入研究。

1.3 统计学分析

运用 OpenMeta软件对各文献中木霉对病害的防治效果进行 Meta 分析。采用数据资料的防效及其95% CI作为木霉对病害防治效果分析的统计量。使用tau2、I2和Q检验进行异质性检验。通常tau2、I2和Q越大，异质性越大，根据不同分组情况具体分析。采用当I2 大于50% 或P<0.1时认为不同分组结果间存在异质性，选用OpenMeta随机效应（Continues Random Effect）进行合并分析，选择限制性最大似然法（REML）估计研究间方差，计算每一组数据的效应值和95%置信区间（CI）。反之，则选用固定效应（Continues Fixed Effect Inverse Variance）进行合并分析。采用R软件Metafor软件包Begg法和Egger法对纳入研究的防治效果进行偏倚检验，确定不同分组研究的发表偏倚状况。

2 结果与分析

2.1 木霉菌剂对植物病害防效影响因素的异质性检验

对纳入研究的614组数据整体进行异质性分析，异质性Q值的检验值P<0.001，因此需要进一步引入解释变量深入分析。为此，选用了木霉种类、其他药剂是否联合使用、木霉菌活性成分类型、菌剂剂型、气候类型、作物类型、试验类型、施用方式及防治病害类型9个方面影响因素，检验这些因素下各研究数据防效的异质性及其显著性（表1）。表中K表示每个影响因素的研究个数;tau2、Q、I2表示影响因素引起异质性指标;P为Q指标的显著性检验值。

从表1可以看出，木霉种类、木霉菌活性成分类型、作物类型、菌剂剂型、气候类型及防治病害类型这6方面因素的异质性较大，Q指标的显著性检验P值均小于0.01，说明这些因素是影响植物病害防治效果的重要因子;而联合使用方式、试验类型和施用方式引起的异质性Q指标较小，其显著性检验值P>0.05，说明这3类因素对植物病害防治效果影响较小。

2.2 木霉菌剂对植物病害防效影响因素的发表偏倚性检验

在不同影响因素下，以防治效果为指标进行偏倚性分析，结果见表2。按照木霉种类、木霉菌活性成分类型、作物类型、菌剂剂型、气候类型及防治病害类型6方面因素分组，未见纳入的随机对照研究有明显发表偏倚，Begg检验和Egger检验P值均大于0.05。

2.3 木霉菌剂对植物病害防效影响因素的Meta分析

2.3.1 木霉种类对植物病害防治效果的影响。从图1可以看出，不同木霉种类对植物病害防治效果影响显著，其中哈茨木霉、棘孢木霉和绿色木霉研究个例较多且防治效果也较高。长枝木霉和拟康宁木霉研究个例相比也较多，但防效略低于总体平均水平。

2.3.2 木霉菌剂剂型对植物病害防治效果的影响。

从图2可以看出，木霉菌剂不同剂型对植物病害的防效也有显著的影响，从目前木霉菌生物农药登记来看[4]，剂型主要为可湿性粉剂和水分散粒剂，该研究纳入的研究中部分菌剂是自制或微生物肥料产品。通常来讲，自制的菌剂多为普通粉剂类型，一般用于盆栽或田间小区试验，因此其活性成分较商品菌剂的活性有保障，所以防效均值在图2中是最高的。而液体菌剂和有机肥类型中木霉活性成分含量较低，因此防效低于总体均值，也显著低于可湿性粉剂、水分散粒剂及普通粉剂类型（P<0.05）。

2.3.3 木霉菌剂活性成分类型对植物病害防治效果的影响。

木霉菌的无性生殖过程中可以产生3种繁殖体，即菌丝、分生孢子和厚垣孢子，这3种繁殖体是木霉菌剂的活性成分，其中分生孢子最为常见。在该研究纳入研究的个例中占到总数的90.94%，是木霉菌剂产品的主力军，但防治效果低于厚垣孢子为主要活性成分的菌剂，二者之间有显著差异;分生孢子为主要成分的菌剂防效略高于以菌丝为主要活性成分的菌剂，但二者之间差异不显著。

2.3.4 气候类型下木霉对植物病害防治效果的影响。

该部分主要选取纳入研究的大田试验个例，从图4可以看出，如果纳入高原高山气候，则气候类型对木霉防效有显著影响。但如果剔除高原高山气候类型，则温带大陆性气候、温带季风气候和亚热带季风气候之间防效无显著性差异，其I2=12%，Q值2.270，P值0.321，无异质性，而这3种气候类型是我国主要的气候类型，也表明木霉菌适用于我国大部分农业生产地区。

2.3.5 木霉对不同作物类型植物病害防治效果的影响。

将纳入研究的作物归属在下面16个植物科类，葫芦科、茄科和禾本科是主要的应用科类，对葫芦科和茄科的防治效果较高，其防效均值大于总体防效均值，而对禾本科的防效略低于总体均值。此外，16个作物科类的防效均值和置信区间相差较大，如玄参科植物的防效均值仅为34.22%，对芭蕉科、唇形科、菊科等防效也相对较低，其余科类之间差异较小，上述结果与操一凡等[8]研究结果一致。

2.3.6 木霉菌剂对不同植物病害类型的影响。

将植物病害发生部位分为以下几类，如将黄瓜线虫病、根腐病等归为根部病害;将烟草黑胫病归为根茎部病害;将小麦茎基腐病、番茄茎基腐病等归为茎基部病害;将灰霉病归为叶部+果实病害等，合并分析木霉对这些不同部位病害的影响。从图6可以看出，木霉对植物不同部位病害的防治效果之间差异较大，其中对根茎部[10]和叶部+果实病害防效较高，但对根部病害的防治效果较低。这与目前木霉生物农药登记产品主要在番茄和黄瓜灰霉病、小麦纹枯病等病害上，而缺乏黄萎病、白粉病等叶部病害相一致。

3 结论与讨论

Meta分析纳入研究的数据有614组，基于防治效果的单组率的分析结果显示，木霉对植物病害的总体平均防效在60%以上。单组率分析考察了木霉种类、其他药剂是否联合使用、施用方式、试验类型、木霉菌活性成分类型、作物类型、菌剂剂型、气候类型及防治病害类型9个方面影响因素。异质性检验和偏倚性检验表明，木霉种类、木霉菌活性成分类型、作物类型、菌剂剂型、气候类型及防治病害类型6方面因素是影响木霉菌剂对植物病害防治效果的主要因素。而木霉菌剂与其他菌剂联合使用与否、试验类型和施用方式对植物病害防治效果影响不显著。

在不同木霉种类中哈茨木霉和绿色木霉研究最多，平均防治效果也较其他木霉的防效高，尤其哈茨木霉的研究数据有157组，占已知应用种类39.55%，是我国农业农村部已登记的生物农药产品中唯一确定种属的木霉种类，显示了哈茨木霉在生防木霉中地位[11]，也为生防木霉的筛选提供了潜在的目标。木霉菌剂的活性成分类型及制剂类型也是影响防效的重要因素，目前木霉制剂以分生孢子或分生孢子和菌丝为有效成分[12-13]。但分生孢子抗逆性弱、不耐存储，田间防效稳定性较差，而厚垣孢子抗逆性强、耐存储，因此田间防效具有较好稳定性[14]，优于分生孢子，是木霉制剂研究的方向。

在防治作物科类方面，木霉菌对葫芦科和茄科的防治效果较高，如黄瓜、番茄、西葫芦等蔬菜作物;但对禾本科的防效較低，推测主要原因为不同作物及其病害之间差异。此外，木霉菌剂在蔬菜作物上品种较多，应用试验也较多，可以优选较高活性菌株，也可连续多次施用;而木霉菌剂用于禾本科（以小麦，水稻等粮食作物为主）病害防治时考虑成本因素，菌剂产品较少，一般用于拌种和喷施处理用量也较应用在蔬菜类作物上低，所以最终防治效果也略低于蔬菜作物。

气候因素对木霉防效也有显著的影响，但考虑高山高原研究数据较少，可信度不高，剔除后则发现木霉虽然在温带季风、温带大陆性及亚热带季风气候区防效无显著差异，但其平均防效在温带季风气候区略高，而温带大陆性气候略低，推测这可能与温带大陆性气候区干燥少雨的气候特点不利于木霉在土壤中增殖及作物上定殖有一定的关联。

从病害类型来看，研究发现木霉对根茎部、叶部+果实部位病害防效较高，主要包括白绢病、黑胫病、灰霉病等病害，而对根腐病、白粉病等病害防效较低，这也是今后木霉菌剂重点突破的研究方向。

该研究虽然联合使用方式、试验类型和施用方式对植物病害防治效果影响不显著，但对于同一菌剂类型产品不同的施用方式和联合使用也会对病害的防治产生重要影响，如操一凡等[8]对木霉防治枯萎病研究发现，联合使用方式和施用方式对木霉菌防治枯萎病有显著影响。因此，在该研究中木霉种类等6个显著性因素可作为指导生防木霉筛选的重要考察因素，而联合使用方式和施用方式则是指导木霉菌剂田间应用的关键因素，这些研究结果可为木霉菌剂开发及应用提供参考。

参考文献

[1] PANTH M，HASSLER S C，BAYSAL-GUREL F.Methods for management of soilborne diseases in crop production[J].Agriculture，2020，10（1）：1-21.

[2] GAMS W，BISSETT J.Morphology and identification of Trichoderma[M]//KUBICEK C P，HARMAN G E.Trichoderma and Gliocladium.London：Taylor&Francis Group，1998.

[3] SOOD M，KAPOOR D，KUMAR V，et al.Trichoderma：The “secrets” of a multitalented biocontrol agent[J].Plants，2020，9（6）：1-25.

[4] 农业农村部农药检定所.农药登记数据[DB/OL].[2021-05-01].http：//www.icama.org.cn/hysj/index.jhtml.

[5] HERMOSA R，VITERBO A，CHET I，et al.Plant-beneficial effects of Trichoderma and of its genes[J].Microbiology，2012，158（Pt1）：17-25.

[6] 张晶晶，徐文，黄亚丽，等.木霉Tr-92厚垣孢子可湿性粉剂的储存性能及应用效果[J].植物保护学报，2017，44（3）：495-500.

[7] 闫敏，李磊，霍晓兰，等.利用木霉防治地黄枯萎病的研究[J].山西农业科学，2009，37（4）：70-72.

[8] 操一凡，沈宗专，刘珊珊，等.Meta分析评估中国木霉对枯萎病防控效果及其影响因素[J].土壤学报，2019，56（3）：716-727.

[9] 冯媛媛，申艳，徐明岗，等.施磷量与小麦产量的关系及其对土壤、气候因素的响应[J].植物营养与肥料学报，2019，25（4）：683-691.

[10] 曾华兰，雷强，覃克炳，等.木霉菌防治烟草黑胫病研究进展[J].安徽农业科学，2011，39（31）：19164-19165，19168.

[11] 吕黎，许丽媛，罗志威，等.哈茨木霉生物防治研究进展[J].湖南农业科学，2013（17）：92-95.

[12] 陈捷，朱洁伟，张婷，等.木霉菌生物防治作用机理与应用研究进展[J].中国生物防治学报，2011，27（2）：145-151.

[13] WOO S L，SCALA F，RUOCCO M，et al.The molecular biology of the interactions between Trichoderma spp.，phytopathogenic fungi，and plants[J].Phytopathology，2006，96（2）：181-185.

[14] 顾金刚，律雪燕，胡丹丹，等.长柄木霉ACCC30150与哈茨木霉ACCC30371产厚垣孢子的液体培养条件[J].中国生物防治，2008，24（3）：253-256.