生物质炭防治土传病害的研究进展及展望

任 杰，杜新杰，胡展森，李嘉琪，郅学超，魏晓东，赵艳利，巴金磊*

（1.承德市农村土地承包经营权流转管理服务中心，河北承德 067000；2.承德市农药监督管理站，河北承德 067000；3.承德市农林科学院，河北承德 067000；4.隆化县张三营镇人民政府，河北隆化 067000；5.隆化县农业农村局，河北隆化 067000）

0 引言

土传病害是指土壤中的病原体在土壤环境条件适宜时侵染植物根部或茎部引发的病害。在过去的几十年里，研究人员开展了大量关于土传病原微生物的研究，包括病原真菌如丝核菌、轮枝孢菌、镰刀菌和霉菌等、病原细菌如土壤杆菌、茄青枯病菌和假单胞菌等、线虫如根结线虫等和土传病毒如烟草花叶病毒等，均为常见的土传病原体[1]。

生物质炭是一种黑色、多孔、轻质的固体，是生物质材料在厌氧条件下热分解得到的产物，具有性质稳定、价格低廉、对环境友好等特点，在土壤改良剂、吸附剂、废物管理和生产再生能源等领域有着很好的应用前景。生物质炭可改善土壤养分含量和可利用性，改良土壤理化特性，吸附致病酶和毒性代谢物，改变土壤微生物群落结构和多样性，诱导植物抗病性，因此，生物质炭应用于土传病害防治潜力巨大。利用生物质炭开展土传病害防治，可以实现肥药双减，在防治病害的同时，可治理农业面源污染，促进农业绿色可持续发展，助力乡村振兴和美丽乡村建设。

1 土传病害防治方法

1.1 农业防治

1.1.1 合理轮作。王广志通过总结泗县长沟镇汴河大棚蔬菜专业合作社基地种植番茄的经验发现，长期种植单一作物造成土壤中大量有害物质累积，使病虫害更容易发生和蔓延。因此，建议在6月中下旬番茄拔秧后种植禾本科作物，如夏糯玉米或旱稻，合理轮作以改良土壤环境。

1.1.2 培育抗病品种。Vakalounakis、Colak-Ates、Ye QJ、程琳、李潇等利用分子标记、病原鉴定、抗性鉴定等方法鉴定出多个番茄抗根腐病材料，并培育出多个抗性品种，一定程度上能拮抗尖孢镰刀菌引起的番茄根腐病。

1.1.3 高温闷棚。张尚卿等总结出在前茬收获后，清除田间残枝杂草，放水灌溉，土壤稍干后，将棚室内土壤挖深3 cm左右相间的垄沟。在垄沟上面覆盖地膜，然后关闭风口，密闭大棚10～15天，可有效减少土壤中的病菌，降低根腐病的发病概率[2]。

1.2 化学防治

1.2.1 利用消毒剂对土壤、种子等进行消毒，可以适当防止土传病害的发生。有研究表明，通过联合使用过氧化氢、乙酸等，或联合使用十二烷基二甲基苄基和氯化铵聚六亚甲基双胍盐酸盐对岩棉板进行消毒，用0.1%硫酸铜浸种对种子进行消毒，可有效预防根腐病的发生。

1.2.2 利用熏蒸剂通过对土壤消毒消除土壤中的病原菌，可降低植株根腐病的发病率。用甲基溴（MBr）+三氯硝基甲烷（氯化苦）制剂熏蒸，是控制番茄根腐病最常用的种植前措施，可以大大降低疾病的发病率和严重程度。

1.2.3 利用杀菌剂防治根腐病。Benzylgroup和oxazole是目前防治番茄根腐病的主要杀菌剂，现阶段，国内缺乏对番茄根腐类病害防治效果优良的化学药剂。目前市面上的杀菌剂中，对番茄根腐病病原菌抑制效果最好的是戊唑·噻森铜和烯唑醇，抑菌率在85%以上。其次为多菌灵和保佳利，抑制效果在80%以上。

1.2.4 利用化学诱抗剂可以有效降低根腐病的发生概率。植物组基因中含有潜在的抗病基因，研究人员发现，通过人工施加诱导因子来启动植物体内抗病基因表达。化学诱抗剂是目前应用较为广泛的诱导因子之一[3]。

1.3 生物防治

利用对土传病害病原菌有拮抗作用的微生物防治土传病害，主要有放线菌、真菌和细菌。生物防治是一种绿色、健康且无公害的稳定的防治方式。Yacine等从黑木耳和黑木耳根中分离出三株能引起番茄根腐病的尖孢镰刀菌株Frl的菌丝生长，表现出强烈的拮抗活性的链霉菌。有研究表明，某些内生链霉菌通过产生HCN来抑制尖孢镰刀菌引起的菌病。链霉菌产生的Chitinase和β-1，3-glucanase参与破坏真菌细胞壁，是拮抗土传病原真菌的重要机制[4]。

2 生物质炭防治土传病害的优势及研究进展

农业防治见效慢、操作复杂且周期较长。化学防治见效快，但对环境造成较大危害，且对食品安全有所威胁。生物防治的生防菌筛选步骤复杂，耗时长，因此，急需一种简单、绿色的土传病害防治方法。170多年前，有研究首次报道了生物质炭对减少小麦锈病和其他作物霉病等植物病害有积极影响[5]。

近年来，科学家进一步探索将生物质炭应用于作物土传病害防治，发现其所具有的物理、化学和微观结构等特性，对土传病原菌防治、提高作物抗病能力和产量等方面彰显出巨大潜力。研究发现，在土壤中施加合适剂量的生物质炭，可有效抑制由土传病原菌引起的番茄、黄瓜、芦笋等的土传病害。针对不同的宿主植物和不同的病原菌，生物质炭所发挥的作用也不相同[6]。Bonanomi等学者总结了前人关于生物质炭防治植物病害的13个病理系统的研究数据。在他们的分析中，85%的研究工作表明，生物质炭对降低植物病害严重程度有积极影响，12%没有作用，只有3%表明施加生物质炭反而促进了植物病害的发生。然而，他们的分析忽略了植物对病害的敏感性、抗病性取决于生物质炭的施加量这一关键因素[7]。

3 发展趋势

生物质炭对植物病害有良好的防治作用，且不污染环境，符合绿色发展理念，因此生物质炭的应用越来越受到关注。虽然生物质炭在防治土传病害方面研究取得了一定进展，但现在还属于新生事物。生物质炭种类多，每一种生物质炭防治土传病害的效果有明显的差异，因此探索哪一种生物质炭防治土传病害最有效是生物质炭应用研究的方向之一。生物质炭防治土传病害的机理与农业防治、化学防治、生物防治的机理不同，可以与以上三种措施结合使用，有望达到1+1＞2的效果。生物质炭表面孔隙多，利于微生物繁殖和生长，与生防菌结合使用防治土传病害符合绿色、可持续发展理念。