基于Meta评估生防菌剂对饲草作物真菌病害防效及其影响因素

doi:10.11686/cyxb2024187

摘要/Abstract

摘要：

真菌病害是制约饲草作物优质高产的主要因素，生防菌剂因其环保、无害的特点成为病害绿色防控的首选，其对饲草作物真菌病害的总体防效及其影响因素亟待明确。本研究搜集截至2024年3月已发表的文献共24篇（79组病害防控数据），采用Meta分析方法系统评估了芽孢杆菌、木霉、丛枝菌根真菌等常见生防菌剂对苜蓿、燕麦、青贮玉米、黑麦草、三叶草、箭筈豌豆和鸭茅等主栽饲草广泛发生的根腐病、锈病、白粉病、叶斑病和炭疽病的防控效果，同时探讨了影响其防效的多种因素并量化了其防效。结果表明，生防菌剂对饲草作物真菌病害具有显著防控效果，其总体平均防效达49.85%。异质性检验表明病原种类、菌剂浓度、施用次数、作物种类、病害类型和菌剂类型6种因素显著影响防效，而试验类型、施用模式和生防菌种的影响不显著。综合而言，1）生防菌剂对主要饲草作物苜蓿和燕麦的根腐病、白粉病的防效均高于总体平均防效；2）生防菌应针对病原菌筛选特异高效的菌种；3）兼顾经济和防效时生防菌剂浓度宜采用10⁸ CFU·mL ^-¹，施用次数为2次。本研究结果为后续研究以及实际生产中应用生防菌剂防控饲草作物真菌病害提供了切实的依据。

关键词: 生防菌剂, 饲草作物, 病害, 防效, Meta分析

Abstract:

Fungal diseases significantly constrain the productivity and quality of forage crops. Biocontrol agents， recognized for their ecological compatibility and safety， have emerged as the favored method for plant disease management. Further research is needed to elucidate the overall efficacy of these agents in controlling fungal diseases in forage crops， as well as the factors influencing their effectiveness. Based on 24 papers published by March 2024 on the use of biocontrol agents （Bacillus， Trichoderma， and arbuscular mycorrhizal fungi. etc） to control root rot， rust， powdery mildew， leaf spot， and anthracnose disease of major forage crops such as alfalfa （Medicago sativa）， oat （Avena sativa）， silage maize （Zea mays）， ryegrass （Lolium perenne）， alsike clover （Trifolium hybridum）， common vetch（Vicia sativa）， and orchardgrass（Dactylis glomerata）， we conducted a Meta-analysis to evaluate the effect of biocontrol agents to control diseases of forage crops， and to analyze the impacts of a variety of factors on the effectiveness of control. The results show that biocontrol agents are remarkably effective in controlling fungal diseases of forage crops， with a total biological control effect of 49.85%. Heterogeneity testing revealed that the pathogen species， the type， concentration， and application frequency of the biocontrol agent， the forage crop species， and the disease type were the factors significantly impacting the effectiveness of control. However， the type of experiment， application mode， and biocontrol species had no significant impact on the effectiveness of control. Overall， the analysis showed that： 1） Compared with the overall average control effect， the biocontrol agents had stronger control effects on root rot and powdery mildew in major forage crops such as alfalfa and oat. 2） Biocontrol species should be screened to identify specific and highly effective strains targeting pathogens. 3） Considering both the economic cost and control effect， the concentration of biocontrol agents should be 10⁸ CFU·mL ^-¹and the number of applications should be two. The findings of this study provide practical guidelines for the use of biocontrol agents in actual production to control fungal diseases of forage crops， and pointers for future research.

Key words: biocontrol agent, forage crop, disease, control effect, Meta-analysis

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图/表 9

表1 Meta分析随机效应模型整体结果

Table 1 The overall results of the random-effects model in Meta-analysis

E	k	P_E	Ci.lb	Ci.ub	Q	P_Q	N
-0.6905	79	<0.0001	-0.7915	-0.5895	23165.92	<0.0001	3343

表2 解释变量的异质性检验

Table 2 Heterogeneity test of factors

编号Code	影响因素Influencing factor	k	QM	P_QM
A	作物种类Species of forage crop	79	22.06	0.001
B	生防菌种Microbial biocontrol agent	79	37.84	0.080
C	试验类型Type of experiment	79	2.51	0.113
D	菌剂类型Type of biocontrol agent	79	6.32	0.042
E	施用模式Application method	79	8.34	0.080
F	病害类型Type of disease	79	10.42	0.034
G	病原种类Species of pathogen	79	82.42	<0.001
H	施用次数Frequency of application	79	22.37	<0.001
I	菌剂浓度Concentration of the microbial agent	50	30.62	<0.001

图1 不同作物种类对生防菌剂防效的影响a：病情指数效应值Disease index effect size；图中显示加权平均效应值和95%置信区间The Figure shows the weighted average effect size and 95% confidence interval； b：防效值Control effect value；图中圆点表示平均防效值，点的误差棒表示95%置信区间，灰色代表影响不显著的样本The dots in the Figure represent the average preventive efficacy， the error bars of the points represent the 95% confidence interval， and the gray represents the samples with no significant influence；图例中k表示样本数In the legend， k represents the number of samples； *： P<0.05； **： P<0.01； ***： P<0.001；下同The same below.

Fig.1 Effects of different forage crop species on the control efficacy of biocontrol agents

图2 不同菌剂类型对生防菌剂防效的影响

Fig.2 Effects of different biocontrol agent type on the control efficacy of biocontrol agents

图3 不同病害类型对生防菌剂防效的影响

Fig.3 Effects of different disease type on the control efficacy of biocontrol agents

图4 不同病原种类对生防菌剂防效的影响

Fig.4 Effects of different pathogens on the control efficacy of biocontrol agents

图5 不同施用次数对生防菌剂防效的影响

Fig.5 Effects of different frequency of application on the control efficacy of biocontrol agents

图6 不同菌剂浓度对生防菌剂防效的影响

Fig.6 Effects of different concentrations of the microbial agent on the control efficacy of biocontrol agents

图7 生防菌与病原菌、饲草作物和环境互作示意图图中实线表示相关内容已有较多研究；虚线表示相关内容研究较少或空白。In the Figure， the solid line indicates that there has been more research on the related content， while the dotted line indicates that the related content is less or blank.

Fig.7 Schematic diagram of interaction among biocontrol agents and pathogens， forage crops and environment

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