植物酵素營(yíng)養(yǎng)液在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用研究進(jìn)展

龐敏暉，左 強(qiáng)，宋大平，高利娟，劉東生，鄒國(guó)元

（北京市農(nóng)林科學(xué)院植物營(yíng)養(yǎng)與資源研究所，北京 100097）

20世紀(jì)90年代中期，我國(guó)農(nóng)業(yè)開(kāi)始朝著集約化、規(guī)?；较虬l(fā)展，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程加快，在大大提高社會(huì)生產(chǎn)力的同時(shí)，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也帶來(lái)了諸多問(wèn)題。農(nóng)藥與化肥的大量使用、同一區(qū)域的單一種植模式等因素均會(huì)導(dǎo)致養(yǎng)分利用率低、農(nóng)業(yè)投入成本增加、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降、土壤質(zhì)量惡化等問(wèn)題出現(xiàn)。同時(shí)，大規(guī)模、集約化生產(chǎn)打破了傳統(tǒng)種養(yǎng)結(jié)合模式，造成大量農(nóng)業(yè)廢棄物堆積、利用率降低，進(jìn)而產(chǎn)生了較為嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題和資源浪費(fèi)問(wèn)題[1-2]。因此，近年來(lái)，我國(guó)積極調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，大力提倡發(fā)展有機(jī)農(nóng)業(yè)、循環(huán)農(nóng)業(yè)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中降低化肥、農(nóng)藥的施用量，充分利用農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物，利用相關(guān)技術(shù)手段使其資源化、無(wú)害化，努力實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)綠色發(fā)展與可持續(xù)發(fā)展。

種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)是我國(guó)農(nóng)業(yè)廢棄物的主要來(lái)源，按其成分可分為植物纖維性廢棄物和畜禽糞便廢棄物兩大類[3]。植物纖維性廢棄物干物質(zhì)養(yǎng)分含量高（氮磷鉀養(yǎng)分合計(jì)超過(guò)國(guó)家有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)），且不含毒害物質(zhì)，大部分是一種寶貴的有機(jī)資源。目前，肥料化仍是植物纖維廢棄物資源化利用的最主要途徑，具體方法有固體堆肥發(fā)酵、沼氣工程、農(nóng)用植物酵素3 種[4-7]。植物酵素不僅含有豐富的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)，也含有充足的有效活菌、天然植物激素及有機(jī)酸等，運(yùn)用于農(nóng)業(yè)有機(jī)生產(chǎn)中，能夠改良土壤，建立良好的土壤微生態(tài)環(huán)境，同時(shí)能夠促進(jìn)作物生長(zhǎng)，提高作物產(chǎn)量及品質(zhì)，起到了良好的生態(tài)綜合效應(yīng)[8-10]。因此，利用發(fā)酵技術(shù)將植物有機(jī)廢棄物制成具有多種功效的液體肥和新型植物廢棄物資源化利用的技術(shù)和產(chǎn)品——植物酵素營(yíng)養(yǎng)液，能有效提高植物廢棄物資源化利用率，對(duì)發(fā)展我國(guó)有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。

1 植物酵素營(yíng)養(yǎng)液的制備方法及特點(diǎn)

1.1 植物酵素營(yíng)養(yǎng)液的制備方法

植物酵素營(yíng)養(yǎng)液是將紅糖、植物材料（天然植物組織或經(jīng)濟(jì)作物殘?bào)w，如葉片、花朵、果實(shí)等）與水按一定配比均勻混合后，在設(shè)定條件下發(fā)酵數(shù)月后制備而成[8]。也可通過(guò)添加乳酸菌、酵母菌等益生菌提高發(fā)酵速率以及腐殖化進(jìn)程，從而使發(fā)酵周期縮短。該種發(fā)酵技術(shù)通常采用有氧發(fā)酵技術(shù)，有氧發(fā)酵與常規(guī)農(nóng)肥的厭氧發(fā)酵不同，通過(guò)有氧發(fā)酵可以產(chǎn)生大量氨基酸和葡萄糖等有機(jī)物質(zhì)，同時(shí)形成多種有益活性菌，有利于作物吸收[11]。植物材料的種類和性狀、原料配比、發(fā)酵溫度及發(fā)酵時(shí)間等，都會(huì)對(duì)發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)生影響。發(fā)酵植物材料需要具備一定的透氣性與持水性，且含有豐富的有機(jī)物和營(yíng)養(yǎng)元素，才能制備出品質(zhì)較佳的酵素營(yíng)養(yǎng)液。

植物酵素營(yíng)養(yǎng)液制備的具體步驟：①按照配比稱取原料（紅糖、植物材料、水的比例通常是1∶3∶10）；②將植物材料（菜葉、果皮）切細(xì)后，放入塑料桶里，加入紅糖；③注入水（自來(lái)水即可）；④塑料桶中預(yù)留30%的發(fā)酵空間，擰緊蓋子，并將其置于室內(nèi)涼爽通風(fēng)處，等待發(fā)酵。

1.2 植物酵素營(yíng)養(yǎng)液的特點(diǎn)

1.2.1 安全穩(wěn)定，施用方便 植物酵素營(yíng)養(yǎng)液為液體肥，可以穴施、滴灌、噴霧，適用于目前常見(jiàn)的施肥方式，使用方便；制備原料為天然植物，無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)殘留、對(duì)作物溫和、不污染環(huán)境、安全、穩(wěn)定性好。

1.2.2 菌肥一體，改良土壤 植物酵素營(yíng)養(yǎng)液中含有多種活性菌和有機(jī)質(zhì)，不僅可以給土壤補(bǔ)充有機(jī)質(zhì)，讓土壤肥力更持久，還能夠幫助活性菌分解有機(jī)質(zhì)和不溶性磷酸鹽，給作物提供碳營(yíng)養(yǎng)，改善土壤酸化、鹽漬化等問(wèn)題[12]。

1.2.3 抗病抗蟲，增收提質(zhì) 植物酵素營(yíng)養(yǎng)液施入土壤后，活性菌在作物根系周圍繁殖，可以長(zhǎng)期分泌抗生物質(zhì)，產(chǎn)生維生素、生長(zhǎng)促進(jìn)素，分解有機(jī)物、增加抗病力，以達(dá)到抗病抗蟲的效果。豐富的有機(jī)質(zhì)能及時(shí)補(bǔ)充作物所需的大量元素，全面配合作物的生長(zhǎng)；活性菌分泌天然植物生長(zhǎng)激素，促進(jìn)根、莖、葉茁壯生長(zhǎng)，增加作物生長(zhǎng)過(guò)程中干物質(zhì)的積累，提升產(chǎn)品質(zhì)量[13-15]。

2 植物酵素營(yíng)養(yǎng)液在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用

2.1 植物酵素營(yíng)養(yǎng)液可以改良土壤

土壤是作物生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，土壤的養(yǎng)分含量和理化性能決定了作物生長(zhǎng)發(fā)育的程度。植物酵素營(yíng)養(yǎng)液中含有大量的有益微生物，在作物根部這些微生物能夠大量繁殖，土壤微生物種群結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，土壤酶活性提高，使得根系的微生態(tài)環(huán)境得到改善[16]。而微生物代謝會(huì)產(chǎn)生各種酶，這些酶能有效分解礦物質(zhì)，形成的活性元素可被作物吸收利用，也可以降解農(nóng)藥，還能溶解土壤中被固化的各種微量元素[17-18]。同時(shí)，植物酵素營(yíng)養(yǎng)液中含有豐富的有機(jī)養(yǎng)分、礦質(zhì)元素以及生理活性物質(zhì)，能促進(jìn)土壤形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，改善土壤理化性質(zhì)，有效增加土壤肥力，提高作物對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收利用率[19]。

李方志等[20]在已施加化肥和農(nóng)藥20 多年的耕作土壤中，通過(guò)施澆5 組不同濃度的環(huán)保酵素液對(duì)其進(jìn)行土壤改良，經(jīng)過(guò)為期56 d 的試驗(yàn)后，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，持續(xù)施澆環(huán)保酵素液達(dá)到49 d 時(shí)，對(duì)土壤的改良效果較為明顯。趙玲玲等[21]選用黃豆、綠豆等不同植物材料與梨樹嫩梢相混合，通過(guò)有氧發(fā)酵技術(shù)制備植物發(fā)酵液體肥，研究結(jié)果表明，該液體肥能增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，其有機(jī)質(zhì)含量年平均增幅達(dá)0.03%～0.16%；能夠增加土壤礦物質(zhì)含量和養(yǎng)分含量，增大土壤保水率，改善土壤養(yǎng)分平衡關(guān)系，從而提高土壤肥力。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照相比土壤中N、P、K含量均顯著提升，土壤中Ca、Mg 等微量元素含量及其比例也明顯提升。

2.2 植物酵素營(yíng)養(yǎng)液可以防治病蟲害

隨著農(nóng)藥的長(zhǎng)期大量施用，農(nóng)作物病蟲害抗藥性日益增加，防治病蟲害的效果下降，同時(shí)還引發(fā)環(huán)境污染問(wèn)題。植物酵素營(yíng)養(yǎng)液呈弱酸性，不利于病原菌的生長(zhǎng)；同時(shí)，營(yíng)養(yǎng)液中的有益微生物群體對(duì)有害微生物具有很好的抑制作用。植物酵素營(yíng)養(yǎng)液能夠?qū)Ψ乐无r(nóng)作物病蟲害的發(fā)生起到積極作用。芳香植物含有生物堿、酚類和多糖類等多種活性物質(zhì)，因此，以此類植物為原料制備的酵素營(yíng)養(yǎng)液抑菌效果更加顯著[22-23]。

朱麗梅等[24]使用大蒜酵素營(yíng)養(yǎng)液對(duì)田間蔬菜常見(jiàn)病害進(jìn)行防治試驗(yàn)，結(jié)果表明，大蒜酵素對(duì)田間蔬菜常見(jiàn)病具有很好的防治效果，其中對(duì)真菌性病害防治效果最好，防治率達(dá)到86.15%。王麗麗等[25]選取不同植物材料制備了7 種發(fā)酵液，研究了不同種類發(fā)酵液對(duì)朱砂葉螨和青枯菌的防治效果，結(jié)果表明，幾種植物發(fā)酵液對(duì)朱砂葉螨均具有一定的毒殺作用，除夾竹桃花外，其余發(fā)酵液對(duì)朱砂葉螨能夠起到驅(qū)避作用，其中大蒜制備的植物發(fā)酵液對(duì)朱砂葉螨的毒殺和驅(qū)避作用最佳，處理后72 h 校正死亡率為77.1%，驅(qū)避作用為68.0%；生姜發(fā)酵液對(duì)青枯菌的拮抗作用最好，48 h 后的抑菌圈直徑達(dá)到3.0 cm。劉艷娜等[26]研究了芳香植物發(fā)酵液對(duì)梨樹輪紋病、黑星病和腐爛病等主要病害的抑菌效果，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)抑菌試驗(yàn)和田間葉面噴施試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，5 種營(yíng)養(yǎng)液均能不同程度對(duì)梨樹病害起到抑菌作用，其中薄荷酵素液和孔雀草酵素液抑制效果最好。

2.3 植物酵素營(yíng)養(yǎng)液可以提高作物產(chǎn)量

植物酵素營(yíng)養(yǎng)液中不僅含有作物生長(zhǎng)所需的氮、磷、鉀和氨基酸等養(yǎng)分，而且含有大量有機(jī)酸、維生素以及礦物質(zhì)等活性物質(zhì)，有機(jī)養(yǎng)分與活性物質(zhì)相互作用，能夠調(diào)節(jié)并刺激作物的生長(zhǎng)發(fā)育，對(duì)促進(jìn)作物生長(zhǎng)、提高作物產(chǎn)量具有一定的作用[27]。相關(guān)研究表明，施用植物酵素營(yíng)養(yǎng)液能夠提高作物根系活力，增大吸收面積，改善植株?duì)I養(yǎng)狀況，保證農(nóng)作物健康生長(zhǎng)；同時(shí)，還可以增加葉綠素含量，增強(qiáng)光合作用，降低呼吸強(qiáng)度，能減少養(yǎng)分消耗，保證養(yǎng)分積累[27-29]。

李潔等[30]在大棚黃瓜生長(zhǎng)期施用植物酵素，通過(guò)土壤澆灌、瓜苗浸根、葉面與植株噴施等方法進(jìn)行作物生長(zhǎng)效應(yīng)研究，結(jié)果表明，施用植物酵素有利于增加黃瓜的葉片數(shù)、植株開(kāi)展度、株高、莖粗，促進(jìn)黃瓜生長(zhǎng)，比對(duì)照增產(chǎn)23.49%。劉治權(quán)等[31]發(fā)現(xiàn)酵素菌在水稻上施用肥效明顯，對(duì)水稻的生長(zhǎng)發(fā)育有促進(jìn)作用。在水稻上基施酵素菌有機(jī)肥20 kg/hm2，結(jié)合追施化肥，與其他肥料相比，能夠促進(jìn)水稻生長(zhǎng)發(fā)育，增強(qiáng)抗逆性，促進(jìn)早熟和增產(chǎn)。比土植寶增產(chǎn)17.1%，比泥炭肥增產(chǎn)35.3%，比常規(guī)施肥增產(chǎn)33.5%。羅蕊等[32]以黃金梨幼果為原料制備梨果實(shí)酵素液，并將其以不同濃度噴施于黃金梨幼樹和成年樹，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，噴施營(yíng)養(yǎng)液能夠增加梨幼樹葉片厚度、比葉質(zhì)量和葉綠素以及礦物質(zhì)含量，葉片凈光合速率和水分利用效率顯著提高，成年梨樹的單果重、硬度也顯著提高，其中以葉面噴施200 倍酵素液效果最佳。

2.4 植物酵素營(yíng)養(yǎng)液可以改善農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)

鑒定農(nóng)作物果實(shí)品質(zhì)的指標(biāo)是其含有蛋白質(zhì)、可溶性糖、硝酸鹽、粗纖維以及維生素的量。植物酵素營(yíng)養(yǎng)液中的有效活性成分能促進(jìn)作物的生長(zhǎng)發(fā)育，提高作物礦物質(zhì)、蛋白質(zhì)、糖分等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量；同時(shí)，能夠提升農(nóng)作物葉片的光合作用能力，增加物質(zhì)積累，為果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育提供充足的營(yíng)養(yǎng)[33-36]。

陳小偉等[37]的研究指出，對(duì)于果蔬等在施用植物酵素營(yíng)養(yǎng)后，可有效改善其產(chǎn)品品質(zhì)，同時(shí)大大降低了果實(shí)中硝酸鹽的含量，也逐步降低其粗纖維的含量。許仙菊等[38]將環(huán)保酵素應(yīng)用于辣椒栽培種植，發(fā)現(xiàn)施用環(huán)保酵素能有效促進(jìn)辣椒生長(zhǎng)發(fā)育，其蛋白質(zhì)和VC 的含量顯著增加，辣椒果實(shí)品質(zhì)得到明顯改善。馬玉婷[39]研究發(fā)現(xiàn)，使用植物酵素營(yíng)養(yǎng)液替代一定比例的化肥氮對(duì)提高蔬菜品質(zhì)效果顯著，不同比例濃度沼液替代化肥氮量的處理中，甘藍(lán)的可溶性糖增加5.05%～16.41%，可溶性蛋白質(zhì)增加11.48%～44.26%，粗纖維減少7.43%～22.97%。石倩倩等[40]將梨和冬棗為原料制備的酵素營(yíng)養(yǎng)液混合牛奶后，對(duì)8年生冬棗進(jìn)行肥效試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，噴施混合營(yíng)養(yǎng)液能夠提升冬棗果實(shí)品質(zhì)，其中以100 倍稀釋酵素牛奶混合營(yíng)養(yǎng)液效果最佳，其果實(shí)著色、口感均有所改善，其產(chǎn)量、糖分以及VC 含量顯著優(yōu)于對(duì)照，而總酸含量和果實(shí)硬度則明顯低于對(duì)照。

3 展望

植物酵素營(yíng)養(yǎng)液在改良土壤、提高作物產(chǎn)量及品質(zhì)、增強(qiáng)作物對(duì)抗病蟲害抗性等方面功效顯著，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化、無(wú)害化，能夠?qū)ξ覈?guó)農(nóng)業(yè)生態(tài)發(fā)展起到促進(jìn)作用，市場(chǎng)前景廣闊。在我國(guó)，植物酵素營(yíng)養(yǎng)液在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用與推廣尚處于探索階段，還需要不斷總結(jié)摸索，進(jìn)行系統(tǒng)深入地研究，加強(qiáng)植物酵素營(yíng)養(yǎng)液在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的試驗(yàn)示范。筆者針對(duì)目前的研究現(xiàn)狀為今后可能的研究方向提出以下幾點(diǎn)建議：

一是加強(qiáng)對(duì)酵素營(yíng)養(yǎng)液的基礎(chǔ)研究，深入系統(tǒng)地研究蔬菜廢棄物的發(fā)酵機(jī)理。了解發(fā)酵過(guò)程中所產(chǎn)生的各種化學(xué)反應(yīng)，研究物料在發(fā)酵過(guò)程中的變化，通過(guò)研究不同物料配比下蔬菜廢棄物的降解率，明確發(fā)酵參數(shù)對(duì)蔬菜廢棄物降解效果影響的主次順序，并結(jié)合發(fā)酵液及殘?jiān)袪I(yíng)養(yǎng)成分的變化，研究適合蔬菜廢棄物處理的發(fā)酵參數(shù)組合，提高蔬菜廢棄物處理量和發(fā)酵速度，為建立制備工藝參數(shù)提供理論依據(jù)。

二是由于植物廢棄物種類繁多，其所含營(yíng)養(yǎng)成分和組織結(jié)構(gòu)存在很大差異，因此，要對(duì)不同類型作物發(fā)酵參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，還要根據(jù)不同類型作物的需要，研究不同植物原料制備的酵素營(yíng)養(yǎng)液的成分及功效，研究不同天然植物材料酵素營(yíng)養(yǎng)液對(duì)改良土壤、提升作物品質(zhì)、提高產(chǎn)量、減少病蟲害等方面的影響，根據(jù)不同作物特點(diǎn)研發(fā)具有針對(duì)性、特定性效果的營(yíng)養(yǎng)液和施用方法。

三是通過(guò)研究植物酵素營(yíng)養(yǎng)液各種養(yǎng)分含量、微生物種類數(shù)量以及其他活性物質(zhì)對(duì)作物生長(zhǎng)、土壤改良、對(duì)抗病蟲害等作用的影響，建立不同種類、不同功效植物酵素營(yíng)養(yǎng)液產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與功效評(píng)價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化。

四是加大溫室、田間原位生產(chǎn)制備設(shè)備研發(fā)力度，研發(fā)發(fā)酵、施用、儲(chǔ)存等節(jié)約化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)從制備到灌溉應(yīng)用的規(guī)?；?、集約化、連續(xù)化生產(chǎn)，推動(dòng)植物酵素營(yíng)養(yǎng)液生產(chǎn)規(guī)?；爱a(chǎn)業(yè)化。