植物酵素营养液在农业上的应用研究进展

庞敏晖，左 强，宋大平，高利娟，刘东生，邹国元

（北京市农林科学院植物营养与资源研究所，北京 100097）

20世纪90年代中期，我国农业开始朝着集约化、规模化方向发展，农业现代化进程加快，在大大提高社会生产力的同时，现代农业生产也带来了诸多问题。农药与化肥的大量使用、同一区域的单一种植模式等因素均会导致养分利用率低、农业投入成本增加、农产品质量下降、土壤质量恶化等问题出现。同时，大规模、集约化生产打破了传统种养结合模式，造成大量农业废弃物堆积、利用率降低，进而产生了较为严重的环境问题和资源浪费问题[1-2]。因此，近年来，我国积极调整农业生产结构，大力提倡发展有机农业、循环农业，在农业生产中降低化肥、农药的施用量，充分利用农业有机废弃物，利用相关技术手段使其资源化、无害化，努力实现农业生产绿色发展与可持续发展。

种植业和养殖业是我国农业废弃物的主要来源，按其成分可分为植物纤维性废弃物和畜禽粪便废弃物两大类[3]。植物纤维性废弃物干物质养分含量高（氮磷钾养分合计超过国家有机肥标准），且不含毒害物质，大部分是一种宝贵的有机资源。目前，肥料化仍是植物纤维废弃物资源化利用的最主要途径，具体方法有固体堆肥发酵、沼气工程、农用植物酵素3 种[4-7]。植物酵素不仅含有丰富的有机营养，也含有充足的有效活菌、天然植物激素及有机酸等，运用于农业有机生产中，能够改良土壤，建立良好的土壤微生态环境，同时能够促进作物生长，提高作物产量及品质，起到了良好的生态综合效应[8-10]。因此，利用发酵技术将植物有机废弃物制成具有多种功效的液体肥和新型植物废弃物资源化利用的技术和产品——植物酵素营养液，能有效提高植物废弃物资源化利用率，对发展我国有机农业生产具有重要意义。

1 植物酵素营养液的制备方法及特点

1.1 植物酵素营养液的制备方法

植物酵素营养液是将红糖、植物材料（天然植物组织或经济作物残体，如叶片、花朵、果实等）与水按一定配比均匀混合后，在设定条件下发酵数月后制备而成[8]。也可通过添加乳酸菌、酵母菌等益生菌提高发酵速率以及腐殖化进程，从而使发酵周期缩短。该种发酵技术通常采用有氧发酵技术，有氧发酵与常规农肥的厌氧发酵不同，通过有氧发酵可以产生大量氨基酸和葡萄糖等有机物质，同时形成多种有益活性菌，有利于作物吸收[11]。植物材料的种类和性状、原料配比、发酵温度及发酵时间等，都会对发酵过程产生影响。发酵植物材料需要具备一定的透气性与持水性，且含有丰富的有机物和营养元素，才能制备出品质较佳的酵素营养液。

植物酵素营养液制备的具体步骤：①按照配比称取原料（红糖、植物材料、水的比例通常是1∶3∶10）；②将植物材料（菜叶、果皮）切细后，放入塑料桶里，加入红糖；③注入水（自来水即可）；④塑料桶中预留30%的发酵空间，拧紧盖子，并将其置于室内凉爽通风处，等待发酵。

1.2 植物酵素营养液的特点

1.2.1 安全稳定，施用方便 植物酵素营养液为液体肥，可以穴施、滴灌、喷雾，适用于目前常见的施肥方式，使用方便；制备原料为天然植物，无毒、无害、无残留、对作物温和、不污染环境、安全、稳定性好。

1.2.2 菌肥一体，改良土壤 植物酵素营养液中含有多种活性菌和有机质，不仅可以给土壤补充有机质，让土壤肥力更持久，还能够帮助活性菌分解有机质和不溶性磷酸盐，给作物提供碳营养，改善土壤酸化、盐渍化等问题[12]。

1.2.3 抗病抗虫，增收提质 植物酵素营养液施入土壤后，活性菌在作物根系周围繁殖，可以长期分泌抗生物质，产生维生素、生长促进素，分解有机物、增加抗病力，以达到抗病抗虫的效果。丰富的有机质能及时补充作物所需的大量元素，全面配合作物的生长；活性菌分泌天然植物生长激素，促进根、茎、叶茁壮生长，增加作物生长过程中干物质的积累，提升产品质量[13-15]。

2 植物酵素营养液在农业上的应用

2.1 植物酵素营养液可以改良土壤

土壤是作物生长的基础，土壤的养分含量和理化性能决定了作物生长发育的程度。植物酵素营养液中含有大量的有益微生物，在作物根部这些微生物能够大量繁殖，土壤微生物种群结构得到优化，土壤酶活性提高，使得根系的微生态环境得到改善[16]。而微生物代谢会产生各种酶，这些酶能有效分解矿物质，形成的活性元素可被作物吸收利用，也可以降解农药，还能溶解土壤中被固化的各种微量元素[17-18]。同时，植物酵素营养液中含有丰富的有机养分、矿质元素以及生理活性物质，能促进土壤形成团粒结构，改善土壤理化性质，有效增加土壤肥力，提高作物对土壤养分的吸收利用率[19]。

李方志等[20]在已施加化肥和农药20 多年的耕作土壤中，通过施浇5 组不同浓度的环保酵素液对其进行土壤改良，经过为期56 d 的试验后，结果发现，持续施浇环保酵素液达到49 d 时，对土壤的改良效果较为明显。赵玲玲等[21]选用黄豆、绿豆等不同植物材料与梨树嫩梢相混合，通过有氧发酵技术制备植物发酵液体肥，研究结果表明，该液体肥能增加土壤有机质含量，其有机质含量年平均增幅达0.03%～0.16%；能够增加土壤矿物质含量和养分含量，增大土壤保水率，改善土壤养分平衡关系，从而提高土壤肥力。试验发现，与对照相比土壤中N、P、K含量均显著提升，土壤中Ca、Mg 等微量元素含量及其比例也明显提升。

2.2 植物酵素营养液可以防治病虫害

随着农药的长期大量施用，农作物病虫害抗药性日益增加，防治病虫害的效果下降，同时还引发环境污染问题。植物酵素营养液呈弱酸性，不利于病原菌的生长；同时，营养液中的有益微生物群体对有害微生物具有很好的抑制作用。植物酵素营养液能够对防治农作物病虫害的发生起到积极作用。芳香植物含有生物碱、酚类和多糖类等多种活性物质，因此，以此类植物为原料制备的酵素营养液抑菌效果更加显著[22-23]。

朱丽梅等[24]使用大蒜酵素营养液对田间蔬菜常见病害进行防治试验，结果表明，大蒜酵素对田间蔬菜常见病具有很好的防治效果，其中对真菌性病害防治效果最好，防治率达到86.15%。王丽丽等[25]选取不同植物材料制备了7 种发酵液，研究了不同种类发酵液对朱砂叶螨和青枯菌的防治效果，结果表明，几种植物发酵液对朱砂叶螨均具有一定的毒杀作用，除夹竹桃花外，其余发酵液对朱砂叶螨能够起到驱避作用，其中大蒜制备的植物发酵液对朱砂叶螨的毒杀和驱避作用最佳，处理后72 h 校正死亡率为77.1%，驱避作用为68.0%；生姜发酵液对青枯菌的拮抗作用最好，48 h 后的抑菌圈直径达到3.0 cm。刘艳娜等[26]研究了芳香植物发酵液对梨树轮纹病、黑星病和腐烂病等主要病害的抑菌效果，通过实验室培养抑菌试验和田间叶面喷施试验发现，5 种营养液均能不同程度对梨树病害起到抑菌作用，其中薄荷酵素液和孔雀草酵素液抑制效果最好。

2.3 植物酵素营养液可以提高作物产量

植物酵素营养液中不仅含有作物生长所需的氮、磷、钾和氨基酸等养分，而且含有大量有机酸、维生素以及矿物质等活性物质，有机养分与活性物质相互作用，能够调节并刺激作物的生长发育，对促进作物生长、提高作物产量具有一定的作用[27]。相关研究表明，施用植物酵素营养液能够提高作物根系活力，增大吸收面积，改善植株营养状况，保证农作物健康生长；同时，还可以增加叶绿素含量，增强光合作用，降低呼吸强度，能减少养分消耗，保证养分积累[27-29]。

李洁等[30]在大棚黄瓜生长期施用植物酵素，通过土壤浇灌、瓜苗浸根、叶面与植株喷施等方法进行作物生长效应研究，结果表明，施用植物酵素有利于增加黄瓜的叶片数、植株开展度、株高、茎粗，促进黄瓜生长，比对照增产23.49%。刘治权等[31]发现酵素菌在水稻上施用肥效明显，对水稻的生长发育有促进作用。在水稻上基施酵素菌有机肥20 kg/hm2，结合追施化肥，与其他肥料相比，能够促进水稻生长发育，增强抗逆性，促进早熟和增产。比土植宝增产17.1%，比泥炭肥增产35.3%，比常规施肥增产33.5%。罗蕊等[32]以黄金梨幼果为原料制备梨果实酵素液，并将其以不同浓度喷施于黄金梨幼树和成年树，结果发现，喷施营养液能够增加梨幼树叶片厚度、比叶质量和叶绿素以及矿物质含量，叶片净光合速率和水分利用效率显著提高，成年梨树的单果重、硬度也显著提高，其中以叶面喷施200 倍酵素液效果最佳。

2.4 植物酵素营养液可以改善农产品的品质

鉴定农作物果实品质的指标是其含有蛋白质、可溶性糖、硝酸盐、粗纤维以及维生素的量。植物酵素营养液中的有效活性成分能促进作物的生长发育，提高作物矿物质、蛋白质、糖分等营养物质的含量；同时，能够提升农作物叶片的光合作用能力，增加物质积累，为果实生长发育提供充足的营养[33-36]。

陈小伟等[37]的研究指出，对于果蔬等在施用植物酵素营养后，可有效改善其产品品质，同时大大降低了果实中硝酸盐的含量，也逐步降低其粗纤维的含量。许仙菊等[38]将环保酵素应用于辣椒栽培种植，发现施用环保酵素能有效促进辣椒生长发育，其蛋白质和VC 的含量显著增加，辣椒果实品质得到明显改善。马玉婷[39]研究发现，使用植物酵素营养液替代一定比例的化肥氮对提高蔬菜品质效果显著，不同比例浓度沼液替代化肥氮量的处理中，甘蓝的可溶性糖增加5.05%～16.41%，可溶性蛋白质增加11.48%～44.26%，粗纤维减少7.43%～22.97%。石倩倩等[40]将梨和冬枣为原料制备的酵素营养液混合牛奶后，对8年生冬枣进行肥效试验发现，喷施混合营养液能够提升冬枣果实品质，其中以100 倍稀释酵素牛奶混合营养液效果最佳，其果实着色、口感均有所改善，其产量、糖分以及VC 含量显著优于对照，而总酸含量和果实硬度则明显低于对照。

3 展望

植物酵素营养液在改良土壤、提高作物产量及品质、增强作物对抗病虫害抗性等方面功效显著，同时能够实现农业废弃物资源化、无害化，能够对我国农业生态发展起到促进作用，市场前景广阔。在我国，植物酵素营养液在农业上的应用与推广尚处于探索阶段，还需要不断总结摸索，进行系统深入地研究，加强植物酵素营养液在农业生产中的试验示范。笔者针对目前的研究现状为今后可能的研究方向提出以下几点建议：

一是加强对酵素营养液的基础研究，深入系统地研究蔬菜废弃物的发酵机理。了解发酵过程中所产生的各种化学反应，研究物料在发酵过程中的变化，通过研究不同物料配比下蔬菜废弃物的降解率，明确发酵参数对蔬菜废弃物降解效果影响的主次顺序，并结合发酵液及残渣中营养成分的变化，研究适合蔬菜废弃物处理的发酵参数组合，提高蔬菜废弃物处理量和发酵速度，为建立制备工艺参数提供理论依据。

二是由于植物废弃物种类繁多，其所含营养成分和组织结构存在很大差异，因此，要对不同类型作物发酵参数进行优化，还要根据不同类型作物的需要，研究不同植物原料制备的酵素营养液的成分及功效，研究不同天然植物材料酵素营养液对改良土壤、提升作物品质、提高产量、减少病虫害等方面的影响，根据不同作物特点研发具有针对性、特定性效果的营养液和施用方法。

三是通过研究植物酵素营养液各种养分含量、微生物种类数量以及其他活性物质对作物生长、土壤改良、对抗病虫害等作用的影响，建立不同种类、不同功效植物酵素营养液产品质量标准与功效评价体系，实现产品标准化。

四是加大温室、田间原位生产制备设备研发力度，研发发酵、施用、储存等节约化设备，实现从制备到灌溉应用的规模化、集约化、连续化生产，推动植物酵素营养液生产规模化及产业化。