摘要：農(nóng)用植物酵素是以植物為主要原料，經(jīng)微生物發(fā)酵制成的含有特定生物活性成分的產(chǎn)品，可用于種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、土壤改良等方面。農(nóng)用植物酵素在促進作物增產(chǎn)，改良土壤，抑菌防蟲等方面具有良好的作用，可作為構(gòu)建綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)的主力產(chǎn)品。簡述了農(nóng)用植物酵素的分類、特點及各種有效成分，對農(nóng)用植物酵素的增產(chǎn)、抑菌、土壤改良及環(huán)保作用進行總結(jié)，并對其機制進行分析，提出目前存在的問題，并對其未來的發(fā)展進行展望。

關(guān)鍵詞：農(nóng)用植物酵素；有效成分；作用機制；抑菌；土壤改良

doi：10.13304/j.nykjdb.2023.0660

中圖分類號：S476 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1008?0864（2024）07?0156?10

酵素是以動物、植物、菌類等為原料，經(jīng)微生物發(fā)酵制成的含有特定生物活性成分的產(chǎn)品。按原料不同，酵素可分為植物酵素、菌類酵素、動物酵素和混合酵素，其中，植物酵素是以植物為主要原料，經(jīng)微生物發(fā)酵制得的酵素產(chǎn)品的總稱[1]。農(nóng)用酵素是以農(nóng)業(yè)生物資源為原料，經(jīng)微生物發(fā)酵制成的含有特定生物活性成分的酵素產(chǎn)品[1]，可用于種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、土壤改良等農(nóng)業(yè)活動，在充分利用農(nóng)業(yè)生物資源的同時還可以修復(fù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境、實現(xiàn)資源綜合循環(huán)利用[2]。農(nóng)用酵素涉及廢棄物資源利用、農(nóng)田生態(tài)調(diào)控、作物生理生態(tài)等各領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。農(nóng)用植物酵素是農(nóng)用酵素的一種，也是植物酵素的一種。本文對農(nóng)用植物酵素的有效成分、作用機制及應(yīng)用等進行綜述，旨在闡明酵素作為新興產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢以及酵素作用的多樣性，以期為農(nóng)用植物酵素應(yīng)用的深入研究提供參考。

1 農(nóng)用植物酵素簡介

1.1 農(nóng)用植物酵素分類

依據(jù)QB/T 5323—2018《植物酵素》[2]，按照產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域不同，農(nóng)用植物酵素可分為種植業(yè)用植物酵素、養(yǎng)殖業(yè)用植物酵素和土壤改良植物酵素。此外，也可按照產(chǎn)品形態(tài)和生產(chǎn)工藝不同進行分類，如農(nóng)用植物酵素液、農(nóng)用植物酵素膏或者農(nóng)用植物酵素粉，其中農(nóng)用植物酵素液最常見，是以天然植物組織為主要原料，制作過程中按照比例添加紅糖、水及其他成分的輔料，經(jīng)過微生物發(fā)酵制備而成的，又稱農(nóng)用植物酵素營養(yǎng)液[1-3]。這種酵素液營養(yǎng)豐富，含有多種作物需要的營養(yǎng)成分，如氨基酸、氮、磷、鉀、糖等，又含有作物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)如天然植物激素、有機酸等活性成分，酵素液還含有多種有益微生物，具有促進作物生長、提高作物產(chǎn)量、預(yù)防蟲害、抑制病菌等效果，主要用于種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)和土壤改良等?？捎糜谥参锝退刂谱鞯脑牧戏N類繁多，目前研究的酵素植物材料主要有4類，即新鮮果蔬，植物組織（如嫩梢、花、果實等）、芳香植物（如孔雀草、神香草、薄荷等）、谷物副產(chǎn)物（如麥麩、稻糠等）[3]。

1.2 農(nóng)用植物酵素特點

1.2.1 工藝簡單，操作方便

農(nóng)用植物酵素制作工藝較簡單，將植物原材料、其他輔料、水按照一定比例混合，由微生物發(fā)酵一段時間后即可制成。按照生產(chǎn)工藝不同，可分為純種發(fā)酵（如納豆酵素和植物乳桿菌酵素）、群種發(fā)酵（如果蔬自然發(fā)酵酵素）和復(fù)合發(fā)酵（如果蔬復(fù)合發(fā)酵酵素）。

1.2.2 綠色環(huán)保，效果穩(wěn)定

農(nóng)用植物酵素具有促進作物生長、提高作物產(chǎn)量、預(yù)防蟲害、抑制病菌等多種功能，在土壤改良、環(huán)境保護、食品安全等方面具有積極作用。傳統(tǒng)化學(xué)肥料主要成分為氮、磷、鉀，以提高作物產(chǎn)量、改善作物品質(zhì)為目標(biāo)，與之相比，農(nóng)用植物酵素含有更多的成分，如有益菌、營養(yǎng)元素、天然植物激素、有機酸等，功能也更加全面。

1.2.3 發(fā)酵設(shè)備簡單，成本低廉

農(nóng)用植物酵素具有綠色生態(tài)、效果穩(wěn)定、操作方便、設(shè)備簡單、成本低廉、易于推廣等特點，但農(nóng)用植物酵素微生物發(fā)酵過程較難控制，影響因素復(fù)雜，主要包括植物原材料的種類和狀態(tài)、原材料的配比、發(fā)酵時間和溫度、發(fā)酵周期、酵素中的微生物種類、氧氣含量、攪拌以及是否添加菌劑等。發(fā)酵底物組成成分是關(guān)鍵因子，可直接影響發(fā)酵周期和農(nóng)用植物酵素的成分[4]及質(zhì)量，不同底物對農(nóng)用酵素發(fā)酵特性、代謝產(chǎn)物組成和微生物群落結(jié)構(gòu)都會產(chǎn)生一定的影響，植物源有機廢棄物的基本性狀，如粉碎程度和含水量等對發(fā)酵進程亦有較大影響；氧氣含量、溫度等可影響微生物多樣性和其生命活動，間接影響發(fā)酵系統(tǒng)[4]。

2 農(nóng)用植物酵素的主要有效成分

2.1 礦物質(zhì)元素

農(nóng)用植物酵素中富含氮、磷、鉀、鈣、鎂、鐵、鋅等16種作物生長所需要的礦質(zhì)元素，各種元素含量相對平衡，適宜作物吸收[5?6]。農(nóng)用植物酵素中含有的礦質(zhì)元素與制作原料有直接關(guān)系，不同植物原料發(fā)酵的酵素中各礦質(zhì)元素的含量不同[6?7]，同種酵素中礦質(zhì)成分含量隨發(fā)酵時間的不同也不同。方晟等[8]使用黃酒米漿水和蘿卜、白菜、萵筍制作植物酵素，測得3種酵素的氮、磷、鉀含量平均值相近，均遠(yuǎn)高于對照組，酵素中總氮的含量在前期出現(xiàn)波動后持續(xù)增加；總磷含量總體呈現(xiàn)上升趨勢，發(fā)酵前期增長速率較快，后期增長速率降低；鉀離子則呈現(xiàn)先升后降再升的趨勢。周健等[9]以金蕎麥葉和覆盆子葉為原料制作2種農(nóng)用酵素，發(fā)現(xiàn)酵素中的總氮呈現(xiàn)不規(guī)則變化，2種酵素總氮含量分別在32和56 d達到最高；總磷含量變化也有差別，發(fā)酵初期金蕎麥葉酵素變化明顯，第50天總磷含量最高，覆盆子葉酵素總體呈增加趨勢，在104 d總磷含量達到最高；鉀離子含量變化與米漿水酵素變化類似，呈現(xiàn)先升高后降低再升高的趨勢，在發(fā)酵初期鉀離子會從植物體中滲出到酵素液，酵素中鉀離子含量增多，一段時間后，部分鉀離子被微生物吸收利用，發(fā)酵后期微生物部分細(xì)胞發(fā)生自溶，鉀離子又回到酵素中，導(dǎo)致其含量回升。

2.2 有機化合物

2.2.1 糖類

在酵素發(fā)酵早期，微生物以較快的速度進行生長繁殖，消耗了大量糖分用于自身能源提供或產(chǎn)生中間代謝產(chǎn)物。發(fā)酵后期，糖含量減少，微生物活動減慢，部分進入衰亡期后自溶，總糖含量趨于平穩(wěn)。白菜米漿水酵素發(fā)酵90 d時，總糖含量比發(fā)酵前降低92.85%[6]，覆盆子葉酵素發(fā)酵104 d 時總糖含量比發(fā)酵20 d 時降低93.48%[10]。為保證酵素中糖源充足，部分酵素制作中會添加紅糖、白砂糖等輔料[11]，因此酵素中可溶性糖含量要高于其他肥料，如氨基酸葉面肥中糖含量僅為0.16%[6]。

2.2.2 酚類

酵素中含有的總酚主要來自植物中水溶性酚類物質(zhì)和單寧等高分子量酚類物質(zhì)。由于微生物的生理活動和酶類分解，酚的含量呈現(xiàn)先增加后降低或趨于平穩(wěn)的趨勢，以玉蘭花為材料制作的酵素中，總酚含量在發(fā)酵進行到56 d時達到最高，為2.68 mg·L-1，然后含量逐漸降低，柘樹酵素總酚含量同樣在發(fā)酵后期逐漸減少；梔子花酵素酚含量在74 d時達到最高，為1.83 mg·L-1，之后趨于平穩(wěn)[12?13]。

2.2.3 有機酸

真菌、乳酸菌、乙酸菌等微生物廣泛存在于農(nóng)用酵素液的發(fā)酵過程中。微生物可以利用自身的三羧酸循環(huán)途徑形成多種有機酸，如氨基酸、腐植酸，增加酸的整體含量，這些有機酸具有螯合、抑菌等作用，可將土壤中的礦質(zhì)元素進行活化。酵素中游離氨基酸的主要來源途徑有3種，即原料中含有的蛋白質(zhì)分解、微生物代謝作用和細(xì)胞自溶產(chǎn)生[4]。柳明娟等[14]研究發(fā)現(xiàn)，櫻桃酵素發(fā)酵液中氨基酸的種類十分豐富，主要以蛋白質(zhì)、多肽類和游離狀態(tài)等形式存在，共檢測出天冬氨酸、蘇氨酸、絲氨酸等17種氨基酸，其中與植物生長有密切聯(lián)系可為植物生長提供能量的4類氨基酸含量高達97%。黃偉菁等[15]研究表明，酵素中氨基酸含量逐漸減少直至平穩(wěn)，腐殖酸則隨發(fā)酵時間而增加。

2.2.4 植物激素

酵素中存在的植物激素一般為生長素、赤霉素、脫落酸、細(xì)胞分裂素。南國春葉面肥由多種有機材質(zhì)發(fā)酵而成，其中含有多種氨基酸、有機質(zhì)、植物激素等物質(zhì)。代明亮等[6]制作的花酵素、幼果酵素、芹菜酵素中只有赤霉素含量低于南國春葉面肥，其他3種激素含量均遠(yuǎn)高于南國春葉面肥。耿健等[16]研究的芳香植物酵素有所不同，酵素中生長素和細(xì)胞分裂素2種激素含量高于南國春葉面肥。

2.3 有益微生物

農(nóng)用植物酵素中的微生物主要有細(xì)菌、真菌、放線菌3類，能夠產(chǎn)生幾十種催化分解酶，主要包括脂肪分解酶、氧化還原酶、糖化酶、纖維分解酶、蛋白質(zhì)分解酶、尿素酶等，既能分解各種植物組織，又能分解化肥、農(nóng)藥等化學(xué)物質(zhì)，還可分解頁巖、沸石、膨潤土等礦物質(zhì)，使之在短時間內(nèi)轉(zhuǎn)化成可供植物利用的有效成分。

不同原料制作的酵素有益微生物種類、數(shù)量不同，優(yōu)勢菌也不同，主要為乳酸桿菌、醋酸桿菌、芽孢桿菌、酵母、霉菌等。佟玉潔[17]研究表明，酵素中含有酵母菌、霉菌和厭氧菌，厭氧菌可通過氨化作用和反硝化作用降低土壤中氮含量，通過促進腐殖質(zhì)合成增加土壤中有機質(zhì)含量；霉菌可分解纖維素，減少碳含量從而降低土壤中有機質(zhì)含量，部分微生物可促進有機質(zhì)礦化作用，增加土壤中的碳含量。齊天翊[18]通過對自制的2種酵素進行分析發(fā)現(xiàn)，檢測出的40種菌中有32種為乳酸桿菌，發(fā)酵進行到20 d時乳酸菌數(shù)量最多，在保證其多樣性和豐度外還可抑制其他雜菌生長，乳酸菌中植物乳桿菌對鉛離子具有良好的吸附性，對二價鉛離子的吸附率可達到78.47%。楊芳[19]通過對蘋果、佛手瓜等6種酵素進行測定發(fā)現(xiàn)，酵素中優(yōu)勢細(xì)菌為3個屬（如乳酸菌屬、醋酸菌屬等）5個種，優(yōu)勢酵母菌分為3個屬（如畢赤酵母屬、酵母菌屬的釀酒酵母）6個種，巴氏醋桿菌在酸性條件下對微生物有一定的毒性作用，可以提高細(xì)菌體內(nèi)的代謝活性，從而使細(xì)胞內(nèi)腺嘌呤核苷三磷酸持續(xù)增加，組織中不斷的積累醋酸，達到抑菌效果。杜麗平等[20]研究木瓜酵素中的微生物發(fā)現(xiàn)，植物乳桿菌為酵素中優(yōu)勢細(xì)菌，釀酒酵母為優(yōu)勢酵母，植物乳桿菌能產(chǎn)酸使體系pH降低，還可以產(chǎn)生抗菌化合物從而抑制其他菌生長。饒毅萍等[21]檢測環(huán)保酵素中微生物種類時，并未檢測到大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等常見的致病菌。不同種類酵素中致病菌的分布尚未見報道，有待進一步研究。

3 農(nóng)用植物酵素的作用及作用機制

3.1 增產(chǎn)提質(zhì)作用

農(nóng)用植物酵素含有豐富的可直接被作物吸收的營養(yǎng)成分，還含有其他可間接促進作物營養(yǎng)吸收的成分，對作物增產(chǎn)提質(zhì)有顯著作用，已在玉米、大蒜、花生、莧菜、黃瓜、菠菜、水稻、香菇等作物上得到驗證[22-30]。

3.1.1 提供礦物質(zhì)元素

農(nóng)用植物酵素可以為植物生長提供氮、磷、鉀等豐富的礦物質(zhì)元素。農(nóng)用植物酵素中的氮元素可以增大植物葉面積，利于植株對干物質(zhì)的生產(chǎn)積累，也有利于植物對養(yǎng)分的吸收、轉(zhuǎn)化和運輸，提高作物品質(zhì)[31]。此外，施加農(nóng)用植物酵素可促進土壤中氮的釋放，有效提高土壤中氮含量，且土壤中氮含量隨著澆灌時間不斷增加[32-35]。磷對植物的生長發(fā)育有重要作用，可以參與細(xì)胞膜、酶、磷脂等的合成，也與植物生理代謝有關(guān)，可以加強植物的光合作用、促進植物合成并轉(zhuǎn)運碳水化合物，還可以提高植物對外界環(huán)境的適應(yīng)性如抗寒性和抗旱性[36]。普燕爽等[34]研究表明，施加酵素后土壤中有效磷含量增加，且增幅高于施加高含量硫酸鉀復(fù)合肥。李方志等[33]研究表明，施加酵素有利于提高土壤中全磷和有效磷的含量。刁亞娟[35]使用幾種酵素肥和普通肥料種植番茄發(fā)現(xiàn)，施加酵素可顯著增加土壤中有效磷含量，且增加量遠(yuǎn)高于其他處理。鉀與酚類物質(zhì)有關(guān)聯(lián)，植物在施加鉀肥后酚類物質(zhì)含量增加。劉曉燕等[37]研究發(fā)現(xiàn)，水稻、小麥等農(nóng)作物在施加鉀肥后體內(nèi)酚類物質(zhì)含量增多，發(fā)病幾率降低。鉀能促進植物合成蛋白質(zhì)和淀粉，植物內(nèi)部游離氨基酸數(shù)量減少，抗性得到提高，鉀也可以促進作物體內(nèi)碳的代謝，增加植物含糖量，酵素對土壤鉀含量增加有很好的效果，施加酵素后，鉀含量增幅較大，特別是有效鉀和速效鉀[35，38?39]。

3.1.2 提供碳源、氮源及能源物質(zhì)

農(nóng)用植物酵素可作為能源物質(zhì)和碳源、氮源的有效補充。糖在植物體內(nèi)主要作為能源物質(zhì)和碳源，以淀粉的形式儲存在植物體內(nèi)。在作物合成蛋白質(zhì)、核酸、脂類時，糖可以提供碳，且纖維素、木質(zhì)素等可以組成細(xì)胞壁。此外，糖類物質(zhì)還參與植物開花控制基因的表達調(diào)節(jié)[40]。與其他肥料相比，植物酵素中含有更多的可溶性糖[7-10]，施加酵素肥時，這些可溶性糖進入土壤，可以被作物吸收，促進作物生長。吳玉群等[41]以甜玉米為研究材料發(fā)現(xiàn)，施加氨基酸液肥后，甜玉米生理活性得到提高，玉米中葉綠素含量增多、光合速率加快、同化物積累量增多，且過氧化物酶活性增強，玉米細(xì)胞中過氧化氫和氧自由基被清除，丙二醛含量減少，葉片衰老速度減緩。

3.1.3 調(diào)節(jié)植物生長

農(nóng)用植物酵素中含有植物體內(nèi)常見的植物激素，對植物生長具有良好的調(diào)控作用。耿健等[16]使用5種芳香族植物制作酵素發(fā)現(xiàn)，各酵素中含有極高的生長素、細(xì)胞分裂素和赤霉素等激素。生長素能夠促進作物生長，細(xì)胞分裂素與葉片生長、葉綠素積累、植物細(xì)胞分裂有關(guān)，赤霉素能促進莖葉芽的生長、誘導(dǎo)開花等。代明亮等[6]研究發(fā)現(xiàn)，梨花酵素和梨幼果酵素效果接近，激素間的比值也最接近，符合酵素間相對含量決定生理效應(yīng)說法。

3.2 抑菌作用

3.2.1 發(fā)酵產(chǎn)物抑菌

農(nóng)用植物酵素是一個富含有機酸、多酚類物質(zhì)和有益微生物的生態(tài)系統(tǒng)，多酚類物質(zhì)、有機酸和有益微生物形成協(xié)作關(guān)系，強烈抑菌。研究表明，農(nóng)用植物酵素對多種病原微生物有抑制作用，酵素中的有益微生物及多種發(fā)酵產(chǎn)物都對病原微生物有拮抗、抑制作用[42?43]。植物中含有的多酚物質(zhì)可在發(fā)酵過程中析出，因此酵素液中通常含有酚類化合物[44-46]。多酚類物質(zhì)具有抑菌作用，尤其是黃烷-3-醇、黃酮醇和單寧，具有高效的抑菌活性[47?48]。劉增輝等[49]發(fā)現(xiàn)，茶多酚對卵菌門病原菌、炭疽菌病原菌具有良好的抑制作用，高水平的茶多酚明顯抑制短小芽孢桿菌。植物多酚物質(zhì)抑制細(xì)菌機理主要是通過和細(xì)菌細(xì)胞膜相互作用，導(dǎo)致其破裂，胞內(nèi)物質(zhì)流出[50]，影響細(xì)菌的膜電位，影響鉀、鈉離子通道進而影響2 種離子含量，造成細(xì)胞去極化和超極化[51]，酚類化合物還可以通過其-OH基團與酶形成氫鍵，從而引起各種細(xì)胞功能的變化[52]，通過抑制DNA、RNA和蛋白質(zhì)的合成，并對其造成損傷，從而抑制病菌滋生[53]。

酵素中含有的微生物通過代謝產(chǎn)生有機酸，使酵素呈酸性，酸性條件能抑制部分病原菌的生長。王珍珍等[54]測得酵素中的有機酸主要分為乳酸、檸檬酸、蘋果酸3類；樊秋元等[55]制作的黑加侖酵素中有機酸以檸檬酸、蘋果酸、草酸等為主；方晟等[56]做出的百合酵素中乳酸、醋酸為主要有機酸；程勇杰等[57]研究發(fā)現(xiàn)，樹莓酵素、藍莓酵素中有機酸以酒石酸、乙酸和檸檬酸為主。檸檬酸能夠螯合環(huán)境中的必需離子，使細(xì)胞不再能夠接觸到這些離子，從而導(dǎo)致離子依賴性代謝途徑的停滯[58]；乳酸可以使細(xì)菌細(xì)胞的形態(tài)和生理發(fā)生變化，破壞細(xì)菌細(xì)胞膜和胞內(nèi)物質(zhì)，對細(xì)胞代謝活動造成重大影響，發(fā)揮抑菌作用[59]。

3.2.2 有益微生物抑菌

農(nóng)用植物酵素中微生物種類較多，其中部分微生物可以抑制病原菌。王繼紅等[60]研究表明，施加酵素的土壤中細(xì)菌和放線菌數(shù)量增加。郁帆等[61]從酵素中篩選出具有抑菌作用的菌株并分析其對梨黑腐皮殼菌的抑制效果，結(jié)果表明，抑菌率為41.25%～74.14%，其中4 個菌株對病原菌具有極高的抑制效果。周偉等[62]自制的廚余環(huán)保酵素中放線菌數(shù)量達1.2×105 CFU·mL-1，酵素中放線菌菌落主要為鏈霉菌屬（Streptomyces）及假單胞桿菌屬（Pseudomonas）。陳淑琴等[63]發(fā)現(xiàn)，從土壤中分離的放線菌對馬鈴薯的４種病原真菌表現(xiàn)出不同程度的持續(xù)抑菌作用。王麗麗等[64]探索酵素對病蟲的防治效果提出，有益微生物對有害微生物有積極的抑制作用，劉艷娜等[10]也證實了這一點。

3.3 土壤改良作用

3.3.1 改善土壤理化性質(zhì)，提高土壤培肥固肥能力

作物的生長與土壤狀態(tài)息息相關(guān)，農(nóng)作物的生長不但要求土壤內(nèi)含有足夠的營養(yǎng)成分，還要求土壤理化性質(zhì)良好。長期施用化肥農(nóng)藥對土壤造成損傷，土壤板結(jié)化、重金屬污染等問題愈發(fā)嚴(yán)重。農(nóng)用植物酵素中的活性物質(zhì)具有改良土壤的作用，可以有效增加土壤中營養(yǎng)成分含量，降低土壤中重金屬含量，降解殘留農(nóng)藥，改善土壤的理化性質(zhì)，培肥地力，提高產(chǎn)量。酵素中含有的有機酸和有機質(zhì)能改善土壤的酸堿失衡問題，還可以活化土壤中的礦物質(zhì)。各種水解酶和微生物分泌的酶能夠分解土壤中不能被直接吸收的礦物質(zhì)，使其轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌虮恢参镂盏某煞?、溶解土壤中已?jīng)被固化的元素[65]，對增加土壤中有機質(zhì)及氮、磷、鉀元素以及有機質(zhì)、水解氮含量有一定效果。土壤中氮和有機質(zhì)的含量會隨著施加酵素的時間增長[17]。農(nóng)用植物酵素作為全價有機肥料，含有多種作物所需氮、磷、鉀3大營養(yǎng)元素，也含有鈣、鎂、硫等中量營養(yǎng)元素和各種微量元素，更具有未知生長因子（unknown growth factors，UGF） 及其他營養(yǎng)價值極高的特殊物質(zhì)，長期施用會使土壤形成大量水穩(wěn)性團粒結(jié)構(gòu)，使土質(zhì)疏松、透氣性好，增強地力和作物抗逆能力，進而提高作物產(chǎn)量[5]。

3.3.2 補充土壤有機質(zhì)，提高土壤肥力

農(nóng)用植物酵素對土壤的營養(yǎng)補充作用及效果顯著。刁亞娟[35]研究表明，施加酵素后土壤中有機質(zhì)含量明顯增加，促進氮、磷分解效果明顯，有效氮、磷、鉀及8大離子含量也遠(yuǎn)高于其他處理，增加了土壤中鈣、鎂、硫等離子含量，促進作物對鉀、鈉離子的吸收，對提高土壤養(yǎng)分含量、增加土壤肥力有極大優(yōu)越性。徐新等[66]施加竹葉酵素后，土壤中微生物、酶、有機質(zhì)含量增加，且酵素中乙酸能夠調(diào)節(jié)土壤pH，土壤經(jīng)過酸化后，磷、鈣、鐵等養(yǎng)分的有效性得到提升。陶津等[67]、翟敬華等[68]研究也表明，施加酵素可有效增加土壤中氮和有機質(zhì)含量，進而提高土壤肥力。趙秋多[69]研究發(fā)現(xiàn)，富硒酵素對維持土壤養(yǎng)分含量效果高于普通農(nóng)用酵素。腐殖酸可通過改良土壤結(jié)構(gòu)、改良土壤pH、提高土壤肥力等方式對土壤進行改良[70]。

3.3.3 調(diào)理土壤微生物菌群，改善土壤微生態(tài)環(huán)境

農(nóng)用植物酵素對土壤的改良作用機制除了與植物原料中富含的各種營養(yǎng)及生物活性成分有關(guān)外，還與發(fā)酵微生物中的有益微生物對土壤微生物菌群具有調(diào)節(jié)作用有關(guān)。農(nóng)用植物酵素可增加土壤中的有益微生物群體，改善土壤板結(jié)問題。趙崢等[71]研究發(fā)現(xiàn)，施加葡萄酵素對土壤中的微生物有顯著影響，土壤中微生物多樣性降低，土壤中與氮循環(huán)有關(guān)的一些細(xì)菌如硝化菌屬、中慢生根瘤菌屬等變?yōu)閮?yōu)勢菌種。佟玉潔[17]研究表明，酵素中厭氧菌可通過促進腐殖質(zhì)分解進而增加土壤中有機質(zhì)含量，部分微生物可促進有機質(zhì)礦化作用，增加土壤中碳含量。徐新等[66]發(fā)現(xiàn)，酵素中含有的微生物進入土壤后有助于土壤中大顆粒有機物的分解、促進養(yǎng)分的活化。Franco等[72]研究表明，有些微生物的代謝可以帶來有機酸和多種酶，這些酸和酶可以把土壤中作物不能直接吸收利用的礦物質(zhì)養(yǎng)分分解，把他們轉(zhuǎn)化為可以吸收的結(jié)構(gòu)。酵素菌肥能在土壤中形成有益微生物群體優(yōu)勢，抑制有害微生物繁殖，克服瓜菜重茬病，抑制根結(jié)線蟲的發(fā)生，避免和減少農(nóng)作物病蟲害發(fā)生，減輕因有害微生物破壞而導(dǎo)致的農(nóng)作物重茬病問題。

3.4 環(huán)境保護作用

3.4.1 降解化肥農(nóng)藥、重金屬的殘留

酵素中的一些成分可吸附土壤中的重金屬[69]，并且酵素中的細(xì)菌、真菌、放線菌等微生物可通過其分泌酶的代謝活動，完成對殘留農(nóng)藥的降解，主要途徑有氧化、還原、水解、脫羧等[73]。腐殖酸對重金屬和有機物有良好的吸附沉淀、氧化還原作用，并且能夠促進土壤微生物對有機污染物的降解等[69]。齊天翊[18]通過試驗證實，酵素中的植物乳桿菌具備良好的鉛離子吸附能力，特別是100 mg·L-1 質(zhì)量濃度對鉛離子吸附率最高，可達78.74%。韋文芳等[74]使用不同含量的酵素對施用5種農(nóng)藥的芥菜進行噴施處理并進行動態(tài)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，96 h后氧化樂果、高效氯氟氰菊酯、高效氯氰菊酯完全降解，毒死蜱、百菌清幾乎被降解完畢。

3.4.2 減少施用農(nóng)藥化肥，提高肥料利用率

農(nóng)用植物酵素中所含的大量有益微生物能抑制或殺滅植物病原菌，減少其危害，對環(huán)境保護具有積極作用，是可替代殺菌劑的低成本生態(tài)產(chǎn)品。酵素菌肥利用酵素菌中有益微生物對有機成分進行發(fā)酵處理，使肥料的腐殖化程度提高，減少土壤中氮的損失和磷在土壤中的固定，因此提高了肥料利用率。農(nóng)用植物酵素的生產(chǎn)是充分利用農(nóng)田廢棄物，獲得本地有益微生物的便捷手段，可以有效提升基質(zhì)化與肥料化水平，提升土壤肥力，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常被作為基肥使用[75]。通過對農(nóng)田廢棄物的再利用，將有機物返還回土壤，提高土壤有機質(zhì)含量，從而構(gòu)建“土壤-微生物-植物”的良性循環(huán)系統(tǒng)，有效改善生態(tài)環(huán)境，完成環(huán)境友好型的生態(tài)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變。

4 問題與展望

4.1 問題

我國土壤板結(jié)貧瘠、農(nóng)產(chǎn)品有害物質(zhì)超標(biāo)、農(nóng)藥殘存高、消費者身體出現(xiàn)隱性饑餓等新問題不斷凸顯，主要是人們?yōu)榱丝s短作物生長周期、提高糧食產(chǎn)量而大量施用化肥、農(nóng)藥所致。如何更有效地利用和改良土地，使現(xiàn)代農(nóng)業(yè)走向綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)，走生態(tài)發(fā)展之路是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)急需解決的問題[75]。張越等[4]闡明了農(nóng)用酵素的發(fā)酵原理，揭示了不同底物對農(nóng)用酵素發(fā)酵特性、代謝產(chǎn)物組成和微生物群落結(jié)構(gòu)的影響，為農(nóng)用酵素的穩(wěn)定發(fā)酵及精準(zhǔn)應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù)。QB/T 5323—2018《植物酵素》[2]和QB/T 5324—2018《酵素產(chǎn)品分類導(dǎo)則》[1]的發(fā)布讓酵素有了標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)，但關(guān)于酵素的研究才剛剛起步，還面臨很多問題。

4.1.1 缺乏潛在安全風(fēng)險方面的相關(guān)研究

目前，對農(nóng)用植物酵素的研究大多集中在其對農(nóng)作物的提質(zhì)增產(chǎn)及對各種植物病原物的抑制作用上。研究發(fā)現(xiàn)，農(nóng)用植物酵素的抑菌機制主要為有益微生物和各種發(fā)酵產(chǎn)物的協(xié)同作用，目前可見一些對食用植物酵素安全性評價方面的研究，但也不多[76-79]，關(guān)于農(nóng)用植物酵素對作物、人類及環(huán)境的潛在安全性風(fēng)險還未見相關(guān)報道。因此，農(nóng)用植物酵素的安全性評價尚需進一步研究，這將為農(nóng)用植物酵素的科學(xué)合理施用提供依據(jù)。

4.1.2 發(fā)酵過程的穩(wěn)定性有待提高

農(nóng)用植物酵素為微生物發(fā)酵產(chǎn)品，多種多樣的發(fā)酵原材料、發(fā)酵過程中存在的各種微生物、發(fā)酵溫度和時間、產(chǎn)生的中間代謝產(chǎn)物等均可影響酵素成品，不能保證發(fā)酵的穩(wěn)定性，酵素的發(fā)酵工藝會根據(jù)原材料的不同有所改變，現(xiàn)在還沒有明確的發(fā)酵工藝參數(shù)，也沒有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。另外，酵素發(fā)酵是一個持續(xù)的動態(tài)過程，酵素發(fā)酵受多種條件影響，具有不穩(wěn)定性，不能保證不同批次間的品質(zhì)相同。大規(guī)模生產(chǎn)后，酵素在保存、運輸過程中的穩(wěn)態(tài)也是需要克服的一大問題。

4.1.3 農(nóng)用酵素的可能負(fù)面影響

由于參與酵素發(fā)酵的酵素菌是復(fù)合微生物菌群，盡管有研究顯示酵素菌是好氣性有益微生物群[4]，但是在酵素發(fā)酵過程中是否有影響植物生長的致病菌等有害微生物的產(chǎn)生尚未見報道。農(nóng)用植物酵素在發(fā)酵過程中所產(chǎn)生的物質(zhì)豐富，種類繁多，各類物質(zhì)的具體作用機理研究尚未開展，是否有有毒有害化合物的產(chǎn)生、對農(nóng)作物的潛在抑制影響等也未見報道。

4.2 展望

農(nóng)用植物酵素以植物為原料發(fā)酵制作，綠色生態(tài)、效果穩(wěn)定、操作方便。酵素液中含有豐富的礦質(zhì)元素和酚、糖、有機酸、微生物等物質(zhì)，不僅能夠滿足作物的生長需求，還能夠改善、修復(fù)土壤，提高土壤肥力，對土壤有益，有利于生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。在生態(tài)文明的大背景下，有機農(nóng)業(yè)、循環(huán)農(nóng)業(yè)及生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展離不開新型肥料的開發(fā)利用，農(nóng)用植物酵素作為新型有機肥料，應(yīng)加大其研究開發(fā)的力度，在以下幾個方面加強。第一，根據(jù)原料的不同，研究并制定不同的酵素工藝參數(shù)，為酵素產(chǎn)業(yè)規(guī)?；?biāo)準(zhǔn)化提供依據(jù)；完善酵素生產(chǎn)流程設(shè)施，盡可能滿足農(nóng)業(yè)對酵素的要求。第二，酵素功能多樣，可根據(jù)酵素的功能，研究針對某一方面的專用酵素，如增產(chǎn)酵素、抑菌酵素、驅(qū)蟲酵素、富硒酵素等。第三，在酵素制作工藝和蔬果垃圾等廢棄物資源之間建立渠道，將生產(chǎn)過剩的蔬果運送到酵素制作工廠，廢棄物再利用，節(jié)省社會資源。第四，通過果蔬廢棄物微生物發(fā)酵形成富含微生物及代謝產(chǎn)物的農(nóng)用植物酵素，將其添加到堆肥腐熟與沼液沼渣無害化處理過程中，可以提高發(fā)酵效率，提升發(fā)酵品質(zhì)[80]。第五，農(nóng)用植物酵素產(chǎn)品可以解決農(nóng)作物重茬病的問題，充分發(fā)揮農(nóng)用植物酵素在生態(tài)有機農(nóng)業(yè)中的紐帶作用，實現(xiàn)有機農(nóng)業(yè)的綠色、生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。

農(nóng)用植物酵素作為新興產(chǎn)業(yè)下的新興產(chǎn)品，集合微生物發(fā)酵、植物促生、農(nóng)藥、肥料等產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，充分利用廢棄植物資源、農(nóng)田生態(tài)調(diào)控、作物生理生態(tài)等領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)，在充分利用廢棄植物資源的同時，修復(fù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境、實現(xiàn)綜合循環(huán)利用，可打破當(dāng)前殺菌劑和生物制劑的發(fā)展瓶頸，將植物有機廢棄物資源轉(zhuǎn)化為生態(tài)產(chǎn)品，是我國農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型中必然發(fā)展的新興技術(shù)，將成為未來農(nóng)業(yè)新型的農(nóng)資投入品。

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基金項目：河北省科技廳重點研發(fā)計劃項目（21322902D）；邢臺市科技局重點研發(fā)計劃項目（2020ZZ027）。