项目文章 BT (IF=9.6) | 田间杂草也有大用途，河南农业大学利用葎草制备农用酵素促进绿色农业生产

一分钟论文导读

随着全球农业可持续性需求的日益紧迫，减少化学农药和化肥的使用、开发环境友好型农业技术已成为研究重点。野生植物资源在绿色农业生产中具有巨大潜力，但其利用途径仍较为有限。在此背景下，农用酵素（Agricultural Jiaosu, AJ）作为一种生态友好型技术，为可持续农业发展提供了新的路径。

近期，河南农业大学研究团队在《Bioresource Technology》发表研究，探索了利用野生植物制备农用酵素的可行性。该研究以葎草（Humulus scandens）等五种野生植物为原料，分析以其制备的农用酵素的营养成分，并通过盆栽试验探讨其对小白菜生长、品质形成及土壤肥力的影响。结果表明，野生植物源农用酵素富含有机质、矿质养分及生物活性物质，能够显著促进小白菜根系发育和品质提升，改善土壤理化性质、增强酶活性并优化微生物群落结构。这为野生植物资源的绿色利用提供了技术范式，实现了农田杂草的资源化转化，在减少化学肥料依赖、改善土壤健康、推动循环农业发展等方面展现出重要的生态和经济价值。

发表单位：河南农业大学园艺学院

发表期刊：Bioresource Technology

影响因子：9.6

发表时间：2025年10月2日

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.biortech.2025.133434

南京维百瑞检测为其提供农用酵素有机成分的测定工作

二 技术路线

三 主要研究结果

1. 农业酵素富含多种营养与活性物质

研究团队利用葎草、绞股蓝、齿果酸模、泽漆和马齿苋五种野生植物成功制备出农用酵素。这些酵素原液含有丰富的有机质和矿质养分，其总氮磷钾含量是霍格兰营养液的2.8至4.3倍。以葎草酵素为例，其溶液中含有鼠李糖、酪氨酸、甲硫氨酸、丙氨酸等多种糖和氨基酸，以及乙酸、丁酸、乳酸等有机酸，还检测到生长素、水杨酸、茉莉酸等植物激素。

表1：五种野生植物源AJ和霍格兰营养液的营养成分分析

表2：葎草AJ的有机成分

2.农业酵素促进小白菜根系发育与提升营养品质

与施用1/2霍格兰营养液的对照组（CK）相比，施用葎草农用酵素对小白菜地上部生长的影响相当，但显著促进了根系发育。具体而言，酵素处理组（AJ）小白菜的根鲜重、根干重、最大根长和根体积分别增加了67.7%、82.6%、20.1%和78.9%。在品质方面，酵素处理显著提高了小白菜叶片中维生素C、类黄酮、花青素及总酚的含量。

图1：葎草AJ对小白菜生长的影响

表3：葎草AJ的有机成分

3.施用农业酵素改善土壤肥力与酶活性

施用葎草农业酵素后，土壤有机质、全氮、全磷以及速效氮、磷、钾含量均显著提高，同时土壤电导率显著降低，表明酵素有助于维持适宜的盐分水平。土壤酶活性方面，脲酶、过氧化氢酶、蛋白酶和磷酸酶的活性得到显著增强，有效激活了土壤生化循环过程。

表4：葎草AJ对土壤养分剖面和土壤酶的影响

4.施用农业酵素丰富土壤微生物群落结构

葎草农业酵素处理显著提高了土壤微生物的物种丰富度和系统发育多样性。在门水平上，变形菌门、酸杆菌门、芽单胞菌门和厚壁菌门等类群的相对丰度显著增加；在属水平上，Silvibacterium和Chujaibacter等属显著富集。线性判别分析（LEfSe）进一步揭示微生物群落的结构性重塑，酵素处理组共鉴定出140个差异生物标志物（LDA> 4, P<0.05），远多于对照组的43个。其中，鞘脂单胞菌目（Sphingomonadales）和芽单胞菌科（Gemmatimonadaceae）等31个分类单元的LDA值超过5.0，成为酵素处理组的特征性功能类群。

图2：葎草AJ对土壤微生物的影响

（a）α多样性；（b）群落结构组成（门和属水平前10名）；（c）AJ和1/2霍格兰营养液（CK）处理土壤微生物的LDA分析（仅显示LDA值≥5.00，P < 0.05）

5.施用农业酵素影响土壤代谢物

非靶向代谢组学分析发现，农用酵素处理显著改变了土壤代谢物组成。主成分分析表明，酵素处理与营养液处理组的土壤代谢物谱存在明显分离。进一步火山图分析共鉴定出460种差异代谢物，其中257种显著积累，203种显著减少，在显著积累的代谢物中，以DG O-18:3_16:2、L-麦角硫因和1-甲基组氨酸等生物活性物质的富集最为突出；而显著减少的代谢物则以水苏糖、麦芽四糖等寡糖类成分为主。通路富集分析表明，这些差异代谢物主要富集于代谢途径、微生物代谢、辅因子生物合成等通路。

图3：葎草AJ对土壤代谢产物的影响

（a）AJ和1/2 Hoagland营养液（CK）处理下差异代谢物主成分分析；（b）差异代谢物的可视化火山图；（c）差异代谢物的KEGG代谢途径分析；（d）前30个差异代谢物的排序可视化（组合上调/下调）

6.揭示多因素协同作用机制

为阐明葎草农用酵素调控土壤-作物系统的内在机制，作者对113个参数进行降维整合与关联分析。结果显示，除白菜茎生长指标外，其余9个功能组别间均存在显著相关性（P < 0.05），与酵素处理对地上部生长无显著影响的观测结果一致。

相关性分析表明，农用酵素中的有机物质和植物激素与土壤理化性质、酶活性、作物根系发育及品质提升等指标呈高度正相关。基于距离的冗余分析（dbRDA）进一步识别出包括pH、EC、矿质元素、有机成分、IAA等22个显著影响土壤微生物群落的环境因子。这提示农业酵素和营养液通过矿质元素和特定有机化合物直接调节微生物群，同时通过土壤磷、钾有效性的改变间接影响群落。

图4：AJ-土壤-微生物-小白菜生态系统综合分析

（a）相关性分析；（b）环境因子和微生物群落的db-RDA结果

四 小瑞总结

本研究酵素有机成分通过高效液相色谱技术（HPLC）分析，由南京维百瑞检测技术人员提供。

作者团队开发了一种利用野生植物制备农用酵素的新技术，成功以葎草等五种野生植物为原料制备出富含有机质、矿质养分及生物活性成分的农用酵素。盆栽试验表明，该酵素通过提升土壤肥力、优化微生物群落结构及调控土壤代谢物谱，促进小白菜根系发育和营养品质提升。综合关联分析进一步揭示，酵素中的有机化合物和植物激素是驱动土壤改良与作物生长的关键因素，其通过“微生物-代谢物-酶活性”协同作用机制，重塑了健康的土壤微生态系统。

该技术实现了野生植物资源的高值化利用，通过构建健康的土壤-微生物-植物系统，为可持续农业发展提供了有效途径。