在化学肥料过量施用、土壤酸化、农业面源污染日益严峻的背景下,寻找绿色、低碳、低成本的替代投入品已成为全球可持续农业的核心议题。近日,新葡京娱乐官方网站
设施蔬菜栽培科技创新团队在农林科学一区TOP期刊《Industrial Crops & Products》在线发表题为“Agricultural Jiaosu derived from Humulus scandens enhances tomato seedling growth through soil fertility improvement and microbial community reconstruction”的研究论文。该研究系统揭示了一种由野生植物葎草制备的农业酵素(Agricultural Jiaosu, AJ),在促进番茄幼苗生长、改善土壤肥力及重塑土壤微生物群落方面的显著效果,并提出了其“土壤-微生物-植物”协同促生的多路径机制。

研究首先通过非靶向代谢组学分析,在酵素中检测到160种次生代谢物,构成了酵素“营养+激素+信号”的协同促生基础。该研究进一步筛选证实100倍稀释的葎草农用酵素是促进番茄幼苗生长的最优浓度。与清水对照相比,该处理使番茄壮苗指数和干物质积累效率分别提高42.6%和40.6%,并显著优化了根系构型,提高幼苗潜在抗逆性。其促生机制源于葎草农用酵素对土壤微生态的系统性改善:一方面,酵素施用提高了土壤肥力,同时缓解土壤酸化;另一方面,酵素重塑了土壤微生物(细菌和真菌)群落,显著富集了有益微生物类群,如变形菌门和子囊菌门。随机森林模型进一步发现,酵素改变离子和磷的有效性(对细菌关键),同时增强有机质分解和氮相关酶活性(对真菌关键),从而驱动两个微生物类群的群落重组。此外,经核算农用酵素施用成本远低于常规营养液。
土壤细菌和真菌与关键环境因子的关联性分析
本研究超越了对效果的经验性描述,提供了一个新的机制性框架:葎草农用酵素促进植物生长不仅依赖于养分补充,更通过启动土壤微生态环境的一系列改善,从改变关键理化性质和酶活性,到驱动微生物群落的结构和功能转变,最终实现根系优化和幼苗质量提升。这些发现为野生植物生物质高值化转化为农业投入品,提供了一种新颖且低成本的策略,有助于减少化学肥料依赖,助力国家“双碳”目标与农业可持续发展。
葎草农用酵素促进番茄幼苗生长的作用模式图
河南农业大学设施蔬菜栽培科技创新团队坚持以产业问题为导向,长期致力于设施蔬菜高效栽培与逆境调控和有机废弃物资源化利用的研究,推动“基础研究—技术开发—田间应用”全链条创新,为设施蔬菜绿色优质生产提供科技支撑。团队青年教师李猛、研究生罗万聪、岳婷茹和本科生郑德令为共同第一作者;团队带头人王吉庆教授和肖怀娟副教授为通讯作者。团队成员杜清洁、李娟起、汪虎、王雪婷和田中欢等老师也参与了部分研究。该研究得到了河南省重大科技专项、河南省重点研发专项、河南省科技攻关项目以及河南省大宗蔬菜产业技术体系项目的资助。