赵倩彦, 姚允聪, 闫 静, 姬谦龙*

1.北京农学院生物科学与工程学院, 北京 102206;2.北京农学院植物科学与技术学院, 北京 102206

果实发酵液作为肥料的功效研究进展

赵倩彦1, 姚允聪2, 闫 静1, 姬谦龙1*

1.北京农学院生物科学与工程学院, 北京 102206;2.北京农学院植物科学与技术学院, 北京 102206

果实发酵液作为一种天然无公害植物源营养制剂，深受人们的青睐，介绍了果实发酵液的概念、营养组分及施用后对植物的各种功效和对土壤的改善作用。最后通过与一般的植物肥料进行比较，分析了使用果实发酵液作为植物肥料的优势以及存在的问题，并对新型有机肥的研究提出了对策建议。

果实发酵液；肥料；功效

果实发酵液主要是以生理落果、人工疏果、采前落果及残次果实等无商品价值的果实作为发酵材料，引入酵素与碳源，经快速发酵制成的植物源营养制剂[1]。来源于植物的有机制剂最早起源于日本和韩国[2]，现如今，世界各国开始对农药的代替品进行广泛的探索。由于在发酵过程中除了酵素外不添加任何化学成分，符合有机农业的生产要求，因此，近年来我国的一些高校和技术研究部门也纷纷开展植物源营养、杀虫抑菌制剂的研制和推广应用。国内外关于植物发酵液对人体的功效方面的报道较多，研究认为植物发酵液提取物对人体具有抗癌、减肥、抗氧化和降血压等方面的功效[3,4]。而关于其对植物功效的研究现状和进展却很少涉及。植物发酵液对植物的作用主要在于促进植物生长发育、改善果实品质和土壤性质、提高作物产量，对病原菌也有一定的抗性作用[5,6]。由于果树本体(花、果实等)或其他植物幼嫩组织经提取、发酵制得的植物源营养液具有制作工艺简单、易操作、成本低等优点[7]，因而在有机果品的生产上被广泛应用。从资源角度讲，是对残次落果废弃资源的再利用；从病虫害的角度来看，果园中的残次烂果和生理落果若不及时处理，不仅提供病菌的藏身之地，而且会对环境造成严重污染。本文综述了果实发酵液的营养组分及其对植物的各种功效和对土壤的改善作用，并分析了使用果实发酵液作为植物肥料的优势以及存在的问题，以期为果实发酵液的综合利用研究提供参考。

1 果实发酵液中的营养组分

果实本身就具有丰富的营养物质，它的成分除了包含利于植物生长发育的各种矿质养分、有机酸、腐植酸、蛋白质、粗纤维素和维生素[7]外，再将其进行发酵时，过程中会将植物原材料中的有机大分子成分分解，最终还将形成寡糖、小分子有机酸(如柠檬酸、苹果酸)和糖蛋白等[8]，这些物质能够提高植物对于病原菌的抗性。另外，果实在进行发酵时，所添加的酵素本身就是有益菌体，因此腐熟的发酵液当中含有大量益于植物生长的有益菌及次生代谢分泌产物。并且研究发现樱桃发酵液中的氨基酸含量丰富、种类多，与植物能量代谢密切相关的丙酮酸族、丝氨酸族、谷氨酸族和天冬氨酸族，这四大类氨基酸占总量的90%以上[9]，而关于氨基酸的产生机理，一部分源自果实中蛋白质的酶解，另外一部分则是各种菌类发酵过程中的代谢产物以及发酵完毕后菌类细胞的自溶[10]。

2 果实发酵液对植物的功效研究

2.1 对植物的元素、可溶性物质及酶活性影响

果实发酵液中的有益微生物可以促进植物活化，利于其对一些难溶态元素的吸收，研究表明，发酵液可以提高连作土壤中有机质、硝态氮、铵态氮、 速效磷、速效钾的含量，从而促进植物吸收[11]。2012年罗蕊等[12]研究发现，施用稀释200倍的梨果实发酵液后梨幼树叶片中N、P、K、Ca、Fe、Mn、Cu 的含量都显著高于对照，并且可溶性固形物含量、可溶性总糖含量、糖酸比和 Vc 含量也显著提高。在苹果果实发酵过程中由于有苹果酸的生成，而苹果酸具有诱导抗性作用[13]，它可以增强苹果果实内苯丙氨酸、过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)的活性，酚类物质的含量也明显提高[14]。当苹果发酵液施用于接种了灰霉病的草莓时，POD在4 d和10 d都呈现2个酶活性高峰，但在12 d时POD活性回落到与原始活性相近的水平，PPO的水平也高于对照，使β-1,3-葡聚糖酶活性高峰较早出现[15]。对于缺铁平邑甜茶幼苗，稀释300倍的富铁苹果果实发酵液均能够提高CAT、POD、MDA的活性，以及可溶性糖的含量，效果显著[16]。

2.2 发酵液对植物抗病性的影响

果实发酵液在发酵过程中，pH最终会降至3.3左右，再继续发酵时pH变化较小，基本稳定在这个数值上下，这可能是发酵过程中会产生一些具有缓冲能力的物质所致[17,18]。而在这样极低的pH状态下，能够有效抑制不良微生物的生长繁殖，所以发酵液本身不会有病原菌的大量繁殖，对植物也可以起到防治病虫害的作用。施入偏酸性的果实发酵液后，在一定程度上可以中和土壤的pH，其降低pH贡献最大的为苹果酸，用苹果酸处理对苹果黑斑病有很强的抑制效果[19]。2010年戚亚平等[16]曾报道，苹果果实发酵液中加入 FeSO4可促进平邑甜茶根系对铁的吸收，从而对缺铁型黄叶病有很好的疗效，其效果显著高于单独施用铁制剂。

另外，水杨酸虽然可诱导部分粮食作物和经济作物(如玉米、小麦、水稻、棉花、香蕉)、蔬菜(黄瓜、番茄、白菜)等植物产生抗性，但2010年宋备舟等[15]指出：在草莓灰霉病中，单独施用水杨酸，效果并不显著，而在水杨酸的基础上加入苹果果实发酵液后混合喷施，草莓接种病原菌，其发病率与对照差异显著，抗病指数也达到了34.6%。这说明两者的混合物诱导草莓产生抗性，即苹果果实发酵液与水杨酸协同作用对植物产生诱导抗性效果更好。耿健等[19]也认为植物源发酵液能够有效抑制梨树黑星病、轮纹病、腐烂病害的发生。2012年王荣娟等[20]研究指出，病原菌接种后9～72 h，喷施苹果脱乙酰几丁质发酵液处理过的苹果叶片可有效诱导对斑点落叶病的抗性，其诱导反应可能与侵染早期叶片活性氧迸发及抗氧化代谢有关。

2.3 对植物的其他功效

果实发酵液除了可以提高植物本身的矿质元素含量、可溶性物质和酶活性外，还能显著提高水分利用效率和叶片的叶绿素和类胡萝卜素的含量，大大改善了叶片的光合性能，并且克服了光合“午休”现象的发生，促进植物叶片生长，进而改善果实品质，提高产量[6,21]，这可能与成品发酵液的矿质元素含量较高、养分比例较均衡有关。此外，发酵液在发酵过程中，具有一定的螯合能力，可以螯合一些金属离子，使其更有利于植物的吸收，提高幼苗株高和干粗的增长率、鲜重、干重及根冠比等[22～24]。

3 果实发酵液对土壤的改善作用

土壤的理化性质和生物学特性决定了土壤质量的好坏[25]。未腐烂的有机物料大量残存于土壤中，例如大量的生理落果若不及时处理，对土壤微生物区系会带来分解压力，干扰土壤腐殖化和矿化过程。所以果实发酵液不仅免除了这种分解压力，同时它们经过发酵后，pH成酸性，而我国北方多数土壤的 pH普遍较高，发酵液经过一定比例稀释后再施用到土壤中，有利于改善盐碱地，对土壤而言还增加了大量的矿物质元素和有益微生物。而土壤微生物是土壤生物学特性的重要指标，微生物多样性指数和土壤P、K含量是决定土壤质量的关键因素[26]。并且土壤pH与土壤微生物间会相互影响[27]，一方面pH会影响土壤微生物的种类和数量以及对矿质元素的吸收，反之，土壤微生物通过对腐殖质和各种有机化合物的分解、土壤养分的固定与释放，又影响到土壤的pH和土壤肥力。2015年戚亚平等[28]研究表明，苹果发酵液可显著地降低土壤的pH，加强有机物向地下部的运输，相应地根系也会分泌更多地有机物质，利于土壤微生物数量的增殖，显著增加细菌、酵母菌和放线菌的数量，极大地改善了土壤的质量，符合持续、环保、健康发展的理念。

4 果实发酵液作为肥料的优势及存在的问题

4.1 果实发酵液作为肥料的优势

果实发酵液符合有机农业的生产要求毋庸置疑，从改善土壤性质到促进植物生长、最终改善果实品质、提高产量等方面，和其他一般肥料相比具有独特的优势。果实发酵液不仅能减少环境污染，而且成本较低，制作工艺简单。从长远角度来看，即使对土壤长期施加果实发酵液，也只会增加土壤肥力，增多土壤中有益菌的存在，使土壤与连作植物间达到良性循环，而一般的肥料(N、P、K肥等)随着其添加数量的增加以及持续时间的延长，会导致土壤中物种多样性的丧失越来越显著[29,30]。另外，果实发酵液不仅从根本上改善了土壤质量，促进了植物生长外，它同时还可以作为叶面肥，利于植物吸收，达到直接促进植物生长的效果。

4.2 存在的问题

虽然果实发酵液绿色、环保、无公害，且具有其他一般肥料所不具备的天然优势。但是果实发酵液也存在诸多问题亟待解决。从材料的来源讲，其来源并不充足，大多仅来源于果园里的残次落果，不能满足较大量的生产需要；在抗病方面，果实发酵液具有一定的抗病效果，但不能从根本上解决某种植物病害；从材料本身讲，对于果实的不同种类以及果实的成熟程度，相应地补充多少碳源及酵素才能使其快速高效的发酵和具有最佳的营养成分，针对这方面只是有一个大体的把握，尚不能完全确定加入量；另外，对已发酵成熟的发酵液本身而言，由于每次发酵受多种因素的影响，导致本身的营养成分含量并不完全稳定，并且不同果实种类共同发酵时，怎样使发酵液达到营养均衡状态同样有待解决。

4.3 解决方法

为解决果实发酵液可能存在的问题，主要的对策有以下几方面：

4.3.1 原料不足方面 可以参考结合其他种类有机原料进行发酵，比如落叶、秸秆、动物粪便、制糖工业的滤渣等。曾有研究用有机物料鸡粪、 羊粪、 牛粪、 秸秆按体积比6∶1∶1∶2混匀，结果证明其可以克服苹果的连作障碍[23]，这样可以扩大材料来源，为生产更多的高效营养液奠定基础。

4.3.2 抗病方面 可以结合生防菌在生物防治方面的优势，在发酵过程中加入已经筛选得到的具有针对性的抗病菌种，一方面可以提高植物免疫能力，起到生物防治效果，另一方面菌种在促进植物发酵过程中，相应地会诱导该菌种产生更多的抗菌素，弥补了生防菌在此方面的不足[31,32]。

4.3.3 不同材料补充的碳源及酵素量 通过测试果实发酵液中可溶性固形物、残余糖含量的多少，针对不同种类原材料和成熟度来找到一个补充碳源和添加酵素的配比标准，使其发酵液在经济高效的基础上发酵。

4.3.4 营养成分方面 严格控制已探索好的发酵条件，对于不同果实或者其他有机物料共同发酵时，找到一个益于植物生长的最佳配比，使其发酵液营养均衡。

5 展望

近年来，化学肥料的长期添加对土壤及物种多样性造成的种种危害逐渐引起了人们的重视[29,30]，同时掀起了新型肥料发展的高潮，腐植酸肥、各种有机材料的发酵肥、酵素菌肥、氨基酸和核酸肥、海藻肥等，这些肥料中大部分都应用了生物发酵技术，同时已经在市场上广泛应用。因此，未来应秉承绿色环保可持续的发展理念研究高效的新型肥，提升自主创新能力，同时鼓励产学研结合，整合优势资源，确保科研成果产出与转化的有效衔接。

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Progress on Function of Fruit Fermentation Liquor as Fertilizer

ZHAO Qianyan1, YAO Yuncong2, YAN Jing1, JI Qianlong1*

1.CollegeofBiologicalScienceandEngineering,BeijingUniversityofAgriculture,Beijing102206,China;2.PlantScienceandTechnologyCollege,BeijingUniversityofAgriculture,Beijing102206,China

Fruit fermentation liquor was popular as a natural pollution-free plant-derived nutrient solution. This article described the meaning and nutrition components of plant fermentation liquor, and summarized its functions on plants and significant improvement in soil. Finally, through comparing with general fertilizers of plant, the advantage and problem of fruit fermentation liquor as fertilizers of plant were discussed, and the paper gave some suggestion on the way to solve research of new organic fertilizer.

fruit fermentation liquor; fertilizer; function

2016-11-07; 接受日期：2016-12-19

北京市农业科技项目(20140136)资助。

赵倩彦，硕士研究生，主要从事果实发酵液对苹果矮化砧研究。E-mail:983417316@qq.com。*通信作者：姬谦龙，教授，博士，主要从事果树种质资源创新与利用研究。E-mail:13693344293@163.com

10.3969/j.issn.2095-2341.2017.02.09