川渝山地酵素应用于生态农业的研究与实践报告
Research and Practice Report on the Application of Sichuan-Chongqing Mountainous Region Enzymes in Ecological Agriculture
DOI: 10.12677/hjas.2025.151018, PDF, HTML, XML,    科研立项经费支持
作者: 刘光乾*, 李明悦, 乔 杰:四川工业科技学院人工智能(电子)研究所数智乡村生态研究团队,四川 德阳
关键词: 川渝山地酵素农耕生态农业乡村振兴Sichuan-Chongqing Mountainous Region Enzyme Farming Ecological Agriculture Rural Revitalization
摘要: 川渝山地区域典型的山地特征和农耕传承承载了山区人们的生产生活,近60年的农化种植,给土地、环境、粮食安全及人们健康造成了严重的影响。去除农化、修复改良土壤、保护环境、保障农产品安全、保护健康、保护优良传承已经刻不容缓。采用酵素进行改良土壤、代替农药化肥除草剂进行生态种植,对于川山地区生态农业研究与实践应用方面取得了一定的成效。将川山农耕现状和生态种植进行深刻剖析,以及酵素将应用于生态种植的技术方法进行推广,有利于更多的川山人们特别是农人农户们的生产生活保障和身体健康,也是助农生态增收、实现绿色经济发展、助力生态乡村振兴的有效举措。
Abstract: The typical mountainous characteristics of the Sichuan-Chongqing mountainous region, where agricultural inheritance carries the production and life of people in the mountainous areas, have had serious impacts on land, environment, food security, and people’s health due to nearly 60 years of agricultural planting. It is urgent to remove agricultural chemicals, repair and improve soil, protect the environment, ensure the safety of agricultural products, protect health, and preserve excellent inheritance. The use of enzymes to improve soil and replace pesticides, fertilizers, and herbicides for ecological planting has achieved certain results in the research and practical application of ecological agriculture in mountainous areas of Sichuan. A profound analysis of the current situation of agriculture in Sichuan’s mountainous areas and the promotion of ecological planting techniques using enzymes is beneficial for the production and living security, as well as the physical health of more people, especially farmers, in Sichuan’s mountainous areas. It is also a good measure to help increase agricultural ecological income, achieve green economic development, and promote the revitalization of ecological villages.
文章引用:刘光乾, 李明悦, 乔杰. 川渝山地酵素应用于生态农业的研究与实践报告[J]. 农业科学, 2025, 15(1): 142-157. https://doi.org/10.12677/hjas.2025.151018

1. 引言

川渝山地区域典型的山地特征和农耕传承,养育了数代川渝人们,在数千年的远古农耕文化传承与生产实践中,勤劳智慧的川渝人们用勤劳的双手创造了无数的生命延续和劳动成果。在早期的恶劣环境中改造自然,付出艰辛只为解决饥饿。随着科技的发展,一些新的技术农药化肥除草剂被用于农业生产中。因早年土地的自然耕种生态环境较好,稍微添加一些化学肥料就能使粮食作物增产明显,致使很多农人认为化肥是农业生产的最好方式,加之市场经济利益化和使用方便,大量的化肥被陆续投入到农业生产中,进而破坏了土壤环境和碳含量,损坏了土壤有机质和微生物环境,打破了微生物生态平衡,使之作物生长受到影响,病虫害随之爆发,迫于保收使用化学农药解决眼前问题。

川山家乡也是其中之一,据父辈回忆,早在1966年大干旱年代,农业生产受到严峻考验,为了解决当时生产生活问题,当时政府引进限量供应尿素,才得以解决当时的口粮饥荒问题。但随着化肥的投入使用,当时的一些有害性农药也用在了农业生产上。随着后面更多的农药化肥除草剂的使用,致使自然的农家肥、动植物废弃物因不方便操作和效果被掩盖很快就减少了使用,甚至完全停止使用。长时间的农化种植致使土地破坏越来越严重,土壤盐碱化、板结,缺乏有机质微生物,作物遭受病虫害侵害而大量使用农药,用化学除草剂除草,多种破坏方式不仅使土地污染,有害物质残留,而且大量不安全不健康的农产品,和其他地方一样被农人作为家庭饮食和流向市场。到现在提及拒绝农药化肥除草剂,就会遭到很多农人质疑、排斥,认为不用农药化肥除草剂已经很难种出想要产量的粮食等农产品,就算能产出一些,也不愿意用更多的劳动力和时间投入。

但是环境气候反常恶化,一些自然灾害频繁发生,人们身体健康受到严重影响,特别是山区农人家庭,很多家庭老人、甚至年轻人因出现重大疾病而致贫,给家庭经济和家庭幸福造成严重影响。因此,拒绝农化,转变为生态农耕,保护土壤、保护环境、保护健康、保护地球也成了非常重要且刻不容缓的民生大事。

2. 川山农耕现状与矛盾剖析

为适应市场经济规则、城镇化发展需要,农村产业发展与产业结构调整也随之出现了规模化、专一化、标准化、精准化的产业化发展模式,单品产量可能确实上去了,甚至产能过剩。但是口感、营养、品质没有了,甚至在利益当前时优良传统也被掩盖了。同时,土地环境被污染了、品质安全没有了保障,健康也越来越令人担忧了,很多矛盾突显出来。

2.1. 产业模式矛盾

自大集体变成家庭联产承包责任制后,刚开始的积极性和明显增产增收陆续就被市场经济规则限制,无限的竞争等诸多因素导致很多乡村劳动力流失,土地被闲置废弃,特别是山区农业更为明显。随之专业合作社、家庭农场、种养大户、农业企业也纷纷出现,一些地方为了应对市场需求和竞争,出现一村(社)一品、一乡(镇)一业、一县(市)一特色等等。表面上看似可以规模化、专业专一化,便于统一、标准化管理、利于对接市场和资源最大化,但在一段时间的集中规模化生产吸引商贩过后,更多的是产业烂尾损失和一些无以言表苦衷的无奈。

乡村产业主要是以土地为主的种养殖业,不能与工厂化生产线的产品类比。农产品具有鲜活性,而生产生长需要一个生态环境,需要生物多样性创造一个生态微生物益生菌环境,满足土壤、水肥、空气等多种生态要素的和谐共生,才能使作物健康成长的多元素平衡。而单一品种规模化种植破坏了生物多样性、生态平衡和土壤微生物环境,使得作物抗病虫害能力降低,增加病虫害侵害风险,迫使增加农药化肥除草剂的投入,这样的恶性循环加大加速了对土壤环境的污染破坏和农产品安全健康的影响。从而使得即使有产量或产值,但没有实际意义的生命健康价值,遇到灾害甚至减产绝收。

市场经济本身就是多重矛盾并存:消费者期望物美价廉和生产者期望低成本高效益的矛盾;商贩期望压低生产者收购价,抬高售卖价保全自己利润空间与生产者、消费者市场的三角矛盾和相互影响的多重矛盾;消费者自身期望物美与价廉的矛盾;生产者自身期望低成本与高收入的矛盾;商贩的低价买与高价卖的矛盾;生产者希望商贩或消费者固定或增多择优抬价与商贩或消费者希望货源生产者增多择优压价的矛盾,最后导致消费端虽有需求,但供应端品质难以保证,和生产端虽有短利,但客源却难以长期稳固的矛盾,其中造成的损失、浪费、资源重复或流失,污染和负面效应也随之而来,如图1所示。

Figure 1. The contradictory relationships between producers, consumers, and vendors

1. 生产者、消费者、商贩各自与相互间的矛盾关系

2.2. 生态环境矛盾

生态的宗旨是人与自然和谐共生与生物多样性平衡,人们生产生活可以和谐地利用自然、改造自然,但不能违背自然规律破坏自然,造成不利于自然环境的生态平衡。单一的产业发展模式破坏生物多样性,不合理的单一产业结构对人力人才的需求和乡村产业的发展以及生活生产造成了一定影响。留不住养不住本土村民,使得乡村劳动力和人才流失,耕地荒弃,一些恶性物种肆意侵占人们生活生产空间;而资本引进一些目的不纯、不懂乡村、不懂生态农业的人,其生产单方面追求经济利益,不顾健康安全和生态破坏,打破了乡村人与自然和谐共生生态的平衡。

2.3. 人才人文矛盾

单品规模产业不符合人文人才结构规律,乡村人文结构是一个以家庭家族为背景,形成男女老少代代相传的人力人才结构,以务农为主兼顾百业发展。就务农方面也是男女老少融合发挥的综合协作习惯性农作模式。而单一的产业不仅对土地环境具有一定要求,也对劳作人员有了一定的要求,甚至有些工作只能某些专业人员才能操作,相当一部分本地村民无法适应或没有机会参与其中,而外面进入的参与者也只是为了应对工作和经济收入,难以兼顾生态平衡和长期可持续发展,违背了生产兼顾环境保护、乡村振兴农民作为主体参与的宗旨,也违背了乡村发展的人文自然规律,不符合乡村传统传承的需要。

2.4. 乡村文化矛盾

乡村文化主要体现在生产工艺技能成果的传承和历史形成各行各业的精神面貌以及乡村风俗风气的流传与展现上。产业化的生产成果主要是快速变现,生产工艺和技能也主要是为了适应产业生产需要,基本上难以形成文化。乡村人员人才在流失,人员结构在发生变化,留守的乡亲除了疾病缠身就是老弱幼孺,精神面貌更难以展现。乡风村俗方面,除了乡村红白喜事的份子越来越多,浪费越来越严重,基本上也没有什么价值创新性的成果。反倒是一些婚嫁、丧葬传统礼仪被一些不正之风带偏。

乡风应该是淳朴的,浓郁的,不只是有乡愁留念,更要有乡村的繁荣兴旺。乡村本不该有“乡愁”,以前愁的是缺衣少食和成家立业,现在愁的是怎么更好地传承与发展,愁的是怎么才能越来越好、村民们越来越幸福。而现阶段的空心村、留守荒弃的衰落不得已再现无奈的“乡愁”。而产业发展在追求产值利润、业绩任务的时候,忽略了人与家庭生产生活生态的需求规律。使得人们在追求效益时不能兼顾生活品质和行为规范,甚至违背良心和道德底线。为了追求利益,少了乡邻之间的人情互助信任,多了唯利是图和防备。

消费家庭不论是农村家庭还是城市家庭,其生活饮食都遵循中华地域特性和与四季时令相适应的饮食习惯。一方水土养一方人,当地、当季、当天、生态的食材,才是大多数家庭身体健康所需要的,而一些加工食品所含的不良添加,甚至原料的农化污染、非留种品种,以及为了追求产量品相采取的保鲜、防腐、增色、增香、调色、调味、调形等化学药物的使用,都不适合人们的健康生活,也使很多非农家庭、甚至很多在农家庭,对农化农产品产生质疑和排斥、逃离;或无奈接受,在不良循环中延续,对乡村发展产生了明显的不良影响。

3. 生态农耕酵素应用原理

3.1. 酵素简介

解决乡村诸多问题最重要的措施是拒绝农化而转为生态种植,让农作物回归自然、让人们回归初心、让身体回归健康、让社会回归和谐。为了避免农化对农产品的污染和对土壤环境的破坏,生态的种植技术结合中华传统的农耕传承,生产优良富有能量、健康营养新鲜的高品质食物,修复改良土壤,保护环境是非常重要且刻不容缓的事情。其中,利用酵素的酸菌协同、分解转换和平衡碳源可以保持良好丰富的微生物系统,从而很好地保护土壤,给农作物提供和谐的碳氮比和营养元素,是保质保量生产生态有机农产品很好的方法之一。一些农用酵素的研究表明,农用酵素可以明显改良土壤,抑制土壤病原真菌等[1]。川渝山地广大的个体农业生产者,或家庭农场、农业生产企业、种植大户和零污染生态村的生态农耕和生态产业发展,都可以使用酵素产生的有机酸和益生菌进行酸菌协同来修复改良土壤、保护环境,代替农药化肥除草剂进行生态种植,以及一些地方的土壤修复改良、污水治理净化,甚至家庭清洁用品和身体保养等等应用场景都可以使用。

酵素又称为酶,是生命体内的特殊活性物质,通常由蛋白质组成,是维持和催化生命体正常生理活动的必需物质。酵素主要是通过培养有益微生物的复合菌群,农用(环保)酵素富含有机酸、有益菌,通过酵素的分解重组功能,将大分子分解成小分子,并产生酵母菌、乳酸菌、醋酸菌及材料原生益生菌和有机酸,主要养分以碳氮为主,通过“酸菌协同”抑制有害病菌,培养有益菌,调节微生态系统。农用酵素采用环保酵素的方式,通常按照1:1或2或3:10比例将糖、动植物(废弃)原料和水装在生活生产用合格的且能密封的塑料容器中,常温避免太阳光直射,平均温度25℃~35℃下发酵3个月,经过糖化、酒化、酸化和酵素形成四个过程,及前一个月及时放气密封和稳定后完全密封发酵两个阶段,待发酵成熟,pH值在2.5~4以内无臭味时,取其上层清澈的液体使用。

3.2. 酵素用于生态农耕的原理

中华农耕文明的精髓在于合理地利用自然资源物质循环,物质循环的本质是使农作物由土地和太阳能获得的营养物质,最大限度地返回土地。健康作物生长需要健康的土壤肥力,土壤肥力包括不同的土层特性、团粒结构的物理肥力;酸碱度、有机养分、无机养分的化学肥力和各种微生物、菌藻虫类、根系分泌物等综合作用的生物肥力。而有机养分中的碳养分对土壤三种肥力有全方位影响,土壤缺碳导致土壤三大肥力下降,而化肥使用越多,对土壤中碳养分损失越快。耕地贫瘠使有机碳养分耗尽,生物多样性丧失,沙土更加沙化保水保肥变差,黏土板结不透气保水,黑土灰沙化。

农作物的碳养分不仅来自空气中的二氧化碳进行的有限光合转换,更主要来自土壤中小分子水溶有机碳。土壤中小分子水溶有机碳主要靠含有丰富有机质和一定含水量的土壤,其中的微生物活动分解有机质和分裂繁殖代谢产生。微生物活动使大分子有机物被分解,分子结构发生重大变化,使不具亲水性的部分变成土壤腐殖酸,而来自微生物代谢产物、分子更小具有亲水性的有机质构成了植物有机碳养分,被植物和其他微生物吸收利用。有机质分解、微生物繁殖代谢过程生成小分子水溶有机碳,使土壤团粒化,涵气保水能力提高,促进植物根系发达,并提高无机养分吸收利用率。

农作物物质积累中的碳和新陈代谢消耗的碳总量占农作物必需营养元素总量的50%以上,在植物营养中不能与氢、氧、氮、磷、钾大量元素同类,而是作为阴面,矿物质元素作为阳面,氢氧贯穿于之间,促进阴阳两面结合,形成植物养分。缺碳不仅使土壤肥力受到影响,致使耕地贫瘠,还会影响土壤的水、气、热,影响生物多样性以及农作物生长和对肥料养分的利用。耕地缺碳导致农作物缺碳,农作物缺碳直接导致农作物根系衰弱,长势不健康,叶片无活力,光合作用效率低。农作物缺碳还会引起其它元素缺少,是其他多种农作物病害的重要诱因,从而导致农作物低产劣质、农产品品质差、口感差,农药残留等[2]

酵素形成的成分包括酶(材料本身和代谢物),益生菌(酵母菌、乳酸菌、醋酸菌、材料原生益生菌),有机酸(水果中常见的苹果酸、柠檬酸、乙酸、酒石酸、草酸、丁二酸等,及发酵过程中产生的合成有机酸)。通过发酵分解大分子为小分子和酸菌协同,调节微生态系统,促进土壤微生物活性活动增强。酵素还可以作为功能型、功效型应用于生态农耕中的堆肥、水肥、叶面肥、病虫害防治、作物生长时节保护和调整,及水质、环境净化和家庭清洁、保健等[3]。酵素与碳元素作用于生态种植的物质循环原理关系如图2所示。

Figure 2. The relationship between enzymes and carbon elements in the material cycle principle of ecological planting

2. 酵素与碳元素作用于生态种植的物质循环原理关系

4. 农耕酵素制作与应用方式

4.1. 农耕酵素及相关制作

农耕酵素以环保酵素制作方式为主,材料一般是植物或动物废弃物,植物源酵素一般占农耕酵素的80%,通常采用废弃植物的茎叶、花果、果皮之类。制作酵素的材料按照公母菌分类,公菌用开花结果的木本即本地水果、果皮废弃物,如:苹果、菠萝皮等;母菌用叶类、蔬菜类、瓜类,如西红柿、辣椒、青菜等。制作酵素按照1:1或2或3:10的比例,即1份糖(红糖、糖蜜或葡萄糖),1份或2份或3份(根据其性状)的原料配比,将糖和处理后的材料及水装入塑料桶内混合密封发酵。通常在没有污染的环境中,采用具有活性的自来水或山泉水,避免阳光直射,温度25℃~35℃最佳,温度低会延长发酵时间。因前一个月好氧发酵产生气体,所以前一个月内经常放气。如果是红糖,待一个月左右稳定了后继续密封发酵2个月。如果是葡萄糖,通常采用三次加糖,在第一次加糖发酵状态平静不产生气泡后,进行与初期同等分量的第二次加糖,混合均匀,后期液体表面刚刚清澈,进行与初期同等分量的第三次加糖,混合均匀密封发酵3个月。

发酵成熟合格的酵素判别原则:一是测其pH ≤ 4 (pH值2.5~3.0最佳);二是闻其酸味、食材本身味道、无臭味、无酒味;三是观察其液体状态清澈。因一些操作与空气接触,有些酵素液面有一层白色保护膜是正常的,而且有很好的作用。如果pH值变成2.5以下需要再次加糖。功能型酵素的发酵必须完全达到基本不含糖,否则发酵分解不完整,糖分喷洒到叶面,会吸引很多蜜虫等昆虫。没有成功的酵素不能直接使用,也不用倒掉,可以加等量糖分重新发酵合格后使用。

酵素扩培是指酵素原液1份加多份最大兑水量,保持酵素水pH值不变。扩培酵素液稀释至pH值没有酸性数值,做配比实验后使用,扩培液在8~72小时内全部使用完。酵素扩培可以降低成本,使经济效益增加。萃取是采用成熟酵素与原料配比应急或扩培。应急萃取采用配比为0.1:1或2或3:10的糖、材料和成熟酵素混合装入塑料容器内密封,在温度25℃~35℃时发酵7~14天,以实际状态(三原则)判定是否成熟为准进行应急使用。萃取扩培发酵是按照配比1:1或2或3:10的糖、材料和酵素发酵成熟后使用。公菌材料用母菌酵素萃取,母菌材料用公菌酵素萃取,比一般酵素发酵成熟要快些,效果更明显。也可以将成熟酵素取出三分之二的渣液,继续添加补充等量的材料和水,根据材料适量加糖或不加糖。

4.2. 农耕酵素的应用方式

农耕酵素根据不同的应用环境和方式,可以分为通用型、功能型、功效型酵素等。通用酵素如改良土壤、净化水质、净化空气及用作酵素堆肥、水肥、叶面肥等有机肥,功能型酵素用作农作物病虫草害防治,功效型酵素用作农作物的品形品相品质及生长调节。通过各方面对前贤们酵素制作应用方法的学习,结合实践整理如下,仅供农者学习参考。

1) 通用型酵素应用

酵素制作有机生物菌肥,约占农耕有机肥的70%,根据土质特性对应的主要材料配比不同。粘性土质农田以食草动物粪便为主,农田废弃物 ≤ 1/5 (体积),木本渣材料 ≤ 1/5;含沙30%土质农田以食草动物粪便加食粮食动物粪便1:1配比,农田废弃物 ≤ 1/4;含沙70%土质农田以食粮食动物粪便为主,农田废弃物 ≤ 1/4,木本渣材料 ≤ 1/5。对食草动物粪便对应使用酵素pH值 ≤ 4,食粮食动物粪便使用酵素pH值为2.5~3.0。调配液体用酵素扩培与糖蜜水混合液,采用生根剂酵素为主混合其他酵素,再与浓度约1:50~70的糖蜜水混合,酵素糖水比例为7:3。其他酵素指功能酵素、氨基酸钙酵素、厨余酵素或混合水果酵素。

堆肥主要用于土地翻耕时作为基肥,刚开始改良土壤1年2次,每亩每次使用1.5~2.5吨。农业生产本质为能量循环(温光气)加物质循环(碳循环),碳循环关键是堆肥,堆肥形成的有机小分子以碳源方式固定在土壤中进行储存。堆肥根据原料配比碳氮比为25:1,将原料按照种类进行夹心方式铺设,浇酵素扩培与糖蜜水混合液至湿度60%,可加入适量的EM菌与酵素混合再稀释,1吨原料约25 kg酵素原液,如果碳氮比高于25:1,多增加一些微生物或酵素。小农场10亩以下采用山堆式堆肥,直径小于3 m,高度小于2 m。10~80亩农场采用条式堆肥,夏天宽度1.5~2 m,高0.8~2 m,冬天宽度3 m左右,高1.5~2 m,物料混合依次堆放十来天待温度稳定。堆肥不能淋雨,监测外温天气,内温要大于65℃,小于110℃,维持7~15天,超过需翻肥降温,发酵3个月。成熟的堆肥标准:一是闻其土味、无味;二是观其黑灰色、黑褐色;三是其温度低于40℃;四是湿度抓到手里成团,松开后自然散开。

酵素水肥约占农耕有机肥的25%,一般农场配备灌施水肥池3个轮换,每亩配30 m3左右,根据需要可多次使用。水肥配比按照1000 kg水加50~100 kg酵素或渣,植物源、动物源根据作物情况可搭配0.25~0.5 kg的EM菌,3~5天即可使用。水肥浓度遵循春冬季浓度低似果汁,夏季浓度高似牛奶的标准。水肥池清池时间为每1~2年清淤1次,底渣富含氮磷钾可作堆肥或作底肥直接使用。

酵素叶面肥约占农耕有机肥的5%,一般结合抑制病害酵素如大蒜、艾草、蒲公英、黄芩、苦楝等;驱虫酵素如烟叶、大蒜、辣椒、苦楝等;促花保果酵素如花、嫩枝芽;壮果酵素采用动物源;防冻防旱酵素采用植物源酵素等。农化耕地修复和休耕荒弃田地土壤改良可根据情况高浓度或使用酵素原液直接喷洒在杂草和表土,再适时翻耕。

2) 功能型酵素应用

功能酵素约占农耕酵素的5%,是采用强草、净化、驱虫、杀菌等植物如水花生、藤三七、钻叶紫菀、芭蕉、美人蕉、鬼针草、木贼、肾蕨、艾草、苍耳、苦楝、烟叶、无花果叶、大蒜、辣椒、野艾、蒲公英、皂角等常见本地材料,做成控草、净化、驱虫、杀菌等功能型酵素。这些原料根据体型性状与糖和水按照1:1或2或3:10的比例配制,密封发酵3个月合格后在病虫害发生之前防控使用。

酵素防治病虫害,在发生前半个月左右进行虫卵期管理。第一道防线采用辣椒酵素(配比1.2:1:12)占比70%,加大蒜酵素(配比1:3:10)和青蒿酵素(可用皂角替代)(配比1.2:1:12)占比30%。第二道防线采用皂角酵素(配比1.2:1:12)占比70%,加无花果叶(可用苍耳替代)酵素(配比1:1:10)和烟叶酵素(配比1.2:1:12)占比30%。酵素防治病虫害应用,采用第一道防线加第二道防线,使用时进行300~500倍稀释,先进行同类不同浓度配比试验,一个疗程为7天,前1~3天每天1次,连续喷施3天;后4~7天在每天基础上叠加10 kg水,每天1次连续喷施4天,每次下雨后都要进行喷施预防。

3) 功效型酵素应用

功效型酵素如上色增香酵素采用90%菠萝皮加10%胡萝卜做成酵素,配比为1:3:10。生根剂酵素可采用晚夏时期的柳树叶,按配比1.2:1:12做成柳树叶酵素。催熟、膨大、授粉、提高产品质量采用当年产含蜜蜂巢,按配比1:1:10做成蜂巢酵素,稀释100~180倍,pH值2.5,在温度为25℃~35℃的上午9~12点喷洒作物使用(葡萄喷洒时间为10~13点)。

动物源酵素约占农耕酵素的15%,采用各类动物内脏废弃物(蛋白质油脂高),或蛋白类植物如豆类、豆渣、榨油饼、芝麻酱等,加入四分之一鸡蛋壳或贝壳粉,按1.5:1:15或1.2:1:12配比,发酵5~6个月,主要是作为酵素氨基酸钙肥,其主要养分以氮磷钾为主,适用于瓜果类作物,酵素成熟后吸取上层清澈液体做叶面肥,底层浑浊做冲施肥,必须发酵成熟完整才能使用,酵素液体表面不能有油脂。

4) 控草、抗倒伏酵素应用

控草酵素使用本地弱草加外来强草做材料制作酵素,配比为1:1:10,利用植物竞争优势相生相克原理(有刺克无刺、有花克无花、有藤克无藤、有果克无果),抢占时机,控制强草生长时间、生长速度,艾蒿可作为外来强草,在草籽发芽时期使用。

抗倒伏酵素针对小麦、水稻等谷物类农作物管理在关键时节使用,如种子入土,上冻水、解冻水、谷物生长至10 cm时等时节,使用生根剂酵素为主加蜂巢酵素、功能型酵素、控草酵素和植物疫苗酵素。谷物生长10~25 cm时使用生根剂酵素为主加蜂巢酵素、氨基酸钙酵素、功能型酵素、控草酵素和植物疫苗酵素。谷物生长25 cm以上使用氨基酸钙酵素为主加蜂巢酵素、功能型酵素、控草酵素、植物疫苗酵素和生根剂酵素。谷物抽穗时连续喷洒3次蜂巢酵素。

5) 农耕酵素其他应用

作为植物疫苗,取带病毒植物体(可多种)加植物最足的活性体制作酵素,配比1:1:10,也可用应急萃取或者萃取发酵。果类木本在春天地表温度到达8℃,万物复苏时喷施功能型酵素一道防线加二道防线组合酵素至少3遍,间隔5~7天一遍喷透地面干枝。

叶类蔬菜、瓜果类作物整地连续喷洒3次酵素渣液,使用有机菌肥结合生根剂、功能型、控草酵素随意。根茎类作物整地秋施有机菌肥基肥加草木灰、菜籽餠。拌种浸种采用生根剂酵素为主加少量蜂巢酵素、功能型、控草和植物疫苗酵素。种植、移栽、育苗期使用生根剂酵素为主加氨基酸钙酵素、蜂巢酵素、功能型酵素、控草酵素和植物疫苗酵素。缓苗后生长期使用氨基酸钙酵素为主加蜂巢酵素、功能型酵素和植物疫苗酵素使用。

开花前喷洒蜂巢酵素1~3次,如果授粉则跟花走进行双向授粉。花露红时喷施功能型酵素1遍,根据天气是否有倒春寒,判定是否使用蜂巢酵素。春水冲施肥采用生根剂酵素为主加功能型、控草、植物疫苗酵素使用,花谢20天内喷洒3次蜂巢酵素。

膨果期施肥3次,采用氨基酸钙酵素为主加功能型、蜂巢、植物疫苗酵素冲施或喷洒使用。最后一个膨果期结束后停止使用蜂巢酵素,避免造成二次开花。成熟期上色增香使用90%菠萝皮加10%胡萝卜酵素3次,隔天1次,摘袋前喷洒功能酵素。

收果清园根据实际情况进行1~3次功能酵素喷洒。果树施底肥在树冠投影(9~11点的阳光投影)处进行沟施,苹果树开沟深30~35 cm,樱桃树开沟深20~25 cm,施肥时间10月份最佳,11月份次之。

5. 生态农业酵素种植应用效果

为了研究和实践酵素应用于生态农耕,本次研究选择川渝山地,以川北山地为生产基地,使用酵素种植玉米、水稻、黄豆、红薯及小麦等,观察应用情况并进行效果对比。

5.1. 酵素种植玉米

本次酵素种植玉米地块是已经休耕十余年的复耕土地,没有农残污染担忧,但土地休耕长时间缺乏活力,需要合理投入有机肥和改良土壤。整地前用酵素原液喷洒,再把杂草清理到旁边并喷上酵素堆发。每亩撒施发酵后的油菜枯50 kg左右,采用旋耕机慢速档旋耕十余公分,既疏松表土又不破坏土壤心土结构,将喷洒过酵素带一些落叶和菜籽枯的表土旋耕搅拌,旋耕一遍后亩撒黄豆种1.5~2.5 kg左右,再用旋耕机快档旋耕一遍,如图3所示。

Figure 3. Enzyme spraying on fallow land and recultivating with rotary tiller

3. 酵素喷休耕地和旋耕机复耕

采用自留种老种子,种植前用100~200倍旺生长酵素液浸种约10分钟左右,然后滤掉水分备种。在已经准备好的土地上按照1 m的宽行、0.8 m的窄行之间开浅沟,以行中心宽行距0.6 m,窄行距4 m,株距约0.3 m,点播后盖土。后面在沟两边适当株距栽一些红薯苗,等堆发的杂草基本上已经腐熟后,摊开后就近撒到地里,并在玉米3~5叶期控草、7~8叶期控旺、大喇叭口前期追肥和抽穗前后灌溉防旱。酵素种植老种子玉米长势如图4所示。控草采用控草酵素和人工机械结合的方式,对于生长旺盛且明显影响农作物生长的杂草,采用人工锄草,有条件的地方可以用手持割草机进行除草管理。

Figure 4. Growth of old corn seeds planted with enzymes

4. 酵素种植老种子玉米长势

黄豆和红薯在玉米行间套种,在管理上同步玉米的管理。最后收获玉米的情况为:第一年改良土壤种植老种子玉米,虽然没有农化种植的良种玉米产量高,但已经表现出老种子玉米的特性,期望下一次继续培育品种提纯复壮。酵素种植的老种子玉米如图5所示。

Figure 5. Harvest of old corn seeds grown with enzymes

5. 酵素种植老种子玉米收获情况

5.2. 酵素种植水稻

本次酵素种植水稻的田块也是休耕十余年的复耕土地,没有农残污染,需要投入有机肥和改良土壤。整田前用酵素原液泼洒,再把杂草清理到旁边喷酵素堆发。本次采用水种和旱种两种方式,亩撒施发酵后的油菜枯50 kg左右,采用旋耕机慢速档旋耕十余公分,将喷洒过酵素带一些落叶和菜籽枯的表土旋耕搅拌,再用旋耕机快档旋耕一遍,如图6所示。

Figure 6. Enzyme spraying on fallow fields and recultivation with rotary tiller

6. 酵素泼洒休耕田地和旋耕机复耕

采用引进外省旱稻老种子和省内血糯米老种子,种植前用100~200倍旺生长酵素液浸种约10分钟左右,然后泡种。泡种采用四种方式,第一种采用传统水池泡种方法,用透水袋子装好谷种扎好袋口,放入本地水池,隔五六小时拿出滤水后再泡,直到浸泡8~12小时左右看到谷种露芽白时待播。第二种采用传统的草堆保温方法,用透水袋子装好谷种扎好袋口,放入30℃温水中浸泡到水冷,滤水后将种袋放入干草堆里面保温发芽,隔五六小时拿出再泡温水后草堆保温,直到8~12小时后看到谷种露白待播。第三种采用传统的室内保温方法,用透水袋子装好谷种扎好袋口,放入30℃温水中浸泡到水冷,滤水后将种袋放入厨房灶台附近保温发芽,隔五六小时拿出再泡温水后室内保温,直到8~12小时后看到谷种露白待播。第四种采用30℃温水中浸泡到水冷,滤水后将谷种置于25℃保温箱里面保温催芽,隔五六小时拿出泡温水后再保温发芽,直到8~12小时后看到谷种露白待播。通过四种方式对比发现,第四种保温箱保温催芽时间快,催芽整齐,明显优于其他三种,但需要控制好温度和及时用温水过滤。谷种及旱播情况如图7所示。

经过催芽后的谷种采用两种播种方式:一种是直接旱地点播,另一种是旱垄育苗移栽(图8)。旱地点播需要注意提前控草,待杂草长出就及时旋耕,草多的最好在提前两三轮的旋耕中将杂草尽可能地去除。土壤细松软、透气好的可以结合机械条播,也可以点播,选刚露白芽还未长长的谷种进行播种,播种后盖薄土,待发芽苗长到10 cm和20 cm时根据情况及时除草。旱垄育苗移栽分两种,一种是移栽至旱地,另一种是移栽至水田。水田移栽提前在清明节前育苗,按当地气候实时移栽。旱地移栽在气温适宜时,秧苗15 cm左右即可尽早移栽,栽后浇一次定根酵素水,最好是雨后润土移栽。

Figure 7. Seedlings of upland rice and glutinous rice after enzyme soaking and spot sowing

7. 旱稻和血糯米谷种酵素浸种和点播出苗情况

Figure 8. Enzyme-grown rice spot sowing and dry ridge seedling transplanting in paddy fields

8. 酵素种植水稻点播和旱垄育苗水田移栽情况

在秧苗生长管理中,实时喷酵素水有助于促根壮苗,在秧苗长至10 cm时喷50%生根剂酵素,并加10%蜂巢酵素、20%氨基酸钙酵素、10%功能型酵素和10%控草酵素的复合酵素;在20 cm时喷35%生根剂酵素,并加10%蜂巢酵素、35%氨基酸钙酵素、10%功能型酵素和10%控草酵素的复合酵素;在25 cm拔节时喷15%蜂巢酵素,并加70%氨基酸钙酵素和15%功能型酵素的复合酵素;在抽穗的几个时候连续喷洒3次蜂巢酵素。

水稻病虫害防治重点在预防,掌握替代农药的功能型酵素的使用时间,要在病虫害发生前半个月左右开始进行虫卵期预防管理。可采用功能型酵素第一道防线加第二道防线进行1:1配比试验后进行喷洒。酵素种植水稻除草和各生长管理时节喷酵素如图9所示。

酵素种植旱稻和血糯米相比之下水田长势明显,控草相对容易,旱稻籽粒饱满,单穗颗粒平均约120粒左右,单穗约重4.5 g,生长周期约130天。血糯米相对籽粒稍长,单穗也稍长,单穗颗粒平均约140粒左右,生长周期约145天。收获情况如图10所示。

5.3. 酵素种植小麦

秋季使用酵素种植小麦的地块一部分是已经种过玉米或水稻的田地,一部分是另外休耕十余年的复耕土地,同样合理投入有机肥和改良土壤。整地前用酵素原液喷洒,再把杂草清理到旁边堆发。亩撒施发酵后的油菜枯50 kg左右,采用旋耕机慢速档旋耕十余公分,将喷洒过酵素带一些落叶和菜籽枯的表土旋耕搅拌,如图11所示。

Figure 9. Enzyme-grown rice weed control and enzyme spraying management

9. 酵素种植水稻除草和喷酵素管理

Figure 10. Enzyme cultivation rice maturity and harvest situation

10. 酵素种植水稻成熟收获情况

Figure 11. Land preparation for enzyme-grown wheat

11. 酵素种植小麦整地情况

本次小麦生产采用引进老种子,三个品类各5个品种,一类是河北的高产小麦黄白色椭圆粒短芒1号小麦和黄褐色长圆粒长芒2号小麦;第二类是河北发的两米高小麦和陕西发的山东两米高小麦;第三类是川内的细长型黑小麦,如图12所示。

Figure 12. Enzyme-grown wheat varieties and sowing conditions

12. 酵素种植小麦品种和播种情况

种植前用100~200倍的旺生长酵素液浸种约10分钟左右,然后滤水备种。在已经准备好的土地上按亩用种7.5~10 kg左右进行撒播,再用旋耕机快档旋耕一遍盖种。在出苗后两叶一心10 cm和20 cm及以后参照生长和防治时节用酵素进行管理。相关种植和管理情况如图13所示,各实验地块种植管理及长势情况分别在间隔7~30天观察,测量情况如表1所示。

Figure 13. Enzyme-grown wheat sprayed with enzyme from seedling to 2 leaves and 1 heart

13. 酵素种植小麦出苗至2叶1心喷酵素情况

Table 1. Enzyme-grown wheat experimental plot

1. 酵素种植小麦实验地的情况

地块

面积

播种

管理

20241208长势

整地2

时间

品类

品种

种处理

出苗

管理1

效果

管理2

效果

管理3

效果

整块

局部

单苗

小麦 时节

旋耕(酵素100倍喷洒)

播种

10.20-2叶1心喷酵素

11.110 cm

12.7 分蘖期

密度及长势

分蘖情况

高度及根系

1

桑树田1

0.38

菜枯(酵素100倍喷洒)

10.13

小麦

黑麦

原种

中上

喷酵素

中上

喷酵素

高44 cm,4叶1心,2个分蘖

2

桑树田2

0.23

菜枯(酵素100倍喷洒)

10.18

小麦

1号

二次碳液浸泡

稀补

中下

酵素 + 碳肥

中下

酵素 + 碳肥

高28 cm,3叶1心,无分蘖

5

长田1

0.62

菜枯(酵素100倍喷洒)

10.18

小麦

1号

酵素50倍液浸泡

中中

喷酵素

中中

喷酵素

高45 cm,5叶1心,无分蘖

4

下大地头

0.38

菜枯(酵素100倍喷洒)

10.18

小麦

1号

1碳2用

稀涝

原液喷旋耕

中下

酵 + 碳

中下

酵 + 碳

6

下大地1

0.66

菜枯(酵素100倍喷洒)

10.13

小麦

1号

1次碳液浸泡

稍稀

带雨原液喷洒、里半

喷酵素

喷酵素

高43 cm,5叶1心,1个分蘖

7

上大地田

0.50

菜枯(酵素100倍喷洒)

11.2

小麦

2米1

原种 + 1次剩余碳液浸泡

喷酵素

喷酵素

高31 cm,3叶1心,无分蘖

7

上大地1

0.64

菜枯(酵素100倍喷洒)

10.13

小麦

2米1

酵素50倍液浸泡

过密

带雨原液喷洒、碳半

喷酵素

喷酵素

高50 cm,5叶1心,2个分蘖

8

上大地2

0.93

菜枯(酵素100倍喷洒),地头酵渣 + 碳

10.13

小麦

2米2

1次剩余碳液浸泡

碳肥喷洒靠路边

酵素 + 碳肥

酵素 + 碳肥

高44 cm,54叶1心,2个分蘖

10

屋基田

0.46

菜枯(酵素100倍喷洒)

10.18

小麦

1号

原种

里稀

原液泼洒旋耕

中上

喷酵素

中上

喷酵素

高41 cm,5叶1心,1个分蘖

12

1

1.02

堆肥(酵渣)

10.18

小麦

2号

酵素50 倍液泡15分钟

稍稀

原液喷洒pH3.7苕藤 酵素(整地)

高38 cm,5叶1心,1个分蘖

2

堆 + 酵素

喷酵素

喷酵素

3

酵素

喷酵素

喷酵素

4

堆 + 酵 +

喷酵素

喷酵素

5

堆 + 酵 + 碳肥

酵 + 碳

酵 + 碳

6

堆(后) + 碳肥

碳液2次 泡15分钟

碳芯肥

碳芯肥

7

炭(后) + 碳肥

碳芯肥

碳芯肥

8

碳肥

碳芯肥

碳芯肥

9

堆(后) + 炭

10

酵 + 炭

喷酵素

喷酵素

13

岩头田

0.24

778

10.18

小麦

2号

酵素50倍液浸泡

原液喷洒旋耕

778

778

高45 cm,5叶1心,2个分蘖

14

坆林小地

0.14

堆 + 酵 + 炭 + 碳肥

10.13

小麦

2号

原种

带雨原液喷洒

优良

酵素 + 碳肥

优良

酵 + 碳

高45 cm,5叶1心,2个分蘖

根据实验地块不同环境、品种、种植时间、管理方式等因素的相关性,已表现出实验小麦不同的生长态势。根据10月13日、18日、11月2日三个时间种植的五个品类小麦长势和分蘖情况,最高的两米小麦55天生长高度达50 cm,5叶1心平均分蘖2~3个,同品种两米小麦35天生长高度31 cm,3叶1心还无分蘖。同时间10月18日种植的2号小麦50天有达45 cm高,5叶1心2个分蘖的,也有高38 cm,5叶1心1个分蘖的;同天种植的1号小麦有达41 cm高,5叶1心1个分蘖的,也有仅高28 cm,3叶1心无分蘖的情况。相关实验还在进行之中,后续结果待收获后再总体比较和分析总结。

6. 总结与展望

本研究实践——酵素应用于川渝山地生态农业种植报告——是在对乡村生态、生态乡村振兴及生态农业种植、乡村生态产业,及新工科与新农科融合产学研赛的教育教学等长期持续的研究探索与实践应用,前期相关研究文献有乡村振兴的乡村生态研究[4],川山乡村现状与生态振兴探究[5],基于嵌入式控制的生态魔芋种植数智系统设计[6],浅论电类专业产教融合与乡村振兴之生态发展[7]等。

在长期持续的乡村生态研究探索与实践应用中,通过学习调研、探索研究川山乡村产业发展及乡村种植现状,深入挖掘农药化肥除草剂对环境、对土壤、对农产品的污染破坏和影响,以及对生态种植需要的健康富能量土壤与种子,将其用生态和科学的方法和谐融于生态农业种植中。酵素灵活多样的酸菌协同促进碳源等有机养分更好地给老种子提供生长繁育的条件,应用于修复改良土壤、培育扩繁老种子农产品和供给人们健康安全营养高能量的食物。在当前的数字中国、乡村振兴、生态文明主题中,更好地保护地球、保护环境、保护人类健康并生态振兴乡村可持续发展等具有极其重要的意义。在后续的持续研究和实践应用中,还需要更多的人们参与,更深更广地探索生态与人们生产生活的和谐共生,还需要更快更全面地推动生态乡村建设与生态文明的持续和谐发展。

基金项目

2024年德阳市罗江区重点科技项目,农业科技创新领域(农业废弃物综合利用;土壤、耕地污染生态修复技术研究)类,“酵素用于农业废弃物综合利用对土壤、耕地污染生态修复技术应用研究”项目研究实施。

NOTES

*第一作者。

参考文献

[1] 张越, 高游慧, 陈颖, 白秀梅, 刘雪连, 王小芬. 农用酵素对沙土、酸性土和盐碱土的改良效果研究[J]. 中国农业大学学报, 2024, 29(6): 177⁃186.
[2] 李瑞波, 李群良. 有机碳肥知识问答[M]. 北京: 化学工业出版社, 2017: 1-15.
[3] 刘庆松, 叶璇, 孙洪庆, 马越, 白东清. 环保酵素的生物活性及在农业生产中的应用[J]. 南方农业, 2021, 15(32): 232-234.
[4] 刘光乾, 刘桄序. 乡村振兴的乡村生态研究[J]. 可持续发展, 2023, 13(1): 278-284.
[5] 刘光乾, 刘桄序. 川山乡村现状与生态振兴探究[J]. 可持续发展, 2023, 13(6): 1734-1747.
[6] 刘光乾, 宋晓凤, 李明悦. 基于嵌入式控制的生态魔芋种植数智系统设计[C]//四川省电子学会, 重庆市电子学会, 四川省职业技能竞赛研究中心. 2022年川渝大学生“数智”作品设计应用技能大赛暨第八届四川省大学生智能硬件设计应用大赛论文集. 2022: 7-17.
[7] 刘光乾. 浅论电类专业产教融合与乡村振兴之生态发展[C]//四川省电子学会, 重庆市电子学会, 四川省职业技能竞赛研究中心, 重庆市人力资源开发服务中心. 2023年第三届川渝大学生“数智”作品设计应用技能大赛暨第九届四川省智能硬件设计应用大赛论文集. 2023: 1-7.