1. 引言
2024年农业农村部关于加快农业发展全面绿色转型促进乡村生态振兴的指导意见，提出“加快农业发展全面绿色转型，促进资源利用高效集约、产业模式低碳循环、乡村环境生态宜居，推动乡村生态振兴……”，意见强调了“推动健全耕地数量、质量、生态‘三位一体’保护制度体系，落实耕地保护和粮食安全责任制考核……推进耕地有机质提升，综合采取秸秆还田、畜禽粪肥还田、种植绿肥还田等措施……”“加快农村生活有机废弃物综合利用。推进就地消纳……推进农业生态系统稳定多样……提升农业生态价值……促进全产业链绿色低碳转型……实施农业农村减排固碳行动，强化农田、土壤固碳功能。完善农业生态产品确权、量化、评估方法，推动建立农业生态产品价值实现机制，探索绿色优质农产品生态价值实现路径……”[1]
2025年国家印发《乡村全面振兴规划(2024~2027年)》。规划要求“锚定建设农业强国目标，学习运用‘千万工程’经验，健全推动乡村全面振兴长效机制……坚持和加强党对‘三农’工作的全面领导，坚持农业农村优先发展，坚持城乡融合发展，坚持农民主体地位，坚持因地制宜、分类施策，坚持人与自然和谐共生……”。2025年中央一号文件指出“实现中国式现代化，必须加快推进乡村全面振兴”。文件内容提出“……坚持农业农村优先发展，坚持城乡融合发展，坚持守正创新，锚定推进乡村全面振兴、建设农业强国目标……”[2]。
“我国农业存在五大安全问题，全球农业危机已经爆发。在中外农业安全问题爆发的背后是世界正面临工业文明退场、生态文明进场的转型期。”[3]“中外乡村面临的主要问题为食品安全问题、粮食安全问题、乡村社会安全问题、生态环境安全问题和国际农业安全问题；解决乡村五大安全问题的对策方案为建设全域有机农业。”[4]“作为一场全方位的伟大变革，生态文明必然要求超越工业化农业，走粮食有机化之路。粮食有机化既是生态文明的必然要求，也是生态文明至关重要的组成部分。生态文明视域下的粮食有机化包括粮食生产有机化和食品消费有机化。”[5]工业化带来了乡村农业的一些突出问题，单一化、规模化、标准化、专业化、商品化致使农业被工业化，化学化代替了生态过程，工业化模式使农业资源越来越集中到少数局部，偏向机械、化学模式，农化通过食物损害人们身心健康，区域发展不平衡，部分产能过剩，过度消费造成浪费和污染，乡村趋于衰落，生态系统失衡，恶劣环境极端气候与自然灾害频发，给人们生产生活环境和社会经济带来影响。
1984年，钱学森提出产业革命学说与第六次产业革命理论，钱老认为第六次产业革命是农业型的知识密集产业，是把所有的科学技术都用在生产上，靠高度的科学技术的生产，农业型的产业像传统农业一样以太阳光为直接能源，靠地面上或海洋里的植物的光合作用为基础进行产品生产的生产体系[6]。自20世纪50、60年起，国内国外关于酵素及发酵方式用于农业生产的研究与实践者逐步增加，特别是国内及国外研究将酵素及发酵方法、发酵产物用于生态农业的环境修复、土壤改良，代替农药化肥除草剂，在农业生产上提高产量，保障安全，改善品质及病虫害防治等多方面做出的贡献，正在作为第六次产业技术革命的重要方面出现，也高度符合党中央和国家提出的一系列生态文明建设的战略方针，酵素农耕体系建设战略将作为第六次产业革命杠杆发挥重要作用。
2. 微生物与其他生物及其环境的相互关系
自然界包含生物与非生物，动物、植物、微生物是构成生物的主要部分。如图1所示。生态系统由生物群落及其生存环境共同组成的动态平衡系统，生物群落由自然界内一定范围或区域内互相依存的一定种类的动物、植物、微生物组成。生物群落内不同生物种群的生存环境，包括非生物环境和生物环境。生物群落同其生存环境之间，以及生物群落内不同种群生物之间，不断进行着物质交换和能量流动，并处于互相作用和互相影响的动态平衡之中，从而构成动态平衡的生态系统。
Figure 1. Relationships between microorganisms and other organisms and their environment
图1. 微生物与其他生物及其环境的相互关系
3. 微生物在生态系统中的作用
微生物在生态系统的作用及与人、动植物的共生关系如图2所示。
微生物在生态系统中的主要功能枢纽分为两类，一类是物质循环，包括碳循环，如土壤微生物分解有机物，甲烷氧化菌减少温室气体排放；氮循环：硝化细菌(如亚硝化单胞菌)将氨转化为硝酸盐，反硝化细菌(如假单胞菌)减少水体富营养化；硫循环：深海热泉的硫化细菌(如硫氧化杆菌)支撑化能合成生态系统，形成“黑暗食物链”。
第二类是污染修复，包括石油降解：假单胞菌、红球菌分泌乳化剂分解原油；重金属吸附：蓝藻通过胞外多糖固定镉、铅，真菌菌丝网络(如青霉菌)富集铀污染物；塑料分解：能够分解一些塑料，减除塑料对土壤及其他环境污染。
微生物与人类的共生关系主要体现在人体微生物组，生命共同体的基石。如肠道菌群、皮肤屏障保护菌群、口腔与呼吸道的共生菌群、粪菌移植、肿瘤微环境等等。微生物与植物的共生关系主要体现在植物共生系统和内生菌防御。微生物与动物的共生关系主要体现在反刍动物发酵、珊瑚白化危机、昆虫的“微生物武器”等。
Figure 2. The role of microorganisms in the ecosystem and their symbiotic relationship with humans, animals, and plants
图2. 微生物在生态系统的作用及与人、动植物的共生作用
4. 酵素的作用及与相关生物生态的关系
酵素是采用自然中动植物废弃物为材料，用糖作为微生物发酵的食物，加以合适比例的水，在可以密封的非金属容器内，通常采用合格的塑料桶，在温度15℃~35℃密封发酵3个月以上，形成的清澈、无异味的微酸性的液体。通过微生物作用对材料发酵，经过糖化、酒化、酸化最后形成酵素，酵素富含益生菌、有机酸及材料自身的生物酶等多种活性菌群及有益物质。酵素具有很强的分解和钝化能力，能够将很多物质特别是含有的有害物质通过分解成小分子，使其去除有害成分。酵素用在生活中具有清洁去污去除农残的作用，在农业生产中有代替化肥农药除草剂作为有机肥、防治病虫害、调节作物生长特性，使其增产增收增加品质等作用，酵素可以净化环境水质、空气及钝化重金属等修复保护环境的作用。综合利用酵素进行生态农业生产可以改良土壤、对农化污染破坏的耕地进行生态修复。
碳是植物必需的主要养分，碳主要是微生物代谢的产物，酵素有助于微生物的分解活动与代谢。糖是微生物发酵和代谢的主要原料，糖是植物的产物，糖是人体和一些动物必需的主要营养成分。葡萄糖是植物细胞呼吸的主要燃料，也是血糖的主要成分。酵素用糖作为微生物养料将材料发酵，与酒、醋等传统发酵原理相似，但又具有独特的发酵过程和作用，酵素将生物循环链有机融合和循环，是一种适合人与自然和谐共生、人人能懂、能知、能做、能用，能受益的最好生态物质。如图3所示。
Figure 3. Enzyme formation and its relationship with related biological ecology
图3. 酵素形成及与相关生物生态的关系
5. 酵素农耕与农用酵素
中华民族自远古时期就在农耕生产中创造了卓越的成就，酵素农耕使用农用酵素及相关发酵产物用于农业生产，保持土壤和作物在生长过程中的自然循环和生态转化特性。特别是在使用化肥农药除草剂等农化方式种植对土壤和环境的污染破坏情况下，酵素以发酵过程及发酵产物分解有害成分、激发和补充土壤有机质、改善作物结构机理增加抗逆特性，从而获得安全健康品质更好的农产品的一种农耕生产模式。国内一些专家为明确农用植物酵素发酵机理及生态效应，研究分析国内外研究成果，总结现有农用植物酵素发酵机理、工艺、成分、农业应用问题和挑战，分析农用植物酵素生态效应特点及作用机制。结果表明，农用植物酵素是富含矿质养分、代谢活性物质和有益微生物菌群的复杂而稳定的生态系统，在土壤改良、促进作物生长及防虫抑菌等方面均发挥重要作用[7]。
农用酵素是将糖、动植物有机废弃物和干净水按照1:3:10 (质量比)的比例在密闭容器中发酵3个月以上，经过过滤后得到的一种棕黄色有酸味的发酵产品[8]。农用酵素采用一些动植物废弃物为材料经过发酵，形成的多种有机酸和益生菌为主的生态系统，它含有大量农作物生长需要的营养物质。酵素形成的成分包括材料本身和代谢物产生的酶、益生菌、有机酸，通过发酵分解大分子为小分子及其酸菌协同作用，调节微生态系统，促进土壤微生物活动活性增强。酵素原生酶及其功能特性还可以作为功能型、功效型应用于生态农耕中的有机菌肥、水肥、叶面肥、防治病虫害、作物生长时节保护和调整[9]。有研究表明，农用酵素对土壤中的氮磷钾等元素和有机质的提高和改善土壤肥力有一定效果[10]-[12]。有的酵素还具有修正植物细胞，唤醒因农残破坏自己保护的基因，还原植物本来的特性和样子，及促进其他酵素功效发挥的作用。
6. 酵素农耕在改良土壤、修复耕地生态种植中的作用与应用
6.1. 酵素的形成及在物质循环与生态中的应用
酵素通过动植物材料经过发酵产生乳酸菌、酵母菌、醋酸菌等益生菌，乳酸、柠檬酸、醋酸、葡萄糖酸、苹果酸、草酸和发酵过程中产生的合成有机酸等有机酸，及材料原生菌酶等有益成分。生物界人与生物和微生物之间有着千丝万缕的联系，自然界的竞争、捕食、共生、寄生多种生存方式，唯有共生才是友善长远和谐的方式，所谓一方水土养一方人，就体现了在地化地域特征的生物微生物之间的和谐共生关系。微生物与人及动植物等其他生物的共生无处不有，如肠道消化、环境适应、生产生长、能量交换等等。酵素也是这种与其他生物之间的融合分解特征，更适合人体及与人体健康相关的诸多因素。酵素发酵通过酸菌协同分子分解重组，将大分子转换为小分子，起到激发增效、吸收渗透、降解去污等作用，在生态环境修复保护、生态农业产业发展、零污染生态乡村建设、耕读文化传承及健康生活养生等方面发挥积极友好的作用。酵素的应用适宜诸多方面，操作容易，效果明显，特别适合乡村建设发展应用，对乡村生态振兴发挥着重要作用。酵素的机理与应用如图4所示。
Figure 4. The application of enzyme formation in material circulation and ecological production, life and environmental protection
图4. 酵素的形成在物质循环及生态生产生活环保中的应用
6.2. 酵素在生态农耕中的作用与应用
6.2.1. 酵素应用于改良土壤、降解农残、钝化重金属
利用酵素发酵的酸菌协同分解重组机理，在农化、辐射、重金属等污染破坏的土地中进行浇灌、喷洒酵素原液或稀释液，可以分解降解农药化肥除草剂残留成分，减少有害成分对土壤微生物、养分、团粒结构、保温保湿保水保肥的影响，分解降解农残、塑料微颗粒，钝化重金属使之减少或下沉，减少动植物对其有害物质的吸收。酵素发酵过程和酵素产物，可以对土壤微生态系统起到活化催化作用，使土壤有机质在分解、代谢过程中活性增强，从而使土壤微生物分解代谢产生的碳元素特别是亲水型有机碳元素增多，进而增加土壤肥力及活性，疏松团粒结构使土壤不板结、增加保温保湿保水保肥性，给作物提供良好的生长环境和养分，充分保障和还原了中华农耕文明的自然资源物质循环，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。应用于修复土壤、降解残留的酵素，在制作使用中不只是利用酵素的通用特性，更要注重材料本身的分解降解农残、重金属和其他污染物的特性，及本地化的亲和性。比如，川渝山地可以选择含碳量高的橡树、松树、桉树、杨树；竹子、芦苇、蒿属植物；苜蓿、甘蔗、玉米等植物茎叶，及其积累、富集重金属植物。这些植物本身具有高碳量和对多种污染物富集、耐抗及对土壤亲和、有利的成分，用这些植物做成的酵素带着自有的属性回归到自然土壤中，更好地分解降解污染物，修复改良土壤。
6.2.2. 酵素制作有机生物菌肥、水溶肥和叶面肥代替化肥使土壤得到生态修复和改良
利用酵素进行堆肥制作有机生物菌肥、制作液肥和叶面肥等，代替化肥并分解化解化肥对土壤肥力、透气性、保持性和作物的伤害和依赖，更好地将作物生长与土壤结合到生态循环之中。利用酵素堆肥可以科学地进行碳氮比搭配，经合理的发酵产生更多更好的活性养分，合理地选择养分含量充足丰富的动植物原料，将更好地利用本地废弃物制作出低成本高养分的有机肥。
使用酵素堆肥按照原料配比碳氮比为25:1，将原料按照种类进行夹心方式一层一层地铺设，泼洒酵素扩培液与糖蜜水混合液，至堆料湿度为60%左右。材料混合依次堆放十来天并监测内部温度，避免淋雨，内部温度大于65℃小于110℃维持7~15天。当温度降低到50℃时植入酵素渣或无糖无水酵素，温度降低到40℃进入平静期。发酵时间约3个月，温度低于40℃，其气味为土味、无味，颜色为黑灰色、黑褐色，感觉湿度，抓到手里成团，松开后自然散开则堆肥成熟，即可做有机生物菌肥使用。取其细末可以做生长追肥，其他部分可做整地时的底肥。酵素制作有机生物菌肥，不仅代替化肥，充分利用农田废弃物发酵，高温抑制杂菌和病虫害及草籽，酵素及酵素渣发酵产生作用使微生物活动代谢产生益生菌群，不仅有肥而且有力，还能分解降解农残化肥对土壤的污染。酵素堆肥制作有机生物菌肥，在酵素农耕有机肥中约占70%，真正实现自然物质循环，农田废弃物还田和生态修复耕地土壤的环保又经济适用的生态种植方式。
酵素不仅用于堆肥制作有机生物菌肥，同样可用于制作水溶肥和叶面肥，用于灌根追肥和叶面追肥增加作物养分和防疫抗病逆能力。酵素水溶肥约占农耕有机肥的25%，一般农场采用水池发酵水溶肥，农户可以根据实际情况灵活配置，根据需要可多次使用。水溶肥将水和植物源、动物源酵素或渣进行配比发酵，根据作物情况3~5天即可使用。酵素叶面肥约占农耕有机肥的5%，一般常用驱虫酵素、抑制病害酵素、促花保果酵素、壮果酵素、防冻防旱酵素，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[13]。
6.2.3. 酵素应用于作物功能性防治和功效性调节代替农药更好地保护作物和土壤生态
农用功能型酵素约占农耕酵素的5%，是采用强势草、驱虫、抑菌等常见本地植物材料，做成控草、驱虫、抑菌等功能型酵素。制作成熟的驱虫酵素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，采用几道防线，根据情况组合，使用时进行合理稀释，先进行同类不同浓度配比试验确定最佳扩培和稀释比例，每次下雨后都要进行喷施预防。
功效型酵素如增色增香酵素，采用菠萝皮加胡萝卜做成酵素；生根剂酵素可采用晚夏时期柳树叶做成柳树叶生根剂酵素。催熟、膨大、授粉、提高产品质量，采用当年产含蜜的蜂巢做成蜂巢酵素，稀释后在温度为25℃~35℃的上午9~12点喷洒作物使用。酵素代替农药不仅保护作物健康生长，提高品质，同样可以分解作物生长环境中的有害物质。有些酵素还能修正植物细胞，唤醒植物沉睡的基因，还原植物本来的样子，还具有促进其他酵素功效发挥的作用。在显微镜下对比观察农化种植水稻秸秆节横截面与酵素种植水稻秸秆节横截面，发现农化种植的水稻秸秆细胞大小不均匀排列紊乱，而酵素种植的水稻秸秆节细胞壁厚，细胞均匀排列非常规范。农化种植的水稻秸秆比较脆弱，不易切片，而酵素种植的水稻秸秆比较柔韧，容易切片，细胞细胞壁较厚，很多呈六角菱形结构排列，不仅增加了作物抗病虫害抗逆能力，在抗倒伏方面表现也特别明显，如图5所示。不仅酵素种植的水稻与农化种植的水稻对比明显，其他诸如小麦、玉米等作物，包括蔬菜水果等都特别明显，如图6所示。在川北用酵素种植的老种子水稻、玉米及两米高小麦，在狂风暴雨中抗倒伏能力明显比周围其他农化种植的同类作物强，甚至同一地方出现核桃树被吹到而水稻未受影响的情况。
Figure 5. Rice straw cells grown with enzymes are more uniform and standardized than those grown with agricultural chemicals
图5. 酵素种植的水稻秸秆细胞比农化种植的水稻秸秆细胞更均匀规范
Figure 6. Corn stalk cells grown with enzymes are more uniform and standardized than those grown with agricultural chemicals
图6. 酵素种植的玉米秸秆细胞比农化种植的玉米秸秆细胞更均匀规范
6.2.4. 酵素应用于控草和作物抗倒伏
控制杂草是生态生产中比较重要又比较难以实施的环节。酵素控草利用草籽的记忆功能和识别功能，使用本地弱草加外来强草为材料制作酵素，根据作物相生相克化感特性，选择有助于作物生长而抑制杂草的植物，利用植物竞争、攀附、有刺克无刺、有花克无花、有藤克无藤、有果克无果及种子记忆原理，抢占时机，控制强草生长时间、生长速度，在草籽发芽时期使用，可使杂草种子识别到不利于自己生长的信息而避免发芽生长，配合植物抢占生长优势和其他物理、人工控草，可达到生态控草目的。酵素控草不仅代替化学除草剂，避免对土壤造成污染破坏，更能有效地分解土壤中的农残等有害物质，更好地保护作物生态生长环境和土壤生态。
抗倒伏酵素针对水稻、小麦等谷物类农作物管理在关键时节使用，如种子播种入土，冬季上冻水、春季解冻水及谷物生长至10 cm时等时节，使用生根剂酵素为主，添加蜂巢酵素、功能型酵素、控草酵素和植物疫苗酵素进行喷施。在谷物生长10 cm~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进行喷施。在谷物生长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进行喷施。当谷物抽穗时连续喷洒3次蜂巢酵素，其他一些关键生长节点如小麦拔节返青、孕穗、灌浆等时期喷施酵素稀释液，防治病虫害和增加生殖生长期坐果结实品质、重量和正品率，从而更好地增加作物的抗逆性，保护作物健康生长，从而提高农产品产量质量和成品率品质等。
6.3. 酵素农耕在生态环保中的应用
酵素种植不仅直接作用于作物和土壤生态保护，通过环境保护各方面应用，不仅保护生态环境，同样保护了耕地土壤和作物生态。工业文明特别是近几十年的城市化工业化高度快速发展，给生态环境及生态农业带来严重影响，进而遭到污染破坏，人们身体健康受到伤害，恶劣的自然灾害频发，气候环境也越发变得恶劣，严重影响人们的生产生活和谐与社会可持续发展。越来越严峻的形势已经刻不容缓地需要加快工业文明转型生态文明建设，以生态农业扭转和引领新的发展模式，要求生产与环境保护相互协调。生态农业生产对生态环境保护至关重要，酵素农耕以糖作为微生物发酵的食物，通过发酵把不同属性功能的植物或动植物废弃物，转换成酵素为其他微生物需要的有机酸和益生菌，以及原生功能属性的酶，并通过发酵将大分子分解成小分子，用在农业生产的各个方面。酵素通过对土壤有机质微生物的发酵分解，加强碳元素的形成，分解降解重金属等有害物质，使土壤疏松透气保水保肥，在环农一体物质循环、减损减污，减排固碳各方面起到生态修复保护促进作用。酵素还可以净化空气、净化水源等方面促进生态环境保护和应用，促进生态环境和气候的友善调节，缓解自然灾害的发生。
6.4. 环保酵素在生态生活中的应用
酵素农耕在多方面能够解决生态生产和环境保护的问题，而作为环保酵素，在日常生活中用于日常家庭清洁清除有害物质，净化环境水源等也是应用非常广泛。使用酵素养水可以使饮水分解为小分子水，酵素养油、养盐、养糖及养酱油醋等可以分解去除有害物质。环保酵素泡洗蔬菜水果可以去除农残及有害细菌等，特别是一些具有中草药对身体有益植物的环保酵素，用于洗脸泡脚泡澡及伤口修复等也有很好的保健作用。环保酵素用于洗碗、洗衣、洗澡、洗头、护肤等，都能有效去除清洁剂的有害物质更加清洁，一些环保酵素制作的无化学添加手工皂、洗衣液、洗澡洗头液都具有很好的清洁和保养功效，进一步减少日化用品对身体健康的伤害和对环境的污染破坏。环保酵素清洁地板、厕所、下水道，处理厨余垃圾等应用，为垃圾分类零污染，特别是农村农资不进村、农业垃圾不出村变废为宝循环利用，构建零污染村庄、环农一体生态村整村推进等起到重要作用。环保酵素在净化空气、水源在污染区疫区、灾后救援区、特殊天气气候影响等作为净化消防也具有非常重要的作用。
7. 结语
国内国际经济发展及社会形势的客观需求下，农业兴国、乡村生态振兴，工业文明转型生态文明，生物多样性环境保护，乡村废弃物还田循环发展，人与自然和谐共生成为时代背景与时代主题。以乡村生态振兴为引领，以生态产业及生态村建设为支撑，破除城乡二元结构，构建生态城乡和谐一体化，将城市建设延伸到乡村，用乡村发展破解城市发展瓶颈，以生态文明建设化解人类危机，促进社会生态绿色可持续发展，成为新时代的发展主题需要。酵素农耕利用自然和农业废弃物发酵制作酵素，不仅代替化肥农药除草剂避免对耕地土壤和环境造成污染破坏，还能利用其很强的分解能力去除有害物质进行修复和改良土壤，更利用其益生菌、有机酸、原生酶及多种有益活性物质保障生态农业的产量和品质，修正和保护植物基因复纯提壮，综合利用自然物质循环和自然发酵方式，更好的将生态农业生产融入生态生活、生态环保之中更好地解决乡村生态振兴、乡村全面振兴。
人们需要更适合国人生活饮食和营养健康的自然农耕生产的农产品，更适合在地、应季、当天及生态的食材，酵素农耕是最适合且更完美的解决方式。土壤需要有机碳，酵素农耕在生态生产过程中，其自然物质循环固碳和发酵分解有助于安全、健康、营养和高能量特性，契合自然生态、人体生命与和谐共生的需要，是更好、更全面、更适合、更经济实惠极易操作实现，适合大众更适合一般生态农人的方式。环境保护与日常应用中，酵素农耕不仅保障生态生产与环境保护有机协同，适合更多人们的生活健康需要，在生产和消费之间架起亲和、友善、信任的桥梁。酵素可以实现人人可知、人人可做、人人可信、人人可用、人人可业、人人可兴，实现县域经济一二三多产融合、乡村康养旅居研学零污染生态村建设整村推进、构建现代城乡生态环农一体化生态可持续发展，具有非常重要的应用价值和意义。
基金项目
2023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
*通讯作者。