论文标题：Investigating the Effect of Anaerobic Digestion Residue on Basil Growth, Secondary Metabolite Synthesis, and Growing Substrate Properties

论文链接：https://www.mdpi.com/2673-7655/6/2/22

期刊名： Crops

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/crops

一、引言

地中海地区因气候变化和土地管理不当，面临土壤退化与荒漠化问题。沼渣作为厌氧消化的副产物，因富含速效养分且能改善土壤结构，成为有潜力的有机肥料。但沼渣也可能引入病原体和重金属，存在安全隐患。罗勒是重要的经济作物，其精油含多种活性成分。目前尚无研究探讨沼渣对固态基质中罗勒精油成分的影响。本研究旨在评估沼渣对罗勒生长、精油合成及基质特性的影响。

二、材料与方法

试验在希腊塞萨洛尼基进行，采用随机完全区组设计，设4个施肥处理：无机肥（F）、沼渣（D）、无机肥+沼渣1:1（FD）、未施肥对照（C），共3次重复，每重复6株。供试罗勒于移栽后30天定植，90天收获。测定指标包括株高、叶绿素含量（CCI）、总生物量（TB）、叶片产量（LP）、精油含量与成分，以及收获后基质与叶片的养分、重金属和病原体含量。数据分析采用方差分析（ANOVA）和Fisher LSD多重比较（p ≤ 0.05）。

三、分析与结果

3.1 形态生理指标

FD处理总生物量最高（68.2 g/株），叶片产量52.7 g/株；C处理最低（40.1 g/株和28.9 g/株），分别比FD低41.2%和45%。F和FD植株株高和叶绿素含量始终最高，D处理居中，C处理最低。FD处理效果最优，归因于无机肥速效氮与沼渣缓效氮的互补协同作用。

3.2 精油产量与成分

对照植株精油含量最高，施肥处理均降低。但以单位面积计，FD精油产量最高（24.77 kg/ha），F为22.10 kg/ha，D为21.74 kg/ha，C为21.67 kg/ha。精油主成分为芳樟醇（45.50–49.61%）。不同施肥处理显著改变了精油化学型：D处理显著提高倍半萜（β-榄香烯1.64%、大牻牛儿烯D 3.21%），这可能是沼渣中特定养分组合促进了倍半萜合成途径；F处理提高甲基丁香酚（3.47%）和β-金合欢烯（1.31%），用于防御生物胁迫和吸引传粉昆虫；对照提高柠檬烯、丁香酚和芳樟醇，这可能是营养匮乏诱导的应激响应机制。

3.3 基质特性

D处理显著提升基质养分含量：有效磷+68.5%，钾+134.4%，有机质+54.7%，钙+7.1%，同时显著增加铁、镁、锰、钠、锌等微量元素含量；F和FD处理硝态氮最高（分别+96%和+88.6%），D处理次之（+69.6%）。D处理电导率最高（1.94 mS/cm），但低于罗勒盐胁迫阈值（3.1 mS/cm），未观察到盐害症状。基质pH在D、F和FD处理中由初始8.5降至7.7–7.8，这归因于沼渣预先调酸处理及硝化作用产酸。重金属（Cu、Zn、Pb、Cd等）积累极低，均在安全限内；沙门氏菌未检出，粪肠球菌在D和FD处理基质中含量很低（<9.1 cfu/g），但在叶片中分别为91和73 cfu/g，接近欧盟即食果蔬安全限值（100 cfu/g），可能与中温厌氧消化条件下病原体存活及灌溉/收获过程中的飞溅传播有关，提示需关注食安风险。

四、讨论

本研究表明，沼渣（尤其是FD处理）可有效替代无机肥促进罗勒生长，FD处理总生物量和叶片产量均为最高，这归因于无机肥速效氮与沼渣缓效氮的协同互补。仅施沼渣的处理表现亦显著优于对照，证明沼渣具备作为有机栽培替代肥料的潜力。

不同施肥策略可定向调控次生代谢物合成。沼渣处理显著促进倍半萜（β-榄香烯、大牻牛儿烯D）积累；无机肥处理提高甲基丁香酚和β-金合欢烯；未施肥对照中芳樟醇、柠檬烯和丁香酚含量最高，这可能是营养胁迫下植物的应激响应机制。这表明可通过施肥策略定向调控精油化学型，为开发特定功能型罗勒产品提供新思路。

在安全性方面，沼渣施用后基质重金属积累极低，均在安全限内。然而，粪肠球菌在沼渣处理叶片中接近欧盟安全阈值（100 cfu/g），可能与中温厌氧消化条件下病原体存活及灌溉飞溅传播有关，提示需采取防控措施：采用嗜热消化或巴氏消毒、使用滴灌代替喷灌、收获前留足安全间隔期，并严格执行消毒规程。

五、展望与结论

本研究首次系统评估了沼渣对固态栽培基质中罗勒生长和精油成分的影响。主要结论如下：（1）沼渣（尤其是FD处理）可有效促进罗勒生长，提升基质有机质（+54.7%）、有效磷（+68.5%）和钾（+134.4%）含量；（2）沼渣可定向调控精油成分，促进倍半萜合成，无机肥促进苯丙素类合成，营养胁迫则提高芳樟醇和丁香酚等抗逆成分；（3）重金属风险可控，但粪肠球菌水平接近安全阈值，需加强病原体监测与消毒措施。

本研究为盆栽试验，半控条件可能无法完全代表田间实际动态。未来建议：（1）开展田间验证试验；（2）进行技术经济分析，评估沼渣替代无机肥的经济可行性；（3）评估沼渣pH调节对肥效的潜在影响；（4）建立沼渣应用于鲜食作物的病原体监测与消毒标准操作流程。

Kalaitzidis, A.; Sarrou, E.; Katsantonis, D.; Koutroubas, S.D.; Kougias, P.G.; Korres, N.E. Investigating the Effect of Anaerobic Digestion Residue on Basil Growth, Secondary Metabolite Synthesis, and Growing Substrate Properties. Crops 2026, 6, 22.

期刊介绍

主编：Prof. Dr. Yinglong Chen, The University of Western Australia, Australia

期刊发表与作物科学相关的原创文章和高质量评论。主题领域包括但不限于：作物管理、作物保护、作物生态、作物生理、作物代谢、作物与土壤的相互作用、作物种子科学、作物育种和遗传学、作物分子生物学、作物生物技术和生物信息学、种质资源、作物质量和利用、谷物化学、作物储存和加工等。

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