全球粮食安全挑战：预计到 2050 年全球人口将达 90 亿，粮食需求需增加 60%，亟需开发环境友好型可持续农业技术。
生物刺激素的潜力：植物促生微生物可通过改善土壤结构、活化养分、调控植物生理等方式提高产量和抗逆性。
EM 技术概况：有效微生物 (EM) 是由光合细菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌和发酵真菌五大类共约 120多 种微生物组成的复合菌剂，已在多种作物上显示出增产和防病效果。
研究空白：EM 对菜豆种子营养品质的影响及其生理机制尚不明确，且其在贫瘠土壤中的应用效果有待验证。
（1）评估土壤施用 EM 对不同基质（营养丰富的温室基质 vs 贫瘠沙质土）上菜豆叶片光合效率的影响
（2）测定 EM 处理对菜豆荚果和种子产量性状的作用
（3）分析 EM 对菜豆种子宏量营养素（蛋白质、脂质、淀粉）和金属离子含量的影响
（4）验证 "EM 通过维持光合效率提高产量和品质" 的假设
供试作物：菜豆
EM 制剂：EM-1® 活化液（pH 3.4）
地点：米兰大学温室
时间：2019 年，试验周期 80 天
基质设置：
| 基质类型 | 主要成分 | pH | 总氮 (%) | 电导率 (dS・m⁻¹) |
|---|---|---|---|---|
| 温室基质 | 泥炭 | 6.0 | 1.4 | 0.25 |
| 沙质土 | 石英砂 | 7.5 | 0 | - |
处理设置：2×2 因子设计，每处理 15 次重复
对照组 (CTRL)：每周浇灌清水
EM 处理组 (EM)：从第 12 天（真叶完全展开）开始，每周土壤浇灌 EM 活化液，直至花期结束
温室条件：温度 24±2℃，相对湿度 60±5%，光周期 16h/8h，光合有效辐射 500μmol・m⁻²・s⁻¹
光合效率：采用脉冲调制荧光仪测定 PSII 最大光化学效率 (Fv/Fm)，每 14 天一次，叶片暗适应 40 分钟
产量性状：收获期测定单株荚数、荚干重、荚长、单株种子数、单株种子干重、单荚种子数、单荚种子干重
种子营养成分：
水分：110℃烘干法
蛋白质：Bradford 法，SDS-PAGE 电泳分析蛋白谱
脂质：索氏提取法
淀粉：Megazyme 试剂盒法（区分抗性淀粉和非抗性淀粉）
金属离子含量：ICP-MS 法测定钙、铜、铁、镁、锰、磷、钾、钠、锌
统计分析：单因素方差分析 (ANOVA)，Tukey HSD 多重比较 (p<0.05)
EM 处理使菜豆叶片 Fv/Fm 维持在最优水平 (~0.83) 的时间比对照延长至少 2 周，且不受基质类型影响
衰老期 (53 天) 光合效率主要由基质决定，沙质土植株 Fv/Fm 显著低于温室基质植株
| 产量指标 | 温室基质增幅 | 沙质土增幅 |
|---|---|---|
| 单株种子数 | +28.7% | +35.2% |
| 单株种子干重 | +31.4% | +38.6% |
| 单荚种子数 | +15.2% | +18.9% |
| 单荚种子干重 | +12.8% | +16.3% |
| 单株荚数 | +22.1% | +27.5% |
| 单株荚干重 | +25.6% | +30.8% |
荚长在两种基质上均无显著差异
| 成分 (g/100g 干重) | 温室基质 CTRL | 温室基质 EM | 沙质土 CTRL | 沙质土 EM |
|---|---|---|---|---|
| 蛋白质 | 25.02±3.61a | 25.02±0.53a | 23.47±1.51a | 26.53±1.14b |
| 脂质 | 8.99±0.02a | 7.57±0.03b | 9.00±0.03a | 7.04±0.02c |
| 总淀粉 | 37.01±1.70a | 38.47±1.85a | 33.00±1.33b | 32.29±1.42b |
| 抗性淀粉 | 32.56±1.49a | 33.58±1.61a | 28.66±1.15b | 28.27±1.24b |
| 水分 | 10.17±0.01a | 9.45±0.02b | 10.19±0.03c | 9.68±0.02d |
关键发现：
1.沙质土中 EM 处理使种子蛋白质含量显著增加 13.0%，温室基质中无显著变化
2.EM 处理使种子脂质含量显著降低 15%-22%，与基质无关
3.淀粉含量不受 EM 处理影响，仅由基质决定
4.EM 处理使种子水分含量降低 5%-7%，有利于储存
5.SDS-PAGE 分析显示，EM 处理不改变种子蛋白质谱带
铁：沙质土 + EM 组含量达 41.57mg/kg，是温室基质对照组的 1.85 倍
磷：两种基质中均增加约 25%（温室基质 + 25.9%，沙质土 + 24.0%）
镁：温室基质中增加 17.1%，沙质土中无显著变化
锌：沙质土中增加 51.5%，温室基质中降低 34.6%
钾：温室基质中增加 30.9%，沙质土中降低 6.8%
1.土壤施用 EM 可显著提高菜豆产量，且效果不受基质肥力水平影响，在贫瘠沙质土中表现更佳。
2.EM 处理能维持叶片光合效率，延长光合功能期，这是其增产的核心生理机制。
3.EM 可改善菜豆种子营养品质：在沙质土中显著提高蛋白质和铁、磷等矿质元素含量，同时降低脂质和水分含量，提升种子营养价值和储存性。
4.EM 作为一种环境友好型生物刺激素，在可持续农业特别是低肥力土壤的作物生产中具有广阔应用前景。
本文内容整理自《 International Journal of Molecular Sciences》
市场上的EM菌产品鱼龙混杂，建议认准1996年起专注EM技术、掌握三级梯度发酵工艺（好氧发酵→厌氧发酵→双菌群破氧发酵）、建立中国第一条EM标准化生产线的江西省天意生物技术开发有限公司出品的EM原露，专利号ZL 2009 1 0115498.5，拒绝伪劣勾兑产品。