综述：农业实践对食物成分的影响——系统性回顾

本综述系统评估了农业实践对作物生化成分的影响，涵盖施肥（NPK）、生物刺激剂、灌溉策略及收获时机等关键干预措施。研究发现有机改良与亏缺灌溉可提升果蔬酚类与生物活性物质；精准施肥能强化谷物锌铁硒生物强化（biofortification），但过量施用可能导致营养稀释或拮抗。综述为制定基于证据的农业政策与农民培训提供了重要依据，以协同提升营养品质与长期粮食安全。

　　

2. 方法论

本系统性综述严格遵循PRISMA指南，基于PICO框架构建研究问题，聚焦农业实践对食物作物生化成分的影响。文献检索覆盖Scopus、Taylor & Francis Online及CABI Direct三大数据库，采用包括“农业实践”“肥料”“生物化学组成”“作物营养”等关键词组合。最终纳入190项研究，时间跨度为2014–2024年，以涵盖联合国营养行动十年期间的前沿政策与技术创新。

3. 结果

3.1. 纳入研究特征

190项研究中，62项探讨肥料施用（有机与无机）的影响，17项专注于生物强化，19项研究生物刺激剂，13项评估种植系统，12项关注收获时间，其余涉及灌溉、农药、无土栽培及修剪等措施。

3.2. 研究质量评估

所有研究均达到满意及以上质量（5–10分），其中25.3%为优秀（9–10分），57.4%为良好（7–8分）。高质量研究多采用验证性分析方法（如AAS、ICP-MS、HPLC），并详细控制混杂变量与土壤作物元数据。

3.3. 肥料与粪肥施用影响

肥料施用显著影响作物成分。氮磷钾（NPK）等宏量养分支持蛋白质合成与酶活性，而锌、硼等微量养分可矫正缺乏症。有机肥与无机肥联用显示协同效应：例如，钾肥优化施用可提高谷物铁、锌、铜含量；氨基酸叶面喷施降低谷物对镉的吸收，降幅达10–23%。然而，过量氮肥减少碳水化合物积累（降幅≥15%），高磷则抑制锌生物有效性（降幅＞18%），凸显了养分拮抗与稀释效应的风险。

3.4. 生物强化

生物强化通过育种、基因改造或农艺措施提高作物必需微量营养素含量。锌、铁、硒、硼是常见靶点。叶面喷施ZnSO₄使硬粒小麦锌含量从33.04 mg/kg增至56.73 mg/kg；锌硼联用进一步提升谷物锌浓度至58.70 ppm。但营养素间存在拮抗：如锌肥会降低谷物铁吸收，而AVG与ZnSO₄联用可降低乙烯生成，延缓成熟但可能影响色泽与风味。

3.5. 生物刺激剂

海藻提取物、蛋白水解物等生物刺激剂可提升作物抗逆性与营养成分。海藻处理使硫钙含量上升，产量提高16.5%；ZnO与AVG联用降低落果率至22%，总酚与抗氧化活性提升40%。然而，过度使用可能引起硝酸盐积累或代谢紊乱，需优化施用剂量与时机。

3.6. 灌溉与水管理

灌溉策略强烈影响作物成分。缺水灌溉（DI）提高葡萄可溶性固形物（TSS）16%与酚类含量，但降低产量；再生水灌溉增加葡萄酚类33%与酸度60%。水稻Alternate Wetting and Drying（AWD）灌溉降低砷62%，但增加镉32%，凸显水质与灌溉方式的交互风险。

3.7. 种植系统

有机与生物动力系统提升土壤微生物量与作物矿物质含量：有机马铃薯的钾、磷、钙及铁、锌、硼、锰等微量元素比常规系统高约30%。有机系统还通过激活苯丙烷途径促进酚类积累，但常伴随产量降低。常规系统保证产量稳定但次级代谢物积累较少。

3.8. 农药与除草剂

植物源杀虫剂（如印楝素）在24小时内实现100%杀虫效果，且保持较高蛋白质、灰分与纤维含量。合成除草剂则降低作物营养品质，如南瓜叶片营养成分显著下降。作用机制涉及破坏昆虫神经系统或抑制植物防御代谢通路。

3.9. 植物生长调节剂

Phytoregulators（如Floravit、Cherkaz）提高亚麻籽产量14–19%，蛋白质增加2.3–2.5%，脂质提高5.0–5.6%，多不饱和脂肪酸（PUFAs）从54.7%增至63.1%。其机制包括提供氨基酸前体与激活去饱和酶。

3.10. 保护性农业

保护性农业（CA）提高玉米硒含量1.1–1.7倍与产量1.2–1.8倍，但降低氮、锰、铁浓度，表明在提升某些营养素的同时可能牺牲其他元素。

3.11. 土壤管理

土壤管理实践如有机与生物动力法提升土壤健康与微量元素有效性；少耕保护有机质与锌铜保留，而传统耕作增强磷钾铁可利用性但加剧钙镁淋失。

3.12. 修剪相关活动

摘叶与疏果改善光分布与资源分配：葡萄摘叶提高可溶性固形物与酚类5–20%；坚果疏果增加γ-生育酚12%，降低酸值与过氧化物。

3.13. 无土栽培系统

水培与气培系统精确控制养分供给，提高钙、镁、铜等矿物质浓度20%，但土壤栽培的印度薄荷叶绿素、类胡萝卜素与抗氧化活性高出3–5倍。LED补光增强光合作用与β-胡萝卜素积累，但效应因光谱而异。

3.14. 收获时间

收获时间决定营养成分积累：奎奴亚藜叶片干物质与蛋白质随成熟度增加；马铃薯矿物质含量后期上升；维生素C于中晚期达峰后降解；多酚类与抗氧化剂一般随成熟增加，但某些作物因氧化降解而下降。

4. 讨论

现代农艺措施通过调控土壤化学与植物生理深刻影响作物成分。有机输入与缺水灌溉提升酚类与抗氧化物质；精准施肥与生物强化改善微量营养素密度，但需防范养分拮抗（如磷锌互作）。生物刺激剂与调节剂增强抗逆性与营养价值，而灌溉与收获时间策略需依作物生理优化。未来需拓展作物种类与研究不足领域（如农药、土壤管理），以制定协同产量、品质与可持续性的农业实践。

5. 结论

农业实践可显著调控作物生化组成，为改善全球营养安全提供有力工具。优化施肥、灌溉、生物刺激剂与收获时机等策略，能有效提升营养素与生物活性物质含量，减少污染物积累，推动可持续农业发展。