大豆乳清作为作物栽培替代肥料的潜力研究：以小松菜和马铃薯为例

本研究针对化学肥料过度使用导致的可持续性问题，探索大豆蛋白分离副产物——大豆乳清（soy whey）作为替代氮肥的可行性。通过对小松菜和马铃薯的田间试验发现，大豆乳清可显著促进作物生长，尤其在马铃薯种植中实现与化肥相当的产量，且能维持土壤钾元素水平。该研究为农业废弃物资源化利用提供了新路径，对推动可持续农业发展具有重要意义。

　　

随着现代农业对化学肥料依赖的加剧，一系列环境问题日益凸显：地下水污染、土壤退化、生态系统破坏，以及化肥生产过程中产生的温室气体排放。更严峻的是，作为化肥原料的化石燃料价格波动剧烈，给严重依赖进口化肥原料的国家如日本带来巨大压力。在这一背景下，寻找可替代化学肥料的本地化资源成为当务之急。

大阪府立大学农业学院的研究团队将目光投向了一种尚未被开发利用的农业资源——大豆乳清（soy whey）。这是大豆蛋白分离提取过程中产生的液体副产物，含有氮（N）、磷（P₂O₅）、钾（K₂O）等营养元素，其独特的成分为1.2%氮、0.74%磷酸盐和3.4%钾，碳氮比（C/N ratio）为7，pH值为3.8。与豆腐副产物豆腐乳清（tofu whey）不同，大豆乳清在生产初期经过脱脂处理，不含脂肪成分，避免了油脂对土壤孔隙的堵塞和对植物发芽的抑制作用。

研究人员选择小松菜（komatsuna，日本芥菜菠菜）和马铃薯（potato）作为实验对象，分别代表生长周期短和长的典型作物。实验设计包括完全替代化肥（SW处理）、不同比例的化肥与大豆乳清混合施用（CF7_SW3、CF5_SW5、CF3_SW7），以及不施肥（NF）和纯化肥（CF）对照。所有处理的氮素投入量保持一致，以便公平比较肥料效果。

关键技术方法包括：通过盆栽和田间试验评估作物生长响应；使用SPAD仪测定叶片叶绿素含量；采用元素分析系统和电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）分析植株氮、磷、钾含量；通过水提法测定土壤pH值、电导率（EC）、矿质氮、有效磷和交换性钾等化学性质。

3.1 小松菜生长状况与养分吸收

研究结果显示，大豆乳清对小松菜表现出积极的肥料效应。与不施肥相比，纯大豆乳清处理（SW）的植株鲜重和SPAD值显著提高，但效果仍低于纯化肥处理。在减量化肥处理中，CF7_SW3（70%化肥+30%大豆乳清）的植株鲜重与纯化肥相当，但氮磷吸收量较低。值得注意的是，大豆乳清处理显著提高了植株钾浓度，可能与大豆乳清本身的高钾含量有关。

3.2 马铃薯产量与品质

与在小松菜中的表现不同，大豆乳清在马铃薯栽培中展现出更好的效果。纯大豆乳清处理（SW）的块茎产量、块茎数量和单个块茎重量与纯化肥处理无显著差异。在减量化肥处理中，CF7_SW3和CF5_SW5均保持了与纯化肥相当的产量水平。块茎养分分析显示，大豆乳清处理的钾含量显著高于化肥处理，这与大豆乳清的高钾特性相符。

3.3 土壤化学性质变化

令人意外的是，尽管大豆乳清呈酸性（pH 3.8），但其施用并未导致土壤酸化。研究人员认为，这可能与有机改良剂在分解过程中产生碱度有关。同时，大豆乳清处理显著提高了土壤交换性钾含量，特别是在纯大豆乳清处理中表现最为明显。

研究结论表明，大豆乳清作为替代肥料的效果存在作物特异性。对于生长周期短的小松菜，大豆乳清单独使用效果有限，可能与养分释放速率不匹配有关；而对于生长周期长的马铃薯，大豆乳清则能发挥更好的肥效，可能得益于较长的矿化时间和作物对钾元素的高需求。这种差异揭示了有机肥料应用中"时效匹配"的重要性。

该研究的创新之处在于首次系统评估了大豆乳清作为肥料的潜力，并为农业副产物的资源化利用提供了科学依据。然而，研究人员也指出，单纯以大豆乳清作为肥料来源可能导致钾素过量而磷素不足的问题，因此建议将其与其他肥料配合使用，以实现养分的平衡供应。

这项发表在《Journal of Agriculture and Food Research》的研究不仅为减少化学肥料依赖提供了新思路，也为实现区域资源循环和可持续农业提供了实践路径。随着全球对循环农业的重视，类似大豆乳清这样的本地化资源利用模式，将在未来农业体系中扮演越来越重要的角色。