在农业中实现闭环：评估基于发酵番茄的生物刺激剂对番茄（Solanum lycopersicum (L.)）生长和果实品质的影响

《Plant Science》：Closing the loop in agriculture: Evaluation of the effects of fermented tomato-based biostimulant on Solanum lycopersicum (L.) growth and fruit quality

番茄发酵基生物刺激剂对无土栽培迷你牛油果番茄生长及果实品质的影响评估。实验发现100 mL/L处理显著提升总产量23%和单果重8%，300 mL/L处理增强糖度（°Brix+8.3%）、抗氧化活性（TEAC+20%）及果实质地。所有处理均不影响植被生长参数，但通过BIOLOG分析证实土壤微生物群落代谢活性发生改变。研究验证了利用废弃番茄发酵制备生物刺激剂的可行性，为减少食物浪费和提升番茄品质提供新策略。

　　在当今全球面临粮食安全与环境可持续性双重挑战的背景下，食品浪费问题已成为农业领域亟需解决的议题之一。据联合国粮食及农业组织（FAO）统计，每年约有三分之一的食品在生产过程中被浪费，其中番茄作为全球最重要的蔬菜作物之一，其浪费率也较高，约25%-50%的番茄果实会在采摘、加工和市场流通等环节被丢弃。这种现象不仅浪费了宝贵的自然资源，还对环境造成了不可忽视的影响。因此，探索如何将食品废弃物转化为高附加值产品，不仅有助于减少浪费，还能为可持续农业提供新的思路。本研究聚焦于一种新型发酵番茄基生物刺激素（FTB），通过评估其对土壤基质温室系统中未售出的绿色和红色番茄在无土栽培条件下对植株生长和果实品质的影响，旨在探讨食品废弃物再利用的可能性。

本研究选取了意大利帕尔马大学食品与药物系的“Solarino”品种番茄，其特点是果实小而多汁，适合用于零食市场。研究团队从食品和农业废弃物中分离出五种微生物菌株，其中以“*Weissella cibaria* 4253”菌株在番茄发酵过程中表现出最佳效果。通过设计实验，将番茄废弃物与该菌株进行发酵，制备出一种新型生物刺激素。该刺激素在无土栽培条件下每周以不同浓度（100 mL/L、200 mL/L、300 mL/L）施用于番茄植株，与未处理对照组进行比较，观察其对植株生长及果实品质的影响。实验结果表明，尽管该生物刺激素对植株的生长参数（如植株高度、茎粗、叶片数量）未产生显著影响，但对果实品质产生了积极的变化，特别是在中上部果枝上表现尤为明显。

番茄果实的品质受多种因素影响，包括果实位置、收获时间、环境条件等。本研究通过分析不同果枝位置的果实，发现FTB在不同浓度下对果实的色泽、硬度、可溶性固形物（TSS）、酸度（TA）、糖酸比（TSS/TA）、总多酚含量（TPC）、抗氧化活性（AO）和番茄红素（LC）等方面均产生了显著变化。例如，FTB1（100 mL/L）处理组的番茄总产量提高了23%，单果重量增加了8%。而在FTB3（300 mL/L）处理组中，果实的糖酸比、抗氧化活性以及番茄红素含量均显著提升，特别是上部果枝的果实表现出更佳的口感和营养特性。这些发现表明，通过合理的生物刺激素浓度调控，可以有效提升番茄果实的品质，从而满足消费者对高品质、营养丰富农产品的需求。

此外，研究还通过热图分析和BIOLOG系统对土壤微生物群落的变化进行了评估。热图分析揭示了不同处理条件下果实品质参数的相对变化趋势，显示FTB3处理组在多个关键指标上表现出优于其他处理组的特性。BIOLOG分析则进一步验证了生物刺激素对土壤微生物活性的调控作用，表明不同处理条件下微生物群落的代谢能力发生了变化，这种变化可能通过植物与土壤之间的反馈机制影响了植株的整体表现。研究还指出，番茄果实的品质变化可能与微生物代谢活动密切相关，这为未来研究植物与微生物相互作用提供了新的视角。

本研究的一个重要发现是，番茄果实的品质不仅受处理条件的影响，还与收获时间密切相关。随着收获季节的推进，番茄果实的某些品质参数（如糖酸比、抗氧化活性和番茄红素含量）呈现上升趋势，而其他参数（如酸度）则表现出下降趋势。这种变化可能与番茄果实成熟过程中内部代谢活动的动态调整有关。值得注意的是，FTB3处理组的果实在收获过程中表现出更稳定的色泽和较高的番茄红素含量，这可能对提升果实的市场价值和消费者接受度具有重要意义。

从实际应用角度来看，本研究展示了如何将食品废弃物转化为高附加值的生物刺激素，并在无土栽培条件下成功提升番茄果实的品质。这种做法不仅有助于减少食品浪费，还能通过增加果实的营养价值和市场吸引力，推动农业向可持续方向发展。然而，尽管本研究初步验证了FTB的积极作用，但仍需进一步探索其作用机制，包括对植物生理过程的调控、植物与微生物之间的相互作用，以及对果实内部代谢活动的影响。此外，研究团队建议未来可扩展实验设计，例如纳入非发酵番茄基质的比较分析，并进行更深入的采后品质评估，以全面了解生物刺激素在不同生长阶段的作用。

本研究的成果不仅对番茄种植者具有实际意义，也为食品废弃物的再利用提供了新的方向。通过发酵技术将未售出的番茄转化为生物刺激素，不仅可以减少农业废弃物的产生，还能提升作物的生产效率和品质，从而推动农业的绿色转型。这种将废弃物资源化利用的策略，与循环经济理念高度契合，有助于实现资源的高效利用和环境的可持续发展。研究还指出，未来应结合生理学和生物化学方法，进一步揭示生物刺激素的作用机制，以期为实际应用提供更坚实的理论基础。同时，实验设计还可以拓展到不同番茄品种和种植环境，以验证该生物刺激素的广泛适用性。