搅拌方式决定Jeevamrit中的微生物群落组成、养分状态与植物生长特征：基于宏基因组学与培养组学的见解

农民为何在意这种简单的发酵液

在印度各地，许多小农正在转向“天然农业”，以降低化肥成本并恢复疲弱的土壤。这一运动中的关键配方是Jeevamrit：一种由牛粪和牛尿、蔗糖蜜（jaggery）、豆粉和土壤自制发酵液，作为微生物促进剂施入田间。然而田间效果并不一致：有的农民显著增产，有的则变化甚微。本研究提出了一个看似简单但实务意义重大的问题：搅拌（曝气）Jeevamrit的频率是否会改变其中的微生物、释放的养分以及最终对作物生长的帮助程度？

如何检验这一传统配方

研究人员将Jeevamrit按照四种制备方式处理，主要差别在于混合时的空气供应：持续搅拌（每日多次搅拌）、中等搅拌（每日一次）、不搅拌（静置）以及厌氧处理（密封以隔绝空气）。随后在一周内跟踪观测液体的化学性状、其中的微生物群落、小分子代谢物的形成，以及在植物生长试验中选定微生物的表现。为此，他们结合了基于DNA的群落分析（宏基因组学）、单菌株培养（培养组学）以及在环境与医学高端实验室常用的化学与代谢物详测方法。

搅拌改变氧气含量，而氧气改变一切

搅拌被证明是强有力的控制变量。频繁搅拌保持了较高的氧气供应，推动作者所称的氧化路径：复杂的粪便和植物残体被分解为更简单的形式，铁、锌、铜和锰等金属更易溶解。持续搅拌的Jeevamrit表现出更高的总氮、更多的溶解有机碳以及提升的这些微量元素水平。相反，密封的厌氧处理促进了还原性路径，在那里可溶性铁和铵态氮（氮的一种还原形态）积累，液体呈现轻微酸化。有趣的是，低氧设置（尤其是厌氧）包含了最丰富且多样的微生物群落，表明安静、未搅拌的发酵液允许多种不同类型的微生物在微小生态位中共存。

益生微生物：不同条件对应不同团队

DNA测序显示所有版本的Jeevamrit均以细菌为主，但主要优势菌随氧气状况而变化。在持续搅拌条件下，好氧或耐氧属如Acinetobacter、Comamonas、Pseudomonas、Lysinibacillus和Stenotrophomonas占优势。这些微生物以分解有机物、氮循环、产生植物激素以及释放酸和螯合剂以释放矿物中磷和钾而闻名。在密封的厌氧条件下，群落则偏向发酵菌群，如严格梭状芽孢杆菌群（Clostridium sensu stricto）、乳酸菌目（Lactobacillales）、肠球菌（Enterococcus）和其它肠杆菌目，这些微生物擅长将糖类转化为有机酸、醇和气体，同时将硝态氮转化为铵态并改变铁的化学形态。

从微生物化学到有利作物的效应

通过从混合群落重建部分基因组和基因库，团队表明高曝气发酵液富含与矿物溶解、夺铁物质（siderophores）以及类生长素（auxin）样植物激素相关的基因。静置的发酵液则携带更多与发酵、铵态形成和厌氧呼吸相关的基因。当研究者分离出单个细菌并进行测试时，若干Bacillus、Rhodococcus、Sphingobium和类似志贺氏杆菌（Shigella-like）的菌株在实验室测试中产生显著量的生长素（IAA）、释放氨并溶解磷和钾——这些性状能够刺激根系生长并改善养分吸收。在简单的绿豆种子发芽实验中，中等搅拌制度在快速萌发及茎根旺盛生长方面表现最佳，表明两极——不断搅拌或完全静置——都并非理想。

迈向更智慧的天然农业配方

对农民和顾问而言，这项工作的讯息是：Jeevamrit并非单一、固定的产品：其生物学与化学特性在很大程度上取决于制备方式，尤其是搅拌频率与曝气程度。强曝气倾向于通过氧化分解最大化即时养分溶解，而静置或密封发酵液则偏向发酵性微生物、更高的微生物多样性以及更还原形式的氮和铁。温和的搅拌计划似乎平衡了这些效应，既支持多样的微生物群落又产生对植物有益的化合物。作者认为，标准化搅拌和氧化方案——并可能根据本地土壤条件进行定制——可使Jeevamrit作为低成本生物肥料更可靠，帮助农民从这一传统且科学价值丰富的配方中获得更稳定的益处。

引用: Jain, A.G., Agwan, D., Kumar, A. et al. Mixing regimes shape microbial community composition, nutrient regimes, and plant growth attributes in Jeevamrit: metagenomics and culturomics-based insights. Sci Rep 16, 6603 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36414-4

关键词: Jeevamrit, 天然农业, 土壤微生物组, 生物肥料, 促进植物生长