海藻肥的制备及功效研究进展

摘 "要：海藻是一种重要的海洋资源，在食品、保健品、海洋生物材料、工业原料和农业等众多领域广泛应用。采用酶解法高效制备的海藻肥以纯天然海藻提取物为核心添加物质，结合作物生长所必需的营养元素，具备营养、调理等功能于一体的一种新型高效率、高效能肥料，是生产绿色食品的首选肥料，具有提高作物产量、改善作物品质等作用。利用海藻生产有机肥是当今肥料产业的一个重要趋势。

关键词：海藻肥；酶解工艺；生产；产量；品质

中图分类号：S633.3 " " "文献标志码：A " " " " "文章编号：2096-9902（2024）09-0066-04

Abstract： Seaweed is an important marine resource， which is widely used in food， health products， marine biomaterials， industrial raw materials， agriculture and many other fields. The seaweed fertilizer prepared by enzymatic hydrolysis is a new type of high-efficiency and high-efficiency fertilizer with pure natural seaweed extract as the core additive， combined with the necessary nutrient elements for crop growth， and has the functions of nutrition， conditioning and so on. It is the first choice for the production of green food， which can increase crop yield and improve crop quality. Therefore， using seaweed to produce organic fertilizer is an important trend in fertilizer industry.

Keywords： seaweed fertilizer; enzymatic hydrolysis process; production; yield; quality

海藻中含有上百种对生物生长有刺激作用的活性物质（如海藻酸、褐藻寡糖、甘露醇和细胞分裂素等），经过科学加工制成的海藻肥是多种有效成分的混合物。这些天然海藻提取混合物生物相容性好，将有效成分特殊处理后，极易被植物吸收，营养成分吸收利用率高，能显著增加叶片的通透能力和传导能力，有利于增强作物对营养元素的吸收，激发作物生长潜能，提高作物抗逆性，全面满足作物生长需求。与传统的化学肥料相比，海藻肥除了含有植物所需的丰富营养物质，还具有安全无毒、全面高效、环境友好等优势，是一种新型高科技功能肥料，目前，海藻肥已被广泛应用于农业生产领域。

1 "海藻肥酶解制备

为了保留海藻中的非含氮有机物、氨基酸、蛋白质，以及K、Ca、Mg、Fe等矿物质元素和丰富的维生素，目前一般的加工方法是通过各种技术手段使细胞壁破碎、内含物释放浓缩形成海藻浓缩液，最大程度地保留海藻内源活性物质。

消解海藻体的方法主要有物理法、化学法、酶解法等。物理法对生物活性物质损害小，但海藻利用率低，降解工艺不易大规模操作；化学法的海藻利用率高，胞内杂质释放少，易于后续的分离提取，但是对海藻活性物质破坏较为严重。相比于这2种方法，酶解法的工艺相对简单，反应条件温和，对活性物质破坏小，可以较大程度地保留海藻活性成分，并且能够将活性成分里的大分子转化成能被作物直接吸收的小分子，同时产生一些海藻原料中不具备的对作物生长发育有益的活性成分。

酶解法是将蛋白酶、果胶酶、氧化还原酶和纤维素酶等其中的一种或几种分别或混合加入到海藻浆液中，通过酶分子对海藻生物体中生物大分子的催化作用，将海藻细胞壁中的蛋白质、多糖、果胶质和纤维素等成分降解后，海藻的结构变得疏松，海藻细胞的破裂会释放出被“束缚”在组织和细胞内的自然活性成分。因为酶解过程没有化学法的强碱和高温因素，也没有物理法的高压和低温因素，因此对海藻活性物质的损伤小，得到的海藻肥的肥效高。

刘培京等利用复合酶水水解海带后制备海藻提取物，得到的产物中的海藻酸含量达到38 g/L，其工艺流程是：将海带干物质磨碎或将片状海带发胀后匀浆，作为原料，设置反应条件为温度50 ℃、pH为6.0，添加PPC复合酶到原料中，使其充分反应72 h，最后经离心或过滤得到海藻提取物。在海藻液的工业化制备过程中，从绿色、天然、高效的发展趋势来看，以生物酶解技术为核心的新型海藻降解技术是工业化制造的重要研究方向。

2 "海藻肥的功效

2.1 "天然的土壤调节剂

团粒结构是公认的最佳土壤结构，其既能使土壤保持水分，又能保持通气度，增强土壤的保水保肥能力，保证植物根的良好生长。土壤恶化的重要特点就是团粒结构减少，而海藻肥里的海藻酸盐具有凝胶特性，可以促进土壤团粒结构的形成，改善土壤内部孔隙空间，协调土壤中固、液、气三者比例，恢复由土壤负担过重和化学污染而失去的天然胶质平衡，增加土壤生物活力，促进速效养分的释放，提高土壤物理肥力。Haslam等通过在每千克土壤中加入8.2～16.4 g海藻，3个月后发现土壤的总孔隙容积显著提高。在西班牙的一项试验研究中，施加海藻肥的土壤中，土豆的产量从每公顷5.5 t增长到11.8 t。

已有研究表明，海藻及其提取物可以促进土壤有益微生物的生长，刺激分泌土壤改良剂、改善根际环境，从而促进作物生长。丛枝菌根真菌是一种广泛存在于林地土壤中的真菌类群，能与80％以上的陆地生植物形成丛枝菌根。其可以改善宿主植物对钙、磷等矿质元素和水分的吸收利用，提高植物激素的产生，促进植物的生长发育。而多种海藻提取物是丛枝菌根真菌的生长调节剂，促进土壤中的有益微生物分泌土壤调节剂，改良土壤性质。研究发现，在柑橘园中喷施海藻肥后，丛枝根菌真菌孢子量比对照增加21%，侵染率也提高了27%。

海藻肥中的海藻酸是一种高分子羧酸，可以通过吸附土壤中的金属阳离子后形成海藻酸盐，海藻酸盐不溶于水，具有很强的亲水性，一方面使重金属离子失去活性，另一方面可以吸收水分，保持土壤水分改善土壤块状结构，由此得到更好的土壤通气性及土壤微孔的毛细管效应，从而刺激土壤植物根系生长、提高土壤微生物活性。

2.2 "病虫害防治

有研究表明，海藻提取物通过改变植株内源生长素与细胞分裂素比例，起到防线虫作用。此外，Waele等研究发现用海藻提取物处理玉米根，可使线虫繁殖率降低47%～63%。海藻提取物可以强化植物对病虫害的防御功能。除了影响植物的生理和代谢，海藻肥也可以通过影响根际微生物群落促进植物健康，用海藻肥处理植物造成线虫感染下降。Allen等的研究结果显示，海藻提取物可诱导植株增强抵抗病虫危害的能力，还可影响植株土壤微生物生长环境，改变植株生理生化指标及细胞新陈代谢，促进植株健壮生长。

此外，海藻提取物中的海藻酸钠水溶液具有一定的黏结性和成膜性，干燥湿水后能够形成一种柔软不透气的薄膜，能够粘黏并窒息螨类、抑制螨类与外界的能量交换，达到杀螨的目的，已有研究证明海藻提取物中含有的金属螯合物可以减少红螨的数量。据报道，海藻提取物应用到草莓上可以显著降低二斑叶螨的数量。将海藻肥喷施到苹果树上可以减少红蜘蛛的数量。

陈芊伊等研究表明，海藻肥中的海藻酸能够有效钝化烟草花叶病毒（TMV）并且抑制其复制增殖，对其钝化率和复制增殖的抑制率可分别达到66.67%和34.67%。赵鲁的研究表明，在桃园喷洒海藻提取物后对红壁虱幼虫数量进行调查，对照区内时有出现，试验区则未出现，将海藻提取物作叶面喷洒或施用到土壤上均发现有驱除蚜虫等害虫的效果。红藻海头红提取物对烟草天蛾、夜蛾和蚊子幼虫均有很强的抑杀作用，且其杀虫效果超过沙蚕毒素类的巴丹。王强的研究表明海藻提取物对温室栽培的黄瓜、甘蔗、香蕉、大头菜、草莓、烟草和韭菜等作物有防虫效果。

2.3 "促进作物生长发育

海藻肥中含有丰富的植物内源生长素，海藻肥可以改善根系的营养吸收，提高根系对营养的吸收率，促进植物的生长。研究表明，与对照相比，采用600倍海藻肥溶液浸种后，黄瓜种子的发芽率提高6.8%，发芽势提高7%。黄瓜幼苗株高和根长较对照分别增加11.3%、21.8%。此外，海藻肥中的海藻提取物可以强化植物中的叶绿素的含量。用低浓度的泡叶藻提取物在西红柿土壤或在植株叶面施肥即可提高子叶叶绿素的含量，这是因为在甜菜碱的作用下降低了叶绿素的降解。

海藻肥中的细胞分裂素通过直接清除自由基或避免活性氧类生成而减轻压力诱导产生的自由基。在草坪上使用泡叶藻提取物，增加了可以清除超氧化物的抗氧化剂酶——超氧化物歧化酶的活性；高羊茅在用泡叶藻提取物处理后的3年内超氧化物歧化酶活性平均提高30%。孙锦等的研究表明，施用海藻提取物可使蔬菜采收期提早6～14 d，提高幅度因作物而异，其中对西芹采收期提早期度最大，为14 d，其次为黄瓜、胡萝卜、甘蓝、番茄和茄子，对辣椒提前幅度最小，为6 d。

在澳大利亚的一项研究中，以海洋巨藻为原料制备的海藻肥在西蓝花幼苗上施用后，显著增加了其叶数、茎直径和叶面积，与对照组相比增加了6%、10%和9%，提高了西蓝花的生长。海藻提取物对玉米生长的促进作用与植物激素作用类似。Matysiak等的研究结果显示，从极大昆布提取海藻活性物质制成的海藻肥施用在玉米上，可以使其芽重量增加37%～42%，根重量增加34%～45%。

2.4 "提高抗逆性

作物生长过程中容易受到生物与非生物胁迫的影响，破坏作物的生长发育和生理代谢过程，降低作物的品质和产量，大部分的非生物胁迫，例如，干旱、低温、盐碱等环境因素都会对细胞渗透压产生影响，从而增加活性氧的累积。经过实地试验，我们发现海藻提取液能够增强作物抵抗寒冷、干旱等非生物性压力的能力。将海藻肥叶面喷施在葡萄植株上，处理9 d后发现，试验组叶片的平均渗透势为-1.57 MPa，而对照组的为-1.51 MPa，海藻肥通过降低作物叶片中的渗透压增强葡萄植株的抗寒能力。此外。杨锦等发现海藻肥能够通过提高叶片相对含水量和叶绿素含量来促进脯氨酸的累积，减少丙二醛的生成，并提高抗氧化酶活性来提高菜心抗旱性。

研究发现，季铵分子（如甜菜碱和脯氨酸）作为植物体内主要的调节剂，在植物体内发挥重要作用，细胞内游离脯氨酸的堆积对于减轻细胞内溶质的渗透压力、调整原生质体内外的渗透程度、保持细胞内酶的构造及降低细胞内可溶性蛋白质的沉积有着关键的影响。海藻肥中甜菜碱的存在可以诱导脯氨酸含量的提高，从而提高作物的抗逆性。

Zhang等开展实验证明海藻提取物对于本特草的耐旱性。在受干旱的植物上使用海藻提取物和腐殖酸的混合物处理后，其根的重量增加了21%～68%、叶片生育酚增加110%、内源玉米素核苷增加了38%。对海藻中的内源性玉米素核苷中的细胞分裂素系统分析表明，海藻提取物对于本特草的耐热性主要归功于其含有的细胞分裂素。此外，有研究表明，海藻肥中含有的岩藻多糖已被证明对DPPH自由基和羟基自由基均有一定的清除能力，并且岩藻多糖可以提高谷子的抗盐胁迫的能力。有研究发现，褐藻寡糖可以启动植物细胞的信号转导过程，通过调节植物的生理活性达到促进植物生长，以及诱导烟草增强对烟草花叶病毒的抗性。

2.5 "增加产量、提升品质

施用海藻提取物能使多种作物增产。经过对油麦菜、辣椒、白薯、黄瓜、土豆、苹果、玉米、小麦、瓜果、粮食和油料等农作物的试验，发现采用海藻肥可以有效提高农作物的产量，其提升程度可达10%～30%。经过海藻提取物处理的豆类植物的产量有了显著的提升，平均提升幅度达到24%。海藻叶面肥的喷洒显著增加了大蒜的产量，相较于对照组，其产量提高了20%，同时大蒜的蒜头横径和单头蒜重也有了显著的增长。

海藻提取物对很多种农作物有促进早开花和结果的功效。例如，番茄苗在用海藻肥处理后，开花早于对照组。在很多作物中，产量与成熟的花的数量相关，作物成长期是开花的重要时期，海藻肥促进植物生根增长与其促进开花的功效密切相关。

此外，研究发现，使用200倍稀释的海藻生物有机液对黄瓜、番茄、辣椒进行叶面喷施后，其产量分别提高了13.48%、17.21%和22.11%。孙锦等的研究数据表明，海藻提取物可以使辣椒的干物质含量增加13.8%，可溶性糖含量增加4.1%，维生素C的含量增加23.3%；除此之外，可使胡萝卜中的胡萝卜素提高45%，类胡萝卜素提高29.2%，显著提高胡萝卜肉质根的色泽。海藻提取物可使西芹粗纤维含量降低6.6%，维生素C的含量增加10.4%。

试验证明，在克伦生葡萄膨果期冲施蓝能量海藻钾肥，叶面喷施蓝能量中微量元素水溶肥后，葡萄基本没有大小粒的现象，葡萄长势健壮，而且糖度高、口感好、病害少，海藻肥可明显促进葡萄提前5～7 d上色，促进葡帮叶片的光合作用，促进果实膨大和增糖上色，提高葡萄的糖度，提高葡萄的产量和品质。

3 "结束语

利用酶解法制备的新型功能肥料海藻肥具有绿色、高效、安全、环保等多效合一特点，可以有效改良土壤，促进幼苗的生长发育、改善果品、提高产量。作为天然生物制剂，海藻肥与生态环境和谐作用，已经在作物栽培上广泛应用，海藻肥的快速发展是肥料产业升级进步的必然要求，也是促进农业高质量发展的重要保证。

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