海藻肥的制備及功效研究進展

摘 "要：海藻是一種重要的海洋資源，在食品、保健品、海洋生物材料、工業原料和農業等眾多領域廣泛應用。采用酶解法高效制備的海藻肥以純天然海藻提取物為核心添加物質，結合作物生長所必需的營養元素，具備營養、調理等功能于一體的一種新型高效率、高效能肥料，是生產綠色食品的首選肥料，具有提高作物產量、改善作物品質等作用。利用海藻生產有機肥是當今肥料產業的一個重要趨勢。

關鍵詞：海藻肥；酶解工藝；生產；產量；品質

中圖分類號：S633.3 " " "文獻標志碼：A " " " " "文章編號：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

海藻中含有上百種對生物生長有刺激作用的活性物質（如海藻酸、褐藻寡糖、甘露醇和細胞分裂素等），經過科學加工制成的海藻肥是多種有效成分的混合物。這些天然海藻提取混合物生物相容性好，將有效成分特殊處理后，極易被植物吸收，營養成分吸收利用率高，能顯著增加葉片的通透能力和傳導能力，有利于增強作物對營養元素的吸收，激發作物生長潛能，提高作物抗逆性，全面滿足作物生長需求。與傳統的化學肥料相比，海藻肥除了含有植物所需的豐富營養物質，還具有安全無毒、全面高效、環境友好等優勢，是一種新型高科技功能肥料，目前，海藻肥已被廣泛應用于農業生產領域。

1 "海藻肥酶解制備

為了保留海藻中的非含氮有機物、氨基酸、蛋白質，以及K、Ca、Mg、Fe等礦物質元素和豐富的維生素，目前一般的加工方法是通過各種技術手段使細胞壁破碎、內含物釋放濃縮形成海藻濃縮液，最大程度地保留海藻內源活性物質。

消解海藻體的方法主要有物理法、化學法、酶解法等。物理法對生物活性物質損害小，但海藻利用率低，降解工藝不易大規模操作；化學法的海藻利用率高，胞內雜質釋放少，易于后續的分離提取，但是對海藻活性物質破壞較為嚴重。相比于這2種方法，酶解法的工藝相對簡單，反應條件溫和，對活性物質破壞小，可以較大程度地保留海藻活性成分，并且能夠將活性成分里的大分子轉化成能被作物直接吸收的小分子，同時產生一些海藻原料中不具備的對作物生長發育有益的活性成分。

酶解法是將蛋白酶、果膠酶、氧化還原酶和纖維素酶等其中的一種或幾種分別或混合加入到海藻漿液中，通過酶分子對海藻生物體中生物大分子的催化作用，將海藻細胞壁中的蛋白質、多糖、果膠質和纖維素等成分降解后，海藻的結構變得疏松，海藻細胞的破裂會釋放出被“束縛”在組織和細胞內的自然活性成分。因為酶解過程沒有化學法的強堿和高溫因素，也沒有物理法的高壓和低溫因素，因此對海藻活性物質的損傷小，得到的海藻肥的肥效高。

劉培京等利用復合酶水水解海帶后制備海藻提取物，得到的產物中的海藻酸含量達到38 g/L，其工藝流程是：將海帶干物質磨碎或將片狀海帶發脹后勻漿，作為原料，設置反應條件為溫度50 ℃、pH為6.0，添加PPC復合酶到原料中，使其充分反應72 h，最后經離心或過濾得到海藻提取物。在海藻液的工業化制備過程中，從綠色、天然、高效的發展趨勢來看，以生物酶解技術為核心的新型海藻降解技術是工業化制造的重要研究方向。

2 "海藻肥的功效

2.1 "天然的土壤調節劑

團粒結構是公認的最佳土壤結構，其既能使土壤保持水分，又能保持通氣度，增強土壤的保水保肥能力，保證植物根的良好生長。土壤惡化的重要特點就是團粒結構減少，而海藻肥里的海藻酸鹽具有凝膠特性，可以促進土壤團粒結構的形成，改善土壤內部孔隙空間，協調土壤中固、液、氣三者比例，恢復由土壤負擔過重和化學污染而失去的天然膠質平衡，增加土壤生物活力，促進速效養分的釋放，提高土壤物理肥力。Haslam等通過在每千克土壤中加入8.2～16.4 g海藻，3個月后發現土壤的總孔隙容積顯著提高。在西班牙的一項試驗研究中，施加海藻肥的土壤中，土豆的產量從每公頃5.5 t增長到11.8 t。

已有研究表明，海藻及其提取物可以促進土壤有益微生物的生長，刺激分泌土壤改良劑、改善根際環境，從而促進作物生長。叢枝菌根真菌是一種廣泛存在于林地土壤中的真菌類群，能與80％以上的陸地生植物形成叢枝菌根。其可以改善宿主植物對鈣、磷等礦質元素和水分的吸收利用，提高植物激素的產生，促進植物的生長發育。而多種海藻提取物是叢枝菌根真菌的生長調節劑，促進土壤中的有益微生物分泌土壤調節劑，改良土壤性質。研究發現，在柑橘園中噴施海藻肥后，叢枝根菌真菌孢子量比對照增加21%，侵染率也提高了27%。

海藻肥中的海藻酸是一種高分子羧酸，可以通過吸附土壤中的金屬陽離子后形成海藻酸鹽，海藻酸鹽不溶于水，具有很強的親水性，一方面使重金屬離子失去活性，另一方面可以吸收水分，保持土壤水分改善土壤塊狀結構，由此得到更好的土壤通氣性及土壤微孔的毛細管效應，從而刺激土壤植物根系生長、提高土壤微生物活性。

2.2 "病蟲害防治

有研究表明，海藻提取物通過改變植株內源生長素與細胞分裂素比例，起到防線蟲作用。此外，Waele等研究發現用海藻提取物處理玉米根，可使線蟲繁殖率降低47%～63%。海藻提取物可以強化植物對病蟲害的防御功能。除了影響植物的生理和代謝，海藻肥也可以通過影響根際微生物群落促進植物健康，用海藻肥處理植物造成線蟲感染下降。Allen等的研究結果顯示，海藻提取物可誘導植株增強抵抗病蟲危害的能力，還可影響植株土壤微生物生長環境，改變植株生理生化指標及細胞新陳代謝，促進植株健壯生長。

此外，海藻提取物中的海藻酸鈉水溶液具有一定的黏結性和成膜性，干燥濕水后能夠形成一種柔軟不透氣的薄膜，能夠粘黏并窒息螨類、抑制螨類與外界的能量交換，達到殺螨的目的，已有研究證明海藻提取物中含有的金屬螯合物可以減少紅螨的數量。據報道，海藻提取物應用到草莓上可以顯著降低二斑葉螨的數量。將海藻肥噴施到蘋果樹上可以減少紅蜘蛛的數量。

陳芊伊等研究表明，海藻肥中的海藻酸能夠有效鈍化煙草花葉病毒（TMV）并且抑制其復制增殖，對其鈍化率和復制增殖的抑制率可分別達到66.67%和34.67%。趙魯的研究表明，在桃園噴灑海藻提取物后對紅壁虱幼蟲數量進行調查，對照區內時有出現，試驗區則未出現，將海藻提取物作葉面噴灑或施用到土壤上均發現有驅除蚜蟲等害蟲的效果。紅藻海頭紅提取物對煙草天蛾、夜蛾和蚊子幼蟲均有很強的抑殺作用，且其殺蟲效果超過沙蠶毒素類的巴丹。王強的研究表明海藻提取物對溫室栽培的黃瓜、甘蔗、香蕉、大頭菜、草莓、煙草和韭菜等作物有防蟲效果。

2.3 "促進作物生長發育

海藻肥中含有豐富的植物內源生長素，海藻肥可以改善根系的營養吸收，提高根系對營養的吸收率，促進植物的生長。研究表明，與對照相比，采用600倍海藻肥溶液浸種后，黃瓜種子的發芽率提高6.8%，發芽勢提高7%。黃瓜幼苗株高和根長較對照分別增加11.3%、21.8%。此外，海藻肥中的海藻提取物可以強化植物中的葉綠素的含量。用低濃度的泡葉藻提取物在西紅柿土壤或在植株葉面施肥即可提高子葉葉綠素的含量，這是因為在甜菜堿的作用下降低了葉綠素的降解。

海藻肥中的細胞分裂素通過直接清除自由基或避免活性氧類生成而減輕壓力誘導產生的自由基。在草坪上使用泡葉藻提取物，增加了可以清除超氧化物的抗氧化劑酶——超氧化物歧化酶的活性；高羊茅在用泡葉藻提取物處理后的3年內超氧化物歧化酶活性平均提高30%。孫錦等的研究表明，施用海藻提取物可使蔬菜采收期提早6～14 d，提高幅度因作物而異，其中對西芹采收期提早期度最大，為14 d，其次為黃瓜、胡蘿卜、甘藍、番茄和茄子，對辣椒提前幅度最小，為6 d。

在澳大利亞的一項研究中，以海洋巨藻為原料制備的海藻肥在西藍花幼苗上施用后，顯著增加了其葉數、莖直徑和葉面積，與對照組相比增加了6%、10%和9%，提高了西藍花的生長。海藻提取物對玉米生長的促進作用與植物激素作用類似。Matysiak等的研究結果顯示，從極大昆布提取海藻活性物質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

作物生長過程中容易受到生物與非生物脅迫的影響，破壞作物的生長發育和生理代謝過程，降低作物的品質和產量，大部分的非生物脅迫，例如，干旱、低溫、鹽堿等環境因素都會對細胞滲透壓產生影響，從而增加活性氧的累積。經過實地試驗，我們發現海藻提取液能夠增強作物抵抗寒冷、干旱等非生物性壓力的能力。將海藻肥葉面噴施在葡萄植株上，處理9 d后發現，試驗組葉片的平均滲透勢為-1.57 MPa，而對照組的為-1.51 MPa，海藻肥通過降低作物葉片中的滲透壓增強葡萄植株的抗寒能力。此外。楊錦等發現海藻肥能夠通過提高葉片相對含水量和葉綠素含量來促進脯氨酸的累積，減少丙二醛的生成，并提高抗氧化酶活性來提高菜心抗旱性。

研究發現，季銨分子（如甜菜堿和脯氨酸）作為植物體內主要的調節劑，在植物體內發揮重要作用，細胞內游離脯氨酸的堆積對于減輕細胞內溶質的滲透壓力、調整原生質體內外的滲透程度、保持細胞內酶的構造及降低細胞內可溶性蛋白質的沉積有著關鍵的影響。海藻肥中甜菜堿的存在可以誘導脯氨酸含量的提高，從而提高作物的抗逆性。

Zhang等開展實驗證明海藻提取物對于本特草的耐旱性。在受干旱的植物上使用海藻提取物和腐殖酸的混合物處理后，其根的重量增加了21%～68%、葉片生育酚增加110%、內源玉米素核苷增加了38%。對海藻中的內源性玉米素核苷中的細胞分裂素系統分析表明，海藻提取物對于本特草的耐熱性主要歸功于其含有的細胞分裂素。此外，有研究表明，海藻肥中含有的巖藻多糖已被證明對DPPH自由基和羥基自由基均有一定的清除能力，并且巖藻多糖可以提高谷子的抗鹽脅迫的能力。有研究發現，褐藻寡糖可以啟動植物細胞的信號轉導過程，通過調節植物的生理活性達到促進植物生長，以及誘導煙草增強對煙草花葉病毒的抗性。

2.5 "增加產量、提升品質

施用海藻提取物能使多種作物增產。經過對油麥菜、辣椒、白薯、黃瓜、土豆、蘋果、玉米、小麥、瓜果、糧食和油料等農作物的試驗，發現采用海藻肥可以有效提高農作物的產量，其提升程度可達10%～30%。經過海藻提取物處理的豆類植物的產量有了顯著的提升，平均提升幅度達到24%。海藻葉面肥的噴灑顯著增加了大蒜的產量，相較于對照組，其產量提高了20%，同時大蒜的蒜頭橫徑和單頭蒜重也有了顯著的增長。

海藻提取物對很多種農作物有促進早開花和結果的功效。例如，番茄苗在用海藻肥處理后，開花早于對照組。在很多作物中，產量與成熟的花的數量相關，作物成長期是開花的重要時期，海藻肥促進植物生根增長與其促進開花的功效密切相關。

此外，研究發現，使用200倍稀釋的海藻生物有機液對黃瓜、番茄、辣椒進行葉面噴施后，其產量分別提高了13.48%、17.21%和22.11%。孫錦等的研究數據表明，海藻提取物可以使辣椒的干物質含量增加13.8%，可溶性糖含量增加4.1%，維生素C的含量增加23.3%；除此之外，可使胡蘿卜中的胡蘿卜素提高45%，類胡蘿卜素提高29.2%，顯著提高胡蘿卜肉質根的色澤。海藻提取物可使西芹粗纖維含量降低6.6%，維生素C的含量增加10.4%。

試驗證明，在克倫生葡萄膨果期沖施藍能量海藻鉀肥，葉面噴施藍能量中微量元素水溶肥后，葡萄基本沒有大小粒的現象，葡萄長勢健壯，而且糖度高、口感好、病害少，海藻肥可明顯促進葡萄提前5～7 d上色，促進葡幫葉片的光合作用，促進果實膨大和增糖上色，提高葡萄的糖度，提高葡萄的產量和品質。

3 "結束語

利用酶解法制備的新型功能肥料海藻肥具有綠色、高效、安全、環保等多效合一特點，可以有效改良土壤，促進幼苗的生長發育、改善果品、提高產量。作為天然生物制劑，海藻肥與生態環境和諧作用，已經在作物栽培上廣泛應用，海藻肥的快速發展是肥料產業升級進步的必然要求，也是促進農業高質量發展的重要保證。

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