海藻肥改良蘋果園退化土壤的研究進(jìn)展

崔維香， 劉正一, 王明鵬， 王學(xué)江， 張建設(shè)， 秦 松

(1. 浙江海洋大學(xué) 國家海洋設(shè)施養(yǎng)殖工程技術(shù)研究中心， 舟山 316022； 2. 中國科學(xué)院 煙臺海岸帶研究所， 煙臺 264003； 3. 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 市政環(huán)境工程學(xué)院， 哈爾濱 150090； 4. 五洲豐農(nóng)業(yè)科技有限公司， 煙臺 264003)

海藻肥改良蘋果園退化土壤的研究進(jìn)展

崔維香1， 劉正一2, 王明鵬3， 王學(xué)江4， 張建設(shè)1， 秦 松2

(1. 浙江海洋大學(xué) 國家海洋設(shè)施養(yǎng)殖工程技術(shù)研究中心， 舟山 316022； 2. 中國科學(xué)院 煙臺海岸帶研究所， 煙臺 264003； 3. 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 市政環(huán)境工程學(xué)院， 哈爾濱 150090； 4. 五洲豐農(nóng)業(yè)科技有限公司， 煙臺 264003)

海藻肥是以天然海藻為原料精制而成的一種新型生物有機(jī)肥料，其營養(yǎng)成分豐富且含有多種植物生長激素，有促進(jìn)植物生長、增加果實產(chǎn)量、提高果實品質(zhì)、抵抗環(huán)境脅迫及預(yù)防病蟲害等功效，同時有改良退化土壤的作用。從海藻肥改良蘋果園退化土壤這一領(lǐng)域進(jìn)行綜述，旨在為海藻肥的研究及應(yīng)用提供參考。

海藻肥；蘋果園退化土壤；土壤改良

1 海藻肥的開發(fā)與利用

1.1 海藻肥的功效

海藻肥是以天然海藻為原料，通過物理、化學(xué)或生物方法精制而成的天然有機(jī)肥料，其含有豐富的植物生長激素、赤霉素、細(xì)胞分裂素、維生素、氨基酸、微量元素以及海藻多糖、高度不飽和脂肪酸、海藻酸等活性物質(zhì)[1-2]，能夠促進(jìn)植物生長，對退化土壤也有著積極的改良功效。其功效可概括為：促進(jìn)植物生長及增產(chǎn)、抵抗環(huán)境脅迫及預(yù)防病蟲害、土壤改良及修復(fù)3個主要方面。

研究發(fā)現(xiàn)，海藻提取物可以提高種子發(fā)芽率[3]，促進(jìn)植物生長發(fā)育、提高產(chǎn)量[4-5]，特別在植物根系發(fā)育和主莖粗壯方面效果尤為明顯；可以提高植物葉綠素酶活性[6]，提高葉綠素酶降解葉綠素的速率，增加植物體內(nèi)葉綠素含量，延緩植物衰老、有利于果實成熟；可以提高作物抗逆能力以及預(yù)防多種真菌病害[7]；可以作為土壤改良劑，改善土壤結(jié)構(gòu)修復(fù)退化土壤[8]。

1.2 海藻肥的施用方式

海藻肥既可以作為基肥使用，培肥土壤，也可以用作追肥使用，提供植物后期生長所需要的各種營養(yǎng)成分。通常來講：海藻肥有根施、浸種和葉噴3種施用方式。海藻肥根施，一方面可以提高土壤中有機(jī)質(zhì)的含量，補(bǔ)充土壤表層中虧缺的營養(yǎng)成分，提高土壤肥力；另一方面可以促進(jìn)土壤中微生物的生長，特別是固氮微生物，有利于土壤有機(jī)質(zhì)的分解和利用，微生物的分泌物也可以作為一種土壤調(diào)節(jié)物質(zhì)，改良土壤；海藻肥葉噴能夠快速地補(bǔ)充植物所需的營養(yǎng)成分，避免植物因營養(yǎng)不良而導(dǎo)致各種病害的發(fā)生，相比海藻肥根施能夠最大限度地減少營養(yǎng)成分的流失。葉噴還能夠在植物不同的生長階段、不同的種植密度等狀態(tài)下進(jìn)行，便于大規(guī)模機(jī)械化操作的進(jìn)行[9]，有利于綜合化管理。

另外，海藻肥浸泡種子也取得了較好的效果，可明顯提高種子發(fā)芽率。因此，在農(nóng)作物施肥期間，要充分考慮到作物不同生育期、不同苗情以及不同土壤肥力的實際狀況，因地制宜用肥，采用葉面噴施與根部施肥相結(jié)合的策略，發(fā)揮葉面噴施植物養(yǎng)分吸收速度快和根部施肥土壤肥力持久的特點，達(dá)到高效的施肥效果。

2 海藻肥對蘋果園土壤的影響

土壤是蘋果生長的基礎(chǔ)，保肥保水、通透性強(qiáng)、有機(jī)質(zhì)含量豐富的土壤，是蘋果生長的基本條件。由于中國各蘋果產(chǎn)區(qū)的地理位置存在較大差異，這使得各產(chǎn)區(qū)蘋果園的土壤質(zhì)地、營養(yǎng)狀況和 pH 存在很大差異。近年來，在果園土壤管理中，蘋果園土壤出現(xiàn)不同程度的土壤退化問題，包括土壤酸化、土壤板結(jié)、有機(jī)質(zhì)含量低以及蘋果重茬再植土壤障礙等，北方蘋果產(chǎn)區(qū)土壤酸化問題也呈日益加重的趨勢，其中山東膠東半島，包括威海、煙臺、日照等蘋果產(chǎn)區(qū)均出現(xiàn)了不同程度的土壤酸化問題[10-11]，嚴(yán)重影響了蘋果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，改良酸化土壤成為蘋果園田間管理的首要任務(wù)。海藻肥作為純天然無毒無害的有機(jī)生物肥料，不僅可以提高土壤肥力，在改良退化土壤方面也展示出一定的優(yōu)勢，是符合國家“十三五”規(guī)劃關(guān)于“化學(xué)肥料減施增效”這一新政策的新型肥料品種。

2.1 對土壤理化性質(zhì)的影響

土壤質(zhì)量的核心內(nèi)容包括土壤pH和土壤有機(jī)質(zhì)。果樹研究者指出最適宜蘋果生長的土壤pH通常維持在6.0左右，除此之外，土壤pH過高或過低都會影響植物的健壯生長甚至土壤養(yǎng)分的有效利用[12]。土壤pH過低會加速眾多鹽基離子的淋失，致使苦痘病、水心病和痘斑病等果實生理病害的染病率提高；其次，土壤酸化還會提高錳、鋁離子溶解度，造成錳、鋁毒害，減少土壤微生物活動量，降低大量的土壤酶活性，使得土壤營養(yǎng)有效性降低，引發(fā)果樹樹體營養(yǎng)不良、樹體矮小以及果實產(chǎn)量和品質(zhì)下降等問題。海藻肥通常呈中性或堿性，施用海藻肥可以增加土壤pH，對酸性土壤起到一定程度地調(diào)節(jié)作用。

土壤有機(jī)質(zhì)作為土壤固相部分的重要組成成分之一，其能夠提供給土壤微生物良好的生存環(huán)境，有利于土壤微生物的繁殖，從而提高土壤的通氣性，改良土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成[13]。有果樹研究者對山東膠東半島煙臺和威海兩個蘋果產(chǎn)區(qū)的15 538個蘋果園進(jìn)行土壤有機(jī)質(zhì)含量測定。結(jié)果表明，煙臺和威海兩產(chǎn)區(qū)的大多數(shù)果園有機(jī)質(zhì)含量普遍偏低[14]，因此，果園土壤有機(jī)質(zhì)含量的提高也是果園田間管理急需解決的重要問題。據(jù)葛順峰等[15]研究發(fā)現(xiàn)海藻肥施用量與連作土壤中有機(jī)質(zhì)含量呈一定的正相關(guān)性，這說明施用海藻肥能夠提高土壤中有機(jī)質(zhì)含量。

此外，海藻肥中還含有一種特殊成分——海藻酸鈉，海藻酸鈉具有水溶性的特性，溶于水后海藻酸鈉的-COO-、-OH基團(tuán)能夠與重金屬離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物[16]，降低土壤中重金屬對作物的毒害，從而營造出健康的土壤環(huán)境[17]。

2.2 對土壤生物性質(zhì)的影響

一般來講，土壤生物性質(zhì)即指土壤微生物性質(zhì)。研究表明海藻及海藻提取物對土壤微生物生長起著積極作用，并能促進(jìn)微生物分泌土壤調(diào)節(jié)物質(zhì)。Alam等[18]研究發(fā)現(xiàn)用泡葉藻提取物對草莓植株進(jìn)行處理，草莓根際微生物的數(shù)量和生理活性都有一定程度地提高。另外，研究者將泡葉藻提取物應(yīng)用于胡蘿卜也得到相類似的結(jié)果[19]。另外，有研究者發(fā)現(xiàn)海藻提取物對土壤中根瘤菌的繁殖具有促進(jìn)作用，幫助根瘤形成，一定程度上增強(qiáng)了植物固氮作用[20]。李智衛(wèi)等[21]用海藻發(fā)酵肥對蘋果樹進(jìn)行施肥處理發(fā)現(xiàn)海藻發(fā)酵肥大幅度地增加了土壤中可培養(yǎng)細(xì)菌與可培養(yǎng)放線菌的數(shù)量，這可能歸因于海藻肥中所富含的維生素和微量元素等成分，研究發(fā)現(xiàn)它們是培育土壤細(xì)菌的重要營養(yǎng)成分。

海藻肥對蘋果的處理也表現(xiàn)出良好的效果，能夠顯著地提高蘋果抗逆能力，包括蘋果抗病、抗旱、抗寒等能力。蘋果連作障礙是造成蘋果病害的主要原因之一，其主要因土壤中營養(yǎng)元素虧損、土壤中有害微生物大量繁殖以及土壤中的自毒物質(zhì)等因素形成。研究發(fā)現(xiàn)蘋果連作障礙的自毒物質(zhì)以酚酸類化合物為主，而真菌也是某些地方造成蘋果自毒物質(zhì)的一個重要因素。葛順峰等[15]研究表明，施入海藻肥后，土壤中真菌數(shù)量明顯減少，酚酸類物質(zhì)含量也顯著降低，土壤中細(xì)菌總量大幅度增加，蘋果連作障礙減輕，起到改良蘋果園退化土壤的作用。

3 發(fā)展?jié)摿εc方向

我國海藻資源十分豐富，海藻肥的原料充足。海藻肥作為一種新型天然有機(jī)肥料，產(chǎn)品種類越來越多，目前已經(jīng)覆蓋幾十個肥料品種，逐步滿足了農(nóng)民用肥的各種需求，海藻肥在肥料市場上的競爭也逐漸具有優(yōu)勢，具有巨大的發(fā)展空間。為了更好地發(fā)揮海藻肥的功效，提高土壤肥力，達(dá)到減肥增效的目的，可以從以下兩個方面利用海藻肥。

3.1 海藻肥與生物炭配合使用

生物炭(Biochar)是指有機(jī)材料在缺氧條件下熱裂解后得到的產(chǎn)物，其理化性質(zhì)相對較穩(wěn)定，具有含碳率高、孔隙結(jié)構(gòu)豐富、呈堿性、比表面積大等特點[22]，是良好的土壤改良劑。生物炭作為肥料的增效載體能夠提供肥料養(yǎng)分的緩釋性能[23]，研究其與海藻肥混施的功效可以為海藻肥的應(yīng)用開拓一個新方向，但是具體應(yīng)用效果還有待研究。

3.2 海藻肥與水肥一體化模式配合使用

水肥一體化是指水肥同步管理的一項集約用水用肥的農(nóng)業(yè)技術(shù)，其使水肥以優(yōu)化組合的狀態(tài)提供給作物吸收利用，實現(xiàn)水和肥的高效利用與管理，又稱“水肥耦合”或“灌溉施肥”[24]。果園水肥一體化節(jié)水灌溉技術(shù)是指專門適合在果園中使用的水肥一體化技術(shù)，其具有水肥利用率高,節(jié)水降耗增效明顯的特點,是果園綜合管理的一項栽培措施。實踐證明，果園水肥一體化技術(shù)節(jié)水率可達(dá)到 50%甚至90%以上[25]。采取水肥一體化果園與大水漫灌果園比較，可以更好地保持肥料中的養(yǎng)分，減少肥料中養(yǎng)分的淋失，尤其是在表層土壤中，堿解氮的含量得到明顯提高。海藻肥是一種水溶性肥料，其滿足水肥一體化技術(shù)對肥料的要求，這也將是海藻肥在肥料市場上競爭的新優(yōu)勢。

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Research progress of seaweed fertilizer as conditioners on degraded soil in apple orchard

CUI Wei-xiang1, LIU Zheng-yi2, WANG Ming-peng3, WANG Xue-jiang4, ZHANG Jian-she1, QIN Son2

(1. National Engineering Research Center for Marine Aquaculture, Zhejiang Ocean University, Zhoushan 316022; 2. Yantai Institute of Costal Zone Research, Chinese Academy of Sciences, Yantai 264003; 3. School of Municipal and Environmental Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090; 4. Worldfull Technology Co., LTD, Yantai 264003, China)

Seaweed fertilizer, as a kind of new bio-organic fertilizer, is made of natural seaweed, which is rich in nutrients and varieties of growth-promoting factors. It can obviously promote plant growth, increase fruit yield, improve fruit quality, resist to environmental stresses, prevent pest and disease damage, etc., furthermore, it can also play a critical role in the improvement and repair of degraded soil. This paper summarizes recent advances in the analysis of the effects of seaweed fertilizer on the degraded soil and aims to serve.

seaweed fertilizer; degraded soil in apple orchard; soil remediation

2016-08-15；

2016-09-05

海藻發(fā)酵提取物在種植業(yè)中的應(yīng)用(2014-1-1126)；海洋公益性行業(yè)科研專項經(jīng)費項目(項目編號：201505022)

崔維香，碩士研究生，研究方向為海藻生物資源利用，E-mail：stevenweixiang@163.com

秦 松，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向為海岸帶植物資源及應(yīng)用、海洋微生物技術(shù)、海藻分子生物技術(shù)和海洋藻類生態(tài)等，E-mail: sqin@ yic.ac.cn

S158.1

A

2095-1736(2017)04-0098-03

doi∶10.3969/j.issn.2095-1736.2017.04.098