海藻肥在蔬菜生產(chǎn)上的應(yīng)用概況

江浩昭，劉厚誠

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，廣東 廣州 510642）

蔬菜是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚氖澄镏?，蔬菜可以提供人體所需的多種維生素和礦物質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)，如維生素、類黃酮、多酚等，而在園藝生產(chǎn)中，過度施用化學(xué)肥料導(dǎo)致了土壤結(jié)構(gòu)的破壞和水體的污染[1-2]，帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題；因此，生產(chǎn)綠色、高品質(zhì)蔬菜成為蔬菜產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的方向。海藻提取物作為一種有機(jī)物，通常可以改善土壤的理化特性、保水能力、微生物活性，還可以保護(hù)植物免受不利的環(huán)境條件（例如極端溫度、水分脅迫或營養(yǎng)過剩）的侵害[3]。海藻包含硫酸化多糖、萜類化合物、酚類、內(nèi)酯、固醇和脂肪酸，具有藥理作用，并具有促進(jìn)植物生長的特性[4]。海藻作為一種自然資源，不僅對環(huán)境無害，而且除了富含對植物有益的各種營養(yǎng)元素外，還富含海藻酸鹽、巖藻依聚糖、層粘連蛋白和陸生植物中不存在的其他多糖[5]。早在1964年就有學(xué)者[6]通過藍(lán)藻提取物與常規(guī)肥料對比研究發(fā)現(xiàn)，藍(lán)藻可促進(jìn)水稻的生長。在1983年，F(xiàn)eatonby-smith等[7]研究證明，500倍海藻濃縮液可促進(jìn)甜菜的生長。

許多海藻提取物產(chǎn)品常被用于園藝和農(nóng)業(yè)[8]。海藻提取物可以以液體形式作為葉面噴灑肥料、土壤淋灌肥料，也可以粉末或顆粒形式作為土壤調(diào)節(jié)劑和肥料[9]。海藻提取物除了可以增強(qiáng)土壤養(yǎng)分吸收外，還具有增強(qiáng)種子發(fā)芽、抗生物及非生物脅迫的能力，這些可歸因于海藻的植物激素和其他促進(jìn)植物生長物質(zhì)的存在[10]。天然海藻經(jīng)過一定工序處理制作而成的提取物統(tǒng)稱為海藻肥，其營養(yǎng)豐富，有利于蔬菜生長。本文將綜述海藻肥在蔬菜上的應(yīng)用現(xiàn)狀，以期為其科學(xué)應(yīng)用提供參考。

1 海藻肥營養(yǎng)成分

海藻肥含有豐富的植物必需營養(yǎng)元素和促進(jìn)植物生長的活性物質(zhì)，其中必須營養(yǎng)元素包括碘、鉀、鈉、鈣、鎂、鍶等礦物質(zhì)以及錳、鉬、鋅、鐵、硼、銅等微量元素，活性物質(zhì)包括海藻多糖、甾醇、植物激素、酚類、甜菜堿、海藻酸等。

1.1 海藻肥的礦物質(zhì)成分

海藻含有陸生植物缺乏的碘、鉀、鈉、鈣、鎂、鍶等礦物質(zhì)以及植物生長所必需的錳、鉬、鋅、鐵、硼、銅等微量元素；植物的萌發(fā)、生長、開花、結(jié)果各個(gè)階段都需要礦質(zhì)元素及有機(jī)物，而在海藻提取物中幾乎包含了植物所必需的各種元素及多種化學(xué)成分[11]。有研究人員從松藻中提取出氮、鉀、鈉、錳、鈣、鐵、鋅、銅、鈷、鎘、鉻、鎳和鉛等元素，并從中分離出17種氨基酸，其中苯丙氨酸是最高的必需氨基酸，其次是谷氨酸、天冬氨酸和賴氨酸[12]。對硬毛藻進(jìn)行能量色散分析（EDX），結(jié)果發(fā)現(xiàn)了鎂、硫、氯、鈣元素的存在，這些元素均與蔬菜營養(yǎng)生長、生殖生長以及品質(zhì)合成密切相關(guān)[13]。作物需要相對大量的次要養(yǎng)分鈣、鎂和硫。馬尾藻提取物含有高水平的鎂、鈉、鉀、磷、鐵、氯、鋅、銅和氮[14]。Layek等[15]研究證明，隨著海藻肥處理濃度的提高，玉米種植地的土壤養(yǎng)分含量相對降低，這是由于海藻肥對增強(qiáng)玉米養(yǎng)分吸收能力有促進(jìn)作用。Dobromilska等[16]研究證明隨著褐藻制品的施用次數(shù)增加，番茄的微量營養(yǎng)元素含量分別顯著提高氮0.27%～12.4%、磷14.85%～17.26%、鉀3.17%～8.17%、鈣0.00%～6.13%、鋅9.67%～29.03%、鐵8.69%～13.04%。

1.2 海藻肥的活性成分

1.2.1 海藻多糖

海藻多糖是從海藻中提取得到的植物多糖，含有硫酸多糖、卡拉膠、甘露聚糖、海藻纖維和葡聚糖等。海藻酸鈉（SA）是一種從褐藻中提取的線性天然生物多糖，由β-D-甘露糖醛酸和α-L-古洛糖醛酸通過（1-4）糖苷鍵連接而成，水溶性好，生物相容性低，可以避免蛋白質(zhì)的失活[17]。

1.2.2 甾醇

植物甾醇是一種生物活性化合物，存在于所有藻類中。近年來，海藻甾醇的功能和營養(yǎng)特性的研究越來越受到人們的關(guān)注[18]。褐藻中含有甾醇，其在生物逆境脅迫過程中發(fā)揮重要作用，尤其在“ 植物—病原菌” 的相互作用過程中[19]。利用GC-MS技術(shù)從海藻中分離出10種甾醇：膽甾醇、膽甾烷醇、24-甲基-膽甾-5、22-二烯-3-β-醇、24-甲基-膽甾醇、24-乙基-膽甾醇、24-甲基-膽甾-5、7,22-三烯-3-β-醇、24-乙基-膽甾-5、23-二烯-3-β-醇[20]。

1.2.3 植物激素

海藻提取物的化學(xué)成分在幾乎不依賴赤霉素（GA3）的擬南芥種子中誘導(dǎo)淀粉酶活性，說明海藻提取物可能包含結(jié)構(gòu)上不同于植物激素的化合物，但仍會(huì)引起生理反應(yīng)[21]。

海藻肥的生物刺激機(jī)制主要是由于海藻中含有豐富的植物必需營養(yǎng)元素和植物激素[22]。已有研究表明，海藻中含有生長素、細(xì)胞激動(dòng)素、赤霉素、脫落酸等天然激素類物質(zhì)[23]。褐藻提取物處理體外種植擬南芥使其吲哚乙酸、細(xì)胞分裂素、赤霉素、多胺和脫落酸等植物激素含量顯著提高[24]。由于海藻肥含有促生長激素，可以促進(jìn)豇豆生長[14]。

1.2.4 酚類

海藻多酚是從海藻中提取出來的多酚類化合物，具有抗菌、抗病毒活性、抗氧化活性以及高化學(xué)防御性等防御功能。國內(nèi)外科學(xué)家從小黏膜藻[25]、鼠尾藻[26]以及海黍子[27]等海藻中均提取出了酚類化合物，并驗(yàn)證了其抗性。海藻多酚類化合物主要包括從褐藻中提取出的多酚類[28]、黃酮類[29]，從綠藻中提取的酚酸類[30]以及從海洋紅藻中提取出的鹵代酚類[31]等，其具有一定抗氧化活性，自由基清除率較高，從而使植物的抗逆性得到提高。

1.2.5 甜菜堿

甜菜堿是普遍存在于海洋藻類中的季胺鹽物質(zhì)，是海藻植物促生長劑中的類細(xì)胞激動(dòng)素化合物之一，其可影響植株化學(xué)物質(zhì)的運(yùn)輸[32]。甜菜堿可能參與了植物體內(nèi)的各種化學(xué)物質(zhì)的運(yùn)輸，提高植物體細(xì)胞對干旱、高濕、高鹽和高滲透環(huán)境的耐受力[33]。甜菜堿增強(qiáng)脯氨酸的代謝及超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶 （CAT）、抗壞血酸過氧化物酶（APX）的活性，從而提高滲透調(diào)節(jié)能力和對細(xì)胞內(nèi)的活性氧（ROS）的清除能力，緩解干旱造成的損害[34]。

1.2.6 海藻酸

海藻酸是寡糖類物質(zhì)，其能調(diào)節(jié)多種植物的生長發(fā)育，對礦物養(yǎng)分吸收、產(chǎn)量和品質(zhì)均有不同的調(diào)節(jié)效果。噴施含海藻酸的水溶肥料能刺激番茄根系發(fā)育、提高種苗存活率、促進(jìn)開花、提高坐果率等[35]。

2 海藻肥在蔬菜生產(chǎn)上的應(yīng)用

高等植物的生長和發(fā)育受植物激素的調(diào)節(jié)。海藻提取物在低濃度下可改善植物生長，而在高濃度下抑制生長，其生理作用與植物激素相似[36]。一些海藻具有促進(jìn)植物生長的活性，可作為有機(jī)肥料應(yīng)用于農(nóng)業(yè)和園藝生產(chǎn)中[37]。

2.1 海藻肥對蔬菜種子發(fā)芽的影響

剛毛藻提取液浸泡處理番茄種子12 h后，能有效刺激種子萌發(fā)和生長，其處理過的種子比未處理的種子提早2 d發(fā)芽；此外，100%海藻提取物處理后的種子發(fā)芽率比對照顯著提高了88%[13]。綠海藻提取物制成的海藻肥誘導(dǎo)辣椒種子發(fā)芽率在15 ℃和25 ℃下分別提高了10.63%和18.67%，茄子種子發(fā)芽率在15 ℃和25 ℃下分別提高了7.05%和7.31%[38]。600倍海藻肥處理可以顯著提高黃瓜和番茄種子的發(fā)芽率（分別提高了6.8%、6.4%）和發(fā)芽勢（分別提高了6.9%、4.5%），從而促進(jìn)幼苗的生長[39]。

2.2 海藻肥對蔬菜生長的影響

在馬鈴薯塊莖開始生長后2周內(nèi)葉面噴施9.4 L/hm2海藻提取物，馬鈴薯產(chǎn)量可增加20%～35%[40]。葉面噴施0.1%泡葉藻海藻肥后，油菜對氮素（芽和根分別提高了21%和115%）和硫（芽和根分別提高了63%和133%）的吸收和積累能力得到提高，促進(jìn)了油菜根和莖的生長，根長和莖長分別增加了102%和23%[41]。

海藻酸有機(jī)水溶肥750倍液可顯著增加蕹菜、油麥菜和莧菜的株高（20.36%、14.10%和7.17%）和鮮質(zhì)量（28.64%、15.00%和11.23%），且蕹菜和莧菜的莖粗分別增加了33.83%和8.40%[42]。6%、8%和10%的海藻肥處理后的番茄營養(yǎng)生長（植株高度、苗長、根長和分枝數(shù)）和生殖生長（花數(shù)、果實(shí)數(shù)和鮮質(zhì)量）都得到了顯著提高[43]。葉面噴施海藻肥500倍液后，菠菜的生物量、葉面積比對照分別增加了42.8%和38.3%，同時(shí)海藻肥可以使菠菜、黃瓜和大蒜分別增產(chǎn)42.8%、13.3%和20.0%[44]。低濃度（20%）松藻類海藻肥浸種處理可以提高辣椒的生物量（7.05%）、根長（38.46%）、莖長（30.76%）、葉面積（73.17%）、結(jié)果數(shù)（114.00%）[12]。與對照處理比較，3%的棕色海藻提取的海藻肥噴霧劑能顯著提高豇豆的株高、葉數(shù)和產(chǎn)量，分別提高了18.35%、55.55%和233.00%[45]。經(jīng)海藻肥1 200倍澆灌，紫油菜鮮質(zhì)量比對照提高了50%；較低濃度的海藻肥處理有利于增加紫油菜的株高，施用1 600倍海藻肥的紫油菜株高最高，比對照處理高1.3倍；1 200倍海藻肥處理下紫油菜生物量比CK高49.9%[46]。0.2 mg/L的含海藻酸水溶肥根系澆灌能顯著增加低溫脅迫下辣椒幼苗的株高（36.87%）、莖粗（37.96%），干、鮮質(zhì)量分別增加38.00%和44.04%，葉綠素含量提高了36.77%，且有效增強(qiáng)了辣椒抗低溫脅迫的能力[47]。20%馬尾藻提取物浸泡處理可提高豇豆幼苗莖長、根長和鮮質(zhì)量，分別提高了146.81%、93.37%和114.92%[14]。

有研究表明，海藻提取物可以抑制病蟲害，例如用0.2%、0.4%和1.0%黃花海藻提取液澆灌可以降低番茄紅根線蟲感染率[48]。

2.3 海藻肥對蔬菜營養(yǎng)品質(zhì)的影響

海藻肥除了能顯著促進(jìn)植株生長外，還可促進(jìn)蔬菜作物營養(yǎng)品質(zhì)的改善。

干旱條件下，稀釋300倍的海藻肥灌根處理菜心的生物量比水溶肥處理增加了43%；同時(shí)，添加具有海藻功能物質(zhì)甜菜堿（140 mg/L），能夠顯著提高葉片相對含水量（9.7%）、抑制葉綠素的降解、促進(jìn)脯氨酸的累積、提高SOD和POD的活性、提高抗旱性[49]；6%、8%和10%的海藻肥處理后的番茄生化成分（光合色素、蛋白質(zhì)、可溶性糖、淀粉、酚、番茄紅素和維生素C）的含量都顯著提高了，其中經(jīng)過10%海藻提取物處理的番茄果實(shí)中番茄紅素的濃度增加到9.4 mg/g[43]。稀釋500倍海藻肥提高了菠菜和黃瓜的維生素C含量（30.2%和56.3%）[44]。低濃度（20%）松藻類海藻肥浸種處理的辣椒總?cè)~綠素（47.82%）、蛋白質(zhì)（52.85%）、糖（39.74%）和脂類（54.34%）含量均顯著提高[12]。3%的棕色海藻提取物葉面噴施后豇豆的總酚含量（36.64 μg/g）、蛋白質(zhì)含量（0.42 mg/g）最高，3%紅色海藻提取物處理下豇豆的類黃酮含量（7.36 μg/g）最高[45]。在1 200～1 600倍海藻肥澆灌下，2 000倍海藻肥處理的紫油菜葉綠素最高，SPAD達(dá)到50.73，1 600倍海藻肥處理的紫油菜花青素、蛋白質(zhì)和維生素C含量最高，分別為0.516、13.9 mg/g和2.83 mg/g[46]。施用海藻肥（6、9、12 mL/L）后，番茄產(chǎn)量提高了1.48～1.83倍，維生素C含量提高了1.24～4.55倍，番茄紅素含量提高了1.20～2.33倍，這是由于海藻肥通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化酶活性和脫氫酶活性，從而引起土壤細(xì)菌群落變異，進(jìn)而促進(jìn)番茄生長[50]。3/8霍格蘭營養(yǎng)液＋1 000倍海藻肥水培生菜葉綠素a、葉綠素b及類胡蘿卜素含量最高，分別增加了22.04%、6.80%和18.39%；可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)、多酚和DPPH自由基清除率分別提高了17.4%、12.35%、65.99%和72.49%；硝酸鹽含量顯著降低42.9%[51]。

3 小結(jié)

海藻肥含有豐富的植物必需營養(yǎng)元素和IAA、GA、細(xì)胞分裂素等植物激素，可促進(jìn)蔬菜品質(zhì)顯著提升。海藻肥可以明顯提高蔬菜的產(chǎn)量、改善蔬菜的品質(zhì)、增強(qiáng)蔬菜的抗性。海藻肥在蔬菜上的應(yīng)用前景廣闊。選擇適宜的海藻肥種類、濃度以及與其他肥料的配合施用是海藻肥應(yīng)用于蔬菜生產(chǎn)上的關(guān)鍵技術(shù)，有待于進(jìn)一步深入研究與示范應(yīng)用。