海藻提取物的農(nóng)業(yè)應用研究進展

陳芊如 褚德朋 Ilyas Naila 張鑫 荊常亮 王鵬

摘要：海藻以其豐富多樣的營養(yǎng)物質(zhì)成分，在植物生長發(fā)育中發(fā)揮了重要作用。近年來，隨著食物安全重要性的不斷上升，海藻提取物因其綠色、無毒、環(huán)保等特性，在現(xiàn)代有機農(nóng)業(yè)和綜合農(nóng)業(yè)中應用范圍逐漸擴大，具有極為廣闊的前景。因此，闡述近年來海藻提取工藝的研究概況，包括傳統(tǒng)提取工藝和綠色友好的新型提取工藝。此外，還綜述海藻提取物在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用，包括提高種子發(fā)芽率，促進植物生長;促進作物增產(chǎn)和根系發(fā)育;改善作物脅迫管理（水、鹽、溫度）以提高作物品質(zhì)和抵御植物病害;促進土壤有機質(zhì)形成和修復土壤理化結(jié)構等。

關鍵詞：海藻提取物;提取工藝;促進植物生長;植物病害防御;修復土壤

中圖分類號： TQ452;S188? 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2021）20-0049-07

收稿日期：2021-01-08

基金項目：中國農(nóng)業(yè)科學院科技創(chuàng)新工程（編號：ASTIP-TRIC07）;山東青島煙草有限公司重點項目（編號：QDYC202101）。

作者簡介：陳芊如（1996—），女，山東煙臺人，碩士研究生，主要從事資源利用與植物保護研究。E-mail：ycscqr@163.com。

通信作者：王 鵬，碩士，政工師，主要從事煙葉生產(chǎn)經(jīng)營管理。E-mail：0539wangpeng@163.com。

海洋是地球上不可或缺的組成部分，孕育了20多萬種生物，是一個獨特的生態(tài)系統(tǒng)。海洋由于其高壓、高鹽、低光照等特殊環(huán)境，產(chǎn)生了許多與陸地生物完全不同的結(jié)構新穎的生物活性物質(zhì)[1]，在很多領域都具有重要價值。目前，海洋已經(jīng)成為最具開發(fā)潛力的領域之一。海洋中的活性物質(zhì)，主要分為海洋生物源蛋白多肽類，多集中在海星、海藻、魚、蝦與貝類等海洋生物中;活性脂質(zhì)類，主要包括脂肪酸、甾醇、磷脂和甘油酯等;碳水化合物類，別稱糖類化合物，主要有單糖、低聚糖和多聚糖;海洋生物抗氧化劑，包括多糖及其衍生物、超氧化物歧化酶、不飽和脂肪酸、多酚類和光合色素等[2]（表1）。這些海洋來源的活性物質(zhì)目前被發(fā)現(xiàn)具有抗氧化、抗菌、抗衰老、抗癌、抗凝血、抗心腦血管疾病、抗腫瘤、抗炎等生理活性[3-4]。當前，由于化肥、農(nóng)藥的過度使用，農(nóng)田生態(tài)環(huán)境惡化。海藻提取物作為一種新型的生物刺激劑在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用，近幾年的關注程度日益提升，本文主要針對海藻提取物工藝研究進展以及在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用進行簡要概述。

1 海藻提取物概況

海藻是海洋中的低等隱花植物，海洋中大型藻類包括紅藻門、綠藻門、輪藻門和褐藻門，微藻則主要包括藍藻和綠藻。海藻是海洋中重要的生物資源，富含多種天然活性物質(zhì)。根據(jù)歐盟新規(guī)定，植物生物刺激劑的定義如下：植物生物刺激劑應是一種肥料產(chǎn)品，其功能是刺激植物的營養(yǎng)過程，其功能獨立于產(chǎn)品的養(yǎng)分含量，唯一目的是改善植物或植物根際的養(yǎng)分利用效率、對非生物脅迫的耐受性、質(zhì)量特征、土壤或根際中受限養(yǎng)分的可用性中的1個或多個特征[5]。作為一種典型的天然有機植物生物刺激劑，海藻提取物因其可促進植物生長以及生態(tài)友好等特點，在綜合有機農(nóng)業(yè)中得到了廣泛應用[6]。從海藻中提取的生化物質(zhì)種類也比較多，包括糖類化合物（低聚糖等）、抗氧化劑（多糖及其衍生物等）、脂肪酸、鹵代化合物、生物堿、萜類和凝集素等[7]。目前報道表明，海藻類提取物可以促進生根，提高作物產(chǎn)量、耐寒、耐旱和耐鹽性，改善養(yǎng)分吸收和同化的能力，增強光合作用活性，以及抵抗真菌、細菌和病毒等[8-10]。當前，海洋來源的活性物質(zhì)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中表現(xiàn)出了巨大的應用潛力，今后需進一步加大對海洋資源的探索研究，以期在更多領域發(fā)揮它們的作用。

2 海藻提取物的提取工藝研究概況

2.1 物理提取法

物理提取法是提取海藻功能物質(zhì)的一類傳統(tǒng)方法，也稱為機械破碎法。主要是通過高溫高壓、低溫冷凍等方法來破碎海藻的細胞壁，獲取內(nèi)容物[11]。一直以來都存在成本高、技術復雜等不足。然而隨著科學技術的提升，一些綠色現(xiàn)代的物理提取方法也逐漸被廣泛應用。例如，超臨界流體萃?。⊿FE）、亞臨界水萃?。⊿WE）、超聲輔助提?。║AE）和微波輔助提?。∕AE）等。這些方法的主要優(yōu)點是可以通過調(diào)整工藝參數(shù)來獲得不同的目標化合物[12]，其中，超臨界流體萃取法是提取富含脂肪酸和類脂（包括類胡蘿卜素）提取物的好方法。超聲輔助提取主要用于提取多酚類物質(zhì)，水和乙醇是提取多酚類物質(zhì)的最佳溶劑。在亞臨界水萃取過程中，會發(fā)生美拉德反應和焦糖作用形成新的抗氧化劑，它們有助于提取物的抗氧化能力[13]。微波輔助提取法是目前研究最多、最成功的海洋大型藻類生物活性成分的提取方法，所得提取物富含巖藻多糖硫酸酯、木聚糖硫酸酯、鼠李糖硫酸鹽等，具有抗氧化等活性[14]。當然，以上幾種方法在技術和操作上要求相對比較嚴苛，且耗能較多。

2.2 化學提取法

化學提取法主要包括有機溶劑提取法、堿提法和酸提法[15]。其原理是將海藻細胞壁溶解或促進內(nèi)源物質(zhì)增溶，從而獲取海藻功能物質(zhì)。目前，文獻中報道的化學提取法差異較大，原料不同或提取物不同都需要相應地調(diào)整工藝參數(shù)。Foley等采用酸提法，用0.03 mol/L鹽酸在 90 ℃條件下提取 4 h，過濾后，用60%乙醇沉淀，收集沉淀冷凍干燥[16];Anastyuk等也采用了酸提法來提取巖藻多糖，先在40 ℃條件下用乙醇對海藻進行3 h的預處理，以去除低分子化合物;然后將藻類在空氣和真空中干燥，研磨至粒徑為1 mm，用pH值為2.0～23的HCl在60 ℃條件下提取3 h，提取2次;將提取液混合，濃縮至1/5體積，用3% NaHCO3溶液中和，直到pH值為5.7～6.1，用10倍體積的蒸餾水進行透析，最后凍干，得到的巖藻多糖高達40%[17]。Mazumder等采用堿提法，先將干海藻置于0.2%甲醛溶液中浸泡24 h，用0.2 mol/L的HCl將不溶性海藻鹽轉(zhuǎn)化成海藻酸，再選用3%碳酸鈉以及93%乙醇溶劑在86 ℃條件下提取多酚，最佳提取率為13.57%[18]?；瘜W提取法操作簡單、快速、反應較徹底，但是與物理提取法以及生物提取法相比，在提取物分子量、提取物產(chǎn)率及其結(jié)構性質(zhì)中并無較大優(yōu)勢，同時，強酸強堿對某些海藻細胞內(nèi)活性成分可能具有一定的破壞性，導致其活性降低[19]。

2.3 生物提取法

生物提取法包括酶水解提取和微生物發(fā)酵。近年來，酶解法已被廣泛應用于陸生植物中生物活性化合物的提取。它具有加工時間短、污染小、提取率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、成本低、目標化合物分解少等優(yōu)點，是一種很有吸引力的方法。纖維素酶是由 β-葡聚糖酶、內(nèi)切-β-葡聚糖酶和β-葡聚糖酶等組成的復合產(chǎn)物，該酶通過水解木糖基絲氨酸鍵，從核心肽中裂解完整的糖胺聚糖，而不裂解纖維二糖或?qū)ο趸交?β-D-葡萄糖苷。酶解可破壞細胞壁，加速目標化合物從物質(zhì)向周圍的遷移速度，增加接觸面積，提高多糖的提取效率[20]，與傳統(tǒng)提取方法相比，提取能量少，提取率高;微生物發(fā)酵是指篩選合適的微生物菌株對海藻進行發(fā)酵，發(fā)酵過程中微生物產(chǎn)生的酶可以將海藻中的大分子物質(zhì)降解成所需要的小分子物質(zhì)，如寡糖等。王明鵬以褐藻酸唯一碳源平板，革蘭氏碘液作為產(chǎn)酶指示劑從3種海藻樣品表面篩選得到12株產(chǎn)褐藻酸裂解酶的菌株，分別屬于類芽孢桿菌屬（Paenibacillus）、芽孢桿菌屬（Bacillus）、勒克氏菌屬（Leclercia）、游動微菌屬（Planomicrobium）、白蟻菌屬（Isoptericola）、假單胞菌屬（Pseudomonas）、賴氨酸芽孢菌屬（Lysinibacillus）和鞘氨醇單胞菌屬（Sphingomonas），同時，采取優(yōu)化后的菌株發(fā)酵條件，在以銅藻提取液為唯一發(fā)酵底物的培養(yǎng)條件下，成功獲得聚合度為2～4 的褐藻寡糖[21]。

2.4 復合提取法

復合提取法常見于海藻加工生產(chǎn)，一般是將物理提取法、化學提取法、生物提取法三者中的1種、2種或3種結(jié)合使用，從而達到高效提取的目的。李曉等通過復合酶解法來制備海藻酸鈉，按照一定比例加入纖維素酶、果膠酶和木瓜蛋白酶的復合酶，調(diào)節(jié)pH值至5.0，于55 ℃條件下酶解2 h，之后通過消化脫色后，加入10%氯化鈣溶液，靜置0.5 h后過濾收集沉淀;沉淀中加入鹽酸酸化2次，最終形成海藻酸;最后加入碳酸鈉中和，形成海藻酸鈉;脫水，收集沉淀物;在此基礎上，通過優(yōu)化不同酶的添加量、酶解時間、酶解溫度以及pH值，找到最優(yōu)酶解工藝，海藻酸鈉的最高得率達16.8%[22]。張美霞等將超聲波輔助提取與復合酶法提取2種獨立的方法進行協(xié)同作用，首先優(yōu)化其復合酶的最佳配比：果膠酶1.0%，纖維素酶1.5%，中性蛋白酶10%;然后通過響應曲面法優(yōu)化提取蘆薈凝膠多糖的最佳工藝參數(shù)：超聲溫度為51 ℃，超聲時間為 52 min，pH值為4.2;在此條件下蘆薈多糖提取率平均值為 8.7%[23]。復合提取法可以提高提取效率，互補劣勢，只要獲得成熟高效的工藝技術，就能夠得到廣泛應用。

3 海藻提取物的農(nóng)業(yè)應用研究現(xiàn)狀

3.1 海藻提取物對植物種子萌發(fā)及根系發(fā)育的影響

海藻是海洋中的初級生產(chǎn)者，所含的活性物質(zhì)豐富，是天然的植物營養(yǎng)調(diào)理劑。近年來，化學肥料的減少使用促使海藻提取物廣泛應用于農(nóng)業(yè)。根系是植物生長發(fā)育的基礎，健壯的根系是正常的光合、吸收以及產(chǎn)量形成的保證。研究表明，海藻提取物富含多糖、礦物質(zhì)、植物激素和微量元素等，對植物種子萌發(fā)、根系生長發(fā)育有著顯著的促進作用[24]。劉培京等研究發(fā)現(xiàn)，不同稀釋濃度的海藻提取物分別對多種蔬菜的生長量有顯著促進作用，主要表現(xiàn)在幼苗根長、葉綠素含量、株高、株鮮質(zhì)量、株干質(zhì)量等[25]。金軍民等研究發(fā)現(xiàn)，適宜濃度的海藻糖能夠促進生菜根系的生長，通過增加生菜根系干物質(zhì)量、表面積、體積、根尖數(shù)等提高根系的生長速度，同時，根尖生長素和細胞分裂素等生長類激素含量也相應地增加[26]。在植物生長過程中，海藻提取物還可以通過減少機械損傷的危害，增強植物根對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收能力來促進根的生長和發(fā)育，進而改善植物健康，增強活力[27]。Julia等得到一種巨囊藻萃取物，通過灌根對生菜幼苗進行處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)使用海藻提取物的處理組，幼苗在7 d之內(nèi)顯著促進了根系的生長，作者推斷這可能與巨囊藻萃取物中檢測到的較高濃度的赤霉酸（CA3）和 6-芐氨基嘌呤（6-BA）等以及其他大量營養(yǎng)物質(zhì)有關[28]?？傮w而言，海藻提取物富含多種營養(yǎng)物質(zhì)，在植物的根生長刺激、提高種子發(fā)芽率等方面都有著較為優(yōu)異的促進和改善作用。

3.2 海藻提取物對作物品質(zhì)和產(chǎn)量的影響

海藻提取物能夠改善植物對營養(yǎng)的吸收能力，因此對植物的品質(zhì)提升也有促進作用。研究表明，將海藻提取物施用在玉米上，提取物能夠顯著促進玉米對氮素的營養(yǎng)吸收[29]，玉米的N、P、K吸收利用率都明顯提高，從而改善了玉米品質(zhì)[30]。同樣，在油菜上澆灌海藻提取物時也發(fā)現(xiàn)可以促進油菜對鈣、鋅等微量元素的吸收，從而提高了油菜的營養(yǎng)價值[31]。最新一項研究表明，海藻提取物在05%的濃度下，可顯著提高4個品種洋蔥的產(chǎn)量、養(yǎng)分含量和總可溶性固體含量，3%濃度下則可以明顯提高抗壞血酸含量[32]。Vasantharaja等發(fā)現(xiàn)從褐藻、紅藻中得到的提取物可以顯著提高豇豆的植物化學成分含量和抗氧化活性，改善豇豆的營養(yǎng)品質(zhì)[33]。Sami等分別采用葉面噴施及種子浸泡的方式用海藻提取物處理胡蘿卜，發(fā)現(xiàn)胡蘿卜的產(chǎn)量顯著提高，營養(yǎng)品質(zhì)得到改善[34]。以海藻為原料，將海藻提取物作為植物生長劑使用已有較長的歷史。研究發(fā)現(xiàn)，不同濃度的海藻提取物對番茄的幼苗萌發(fā)參數(shù)以及番茄生長參數(shù)都有顯著提升作用，且土壤灌溉比葉面噴施效果更佳[35];Supraja等研究證明用微藻提取物葉面噴施在生長前期的番茄上可以使番茄的根長、株高、干質(zhì)量等顯著增加，品質(zhì)也得到顯著提升[36]。目前的研究表明，噴灑過海藻提取物的作物增產(chǎn)效果最高可達50%[37];在果樹上噴施海藻提取物還能促進果實膨大，提高水果的產(chǎn)量、維生素C含量等;褚德朋等的研究表明，在煙草整個生長期中施用海藻提取物能顯著促進團棵期和旺長期的煙株生長發(fā)育，提高煙葉烤后質(zhì)量等[38];此外，褐藻寡糖還可以顯著提高小麥的株高、葉片葉綠素含量、旗葉的凈光合速率、氣孔導度以及蒸騰速率等，對小麥產(chǎn)量增加有極為顯著的促進作用[39]。多人研究表明，海藻提取物在洋蔥[40]、黃瓜[41]、辣椒[25]、櫻桃[42]等多種重要作物上均表現(xiàn)出顯著的增產(chǎn)作用。由于海藻提取物富含的微量元素可以顯著提高總?cè)~綠素含量，促進光合作用，達到增產(chǎn)的效果[43]，因此，近年來海藻提取物被越來越廣泛地應用于農(nóng)業(yè)。

3.3 海藻提取物防治植物病害研究進展

近年來，海藻提取物應用逐漸擴大豐富，在農(nóng)業(yè)領域不斷有新的發(fā)現(xiàn)。很多研究表明，海藻提取物在植物病害防治方面也有著巨大潛力[44-45]。海藻提取物因其營養(yǎng)成分豐富多樣，其中的抗菌活性物質(zhì)可以對部分病原菌有良好抑制作用。此外，海藻提取物可作為植物誘導劑，激發(fā)植物系統(tǒng)抗性來達到防控植物病害的目的。因此海藻提取物在農(nóng)業(yè)病害防治方面亦有著廣泛的應用前景。最近發(fā)現(xiàn)，海藻提取物在防治植物病毒病害中有明顯的作用。例如，陳芊伊等發(fā)現(xiàn)海藻酸能夠顯著鈍化煙草花葉病毒（TMV）并抑制其復制增殖，同時通過提高煙葉中的超氧化物酶（SOD）以及過氧化物酶（POD）等活性來提高煙葉抗氧化能力和抗病能力，從而抵御病毒侵染[46]。Farag等研究發(fā)現(xiàn)，海藻提取物在溫室和田間條件下，均能夠表現(xiàn)出抑制青枯病害的作用，同時，根際和土壤中的微生物多樣性也有明顯增加，且室內(nèi)和大田試驗顯示，二者均增加了植物氮含量[47]。Gunupuru等研究發(fā)現(xiàn)，褐藻提取物可以降低由禾谷鐮刀菌（Fusarium graminearum）引起的小麥枯萎病的發(fā)病程度，顯著減少分生孢子數(shù)量和壞死面積[48]。此外，最新幾項研究也表明，海藻提取物可以通過激活植物體內(nèi)多個防御相關機制，來防治擬南芥上的疫霉菌[49]、草莓的白粉病[50]和由富氧鐮刀菌引起的大豆枯萎病[51]等。這為海藻提取物可以在一定程度上抑制植物病害，同時可能兼具改善根際土壤環(huán)境、促進植物生長、提高品質(zhì)等功效提供有力的理論借鑒。目前，針對植物病害的防治，海藻提取物也發(fā)揮著越來越大的作用，多種不同海藻提取物分別在體外抑菌活性和誘導植物系統(tǒng)抗性上有多項研究發(fā)現(xiàn)。

3.3.1 海藻提取物對病原菌的體外抑菌活性 越來越多的研究揭示了海藻活性物質(zhì)的體外抗菌潛力。比如，Esserti等發(fā)現(xiàn)3種褐藻提取物都能夠顯著降低大麗葉枯病菌（Verticillium dahliae）和根癌農(nóng)桿菌（Agrobacterium tumefaciens）在番茄上的發(fā)病程度，其中，海藻甲醇提取物表現(xiàn)出了明顯的體外抑菌效果[52]。Indira等還發(fā)現(xiàn)了金槍魚綠藻提取物對黑曲霉、黃曲霉、交鏈孢霉、青霉和根霉等真菌的抑菌活性[53]。Ara等發(fā)現(xiàn)細穗尖舌草提取物中含有脂肪酸酯的組分，該組分對土傳病原菌菜豆絲核菌（Macrophomina phaseolina）、立枯絲核菌（Rhizoctonia solani）和茄病鐮刀菌（Fusarium solani）的生長有較明顯的抑制作用[54]。Paulert等發(fā)現(xiàn)，石斛和滸苔等綠藻中的提取物不僅具有能夠抑制大豆炭疽病的抑菌活性，同時還能夠明顯促進大豆的生長[55]。

3.3.2 海藻提取物誘導植物系統(tǒng)抗性防御病害 海藻提取物對于植物的保護作用更多的表現(xiàn)在誘導植物產(chǎn)生系統(tǒng)抗性。植物通過感知外界的病原菌或其他來源的特定誘導因子或激發(fā)子來激發(fā)植物自身的防御系統(tǒng)，這被稱為病原相關分子模式（PAMPS）。這些誘導因子通過與植物細胞質(zhì)膜上的特定受體相結(jié)合，誘發(fā)植物自身防御反應，從而能夠抵御病蟲害或拮抗病原菌。近年來，海藻中的低聚物和多糖激發(fā)子等大分子的研究受到了更多的關注。海藻中能夠合成陸地植物中沒有的多糖，例如海藻酸鹽、卡拉膠和巖藻膠等，這些聚合物可以作為激發(fā)子激活水楊酸（SA）、茉莉酸（JA）和乙烯等激素脅迫信號通路，并增強對病蟲害等生物脅迫的抵抗力。有文獻初步研究表明，卡拉膠能夠誘導增強煙草的防御反應，同時還能夠刺激生長，增加葉片數(shù)等[56]。近年來，不斷有研究證明，多數(shù)海藻多糖都可以作為誘導因子來誘導植物防御[57]。此外，海藻提取物中的海藻低聚糖也可以作為誘導因子在植物系統(tǒng)中激活SA、JA等信號通路，進而介導編碼某些蛋白的基因表達增加，如具有抗真菌和抗細菌活性的病程相關蛋白、防御酶系，以及參與合成具有抗微生物活性的萜類或生物堿的酶[58]。因此可以認為，海藻提取物在防治植物病害方面也可以進行進一步探討研究。

3.4 海藻提取物對植物抗逆的影響

海藻提取物還可以作為一種生物刺激素，提高植物對養(yǎng)分的吸收能力，以此來增強抵御水、鹽和溫度等非生物脅迫以及生物脅迫帶來的不利影響[59]。海藻提取物中含有大量氨基酸、酚類物質(zhì)、植物激素、以及SOD、過氧化氫酶（CAT）等，具有清除活性氧物種（ROS）、螯合金屬離子、穩(wěn)定細胞膜和蛋白質(zhì)的能力，可以增強植物的抗逆性。研究表明，通過使用海藻提取物可以使得蔬菜增加含水量，同時增強對干旱的耐受力，增強積累大量營養(yǎng)元素的能力[60]，從而提高植物抗逆性[61-62]。施用海藻提取物，還能夠在氣候環(huán)境惡劣的情況下增加櫻桃果實硬度，果實橫徑、縱徑等，使作物對凍害、多雨等脅迫的耐受力增強，從而提高果實品質(zhì)[63]。也有研究表明，海藻酸鈉寡糖提取物可以提高獼猴桃的維生素C含量等，從而延長獼猴桃的貯藏期，提高貯藏品質(zhì)[64-65]。在鹽脅迫下，噴施海藻提取物能夠使黃瓜的根冠比和干物質(zhì)含量顯著提高，同時增加和活躍根系吸收面積。在預防凍害、干旱等非生物脅迫和病蟲害等生物脅迫方面，海藻提取物中富含的微量元素、大量元素及植物激素等也可以通過調(diào)節(jié)植物新陳代謝來達到增強抗逆的目的[66]。此外，海藻提取物還能夠促進幼苗生長、提高生長指標、增加蛋白質(zhì)含量、降低游離氨基酸含量、促進脯氨酸的積累等，這些也是提高植物的抗逆性以及在脅迫條件下的耐受和恢復能力的表現(xiàn)方式[67]。

3.5 海藻提取物對土壤生態(tài)的影響

3.5.1 海藻提取物對土壤微生物的影響 海藻提取物在土壤修復方面的巨大潛力，表現(xiàn)在它可以促進多種土壤微生物生長，通過促進土壤有益微生物的生長來改善土壤微生物菌群豐度變化[68]，從而影響土壤生物活性和理化性質(zhì)，最終不僅可以影響植物生長，還可以通過抑制根際病原菌數(shù)量來減少植物病害的發(fā)生。此外，研究進一步發(fā)現(xiàn)，海藻提取物能夠在一定程度上促進根際促生菌（plant growth-promoting rhizobacteria，PGPR）的生長，進而影響植物的生長發(fā)育，同時PGPR與海藻提取物這2種生物刺激劑在促生和生防機制上有相同之處，二者同時應用會表現(xiàn)出協(xié)同作用[69]，從而在植物上表現(xiàn)出更為顯著的促生和生物防治作用。

3.5.2 海藻提取物對土壤結(jié)構的影響 研究表明，海藻提取物可以通過影響土壤的物理化學性質(zhì)和生物特性，進而影響植物的生長發(fā)育。海藻通常含有豐富的氮養(yǎng)分以及多種獨特的物質(zhì)，如有機成分、植物激素和海藻酸等，這些成分在土壤中可以發(fā)揮螯合劑的作用，對改善土壤性質(zhì)和增強土壤保水能力非常有益，例如海藻酸螯合后可以形成具有凝膠特性的海藻酸鹽[70]，它可以促進土壤團粒結(jié)構以及土壤腐殖質(zhì)的形成，穩(wěn)定土壤膠體特征，提高土壤通氣性，從而達到修復土壤的目的。而土壤理化結(jié)構的改善，又可以提高土壤肥力和土壤保水能力，促進土壤的空氣交換，來刺激植物根系的生長，同時反過來提高土壤微生物的活性，間接地影響土壤微生物數(shù)量及群落結(jié)構[11]。因此，在未來農(nóng)業(yè)應用研究中，海藻提取物將會作為土壤調(diào)節(jié)劑和土壤生物肥料發(fā)揮越來越重要的作用。

3.6 海藻農(nóng)業(yè)增效產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化方向及應用

隨著綠色農(nóng)業(yè)市場需求逐漸擴大，海藻提取物的產(chǎn)業(yè)開發(fā)也逐漸被重視起來。據(jù)了解，目前全球的海藻植物營養(yǎng)產(chǎn)品開發(fā)商有23家，并且已經(jīng)獲得多家國際組織和機構的認可。與其他各國相比，我國在海藻提取物產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化起步較晚[71]。北京雷力海洋生物新產(chǎn)業(yè)股份有限公司、青島明月海藻集團公司、中國科學院海洋研究所、中國海洋大學等高校和企業(yè)填補了這一行業(yè)空白，在海藻提取物的提取加工、作用機制上進行積極探索，目前已獲得了很多重要進展。然而，海藻提取物農(nóng)業(yè)增效產(chǎn)品的大量面世，引起了一些行業(yè)亂象，各國對此也制定了新的行業(yè)標準和規(guī)范。未來海藻農(nóng)業(yè)增效產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化方向主要集中在以下幾點：第一，分子生物學水平的機制突破和新功效的開發(fā);第二，行業(yè)標準的制定和規(guī)范;第三，減少環(huán)境污染和保障糧食安全;第四，資源的有機整合以及產(chǎn)業(yè)聯(lián)合發(fā)展[72]。此外，海藻產(chǎn)品在農(nóng)業(yè)上的應用也將會逐漸細化和完善，比如研究海藻提取物與微生物在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的協(xié)同作用，從海藻中提取殺菌物質(zhì)開發(fā)生物農(nóng)藥以及海藻提取物的抗凍、增色等作用也有望得到開發(fā)。

4 結(jié)論和展望

目前，海藻提取物廣泛應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，商品化趨于成熟，且海藻提取物的功效也逐漸得到廣泛認同，前景巨大。然而，海藻提取物的發(fā)展和應用仍有很大的進步空間。首先，在植物病害防治方面，作為誘導因子或刺激劑激發(fā)植物系統(tǒng)抗性的機制研究不深，作用機制尚不清楚。其次，海藻提取工藝也是影響其應用的一大因素，當前市場環(huán)境缺乏針對海藻提取物工藝的行業(yè)標準，海藻產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，極大地影響了海藻提取物進一步推廣使用。第三，海藻提取物真正用于實際生產(chǎn)案例的較少，具體的田間應用推廣還存在不少問題。因此，以上的不足仍然需要廣大科研工作者繼續(xù)探索，總結(jié)規(guī)律積累經(jīng)驗。在未來發(fā)展過程中，探索研究海藻提取物在植物保護領域的作用功效將會得到更多的關注，此外，建立高效生產(chǎn)海藻提取物的相關工藝并形成產(chǎn)品規(guī)范化、標準化也將會是本行業(yè)一大研究熱點。綜上所述，海藻提取物因其促進植物生長、提高作物產(chǎn)量及品質(zhì)、防治植物病害、抵抗不良環(huán)境以及改善土壤環(huán)境等優(yōu)勢，將會在綠色現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)中成為重要的資源保障。

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