海藻肥在作物栽培中的应用研究

海藻肥在作物栽培中的应用研究

 

葛春妹（上海清美绿色食品（集团）有限公司，上海浦东200120）

 

摘要：海藻肥是一种新型生物源肥料，具有营养全面、安全高效、绿色环保等优点，目前已广泛用于作物栽培领域。相关研究表明，海藻肥对作物生长发育具有重要影响，主要体现在促进幼苗生长、提升植株抗性、增加产量、提高品质等方面。本研究就此展开综述，以期为海藻肥后续的应用研究提供一定的借鉴和思考。

 

传统作物施肥多以化学肥料为主，近年来由于化学肥料的滥用，土壤板结、土壤污染及由此造成的作物抗性减弱、产量和品质下降的问题愈演愈烈，作物生产面临重大考验。而随着国家农业“减肥”政策的推行，生物源肥料开始走进人们的视野。海藻肥来源于低等光合隐花植物海藻，含有丰富的多糖、氨基酸、矿物质、维生素、酚酸等营养物质，能满足作物对各种养分的需求，对作物生长发育具有积极影响。

 

1海藻肥对作物幼苗生长的影响

 

海藻中含有的糖、甾醇、萜烯等活性物质可作为信号分子，激活物幼苗体内的激素表达，提高淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶活力，加快胚乳淀粉水解过程，进而起到促进种子萌发及根、芽生长的作用。王钰馨等[1]研究发现，0.04%泡叶藻提取液处理的小麦种子，发芽率高达97.0%，苗重、根重均显著增长，分别比对照增加45.0%和10.9%。喷施400倍的海藻碱提液，可显著促进黄瓜和番茄幼苗的生长，以根系、茎的生长最为明显[2]。基于水培试验，王小蒙等[3]研究发现，50mg/L海藻精可使水稻相对发芽率达到98.7%，株高、生物量分别增长110.6%和24.8%。玉米在2000~3000倍海藻精处理下，发芽势提高37.0%，叶绿素、株高及茎粗增长率均在30%左右[4]。

 

基质育苗是目前生产上常用的育苗方式。有研究表明，基质育苗过程中使用海藻肥有利于培育壮苗。宫彬彬等[5]将6g/L的海藻酸添加到EC值为0.8mS/cm和1.0mS/cm的基质中，结果发现，番茄壮苗指数分别增加24.0%和28.2%。在丛枝菌根真菌基质中添加6g/L的海藻多糖后，黄瓜叶绿素含量增加，同时净光合速率、水分利用率和根系活力显著提高[6]。

 

 

2海藻肥对作物抵御逆境胁迫的影响

 

2.1海藻肥对作物抵御非生物胁迫的影响

 

非生物胁迫是指危害植物生长甚至造成破坏、死亡的非生物环境条件，主要包括干旱、盐碱、低温、高温、重金属污染等。海藻中的活性物质在逆境胁迫下具有调控渗透调节、保护抗氧化系统、清除活性自由基、维持细胞亚结构稳定等作用，植株施用海藻肥后，对干旱、盐碱、低温等抵抗能力增强。

 

2.1.1海藻肥对作物抵御干旱胁迫的影响。随着二氧化碳的持续排放，全球气候逐渐变暖，干旱成为制约作物生长的重要因素，严重阻碍产量和品质的形成。植物在干旱条件下，细胞中活性氧代谢失衡、自由基含量激增，膜系统遭到破坏，植株正常的生长发育受到抑制甚至死亡。海藻糖、海藻提取物可通过调节糖代谢、保护酶活性及基因表达等方式，有效缓解干旱胁迫对作物的影响。

 

干旱胁迫下施用外源海藻糖，可增加糯玉米可溶性糖、可溶性蛋白及抗坏血酸含量，同时提高抗氧化酶活性，降低丙二醛和超氧阴离含量[7]。王志恒等[8]研究发现，外源海藻糖处理下的甜高粱内源糖代谢及根系吸水能力显著提升，植株光合趋于稳定，抗旱性增强。李佳馨等[9]研究表明，外源海藻糖增强C4型PEPC基因通过促进水稻脱落酸合成以及上调C4-PEPC、Osp-pc2a基因表达，提高了耐旱性。Kosar等[10]研究发现，外源海藻糖能提高向日葵在干旱胁迫下的氧化防御水平。

 

冯敬涛等[11]研究表明，海藻提取物有利于苹果渗透调节物质的积累及耐旱性的增强。Sujata等[12]研究发现，3mL/L的海藻提取物能显著提升RH725油菜的抗氧化能力，并提高其对干旱胁迫的应答能力。

 

San-taniello等[13]利用海藻提取物对拟南芥进行了预处理，发现海藻提取物能显著上调脱落酸分泌相关基因的表达，同时诱导叶片气孔细胞闭合，减少了水分蒸腾。2.1.2海藻肥对作物抵御盐碱胁迫的影响。土壤盐碱化是我国目前面临的重要环境问题。近年来，滥用化肥导致的土壤板结、土壤污染等问题愈演愈烈。盐碱环境加剧了植物细胞渗透胁迫，致使水分和养分匮乏，从而影响正常的生长发育。

 

海藻糖可有效缓解盐碱胁迫对作物生长的影响。柳福智等[14]研究发现，受盐胁迫的甘草幼苗经15mmol/L外源海藻糖处理后，抗氧化能力显著增强，植株长势良好且与非胁迫处理无明显差异。当外源海藻糖处理浓度为10mmol/L时，碱胁迫下的水稻丙二醛、脯氨酸含量下降，抗氧化酶活性提高，幼苗生长量显著增加，存活率显著提升[15]。田礼欣等[16]采用10mmol/L的外源海藻糖处理中度盐胁迫下的玉米，结果发现幼苗根系活力明显提高，活性氧产生速率显著降低。关于海藻糖强化番茄幼苗抗盐能力的机制研究，陈秀玉[17]认为，施用海藻糖促使番茄糖转运蛋白、脱落酸基因表达上调。

 

2.1.3海藻肥对作物抵御低温胁迫的影响。在作物生长过程中，环境温度起着至关重要的作用。适宜的温度能够正向调节作物的生长，不适宜的温度则起反作用。据统计，受低温冻害的影响，全球作物平均每年减产13%~15%，由此带来的经济损失远超数亿元[18]。

 

海藻糖可有效缓解低温对作物生长的影响。荆恩恩[19]研究表明，外源海藻糖可通过增加小麦叶片细胞脯氨酸和蛋白质含量，使渗透调节趋于平衡，同时提高束缚水占比，进而达到抵抗低温的目的。刘璇等[18]研究发现，低温胁迫下（昼/夜温度14/5℃）的玉米经12mmol/L的海藻糖处理后，丙二醛、电导率显著降低，分别比清水处理降低50.23%和42.53%，与此同时，抗氧化酶活性显著提高，植株抗逆性明显增强。10℃胁迫下利用10mmol/L的海藻糖对油菜浸种，可加速其内源养分消耗，提高异柠檬酸裂解酶活性，缩短萌发时间[20]。肖毓淼等[21]研究发现，低温胁迫下，喷施海藻肥500倍液能有效缓解杂交兰叶绿素降解，并降低过氧化氢及丙二醛含量，增强过氧化物酶活性。

 

祖丽皮耶·托合提麦麦提等[22]采用5~10mmol/L的海藻糖处理4℃胁迫下的辣椒、番茄，结果发现，幼苗渗透调节物质及抗氧化酶活性提高，膜脂过氧化程度大大降低。海藻酸钠寡糖复配赤霉素可促进低温胁迫下番茄幼苗的生长，王建霞等[23]研究发现，低温下喷施30mg/L海藻酸钠糖+3.5mg/L赤霉素，番茄生长迅速，叶面积和根重增长显著，分别比喷施清水对照增加46.54%和19.72%，与此同时，净光合速率、维生素C和可溶性蛋白含量显著增加。

 

2.2海藻肥对作物抵御生物胁迫的影响

 

不利于植物生存与发育的各种生物因素的总和统称为生物胁迫。生物胁迫通常是由感染、竞争引起，如病害、虫害、杂草为害等。海藻中的活性物质对作物病虫害具有防控作用。赵培伟等[24]研究发现，泡叶藻提取物可降低韭菜迟眼蕈蚊2龄、4龄幼虫对韭菜的趋性，减轻虫害对韭菜生长的干扰。王天旗[25]采用20g/L海藻糖酶处理番茄植株后，结果发现粉虱传播番茄褪绿病毒能力明显减弱，病毒传毒率降低25.0%，传播量则减少45.6%。

 

海藻糖类可用于烟草病害防治。王小彦等[26]研究发现，外源海藻糖不影响烤烟香气，使烟草K326叶片果胶、脯氨酸含量增加，超氧化物歧化酶活性提高，同时HSP90、Tify-10A等抗病基因的表达上调。褚德朋等[27]研究表明，海藻多糖复配草木灰可使烟草旺长期青枯病发病率降低66.67%。海藻酸能有效提高烟草对烟草花叶病毒的抗性。陈芊伊等[28]研究发现，喷施外源海藻酸后的烟草过氧化物酶活性提高3.46倍，N基因表达量增加2.67倍，烟草枯斑面积减少66.67%，病毒量减少34.67%。

 

3海藻肥对作物产量的影响

 

粮食作物中，海藻糖对小麦、水稻产量的影响较为明显。赵康等[29]研究发现，施用叶面海藻多糖尿素后，

小麦穗粒数及产量显著增加，其中穗粒数比普通尿素处理增加9.06%，产量则增加6.7%。张运红等[30]利用海藻酸钠寡糖对盆栽小麦进行灌根处理，结果发现，当藻酸钠寡糖处理浓度为4g/L时，小麦穗数、千粒重及产量增长幅度最大，分别比对照增加22.56%、8.47%、23.33%。安杰等[31]研究表明，海藻酸钠寡糖对中麦175产量的影响存在明显的浓度效应，在25~100mg/kg范围内，产量随浓度的升高而降低。分蘖期追施海藻精可显著提高水稻产量。李洋等[32]研究发现，分蘖期早晚稻品种施用200~250g/667m2的海藻精后，增产效应明显，以桂优2号（早晚品种）增产效果最佳，产量增幅分别达16.60%和11.80%。

 

有关海藻肥在果树栽培上的应用，陈迪文等[33]研究海藻糖对粤糖09-13、福农41号、桂糖02-467等8个甘蔗品种生长的影响，结果发现有6个甘蔗品种呈现增产优势，产量平均增加8.55%，以粤糖09-13增长幅度最高。Ariol等[34]研究表明，极端气候下反复施用海藻提取物，可显著提高酿酒葡萄产量，年平均增产高达14.7%。匡石滋等[35]研究发现，金斗香番石榴在1500倍海藻磷钾肥处理下，单果重及产量均显著高于清水对照，分别比对照增加39.81%和35.75%。

 

 

4海藻肥对作物品质的影响

 

海藻肥对提升果实品质效果显著。姜洁等[36]研究发现，在海藻生物肥1500倍处理下，草莓可糖酸比、还原糖含量、溶性固形物含量和硬度均显著高于清水处理，维生素C含量达到最大，比清水处理增加50.20%；当海藻生物肥处理浓度为2500倍时，草莓的类黄酮和花青素含量均显著高于清水对照，分别比对照增加30.56%与42.00%。郭蓉等[37]研究发现，海藻生物肥可显著增加火龙果可滴定酸、维生素C及可溶性固形物含量，以1000倍处理效果最佳。此外，也有研究表明，施用海藻肥可显著改善苹果[38]、甜瓜[39]的食用品质。

 

施用海藻肥可提高蔬菜品质。谭星[40]研究发现，芥蓝培养液中添加1400倍海藻肥后，芥蓝的多酚、类黄酮和可溶性蛋白含量明显增加，品质提高。杨印峰等研究表明，海藻酸增效复合肥可增加芹菜维C含量。王海英等[42]研究发现，水培生菜在500倍的海藻酸提取液处理下，花青素含量增加131.1%，同时亚硝酸盐含量显著降低，较对照减少19.5%，品质显著提高。

 

海藻肥对粮食作物籽粒养分吸收也有重要影响。高岩等[43]研究发现，在与常规施肥等量的前提下，海藻酸复混肥料可显著增强玉米籽粒对氮、磷、钾养分的吸收，进而促进淀粉和蛋白质含量的增加。该结论得到刘金萍等[44]研究的证实。另外也在小麦[29]、水稻等[32]研究中发现海藻肥对促进籽粒养分积累和品质提升具有正向影响。

 

5结语

 

新型生物源肥料海藻肥具有促进作物幼苗生长、增强植株抗逆性、增加产量、提高品质的作用，目前已在作物栽培中得到广泛应用。海藻肥的类型、用量及如何与其他肥料配合使用是其应用于作物栽培的关键，在后续的研究中仍需进一步的探索。