海藻肥在农业生产中的生态效应及应用研究

目前在农业上使用的海藻肥就是以天然海藻为原料，通过生物发酵、化学降解等技术提取海藻多糖和低聚糖及其他营养活性成分，浓缩形成海藻精或与其它营养物质科学地进行复配加工成的一种新型的绿色肥料。

关键词：海藻肥；海状元；海藻低聚糖；作用机理；增产抗病；无公害

人类利用海藻作为肥料的历史可追溯到几千年前的罗马时代，但是直到一、二十年前人们使用海藻作肥料的方法都是原始地、直接地利用。如在法国的不列塔尼地区生长着一种叫做Himanthalia elogata的海藻，用作种植洋蓟的肥料；在加赛地区，人们在秋季收割墨角藻，用作种植土豆的肥料；在爱尔兰西部海峡阿拉姆岛土壤比较贫瘠，海藻常被用作种植蔬菜的肥料。1993年，美国Phoenix-250海藻肥被美国农业部正式确定为美国本土农业专用肥，人们才对海藻肥有了更深刻的认识。

中国是世界上拥有海藻资源最丰富的国家之一，但国内海藻肥的研制起始于上世纪九十年代后，起步相对较晚，但发展速度很快，目前我国农业部获准登记的海藻肥生产企业有29家，国内龙头海藻肥生产企业之一的中国海洋大学生物工程开发有限公司，其生产工艺、产品效果均达到了国际水平，主要产品已经畅销欧美、东南亚等二十几个国家及地区。

海藻肥是一种高效、无公害的肥料，经过十几年的推广，在全国多数地区都取得了良好的效果。但目前海藻肥在国内肥料市场的占有率还相对较低，分析其原因主要有以下几点：

其一，海藻肥的生产涉及到海藻的加工、提取、浓缩等工艺，其原料成本、生产成本相对较高，使其复配的肥料普遍高于普通肥料。而国内目前农业依然以小农经济为主，消费者对成本的考虑还是其产生购买行为的一大主要因素。

其二，海藻肥具有营养丰富、增产抗病、活化土壤、增强口感、绿色无公害等多重功效，但国内的肥料经销商及农民朋友对海藻肥的功效、使用等方面的知识依然不足，对绿色农业、无公害农业认识比较淡薄。

其三，真正的海藻肥的主要原材料来自海藻，而全国仅有沿海等地区才有种植及生长，而且海藻肥的生产加工工艺有许多技术壁垒，致使目前多数厂家不具备生产海藻肥及持续增长的能力，成规模的企业仅中国海洋大学生物工程开发有限公司等不足5家。

其四，海藻肥是一种新型肥料，目前国家还没有相关标准，使国内海藻肥产品鱼龙混杂，产品质量参差不齐，市面上海藻肥产品真假难辨，严重影响了消费者对海藻肥的信赖。

海藻肥含有大量从海藻中提取的有利于植物生长发育的天然生物活性物质和海藻从海洋中吸收并富集在体内的矿物质营养元素，包括海藻多糖及低聚糖、酚类多聚化合物、甘露醇、甜菜碱、天然植物生长调节物质（细胞激动素素、赤霉素等）和氮、磷、钾及铁、硼、钼、钙、镁、铁、碘、钴、镍、锌、锰、铜等微量元素。

1、海藻多糖及低聚糖：是海藻中的主要活性物质，占海藻活性物干物质20-40%。

（1）海藻多糖及低聚糖可增强产品的稳定性和增溶作用，增强系统的乳化作用、吸水性和对无机离子、重金属离子的螯合作用，增强植物的光合作用，增加细胞渗透压。

（2）施入土壤，可改善土壤结构，增加土壤透气和聚结的能力。

（3）作物吸收后，能提高机体免疫力，有效改善作物品质。

海藻低聚糖分子结构式（DP=6-12）

 

2、酚类多聚化合物：

（1）可增加作物抗性，防止病毒性侵害；

（2）增强作物抗寒、抗旱能力；

（3）在产品中起强有力的螯合作用。

3、甜菜碱：

（1）调节细胞的渗透作用，增强细胞渗透压；

（2）增强作物的抗寒、抗旱和抗盐碱能力；

（3）对植物体内的一系列酶具有保护作用；

（4）具有一定的驱虫作用和抗真菌作用，对植物的生长有调节和促进作用。

4、甘露醇：

海带干物质中含量达10-20%，参与机体的光合作用，调节机体营养渗透平衡，间接提高机体的免疫力。

甘露醇的结构式

5、碘：抑制、杀灭细菌及致病菌，增强机体免疫力。

6、褐藻糖胶：免疫调节作用，对重金属及其他毒素具有阻吸作用，抑制肿瘤细胞生长，保湿作用。

7、细胞激动素：海藻中主要含有t-玉米素、二氢玉米素、异戊烯腺苷嘌呤和t-玉米素核苷等细胞激动素，作为植物内激素，细胞激动素能调理作物内源激素分泌，刺激其生长。

海藻低聚糖其6位上的羧基非常活跃，很容易与一些阳离子结合，与钾离子结合形成海藻酸钾，与钠离子会形成海藻酸钠，依此类推。钙、镁、铁、硼、锌、铜等中微量元素会被海藻低聚糖进行螯合，形成较稳定的结构，因海藻低聚糖分子链较短，生物活性更好，遇到一定的外部环境条件，会被作物吸收利用。其过程非常温和，具有良好的生物相容性，海藻低聚糖作为一个营养元素的载体，使各种元素更好的融合不流失，此称为螯合。

另外作物吸收养分离子时，大量的离子间存在拮抗作用与协同左右，所谓养分离子间的拮抗作用是指土壤溶液中某种离子存在，能抑制作物对另一种或多种养分离子的吸收。这对作物生长是不利的。如在酸性土壤上氮肥施用量不易过多，否则铵离子浓度较高时，作物吸收钙离子就困难。在缺钾的沙性土上，氮肥和钾肥应配合使用，但钾肥一次不能施用过多，因为钾离子对钙、镁和铵的吸收产生拮抗作用。此外阴离子间也存在不同程度的拮抗作用，如硝酸根离子和磷酸根离子间存在拮抗作用，所以施用硝态氮时应增施磷肥。作物缺磷时，过量施用磷肥对锌的吸收也会产生拮抗。

协同作用是指某种养分离子的存在能促进植物对另一种离子的吸收。这对作物的生长是有利的。阴离子对阳离子的吸收一般都具有协同作用。海藻低聚糖含有大量的海藻酸根，对作物需求的大、中、微量元素具有协同作用，而且其对其他的酸根离子，如硝酸根、磷酸根不存在拮抗作用，但对亚硝酸根可进行中和降解，减轻亚硝酸根对作物的危害。海藻低聚糖可增强系统稳定性及增溶作用，使海藻中特有的活性物质（抗逆因子及天然植物生长素等）稳定吸收。因此海藻低聚糖对营养元素起到了协同作用。

 

海大海藻肥以天然海藻为主要原料，含有大量从海藻中提取的有利于植物生长发育的天然生物活性物质和海藻从海洋中吸收并富集在体内的矿物质营养元素，包括海藻多糖、酚类多聚化合物、甘露醇、甜菜碱、植物生长调节物质（细胞分裂素、赤霉素、生长素和脱落酸等）和氮、磷、钾及铁、硼、钼、碘等微量元素。此外，为增加肥效和肥料的螯合作用，部分产品还溶入了适量的腐植酸和适量微量元素，可满足作物生长各阶段对营养的需求。

海藻肥中含有的海藻多糖及低聚糖、甘露醇、酚类多聚化合物、甜菜碱、海藻酸及天然抗生素等物质，具有显著的抑菌抗病毒、驱虫效果，真正起到肥药作用，大幅增强作物的抗寒、抗旱、抗病、抗伏倒、抗盐碱能力，对疫病、病毒病、炭疽、霜霉、灰霉、白粉病、枯萎病等产生较强的抗性。此外，海藻肥中的海藻酸可以降低水的表面张力，在植物表面形成一层薄膜，增大接触面积，使水溶性物质比较容易透过茎叶表面细胞膜进入植物细胞，使植物最有效地吸收海藻提取液中的营养成分，因此如果海藻液体肥和杀虫剂、杀菌剂混合使用，具有增效作用，可降低喷洒费用。

海藻中所特有的海藻多糖、海藻酸、高度不饱和脂肪酸等物质，具有很高的生物活性，可刺激植物体内非特异性活性因子的产生。同时，海藻肥中还含有天然植物生长调节剂如：生长素、细胞分裂素类物质和赤霉素等，其比例与陆生植物中各激素比例相近，具有很好调节内源激素平衡的作用。作物施用后产量及品质明显提高，叶菜类增产20%以上，粮食作物增产15%以上，果树增产10%到30%，同时使一级果的数量增加到80%以上，在烟草、棉花、花卉等经济作物上明显提高品质，尤其是大棚蔬菜作物，增产增值效果十分显著。

海藻肥可直接使土壤或通过植物使土壤增加有机质，激活土壤中的各种有益微生物，这些微生物可在植物 — 微生物代谢循环中起着催化剂的作用，使土壤的生物效力增加。植物和土壤微生物的代谢物可为植物提供更多的养分。

同时，海藻多糖形成的螯合系统可以使营养缓慢释放，延长肥效。另外，它含有的天然化合物如海藻酸钠是天然土壤调理剂，能促进土壤团粒结构的形成，改善土壤内部孔隙空间，协调土壤中固、液、气三者比例，恢复由于土壤负担过重和化学污染而失去的天然胶质平衡，增加土壤生物活力，促进速效养分的释放，有利于根系生长，提高作物的抗逆性及抗重茬能力。

传统的化学肥料肥效单一、污染严重,长期使用会导致土壤结构被破坏。海藻肥属天然海藻提取物，与陆生植物有良好的亲和性，对人、畜无毒无害，对环境无污染，具有其他任何肥料都无法比拟的优点，在国外被列入有机食品专用肥料。

土壤中缺乏有机质，不但使土壤中微生物菌群的繁殖和生长受到抑制，所施肥料中的氮、磷、钾等营养物质不能被分解成作物能够吸收的营养，造成了肥料的极大浪费，而且还减少土壤有机胶体，造成土壤板结，甚至盐渍化。

海藻肥有机活性物质非常丰富，可直接使土壤或通过植物使土壤增加有机质，激活土壤中的各种有益微生物，这些微生物可在植物—微生物代谢物循环中起着催化剂的作用，使土壤的生物效力增加。同时有机质的分解及土壤微生物的代谢物可为植物提供更多的养分。

海藻肥含有的天然化合物如海藻酸钠是天然土壤调理剂，有利于形成是水稳性团粒结构不可缺少的胶结物质-----土壤有机胶体，促进、改良的土壤团粒结构，有助于黏性土形成良好的结构，改善土壤内部孔隙空间，协调土壤中固、液、气三者比例，恢复由于土壤负担过重和化学污染而失去的天然胶质平衡，增加土壤生物活力，促进速效养分的释放，提高土壤保肥蓄水的能力，同时也能提高土壤对酸碱的缓冲性。 有利于根系生长，提高作物的抗逆性。

因此，海藻肥不仅是为作物生长提供较丰富的营养，促进作物的增产，还是在提高土壤保水保肥能力，减少养分的流失，减少化肥用量，提高化肥利用率等方面都十分显著。

由于海藻是生长在海水这个特殊的环境介质中，所以它除了含有陆地植物所具有的营养成分之外，还含有许多陆地植物不可比拟的海藻多糖、甘露醇、酚类多聚物、甜菜碱、脱落酸、褐藻糖胶、氨基酸、蛋白质、吲哚有机酸族生长类、细胞激动族调节素、赤霉素族调节素及生物碘、钾、钙、镁、锰、钛等多种营养元素物质。

海藻中的海藻多糖、酚类多聚物、甜菜碱，具有促进植物体内有机物和无机物的上下输送导向，调节细胞的渗透作用，促进作物生长，诱发作物产生抗逆因子，提高机体免疫力活性，增加作物抗病性，对植物体内的一系列酶有保护作用。海藻中的内源激素主要含有t-玉米素、二氢玉米素、异戊烯腺苷嘌呤和t-玉米素核苷等细胞激动素，具有促进细胞分裂，细胞体扩大，打破种子休眠、促使萌发，解除顶端优势，促进侧芽生长，抑制衰老等作用。另外，还含有赤霉素及吲哚乙酸、吲哚丁酸等生长素，可打破休眠，促进植物生长，诱导开花；促进木质部、韧皮部细胞分化，刺激新根的形成，促进插条发根、调节愈伤组织的形态建成。海藻中还含有褐藻糖胶，具有抗病毒，消除自由基和抗氧化作用，提高免疫系统功能，调节增强植物免疫力，阻止植物对重金属及其他毒素的吸收，抑制肿瘤病毒细胞生长，促进健康细胞再生，保持循环系统的健康，提高保湿功能。甘露醇，具有参与机体的光合作用，调节机体营养渗透平衡。迅速修复愈合伤口，疏通植物受阻（伤）微管束。增强植物的免疫力，提高植物抗盐能力，维持细胞生存和促进生长分化的作用, 并且可明显促进离体单倍体细胞的自然加倍。有机碘，可促进生物氧化，调节蛋白质合成和分解，促进糖和脂肪代谢，调节水盐代谢，促进维生素的吸收利用，增强酶的活力，促进生长发育。碘化和氧化菌体蛋白的活性基因，并与蛋白的氨基结合而导致蛋白变性和抑制菌体的代谢酶系统。能杀死细菌、真菌、病毒和阿半巴原虫。同时，酚类多聚物、甜菜碱还具有驱虫和抗真菌功能。

海藻肥是采用特殊生化降解工艺，提取并浓缩海藻中的精华物质生产而成的优质生物有机肥料，因此，对作物有着迅速补充养分、壮根促苗、增强光合作用、增加分花率、保花保果、抗病抑毒驱虫及改善还原作物品质与风味、提高作物产量等功效。

海藻肥是选用远离污染的深海海藻为原料，采用生物工程等先进技术加工的一种新型有机肥料，在保护植物生长环境的生态效应中起着重要作用。无论对提高土壤中有益微生物活性、改善土壤团粒结构、提高土壤保肥保水能力、降解土壤有害残留、增强抗盐碱化，还是对促进作物生长、提高品质与产量、增强抗病抗逆能力及促进根际与作物的微生态平衡等方面均起着良好的调控作用，提高植物抵御病虫害的能力，激活农作物的免疫系统，且无毒、无污染、无残留、无副作用，安全高效。同时可减少化学农药、化肥的使用量。因此，海藻肥在植物与土壤的生态系统中有着和谐积极的促进作用。

我国对海藻肥的开发利用尚处于起步阶段。中国海洋大学、中国科学院海洋研究所等科研院校从上世纪九十年后期对海藻肥进行进一步的开发研究，形成多个海藻肥品种系列，并经过多年在全国10余个省市的生菜、白菜、油麦菜、西红柿、辣椒、茄子、黄瓜、冬瓜、西葫芦、西瓜、甜瓜、洋葱、胡萝卜、马铃薯以及水稻、小麦、棉花、果树、花卉等多种保护地与大田作物上试验示范，总面积3000余亩，从试验结果看，无论是促进种子萌发，提高发芽率；促进根系生长发育增加叶片中叶绿素的含量，促进植株健壮；还是增强作物的抗逆能力，提高产量，改善品质等方面都表现出效果显著，真正做到符合绿色、有机、无公害的标准，取得良好的社会效益。

各种作物施用海藻肥都有明显的壮苗促生作用，特别是蔬菜应用海藻肥后普遍表现前期生长健壮，长势强，叶色浓绿。叶菜类作物株高对比增高2.0-2.5公分，亩（667平方米）增产409.8-416.9公斤，增产率25.09-28.32％。黄瓜与对照相比，开花座瓜率提高23.7-29.6％，增产率26.0-31.40％。西红柿与对照相比，花序增加0.38-0.52穗，增产率20.14-23.78％。辣椒与对照比，开花座果数增加23.9-27.3％，早熟，施用海藻肥已采收三次，而对照尚未采收。青岛龙清泉茶厂茶叶使用海藻肥，采收缩短到三天，平均增产30%。

2008年春节前后月我国南方出现罕见的冰雪冰害，连海南省海口地区的最低气温也降至3-6℃，没有施用海藻肥的作物受到严重的冻害，使用海藻肥的作物表现出抗寒、抗冻能力强，没有冻害现象，同时海藻肥在作物灾后恢复方面也有很好效果，尤其是冬瓜、西瓜、黄瓜、辣椒、西红柿、豆角、香蕉表现突出。

海藻肥对根腐病、枯（黄）萎病、病毒病的防治效果十分明显，椐新疆石河子大学农学院2003年在棉花上试验结果表明，叶面喷施海藻肥棉花枯萎病减少9.40％，黄萎病减少7.96％，红腐病减少5.3％；山东临沂沂南县黄瓜连年重茬种植，根腐、枯萎造成死秧十分严重，没有使用海藻肥的死秧严重达50％以上。施用海藻肥的不但生长与开花座果正常，而且还延长生长期。海南省文昌市冬瓜枯萎、蔓枯病防治率60％以上。海藻肥还有抑制因氮肥、激素过量造成徒长的作用。

在山东省淄博市沂源县对韭菜的试验：韭菜施用海藻肥后，株高挺拔，叶片宽厚，叶色翠绿，风味浓郁，病虫害少，亩（667平方米）增产26.5-30.8％。

在河北省唐山市乐亭县对甜瓜试验：甜瓜施用海藻肥后，叶面积增加，叶色浓绿，膨瓜快，瓜正皮亮，含糖量提高2度左右，早熟5-7天，亩（667平方米）增产15.9-20.1l％。

在山东省临沂市沂南县对葡萄的试验：葡萄施用海藻肥后，叶色浓绿有光泽，霜霉病少，果穗紧凑，着色均匀，减少大小粒，含糖量提高2度，早熟7-10天，并显著提高葡萄的单穗重，比对照处理单穗重提高17％。

在广东省肇庆市四会市对沙糖桔的试验：沙糖桔施用海藻后，叶色浓绿，光合作用好，提高抗旱、抗寒及抗病力，减少黄叶、裂果、落果等生理病害，膨果快、果实大小均匀，光洁度及着色好，含糖量提高，产量增加15.8-20.1％。