海藻肥

1.5 海藻产品在农业生产中的应用

海藻及其提取物在种植业和养殖业中的应用已得到多个国际组织和政府的认可。欧盟IMO 认证、OMIR 认证和中国有机食品技术规范等资料中明确指出，允许海藻制品作为土壤培肥和改良物质，允许使用于作物病虫害防治中，允许作物畜禽饲料添加剂使用。尤其是近年来，海藻及其提取物在农业上的应用研究越来越受到人们的重视，其加工技术和应用水平得到持续快速提高。自上世纪90 年代起，海藻及其提取物作为肥料的研究与应用得到了快速发展，中科院海洋研究所、中国海洋大学、青岛明月海藻集团公司等一大批科研院所、高校和企业在海藻提取加工、使用方法、应用效果及其作用机理等方面作了积极地探索，并不断取得新的进展，据统计，目前获得农业部肥料登记证的国内海藻肥加工企业有40 余家（保万魁，2008）。

1.5.1 海藻肥的制备

海藻液体肥1949 年首先在大不列颠岛生产问世。海藻液体肥制作方法有两种，一种是从海藻灰中提取，另一种是从新鲜海藻中提取，后者被大多数国家所采用。除海藻液体肥外还有肥用海藻粉、海藻精。海藻提取物的发展经历了三个阶段：腐烂海藻—海藻灰（粉）—海藻提取液。海藻提取物是天然的有机肥，其肥效依赖于海藻提取物中所含的营养成分。用作肥料的海藻一般是大型经济藻类，如海带（Laminaria）、巨藻（Macrocystis）、泡叶藻（Ascophyllum）、海囊藻（Nereocystis）和昆布（Ecklonia）等。目前海藻农用产品的研制与开发的关键技术是尽可能地保留海藻天然的活性成分（周红梅，2006）。海藻提取物的制备工艺主要有碱提取法、中性水解法、酸提取法和机械破碎提取法。此外，还有超声破碎法、酶解法、热水浸泡法和酸降解法等。

碱提取法。碱提取法包括新鲜冷冻碱提取法和脱水干燥碱提取法。首先将海藻变成流质状或膏状，然后加热后粉碎或加入化学药品，最后加入碳酸钠或氢氧化在一定的压力下水解数小时，以达到提取海藻中有效成分的目的。

中性水解法。得到海藻的水溶性成分，大约有30~40%的干物质能顺利被水溶解出来（不同海藻种类，收获海藻的季节将影响溶出的水溶性成分的含量）。

酸提取法。用微酸溶液消解。此法提取迅速，在20℃下浸提10 分钟，可以得到比重为1.04 的提取液。滤渣留有25%左右的可溶性固体物质，加压并用浸提液冲洗使其溶解。

机械破碎提取法。海藻细胞的破碎不经过加热，也不加入化学药品。采用物

理作用将天然的鲜海藻破碎成细小颗粒，还可以对海藻材料进行均质过滤等。整个破碎过程避免高温和化学药品，有效地防止了活性成分的损失（赵鲁，2008）。

海藻提取物的目标海藻不同，在农田上的应用效果有很大的差异，海藻中的活性物质含量不仅与海藻的种类有关，而且与海藻的生长海域、生长季节、海水的深度、海水的温度及藻体的部位有很大的关系，种类、季节、海区，以及部位的不同都可能影响到海藻提取物的性质和使用效果（孙杰，2006）。以下为挪威

产与中国产两种典型海藻粉的化学成分（表3）（范晓，1991）。

1.5.2 海藻肥在提高作物产量、改善作物品质中的应用

大量的研究表明某些海洋藻类中的提取物能够促进作物生长、增加产量、减少病虫害、增加作物抗寒、抗旱能力（孙杰，2006）。从海藻中提取的生理活性物质被应用于农业和园艺作物上，很多增产增质的效果已有报道（Rathore et al., 2008）。海藻液态提取物近年来已被作为重要的页面喷施剂，应用于很多作物，包括很多草类、谷物，花卉及蔬菜品种（Crouch et al., 1994）。海藻提取物包含常量及微量元素、氨基酸、维生素、细胞分裂素，植物生长素和脱落酸，像促进植物生长的物质，已有报道表明可以促进植物的生长及产量，增强作物对环境压力的忍耐性，增强作物对土壤中养分的吸收能力，增强抗氧化能力（Rathore et al., 2008）。

除了本身含有的矿物质外，生物促生剂可提高作物对肥料中及土壤中养分的利用率，高浓度的海藻提取液（7.5%及以上）可显著提高谷物对N, P, K的吸收量（Rathore et al., 2008）。Crouch 等人(1990)发现海藻提取液可提高莴苣对Mg, K, Ca 的吸收量。Mancuso 等（2006）也发现施用海藻提取物可提高葡萄和黄瓜对N, P, K, Mg 的吸收量。

海藻液体提取物目前最广泛的施用方法是页面喷施，但也有种子浸泡，土壤施用等。国外已对土豆、玉米、小麦、大麦、花生、甜菜、黄瓜、西红柿、葡萄和菠菜等一系列农作物、水果和蔬菜做过施用液体海藻肥的实验，均表现出很好的效果，海藻液体肥对农作物的成熟、产量和质量的提高、水果的保鲜以及抵抗

病虫害等方面均产生了明显的积极作用，可使其产量增加10-20%，保存时间也明显延长（李书琴等，1995）。

1972 年，美国Clemson 大学用挪威出产的肥用海藻粉做了一系列农作物的效果试验，各种作物撒用两种不同的肥量。结果说明，海藻肥对少数植物效应不

大甚至有害，而对大部分农作物增产幅度却非常明显（表4）(范晓等，1987)。

对于果树，一般都是用海藻提取物的稀溶液喷撒使用。喷撒后水果的产量增加非常明显（表5）(范晓等，1987)。

近年来，海藻提取物因其在有机可持续发展农业中的应用潜力而被广泛使用（Russo et al., 1990）。不同于化学肥料，海藻提取物可被生物降解，无毒，无污染，对人类、动物和鸟类无危险性（Rathore et al., 2008）。液体海藻精要经过很高比例的稀释以后才被使用，这说明其中的有效物质必须能够在很低的浓度下产生作用，因此其中的氮、磷、钾养分无法承担起增产的作用，有人提出可能是微量元素起的作用，但早在8 世纪初，就有科学家证实海藻肥中所含的微量元素在作物所需微量元素中所占比例微不足道，与其他肥料简单地提供养分不同，海藻肥中一定有其他什么物质起作用，尽管目前关于海藻肥的作用机理仍在进行试验研究，但有一点可以肯定的是海藻肥对于作物产量/品质以及健康的积极效果来源于海藻中4种主要物质的协同作用：卡拉胶、植物荷尔蒙、氨基酸和矿物质，以及糖类（吴江，2003）。

卡拉胶作为一种天然助剂，通过吸附和渗透作用促进作物对其他营养成分的吸收，氨基酸和矿物质可促进蛋白质的合成和植物组织器官的健壮，海藻中的糖类物质实际上是一些多糖（如海藻酸），作为一种天然的螯合剂使大量的阳离子营养物质，如铜、锰、镁、钙还有铁能够被作为吸收利用，多糖还作为一种诱导