江浩昭，劉厚誠

（華南農業(yè)大學園藝學院，廣東 廣州 510642）

蔬菜是人們日常生活中不可缺少的食物之一，蔬菜可以提供人體所需的多種維生素和礦物質等營養(yǎng)物質，如維生素、類黃酮、多酚等，而在園藝生產中，過度施用化學肥料導致了土壤結構的破壞和水體的污染[1-2]，帶來了嚴重的環(huán)境污染問題；因此，生產綠色、高品質蔬菜成為蔬菜產業(yè)可持續(xù)發(fā)展的方向。海藻提取物作為一種有機物，通?？梢愿纳仆寥赖睦砘匦?、保水能力、微生物活性，還可以保護植物免受不利的環(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、內酯、固醇和脂肪酸，具有藥理作用，并具有促進植物生長的特性[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年就有學者[6]通過藍藻提取物與常規(guī)肥料對比研究發(fā)現(xiàn)，藍藻可促進水稻的生長。在1983年，F(xiàn)eatonby-smith等[7]研究證明，500倍海藻濃縮液可促進甜菜的生長。

許多海藻提取物產品常被用于園藝和農業(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節(jié)劑和肥料[9]。海藻提取物除了可以增強土壤養(yǎng)分吸收外，還具有增強種子發(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植物生長物質的存在[10]。天然海藻經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用現(xiàn)狀，以期為其科學應用提供參考。

1 海藻肥營養(yǎng)成分

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

1.1 海藻肥的礦物質成分

海藻含有陸生植物缺乏的碘、鉀、鈉、鈣、鎂、鍶等礦物質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、結果各個階段都需要礦質元素及有機物，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]。對硬毛藻進行能量色散分析（EDX），結果發(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、生殖生長以及品質合成密切相關[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玉米養(yǎng)分吸收能力有促進作用。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

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

海藻肥的生物刺激機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、細胞激動素、赤霉素、脫落酸等天然激素類物質[23]。褐藻提取物處理體外種植擬南芥使其吲哚乙酸、細胞分裂素、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防御性等防御功能。國內外科學家從小黏膜藻[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，是海藻植物促生長劑中的類細胞激動素化合物之一，其可影響植株化學物質的運輸[32]。甜菜堿可能參與了植物體內的各種化學物質的運輸，提高植物體細胞對干旱、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，從而提高滲透調節(jié)能力和對細胞內的活性氧（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，其能調節(jié)多種植物的生長發(fā)育，對礦物養(yǎng)分吸收、產量和品質均有不同的調節(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、促進開花、提高坐果率等[35]。

2 海藻肥在蔬菜生產上的應用

高等植物的生長和發(fā)育受植物激素的調節(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]。一些海藻具有促進植物生長的活性，可作為有機肥料應用于農業(yè)和園藝生產中[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周內葉面噴施9.4 L/hm2海藻提取物，馬鈴薯產量可增加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)、果實數(shù)和鮮質量）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%，同時海藻肥可以使菠菜、黃瓜和大蒜分別增產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)和產量，分別提高了18.35%、55.55%和233.00%[45]。經海藻肥1 200倍澆灌，紫油菜鮮質量比對照提高了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)品質的影響

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

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，添加具有海藻功能物質甜菜堿（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、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，其中經過10%海藻提取物處理的番茄果實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葉綠素（47.82%）、蛋白質（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達到50.73，1 600倍海藻肥處理的紫油菜花青素、蛋白質和維生素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節(jié)轉化酶活性和脫氫酶活性，從而引起土壤細菌群落變異，進而促進番茄生長[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、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

海藻肥含有豐富的植物必需營養(yǎng)元素和IAA、GA、細胞分裂素等植物激素，可促進蔬菜品質顯著提升。海藻肥可以明顯提高蔬菜的產量、改善蔬菜的品質、增強蔬菜的抗性。海藻肥在蔬菜上的應用前景廣闊。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用于蔬菜生產上的關鍵技術，有待于進一步深入研究與示范應用。