海洋生物肥料助力农业绿色发展 [复制链接]

海藻是生长在沿海地区潮间带的低等隐花植物，作为最原始的生命形态，藻类生长速度快、结构简单、适应能力强，整个藻体可充分地被开发利用。海藻可以浓缩相当于自身44万倍的海洋物质，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微量元素以及数千种活性物质。这些特性决定了海藻具有开发成为新型生物肥料的重要前景和价值。继前两次化肥、生物肥的技术革命后，农业肥料史上又出现了第三次技术革命——海藻有机生物肥问世。海藻肥中的核心物质是纯天然海藻提取物，主要原料选自天然海藻，经过特殊生化工艺处理，提取海藻中的精华物质，极大地保留了天然活性组织，海藻肥含有大量的非含氮有机物、钾、钙、镁、锌、碘等40余种矿物质元素和丰富的维生素，以及海藻所特有的海藻多糖、海藻酸、高度不饱和脂肪酸和多种天然植物生长调节剂，如植物生长素、赤霉素、类细胞分裂素、多酚化合物及抗生素类物质等，具有很高的生物活性，可剌激植物体内非特异性活性因子的产生和调节内源激素的平衡，它是一种天然的植物营养剂、病菌抑制剂和植物助长剂，让海洋生物活性物质参与陆生植物的物质循环[,]。世界上许多沿海国家很早以前就采集海藻制作堆肥，在农田施用，增产效果明显。国外海藻有机肥的研究始于16世纪，英国人开始利用海藻制作肥料，日本、法国、加拿大等地也很早就有采集海藻制作堆肥的习惯。在日本，直到明治时代，人们还采集海藻作为堆肥。后来由于化肥逐渐增加，海藻肥料逐渐被人们淡忘，但是在第二次世界大战期间，由于化肥短缺，人们又再度使用海藻肥料。与化学肥料相比，海藻肥在促进作物增产、提高植物抗逆能力、无公害及环境友好等方面都具有不可比拟的优势。相对于常规肥料，它不仅能显著地促进作物根系发育，提高植物光合作用，而且还能促进果品早熟，大大改善农作物品质，特别是对蔬菜、瓜果、花卉等[]。年，美国的一种经过提炼加工的海藻肥被美国农业部正式确定为美国本土农业专用肥。年海藻肥引入我国，现在已经在我国大面积推广使用，实践表明，效果非常好，引领生物肥料的发展已迈入海洋时代。

目前，海藻肥生产企业所用的原料主要以褐藻为主，包括泡叶藻、昆布、海带和马尾藻等，其他藻类如墨角藻、浒苔、石莼和卡帕藻等也有少数企业在用。但大部分厂家的海藻肥是用海带加激素做成的，其效果和用鸡粪、牛粪做成的有机肥效果一样[]。真正优质海藻肥，其海藻均取自深海中的海藻，生活在深海中的海藻由于生长环境恶劣，其体内积累的内源活性物质含量要远远比海带高。我国拥有丰富的海藻资源，已探明的褐藻种类达种，其中马尾藻有余种，约占世界马尾藻种类的三分之一，其种类的丰富度居世界首位。我国三大海域中，南海马尾藻属海藻的种类和数量占有绝对优势，达种，*、东海较少，仅17种。一些广温性的种类，如铜藻、裂叶马尾藻、鼠尾藻、羊栖菜和海黍子等从*海西区一直到南海北区都有分布，并且数量较大[]。从年奥运会前开始，每年夏天在青岛海域出现了大量的浒苔，一眼望去犹如茫茫草原，令人十分头疼。鉴于此，科学家们变废为宝，将浒苔作为海藻肥的生产原料，现在浒苔已经成为海带的替代品，用来生产海藻肥。其中，海大生物公司成立科技攻关小组，在鲜浒苔的降解、浒苔粉的加工制备、浒苔多糖的提取等方面进行了许多工作；重点开展浒苔在海藻肥中的应用研究，并将其作为主要原料批量生产浒苔颗粒肥、浒苔冲施肥，有效解决了浒苔带来的环境污染问题，为浒苔资源的深入开发利用进行了有益的尝试[]。

截止到年，我国与海藻相关的肥料登记证共计44个，原料型海藻肥仅有8个，技术指标中的有机质≥40%。其余36个均为以海藻酸、氮、磷、钾以及微量元素为技术指标的海藻配方肥，技术指标之一的海藻酸≥15%[]。海藻肥的主要成分包括海藻多糖、植物激素、甜菜碱和甾醇等。应用海藻肥可改良土壤环境、提高作物光合作用、提高作物抗逆能力、绿色环保，而且可广泛应用于多种作物。赵秀芬等采用叶面喷施法研究海藻肥对蔬菜产量及部分品质指标的影响。研究结果表明，施用海藻肥可显著提高菠菜、*瓜及大蒜的产量，使其分别增产42.8%、13.3%和20.0%，并且可有效增大菠菜和*瓜的叶面积，提高其Vc含量，还能明显增大蒜头横径和单头蒜重[]。*清梅等研究了施用尿素与海藻肥对玉米云瑞88号产量及农艺性状的影响。结果表明，施用尿素和海藻肥显著提高了云瑞88号的株高、穗位高、穗长、穗粗、穗行数、行粒数、单穗粒重、千粒重、出籽率和产量，而施用尿素与海藻肥2个处理间除了穗位高外，产量和其他农艺性状都没有显著差异，表明海藻肥可代替尿素作为安全无污染的高效肥料[]。翟学彦等研究了复合海藻肥喷施后对小白菜、菠菜产量及农药残留的影响，发现复合海藻肥处理可显著提高小白菜和菠菜产量，并具有促进有机磷农药乐果和久效磷降解、降低农药残留量的作用[]。袁璐等研究探讨了海藻肥“红地球”葡萄叶片光合作用、果实品质及花色苷合成关键酶的影响，发现海藻肥能有效提高葡萄叶片的叶绿素a、叶绿素ｂ及总叶绿素含量。海藻肥倍液促进葡萄叶片叶绿素合成积累效果最好，叶绿素含量达到30.04mg/g；喷施不同浓度海藻肥能有效提高葡萄叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率，降低叶片胞间CO2浓度；喷施海藻肥能有效提高葡萄的外观品质，提高果皮中花色苷的含量，促进果皮着色，提高着色度，提高果实纷横径和单果重；喷施不同浓度海藻肥能有效提高葡萄果实的内在品质，提高可溶性固形物、可溶性糖和Ｖc的含量；喷施海藻肥能有效提高葡萄果皮中苯丙氨酸解氨酶、查尔酮异构酶、二氢*酮醇还原酶类*酮3,5-糖苷转移酶的含量[]。李秀珍等研究了浒苔海藻肥在白菜生产中的增产效果，发现浒苔海藻液态肥在白菜上施用的增产效果达15.6%，粉状肥的增产效果达7.4%，且与目前的海带海藻肥无显著差异，是一种新型的海藻肥料，宜在生产中推广[]。

从我国农业生产发展的战略高度看，微生物肥料的发展是可持续农业、有机农业的要求，也是我国无公害、绿色食品生产的需要，对减少化肥和农药用量、缓解环境污染具有重要意义。根据估计，若我国微生物肥料的产量占化肥产量的3%，则粮食产量可增加50亿—亿千克，可见微生物肥料具有非常广阔的发展潜力[]。目前对于海洋微生物的研究进行的如火如荼，涉及医药、生物、化工、农业等多个领域，然而对于海洋微生物肥料的应用研究还很少。海洋微生物资源丰富，同时具有显著多样的生物活性，具有开发成为新型微生物肥料的潜力值得科研人员花力气去研究。

年，中国海洋大学生物工程开发有限公司历经多年的实验研究，成功推出“海状元”双动力微生物菌肥，并开始大量投放市场。该产品通过生物发酵技术将从海藻中提取的几十种活性物质与多种特异功能菌株有机地结合在一起，融合了海藻肥和微生物菌肥的双重功效，达到了优势互补，在效果上超越了单纯的海藻肥和微生物菌肥，可大幅减轻作物枯萎、*萎、根腐、疫病、根结线虫、茎基腐等因重茬造成的病害，并可疏松改良土壤，培肥地力，解磷解钾，减轻土壤中残留氯根、亚硝酸盐等有害物质对作物的危害。海藻活性物质中的海藻低聚糖、甘露醇、甜莱碱、酚类、氨基酸、矿物质、维生素等，能促进作物蛋白质和糖的合成，增强作物光合作用和根系的生长发育，增强作物的新陈代谢、抗菌、抗病*、抗寒、抗旱、抗涝能力，可大大提高作物的免疫力。“海状元”双动力微生物菌肥填补了国内复合微生物菌肥领域的一项空白，达到了国际先进水平[]。

唐吉亮等对海洋奇力牌双动力生物菌肥的功能特点、适用范围、用法用量和注意事项等进行了详细地介绍。该产品是运用现代生物技术加工手段生产的新型生物菌肥料，适用于各种土壤，耐高温、耐严寒、抗病能力强，还能够提高作物抗逆性、优化作物品质，是现代农业生产无公害绿色有机产品的理想肥料。该产品具有以下特点：首先，强力生根，促进作物生长，根长、根白，促进作物吸收水分及营养，能使农作物提早成熟6—7天，增产10%以上；其次，激活土壤养分，提高肥效，本产品能快速分解和活化土壤中存留的难溶态养分，使其迅速转化为水溶性速效养分，与化肥或有机肥混施，可延长肥效20天以上，节省化肥或有机肥10%以上；第三，抗病害，提高作物抗性，有效铲除因重茬引起的病害，对缓解药害有奇效；第四，高肥力地块蓄水保肥，降解药害残留，可促进土壤团粒结构的大量生成；最后，提高作物品质，培育绿色食品，使农产品中氨基酸、Vc、蛋白质含量明显增加，从而改善和提高农产品质量[]。张忠波等检验了海海洋奇力双动力生物菌肥和海洋奇力双动力营养素在大豆上的应用效果。它们在大豆上应用可激活土壤营养，提高肥效，强生壮根，促进籽粒饱满，抑病抗菌，增强农作物的天然抵抗力，提高作物抗逆性，对农作物的健康提供保障，减少农作物对化学药品的依赖性，优化作物品质，培育绿色食品，同时实现了更高的产量和利润[]。

智雪萍等探讨了海藻生物菌肥在葡萄上的应用效果。结果表明，使用海藻生物肥处理的葡萄长势良好，抗病性强。表现为新梢生长快、茎粗壮、叶片大、颜色黑绿、不易染病；葡萄品质提高。表现为着色早，红色度大，颜色鲜，光泽好，口感好。使用海藻生物肥处理的葡萄固形物含量比对照增加了1.3个百分点；葡萄产量提高。表现为果穗质量比对照高g，粒质量提高2g；亩产量产量提高kg，增产率为26.4%。总体来看，施用海藻生物肥的葡萄在新梢长度、穗质量、粒质量、产量、着色、含糖量等方面均超过对照，施用该肥料绿色环保，值得大力推广[]。

李晶等探讨了海藻微生物肥料最佳施肥量，在实验室条件下研究了海藻微生物肥料施肥量在5、15、45、kg/hm2时对小麦苗长、苗干重、根长及叶绿素含量的影响。结果表明，当施肥量为15kg/hm2时，小麦幼苗的苗长、苗干重、根长及叶绿素含量均达到最大值，适量的海藻微生物肥料对小麦的生长具有明显的促进作用。该研究为海藻微生物肥料在农业生产中的应用提供科学依据。海藻微生物肥的促植物生长作用是由于海藻中本身含有一定的促进生长因子，再加上微生物代谢也进一步促进了海藻中有效因子的产生和释放，此外，有益微生物在代谢过程中也产生了一定量的促生长激素，从而对植物的出苗和根系生长产生了综合促进作用。但随着施肥量的增多，植物的生长速度反而降低，表明在使用该海藻微生物肥料时施肥量不宜过多。同时，在贮藏微生物肥料时应避免阳光直射，以免紫外线杀死肥料中的微生物。施用微生物肥料应注意肥料的生产日期，最好当年施用，否则肥效会明显降低；当土壤生态环境适合微生物肥料中的有益微生物活动时，可提高微生物肥料的肥效[]。

张莹莹通过海洋生物菌剂在辣椒上的肥效试验，验证海洋生物菌剂在辣椒上的应用效果。试验表明，在辣椒田施用海洋生物菌剂有以下效果：首先，植株长势良好。植株叶色深、茎秆粗壮、根系发达、抗病力增强，结果后辣椒果实均匀，成熟度较好。其次，在缩短生育期。增施海洋生物菌剂，可促使辣椒转色期提早2天左右。第三，增产、增效。使用海洋生物菌剂后，辣椒增产率高达17.1%，同时，对提高辣椒的出干率和色价有一定帮助。海洋生物菌剂使用方便，在辣椒上施用，可提高作物抗性，增产、增效明显，可在生产中推广应用[]。

窦宏举等进行了海藻菌露在辣椒上的施用效果试验，以验证海藻菌露促进辣椒生长、增加产量的效果。结果表明，在辣椒田施用海藻菌露肥料，有明显增产效果，能有效促进植株生长发育，加快生育进程，增加产量[]。

刘超等以苹果砧木平邑甜茶幼苗为试材，在苹果连作土盆栽条件下研究了棉隆熏蒸加海藻菌肥对幼苗生长以及土壤环境的影响。结果表明，与连作土对照相比，棉隆熏蒸和海藻菌肥均提高了甜茶幼苗的生物量指标，二者组合使用效果最为显著；棉隆、海藻菌肥、棉隆加海藻菌肥均提高了甜茶幼苗根系呼吸速率以及三种根保护性酶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活性，其中棉隆加海藻菌肥的效果最明显；棉隆加海藻菌肥提高了幼苗根系总长度、根表面积、根体积、根尖数；海藻菌肥显著增加了土壤中细菌与真菌的数量，棉隆加海藻菌肥增加了土壤中细菌数量以及土壤中细菌与真菌的比值。棉隆熏蒸加海藻菌肥能更有效地减轻苹果连作障碍。该研究表明海藻菌肥是一种理想的防控苹果连作障碍的措施，为生产应用提供了理论依据和实践意义[,]。

李国敬以玉米为试验材料，通过盆栽灌溉施肥试验，研究了海洋侧孢短芽孢杆菌AMCC对玉米生长发育的影响相关性，明确了其在不同灌溉条件下对盆栽玉米产量、干物质积累量、叶绿素值、玉米植株体内及土壤氮磷钾的影响。试验结果表明：(1)适量的海洋侧孢短芽孢杆菌在土壤中能不同程度提高盆栽玉米的产量，但施用过量会限制玉米产量的增加；海洋侧孢短芽孢杆菌、有机肥和水相互作用可以提高土壤有效磷含量，降低过度施肥对土壤磷素含量造成的影响，大幅度提高各养分利用率；一定量的海洋侧孢短芽孢杆菌能够促进植株对磷素的吸收，增加植株体内磷素的积累量；能够提高玉米抗旱性，在干旱胁迫下能够提高玉米植株对氮素的吸收利用。(2)施用海洋侧孢短芽孢杆菌菌肥能提高植株钾积累量，随着施用量的增加，植株内钾累积量增加，在干旱情况下，适量的海洋侧孢短芽孢杆菌和有机肥能提高玉米对钾素的累积，增加玉米产量[]。

微生物肥料是一类农用活菌制剂，从生产到使用都要注意给产品中微生物一个合适的生存环境，主要是水分含量、pH值、温度、载体中残糖含量、包装材料等等。由于在实验室中的培养环境较为适宜，微生物涨势较好，然而真正投放田间时，由于营养、温度、湿度等环境条件原因，往往造成实际情况与实验室结果相差较大。例如，产品中水分含量过高易滋生霉菌，过多的霉菌常可造成种子霉烂，导致缺苗断垅；温度过高过低可导致产品中微生物数量减少；产品冻融或反复冻融也是造成产品中活菌数量剧减的一个重要原因[]。

海洋微生物由于生活环境恶劣，尤其是一些极端环境微生物，譬如存在于深海中的嗜热菌、嗜冷菌、嗜酸菌、嗜碱菌、嗜压菌和嗜盐菌等，他们能够很好的适应恶劣环境，因此很可能具有比陆地微生物肥料更为稳定的作用和优势。中国海洋微生物菌种保藏管理中心(MarineCultureCollectionofChina,MCCC)成立于年，是专业从事海洋微生物菌种资源保藏管理的公益基础性资源保藏机构。从起整合了全国10家涉海科研院所在内的近海、深海与极地的微生物菌种资源，初步建立了我国第一个具有代表性的海洋微生物菌种保藏管理中心，具备了微生物菌种的保藏、管理与服务的基本功能。目前库藏海洋微生物多株，其中细菌个属个种；酵母38个属，个种；真菌90个属，个种，涵盖了国内海洋微生物的所有的分离海域和生境，来源多样，除了我国各近海，还包括三大洋及南北极。有较多的嗜盐菌、嗜冷菌、活性物质产生菌、重金属抗性菌、污染物降解菌、模式弧菌、光合细菌、海洋放线菌、海洋酵母以及海洋丝状真菌等。随着我国海洋微生物研究的不断深入，研究方法的不断改进，菌种资源的持续增多，为进行海洋微生物农用活性的筛选和研究提供了有力的保证。