综述：关于海藻提取物在肥料增效作用中应用的研究进展

《Algal Research》：Research progress on the application of seaweed extracts in fertilizer synergism

海藻提取物作为生物刺激剂在农业中应用广泛，通过促进养分吸收、增强抗逆性及提高肥料利用率，有效减少化学肥料依赖并改善土壤质量，为可持续农业提供新路径。

　　

李少冲|何浩峰|陈静岩|郭新宇|李强|卢明|苏航|李福丽

中国山东省济南市济南大学，邮编250002

摘要

随着全球人口的快速增长和农业生态系统的恶化，化学肥料的过度使用导致了土壤退化和环境污染。在这种情况下，海藻提取物作为一种有前景的替代品出现，可以提高肥料效率和农业生产力，发挥天然生物刺激剂的作用。海藻提取物不仅改善了土壤条件，增强了作物的抗逆性，还促进了植物生长，提高了养分利用效率，从而减少了对化学肥料的依赖。本文全面探讨了海藻提取物生物刺激剂的加工方法、活性成分及其农业应用，并分析了其作用机制。此外，还探讨了海藻提取物在增强养分吸收和肥料效率方面的作用，强调了其在促进可持续农业发展中的巨大潜力。

引言

近几十年来，由于全球人口的快速增长和农业生态系统的加速退化，全球农业面临着前所未有的挑战[1]。为了满足日益增长的食品需求，化学肥料在农业生产中变得必不可少。然而，化学肥料的过度使用导致了日益严重的土壤退化和环境污染[2]。因此，迫切需要找到一种高效且环保的肥料增效剂来减少农业生产中对化学肥料的使用。海藻提取物作为一种天然生物刺激剂，为肥料增效剂提供了新的选择，可以提高肥料利用率和作物生产力[3]。海藻提取物可以直接施用于土壤，也可以以液体形式喷洒在叶片上。这种应用方法具有多种好处：它可以减少所需化学肥料的量，改善土壤结构，并增强作物对胁迫的抵抗力[4]。

生物刺激剂通常被定义为施用于植物、种子或根际的天然物质和/或微生物，主要通过非营养途径影响植物的生长发育。它们的功能包括提高植物对养分的利用效率、增强对非生物胁迫的耐受性以及改善作物品质特性[4]，[5]。根据其主要来源，生物刺激剂可以分为几类，包括海藻提取物、腐殖酸（HA）、富里酸（FA）、酶、氨基酸和有益微生物（图1a）[5]，[6]。随着这一领域的快速发展，欧盟等地区已将生物刺激剂纳入了监管框架。最新的法规明确将其定义为“旨在刺激自然植物过程、提高养分利用效率和增强植物抗逆性的肥料产品”[7]。这一定义建立在科学共识的基础上，进一步强调了生物刺激剂在农业生产中的功能作用和产品特性，从而促进了生物刺激剂从基础研究向大规模应用的转变。

海藻是一种存在于海洋系统中的大型藻类，目前已鉴定出超过一万五千种，主要包括绿藻、红藻和褐藻[8]。如表1所示，列出了代表性的褐藻、红藻和绿藻种类及其农业功能。海藻富含脂质、蛋白质、碳水化合物、酶和生物活性化合物，并且能够耐受高温、高盐度和光照等不利条件[9]，[10]。海藻提取物是一种天然生物刺激剂，施用后不会造成环境污染，因此被广泛应用于有机农业[11]。当前研究表明，海藻提取物可以促进根系分化、提高作物产量和抗逆性、增强养分利用效率和光合作用，以及提高对病虫害的抵抗力[12]，[13]。海藻提取物在农业领域得到广泛应用。作为一种生物刺激剂，它可以单独使用或与化学肥料混合使用，以提高植物对养分的吸收效率[14]。

本文讨论了海藻提取物的提取方法、海藻中的成分和性质，并探讨了海藻提取物作为生物刺激剂在农业中的各种应用及其作用机制，以及其作为肥料增效剂在各种肥料中的作用（图1c）。目的是为农业的可持续发展提供新的思路和实践方向，使其成为现代可持续农业生产的重要组成部分。

部分内容摘录

褐藻

褐藻是一种生活在海洋环境中的低等隐花植物，有超过1500种，主要包括Saccharina japonica、Undaria pinnatifida和Sargassum[8]。褐藻中含有大量的岩藻黄质和类胡萝卜素，这使它们在色素组成上与其他类型的藻类（红藻和绿藻）有所不同[15]。褐藻含有丰富的天然活性物质，如蛋白质、氨基酸、多糖、脂肪酸、维生素和膳食纤维

海藻提取物对植物的影响及其作用机制

上述各种生物活性成分不仅代表了海藻提取物的组成特征，也是其在农业应用中产生有益效果的基础。如图4所示，由于海藻提取物含有丰富的生物活性物质，当其施用于植物时，可以刺激植物的防御和生长反应[68]。海藻提取物对植物生长的影响主要包括促进养分吸收等

当前肥料使用情况

植物生长需要从土壤中获取各种养分，这些必需养分主要分为三类：大量元素、中量元素和微量元素。其中，三种大量元素（氮、磷、钾）是植物最需要的养分，缺乏这些养分通常会导致植物生长和产量下降[102]。肥料是为作物提供所需养分的物质，如氮、磷等

海藻提取物的农业应用：前沿与前景

尽管海藻提取物在提高肥料效率方面显示出显著效果，且缓释制剂具有很大潜力，但在这些技术得到广泛应用之前，仍需解决若干挑战。虽然海藻提取物在农业中作为生物刺激剂具有巨大潜力，但从海藻生物质资源的开发到最终产品的应用，整个价值链中仍存在诸多问题。

结论

海藻提取物作为一种天然生物刺激剂，含有丰富的养分和生物活性化合物，可以有效促进植物生长，增强植物抗逆性，提高作物产量和果实品质。当用作肥料添加剂时，它可以提高氮、磷、钾等化学肥料的利用率，减少化学肥料的使用量，从而减轻其对环境的负面影响。作为一种有前景的

缩写

HA
腐殖酸
FA
富里酸
HGE
均质化研磨提取
HTHPE
高温高压提取
LTFE
低温冷冻提取
SFE
超临界流体提取
SWE
亚临界流体提取
UAE
超声波辅助提取
MAE
微波辅助提取
OSE
有机溶剂提取
AE
酸性提取
ALE
碱性提取
EE
酶法提取
MFE
微生物发酵提取
PUFA
多不饱和脂肪酸
OPDA
顺式-12-氧代植二烯酸
JA
茉莉酸
ROS
活性氧

CRediT作者贡献声明

李少冲：数据整理、概念构思、初稿撰写。何浩峰：数据整理。陈静岩：数据整理。郭新宇：数据整理。李强：监督、撰写——审稿与编辑。卢明：监督、撰写——审稿与编辑。苏航：监督、概念构思、撰写——审稿与编辑、初稿撰写。李福丽：监督、撰写——审稿与编辑。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了山东省重点研发计划（2022SFGC0101, 2025CXGC011001）、潍坊市科技发展计划项目（2024ZJ1074）、山东省博士后创新计划（SDCX-ZG-202503099）和青岛市博士后计划（QDBSH20250102165）的资助。