海藻酸的來源
海藻是海產(chǎn)藻類(Algae)的總稱,像我們生活中常見的紫菜、海帶、裙帶菜等都是海藻的一種。海藻酸是由藻類中提取的天然多糖碳水化合物,常見的褐藻如:海帶、馬尾藻、巨藻、泡葉藻等都是海藻酸的主要來源。
海藻酸的成分
海藻中含有多種天然物質(zhì),有相關(guān)研究表明,其有效成分與活性物質(zhì)高達66種以上。純天然海藻提取物種,含有蛋白質(zhì)、氨基酸、碳水化合物、無機鹽、維生素、植物激素、多酚、多糖、半糖,以及鉀、鈣、鎂、鐵、鋅、碘等多種營養(yǎng)元素和活性物質(zhì)。
海藻酸的功能
得益于海藻提取物中多種成分,海藻酸在作物上有著強大的功能,總結(jié)起來有一下幾點:
防凍促長:海藻酸能夠在寒冷環(huán)境下促進作物激發(fā)自身免疫特性,降低細胞結(jié)冰點,增強作物抵抗寒流能力。同時含有多種內(nèi)源激素,在凍害過后可以快速恢復作物長勢,促進作物生長。
克除黃化:海藻中富含多種礦物質(zhì)營養(yǎng)元素,作物施用后長勢旺盛,葉片濃綠,解除缺素引起的黃化問題。
健土促根:海藻提取物中含有的天然物質(zhì),能夠增加土壤有機質(zhì),促進土壤團粒結(jié)構(gòu)的形成,激活土壤中的各種有益微生物,同時促進作物根系生長。
抗病抗逆:海藻提取物種所特有的海藻多糖、海藻酸、高度不飽和脂肪酸等物質(zhì),可刺激植物體內(nèi)抗性因子,大幅增強作物的抗寒、抗旱、抗病、抗倒伏、抗鹽堿能力。
提質(zhì)增產(chǎn):海藻酸中還含有天然植物生長調(diào)節(jié)劑,如:生長素、細胞分裂素類物質(zhì)和赤霉素等,能夠調(diào)節(jié)植物生長,促進果實膨大,上糖上色等,海藻萃取物和多種營養(yǎng)元素,施用后能夠促進作物營養(yǎng)物質(zhì)積累,明顯提高果實品質(zhì),增加作物產(chǎn)量。
安全高效:海藻酸可以降低水的表面張力,增大接觸面積,與殺蟲劑、殺菌劑混合使用,具有增效作用。天然可生物降解產(chǎn)品,無殘留。
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海藻產(chǎn)品具有促進生長的活性,以及海藻配方作為生物刺激劑的使用在農(nóng)作物生產(chǎn)上已經(jīng)很成熟。生物刺激素是定義為“除肥料外,促進作物生長的材料”當施用少量時,植物會生長被稱為“代謝增強劑”。海藻提取物在低濃度下具有生物活性(稀釋到1:1000或更多)。
生長激素
已經(jīng)通過生物檢測出海藻提取物中含有植物生長調(diào)節(jié)物,在新鮮海藻配方中含有細胞分裂素和吲哚乙酸( IAA)赤霉素、類細胞分裂、多酚化合物,在高等植物中,IAA出現(xiàn)與羧基,聚糖,氨基酸,和肽在水解后被轉(zhuǎn)化為自由的IAA 。
甜菜堿
在植物中甜菜堿作為一種相容的溶質(zhì),緩解鹽漬脅迫和干旱脅迫誘導的滲透脅迫,也有人提出了其他功能如增強葉片葉綠素。也有證據(jù)表明甜菜堿可以作為一種氮在低濃度下提供源,用作濃度較高的滲透溶液。
固醇
一般來說,植物細胞含有甾醇的混合物,如,豆甾醇,24-甲基膽甾醇和膽固醇。褐色海藻主要含有藻甾醇和藻甾醇衍生物,而紅海藻主要含膽固醇及膽固醇衍生物。綠色海藻主要積聚麥角甾醇和24-甲基回聲膽固醇。
海藻肥料的生產(chǎn)方法
一般可分為化學水解法(即氫氧化鉀水解法)、物理提取法、生物發(fā)酵法(即酶降解法)等,還有以海藻工業(yè)的廢棄物中提取生物活性物質(zhì),再經(jīng)科學配制而成的肥料。
提取方法對于產(chǎn)品活性物質(zhì)和營養(yǎng)成分含量的影響極大,即使營養(yǎng)成分含量相同,但活性物質(zhì)的含量可能有很大差異。海藻活性成分能最大保持其原有的狀態(tài),則其使用效果最佳。
海藻功能與應用
對土壤健康的影響
土壤結(jié)構(gòu)與水分保持除了對植物產(chǎn)生促生長作用外,海藻還影響物理、化學和生物,反過來又影響植物生長。海藻和海藻提取物增強土壤健康通過提高保濕能力而得到改善。
海藻酸鹽與金屬離子結(jié)合在土壤中形成高分子量的復合物吸收水分,膨脹,保持土壤水分,改善團粒結(jié)構(gòu)。這導致更好的土壤曝氣和土壤孔隙的毛細管活動反過來刺激植物根系的生長以及對土壤的促進作用微生物活性。單細胞藻類的特性已得到證實對土壤的修復有一定的價值,特別是對污染土壤的修復重金屬污染。
對作物產(chǎn)量的影響
海藻提取物能促進早期開花和結(jié)果。在許多作物中,在開花與產(chǎn)生的花的數(shù)量有關(guān)植物發(fā)育階段,海藻提取物有效地促進開花,加強植物生長。經(jīng)海藻處理植物產(chǎn)量的增加被認為是原因之一的激素物質(zhì)提取物,特別是細胞分裂素。植物細胞分裂素器官與營養(yǎng)物質(zhì)的分配有關(guān)。光合作用的產(chǎn)物分布可能會發(fā)生轉(zhuǎn)移,或許是顯著的轉(zhuǎn)移從營養(yǎng)器官(根、莖和幼葉)到開發(fā)果實,用于果實生長發(fā)育。
營養(yǎng)繁殖
海藻產(chǎn)品被用于傳統(tǒng)的營養(yǎng)植物許多作物品種的繁殖。外源性應用生長素是一種常見的做法,以加強扦插枝生根。在1:100稀釋時,增加了根插條的數(shù)量,提高了根插條的質(zhì)量松柏難根系扦插根系活力。
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No.1多酚概念的理解
多酚物質(zhì)是植物的莖、葉、花等部分所含有的色素,苦澀味的總稱,主要成分為木質(zhì)素、單寧,類黃酮類等,是通過光合作用合成,是植物次生代謝物質(zhì)之一,對植物具有化感和對土壤修復作用。
No.2對植物保護作用機制
A植物多酚的化學防御作用
植物多酚是植物體內(nèi)最普遍存在的次生代謝物質(zhì)和唯一的分子水平上防御物質(zhì),具有重要的生態(tài)防御作用。
蟲害:
多酚的收斂性,可以減少植食動物害蟲對植物的取食,是阻礙植食動物害蟲的基本物質(zhì)。
多酚能夠與植物中的蛋白結(jié)合降低營養(yǎng)價值,易與植食動物、害蟲消化道內(nèi)的消化酶結(jié)合降低其消化能力,導致植食動物消化不良,具有抗營養(yǎng)性。
多酚還會影響植食動物害蟲的生長繁殖,單寧酸會抑制某些動物害蟲的生長,并降低存活率。
植物多酚(單寧)含量高有效提高鉆蛀性害蟲抵抗性,對天??剐员容^高。
病害:
植物多酚及多酚氧化酶提高和誘導抗性基因表達,提高作物抗病免疫是通過誘導一些防御蛋白質(zhì)的形成或增加其活性獲得,多酚氧化酶就是其中重要蛋白。
植物多酚含量高抵御病害能力和御傷都會提高。當植物受病原菌侵染及創(chuàng)傷,多酚物質(zhì)在多酚氧化酶的催化作用快速氧化成0-醌類物質(zhì)形成褐色素痂阻止病斑感染擴散,促進愈傷組織形成。
B植物多酚的抗逆境作用
植物產(chǎn)生多酚物質(zhì)可以使植物自身適應外界環(huán)境,起到植物自我保護作用,當生長在惡劣條件中的植物,具體內(nèi)多酚物質(zhì)會相對高。
大多數(shù)植物基本能合成多酚類物質(zhì),但當受到高紫外線輻射、高強光、低溫、創(chuàng)傷、營養(yǎng)不良、病原菌侵染等生物非生物脅迫,體內(nèi)的多酚物質(zhì)積累會提高來誘導適應逆境環(huán)境。
紅樹林多酚物質(zhì)含量高,適應鹽堿環(huán)境,速生桉多酚物質(zhì)含量比其他作物高,適應土壤高酸和貧瘠等足以證明。
多酚物質(zhì)類黃酮在抵御紫外線輻射具有一定效能。大量的實踐證明多酚氧化酶與植物抗曬密切相關(guān)。
No.3海藻多酚應用技術(shù)
自然界中單寧分為水解單寧和縮合單寧,海藻多酚為縮合單寧,分子更高更易吸收,也叫褐藻多酚,是間苯三酚結(jié)構(gòu)復雜的多酚物質(zhì)。通過為外加調(diào)節(jié)提高植物體內(nèi)多酚,提高植物抗蟲抗病抗逆性,促進植物正常生長。
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作物生長調(diào)節(jié)劑
研究表明很多微藻可以產(chǎn)生植物激素, 而且高等植物的激素生物合成路徑起源于微藻。藍藻產(chǎn)生的植物激素主要是生長素和細胞分裂素, 這兩類物質(zhì)在植物細胞中的功能和代謝已經(jīng)基本清楚, 但對于藍藻的相關(guān)信息較少。?i?ková等分析了20種微藻的內(nèi)源性細胞分裂素和生長素, 結(jié)果表明兩者的代謝和活性調(diào)控路徑復雜, 與維管束植物差異明顯。
Boopathi等研究發(fā)現(xiàn)在紅樹 (Rhizophora apiculata) 植物根部定殖的固氮藍藻——席藻 (Phormidium sp.) MI405019可以生產(chǎn)IAA, 提高鹽度可使IAA產(chǎn)量升高。用該藻的培養(yǎng)液處理可使煙草 (Nicotiana tabacum) 種子萌發(fā)率提高40%, 并誘導煙草愈傷組織產(chǎn)生多重根。在細胞分裂素方面, Hussain等發(fā)現(xiàn)從水稻根部分離的內(nèi)共生念珠藻能累積和釋放細胞分裂素。敲除其合成限速酶——異戊烯基轉(zhuǎn)移酶基因后, 突變株玉米素急劇下降 (80%) , 在水稻和小麥根部的定殖能力也顯著降低。這說明細胞分裂素合成是內(nèi)共生念珠藻在植物根部定殖和產(chǎn)生促生作用的手段之一。
生物肥料
從經(jīng)濟和環(huán)保角度來看, 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應盡量減少價格較高和對環(huán)境不利的物質(zhì)投入, 特別是在當前我國要求農(nóng)藥化肥“雙減”的背景下, 化肥的減量化是必然趨勢。溫室大棚和大田試驗結(jié)果表明長期施用生物肥料的積極影響大于其負面效應。
固氮藍藻固定的氮通過分泌、細胞破裂和降解等途徑為植物提供氮, 可以促進植株生長和提高產(chǎn)量, 因此, 具有替代化學氮肥的潛力。同時, 固氮藍藻還可以改善土壤結(jié)構(gòu), 并在吸收和封存大量CO2實現(xiàn)碳減排和增加土壤有機質(zhì)方面發(fā)揮重要作用。因此, 有人認為藻生物肥料的工業(yè)化勢在必行。近年國內(nèi)外既有盆栽試驗研究報道, 也有大田試驗研究報道, 在固氮藍藻規(guī)?;a(chǎn)、接種技術(shù)優(yōu)化等方面都做了有益的探索。
抗病蟲害
由于固氮藍藻可以產(chǎn)生大量性質(zhì)各異的次級代謝物, 已有部分藻源化合物在醫(yī)學方面得到商業(yè)化應用, 可以預期商業(yè)開發(fā)藍藻化合物在除草和病蟲害防治方面的應用價值。
Prasanna等研究發(fā)現(xiàn)2種魚腥藻與堆肥及蛭石混合處理可顯著降低枯萎病病菌 (Fusariumwilt) 在土壤中的數(shù)量, 并抑制其遷移能力, 并且能增加土壤有機碳和氮、促進番茄植株的生長、提高產(chǎn)量和品質(zhì)、增加氮磷鋅含量及增強番茄植株與抗病機制相關(guān)酶的活性。Abdel-Hafez等研究發(fā)現(xiàn)普通念珠藻的胞外分泌物使洋蔥紫斑病病原蔥鏈格孢菌 (Alternaria porri) 的菌絲生長減少20.37%, 分析分泌物成分發(fā)現(xiàn)包含高濃度的酚類物質(zhì)和生物堿, 其中, β-紫羅酮是最主要的化合物, 含量達7.21%, 其次是去甲哈爾滿 (7.08%) 。溫室實驗條件下, 施用藻培養(yǎng)濾液可使植株發(fā)病程度降低55.1%~66.5%。
農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護
在中國西北地區(qū)固氮藍藻以生物結(jié)皮的方式被用于荒漠化土壤治理中, 并獲得了不錯的效果。近年研究表明沙漠生物土壤結(jié)皮中的藍藻多糖在沙面穩(wěn)定和土壤營養(yǎng)保持方面具有重要作用。
Colica等在庫布齊沙漠的試驗中, 大規(guī)模混合接種兩種固氮藍藻3~8年后形成了生物土壤結(jié)皮。這種結(jié)皮的導水率顯著低于底層裸露的土壤, 且與其碳水化合物含量呈顯著負相關(guān)。其水分持留和對結(jié)構(gòu)的保護能力則與結(jié)皮中總碳水化合物和高分子碳水化合物的含量存在顯著正相關(guān)。說明土壤結(jié)皮的胞外多糖在沙質(zhì)土壤中對水分的吸收和保持發(fā)揮關(guān)鍵作用, 能夠減少水的滲透, 防止土壤侵蝕。
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