藻类生物刺激剂对芝麻生长和产量的促进作用：可持续农业的低成本替代方案

本研究针对化学肥料的环境污染问题，探索了微藻（Spirulina platensis）和大型藻（Padina pavonica）作为生物刺激剂对芝麻（Sesamum indicum L.）生长和产量的影响。通过粉末（3 g kg-1土壤）和水提取物（9 g藻类/720 mL水）两种形式施用，研究发现藻类处理显著提高了芝麻的株高、生物量、光合色素含量及抗氧化活性，并促进产量相关指标（分枝数、蒴果数、种子指数）。FT-IR分析揭示了藻类活性成分（如多糖、蛋白质）的功能基团。该成果为可持续农业提供了低成本、环保的肥料替代方案，尤其适用于资源匮乏地区。

　　

在追求高产农业的今天，化学肥料的过度使用已引发土壤退化、水体污染等一系列环境问题。与此同时，全球气候变化和人口增长对粮食安全提出严峻挑战。如何在不损害生态环境的前提下提高作物产量，成为科学家们亟待解决的难题。芝麻（Sesamum indicum L.）作为重要的油料作物，富含蛋白质、不饱和脂肪酸和抗氧化成分，在食品、医药和化妆品领域具有广泛应用。然而传统种植方式依赖化学肥料，不仅增加生产成本，还可能影响芝麻品质。

针对这一困境，埃及新河谷大学（New Valley University）植物与微生物学系的研究团队将目光投向了海洋和淡水藻类资源。他们开展了一项创新研究，探索微藻螺旋藻（Spirulina platensis）和大型褐藻Padina pavonica作为生物刺激剂对芝麻生长的促进作用。相关成果发表在《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》上，为可持续农业提供了新思路。

研究人员采用粉末（3 g kg^-1土壤）和水提取物（9 g藻类/720 mL水）两种施用方式，在芝麻营养生长期和生殖生长期分别处理。通过测定生长参数（株高、根长、鲜/干重）、光合色素（叶绿素a、b和类胡萝卜素）、初级代谢物（氨基酸、蛋白质）及抗氧化活性等指标，结合FT-IR光谱分析藻类活性成分，并利用原子吸收光谱测定矿物质含量。

植物生长和光合色素

研究显示，螺旋藻处理对芝麻生长促进效果最为显著。水提取物使株高增加1.4倍，粉末处理使根长增加42%。螺旋藻提取物还使叶绿素a和类胡萝卜素含量分别提升3.1倍和5.1倍，表明藻类处理能显著增强光合效率。

初级代谢物与抗氧化活性

螺旋藻粉末使芝麻叶片氨基酸含量提升4.7倍，根部蛋白质增加2.8倍。两种藻类的处理均显著提高抗氧化活性，其中Padina提取物使DPPH自由基清除率提高65%，螺旋藻粉末使维生素E含量增加3.6倍，证实藻类能增强植物抗逆性。

矿物质组成与产量性状

藻类处理显著提升芝麻各部位矿物质积累。螺旋藻使籽粒硒含量增加2倍，Padina粉末使镁含量提高1.8倍。产量方面，螺旋藻处理使单株蒴果数增加2.9倍，种子指数（千粒重）提升46%，且籽粒脂质含量提高80%，显示藻类处理在品质改良方面的潜力。

FT-IR分析

光谱分析揭示藻类含有多糖（1120-1030 cm^-1）、蛋白质（1650-1580 cm^-1）和磺酸基（700-620 cm^-1）等活性组分，这些物质可能通过调节植物代谢通路发挥生物刺激作用。

该研究证实藻类生物刺激剂能同步解决农业生产中的三大核心问题：减少化学肥料依赖、提高作物抗逆性、改善农产品营养品质。特别是在资源有限的地区，这种低成本、易获取的藻类资源应用方案，为实现联合国可持续发展目标（SDGs）中的"零饥饿"和"负责任消费生产"提供了技术支撑。研究还开辟了藻类资源高值化利用新途径，为海洋生物技术在农业领域的应用树立了典范。未来研究可进一步解析藻类活性成分与植物激素信号通路的互作机制，优化施用策略以适配不同作物需求。