专利名称：一种高效多功能叶面肥及其生产方法
技术领域：
本发明涉及肥料领域，尤其涉及一种高效多功能叶面肥及其生产方法。
背景技术：
虾加工过程会产生约35% 45%的虾头、虾壳等下脚料，预计我国每年会有超过 40万吨的虾加工下脚料产生，虾下脚料中含有丰富蛋白质和十八种活性氨基酸，水解氨基酸含量高达42%以上，还含有具有广谱杀菌抑菌作用的甲壳素、壳聚糖，强化免疫功能和诱导细胞分裂的虾红素、虾脑磷脂以及调理土壤酸碱平衡的活性钙镁等多种具有极高营养功能价值的成分，对作物生长、果实品质提高、病虫害防治、土壤改良和生态环境等方面具有独特效果，是一种来源广泛、资源丰富的可再生优质蛋白原料。过去，我国的虾加工下脚料大部分被丢弃处理，少部分主要用于加工制备甲壳素，甲壳素生产企业一般采用化学法，会产生大量的强酸、强碱、氨氮等高有机质废水的排放，造成了严重的二次污染，目前甲壳素生产已被列为我国重点污染产业黑名单，因此如何充分高效利用虾加工下脚料中的营养成分，且不会形成二次污染，成为人们多年来探索的热点和难点问题。我国是农业大国，每年化肥用量位居世界首位，可达1亿多吨。化肥的诞生打破了我国传统农业施肥方式，开创了农业用肥新纪元，化肥在很长一段时间里为农业增产、农民增收作出了巨大的贡献，但随着化肥的大量施用，导致土壤结构破坏，肥力下降，作物品质变劣，肥料利用率低，造成农业生产成本不断上升，同时对生态环境的破坏日益明显。因此， 开发部分替代或完全替代化肥的新型绿色高效肥料已成为我国乃至全世界的研究热点和难点。氨基酸肥料是以全新的植物营养理念开发的一种新型绿色肥料，正好应对并解决化肥对土壤微生物的抑制和土壤板结问题，激活土壤微生物活性，保持土壤微生态平衡，使土壤通透性好。具有肥效快持久，可被植物直接吸收，营养效果好，无残留及改善生态环境等优点，符合未来生态农业发展大趋势。目前，市面上的氨基酸肥料主要是以味精厂的下脚料为原料，也有少部分利用动物毛发、蹄角、皮革等蛋白原料，通过酸水解成复合氨基酸，用碱中和，再添加中微量元素混合而成。采用上述方法酸碱用量大，中和过程会引入大量无机盐，同时生产过程引入的大量氯离子难以去除，对土壤和作物生长均不利。另外，制备的氨基酸肥料均为液态，不易粘附在叶片表面，营养吸收率较低，而且氨基酸含量较低、种类少， 营养不全面，且不具备药用功能。现有技术中有些工艺利用腐烂的臭虾、死蟹、蝗虫、蚕蛹等甲壳动物制备氨基酸肥料，原料来源有限，并且，以腐烂的动物尸体为原料，由于细菌的分解作用会产生腐胺(丁二胺)、尸胺等剧毒气体，生产工艺及产品难以达到绿色环保和洁净生产的要求。此外，在生产时将虾蟹壳与甲壳动物分离后再水解的方法，在生产工艺上造成前处理工作复杂。另一方面，壳聚糖及壳寡糖生产成本高，实际生产中还未有将其应用于肥料领域。 此外，现有的肥料酸碱水解工艺使得蛋白质水解度低、沉淀多。并且在用盐酸进行水解时， 不可避免的引入氯离子，此后难以去除，将会影响肥料的品质，同时也会造成土壤污染和作物品质下降。从现有技术来看，未发现有同样的制备方法及由此制备的新型绿色高效多功能叶面肥产品的报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有多种功效的叶面肥及其生产方法，该生产方法可以在提高肥料功能及肥料利用率的前提下实现清洁生产，零污染排放。本发明提供了一种具有多种功效的叶面肥，该叶面肥是以虾加工下脚料为主要原料并添加中微量元素制成。该叶面肥的组成成分(重量百分比)如下氨基酸总含量为 10% 30%，中微量元素总量为 8%，有机氮含量为10% 30%，磷3% 20%，钾3% 20%， 虾肽蛋白、壳聚糖、壳寡糖、甲壳素、氨基葡萄糖盐酸盐、虾红素和虾脑磷脂总量为10% 30%。其中，中微量元素为铜、铁、锰、钙、镁、钼、硼和锌中的一种或几种，优选四种以上， 中微量元素含量如下，铜0. 01% 1%、铁0. 01% 1%、猛0. 5% 4%、钙0. 5% 2%、镁0. 5% 2%、硼0. 3% 1%、锌0. 01 21和钼0. 01% 0. 05%。在螯合步骤中加入的中微量元素是上述中微量元素的可溶性无机盐的混合物。上述中微量元素配比是依据美国植物养料检测员协会提出的肥料中微量元素最低含量保证值，并结合大多数农作物所需进行试验得到的数据，也可根据具体作物的特点对上述中微量元素的种类和含量进行调整，或添加其它中微量元素。其中，虾加工下脚料为对虾、河虾、小龙虾等虾加工后的废弃物及其它甲壳类动物加工下脚料。本发明还提供了一种具有多种功效的叶面肥的生产方法，采用如下步骤，先将虾加工下脚料粉碎，分别经过酸水解和碱水解，混合水解液后添加中微量元素螯合而成，其中，所述碱水解步骤分两个阶段，第一阶段用浓度为109Γ20%的氢氧化钾进行水解，低浓度氢氧化钾可以进一步深度水解蛋白质，使蛋白质水解度在90%以上，第二阶段用浓度为 309Γ45%的氢氧化钾进行水解，目的是将甲壳素降解为壳聚糖、壳寡糖。上述方法可进一步包括如下步骤，在虾加工下脚料粉碎前，先将所述虾加工下脚料自溶发酵。上述生产方法具体包括如下步骤
(1)将虾加工下脚料粉碎后放入反应罐，加入1 5倍量的10% 30%的磷酸，搅拌均勻，在90°C 110°C水解8 M小时，水解过程中适当搅拌，过滤，收集滤液；
(2)向滤渣中加入1 3倍量的10% 20%氢氧化钾，搅拌均勻，在90°C 110°C水解 2 4小时，水解过程中适当搅拌，过滤，收集滤液；
(3)向滤渣中添加氢氧化钾，使其浓度达到30% 45%，搅拌均勻，在90°C 110°C水解 3 6小时，水解过程中适当搅拌；
(4)分别将步骤(1)至步骤(3)中收集的水解液进行混合，调节混合物pH为6.0 8. 0， 并向其中添加洲 8%的含有铜、铁、锰、钙等中微量元素的无机盐混合物，在常压下加热到 60°C 90°C，回流反应1 2小时，螯合反应结束后，调节pH 3. 5 8. 0，得到本发明叶面肥。上述方法也可在虾加工下脚料粉碎前，将虾加工下脚料在25 50°C放置自溶
424 48小时，使其发酵。由于虾头中含有大量的内源酶，测试表明，在上述条件下的发酵， 可以使后续步骤酸碱水解的用量减少5%左右。步骤(5)中的中微量元素为铜、铁、锰、钙、镁、钼、硼和锌中的一种或几种，优选四种以上，添加量根据作物及土壤特性选用不同的中微量元素构成和配比，其总量控制在重量比为H 8%，其中各种微量元素优选含量为铜0. 01% 1%、铁0. 01% 1%、锰0. 5% 4%、钙0. 5% 2%、镁0. 5% 2%、硼0. 3% 1%、锌0. 01 2%和钼0. 01% 0. 05%。在螯合反应中加入的中微量元素是上述中微量元素的可溶性无机盐的混合液。上述中微量元素配比是根据大多数农作物所需进行试验得到的数据，也可根据具体作物的特点对上述中微量元素的种类和含量进行调整，或添加其它中微量元素。其中，虾加工下脚料中的蛋白质在酸性条件下，一部分水解成氨基酸；在进一步的碱水解中，未分解的剩余蛋白质进一步被水解完全，获得复合氨基酸溶液；此后的浓碱水解是为了将虾加工下脚料中甲壳素降解成壳聚糖和壳寡糖。本发明方法得到的叶面肥为水溶性肥料，具有高浓度，为粘稠状态，易附着在叶片上。本发明叶面肥也可经调配用于冲施。本发明叶面肥具有如下有益效果及特点本发明叶面肥是从植物营养学角度出发，以极富营养价值的虾加工下脚料为主要原料，在水解过程中可水解出多种高效营养物质虾肽氨基酸、虾肽蛋白、虾脑磷脂、甲壳素、壳聚糖、壳寡糖、虾红素等物质。并且进一步根据农作物的需肥规律和土壤特性以及农作物对中微量元素的需求性和耐受性，寻找微量元素之间，微量元素与氨基酸之间的最佳配比，螯合多种中微量元素，以及通过不同作物的盆栽试验和国内多地应用试验，最终确定了可用于生产本发明叶面肥的配方，制备成具有多种功效的叶面肥。该肥料与现有技术相比，具有活性高、肥效期长的特点，且兼备提高作物抗病虫害能力的免疫调节功效。同时，无机矿物元素的化合物经氨基酸螯合后转变成有机化合物，大幅度提高矿物元素在植物体内的吸收利用率，提高了肥料利用率，降低生产成本。进一步，本发明在水解过程中根据虾加工下脚料的特点，并且通过对水解目标成分的分析，充分利用酸碱水解过程中酸碱种类和浓度的选择，来获得目标化学成分。通过两个浓度的碱水解，既可以避免高浓度的碱对已经获得的氨基酸的进一步破坏，也同时节省了碱的用量，避免可能产生的浪费。在酸碱的选择上也充分考虑到了对土壤的污染，选用磷酸和氢氧化钾水解，也会自然引入对农作物有益的磷及钾元素。同时也在成分的组合上表现出了不同成分的作用，其中，壳聚糖、壳寡糖、甲壳素是新型植物生长调节剂、植物病害诱抗剂，对作物生长、伤口修复、增强作物抗病能力、抑制土传病虫害的发生，特别对土传真菌病害和线虫有很好的抑制作用，在反季节种植中使用效果更好。经大田示范试验表明，本发明产品可使香蕉淹水后腐烂的根系快速长出新根须根，恢复长势；在茄子上使用，可防止茄子得猝死病。这三种物质的加入不仅增加了叶面肥的抗病菌害效果，并且进一步使得肥料的附着性增强，在喷施时可以较好的附在叶面上，肥效期长，可获得较好的使用效果。此外， 经过测试，本发明方法可以使蛋白质水解度在90%以上，更加充分的水解过程使得获得的氨基酸的吸收加快，可被植株完全吸收利用，增强植物的光合作用，促使叶绿根盛，并且使肥料的利用率增加，经过实际施用过程中的统计，肥料利用率可高达90%以上。本发明叶面肥可从根本上改善作物的生长环境，在正常情况下，可使瓜果蔬菜增产15%以上，提高果蔬的口感和外观品质，并显著增强作物的抗逆性，减少病虫害发生，对提高农产品安全及农业增产增收具有重要意义。本发明叶面肥的生产工艺简单，生产成本低，可实现零污染排放的清洁生产，是无污染、无公害绿色食品生产的极佳肥料，并且具备规模产业化生产能力。本发明提供的叶面肥在全面高效补充作物所需营养的同时，兼备增强作物抗低温、干旱、盐害、药害等抗逆性，并修复根系伤口、提高作物抗病能力以及抑制病虫害发生等多种功能。其生产工艺可减少酸解用量，避免引入大量的无机盐及氯离子破坏土壤及损害作物生长，降低能耗及对设备强度的要求，实现完全利用、零污染排放的清洁生产。
图1为本发明叶面肥生产工艺路线图。
具体实施例方式以下实施例将有助于本领域的普通技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。实施例1
取1吨新鲜虾加工下脚料，在25°C放置自溶M小时，发酵。将发酵后的虾加工下脚料粉碎，过40目筛，放入反应罐中，加入3倍量20%的磷酸，搅拌均勻，在100°C常压水解M小时，每隔2小时搅拌5分钟，水解后压榨过滤，收集酸性滤液。向滤渣中加入2倍量20%的氢氧化钾，搅拌均勻，在100°C常压水解4小时，每隔2小时搅拌5分钟，水解后压榨过滤，收集第一阶段的碱性滤液。再向剩余的滤渣中加入适量氢氧化钾，使其在滤渣中的浓度达到 45%，搅拌均勻，在110°C常压反应6小时，每隔2小时搅拌5分钟，反应结束后，与上述收集的酸性滤液与碱性滤液混合，调节混合溶液的PH值在6. 0 8. 0之间。向混合液中加入21 的铜、铁、锰、镁、硼等中微量元素化合物的混合物，在温度为60°C下进行螯合反应2小时后制得。实施例2
取1吨新鲜虾加工下脚料，在25°C放置自溶M小时，发酵。将发酵后的虾加工下脚料粉碎，过40目筛，放入反应罐中，加入5倍量10%的磷酸，搅拌均勻，在90°C常压水解M小时，每隔2小时搅拌5分钟，水解后压榨过滤，收集酸性滤液。向滤渣中加入3倍量10%的氢氧化钾，搅拌均勻，在100°C常压水解4小时，每隔2小时搅拌5分钟，水解后压榨过滤，收集第一阶段的碱性滤液。再向剩余的滤渣中加入适量氢氧化钾，使其在滤渣中的浓度达到 30%，搅拌均勻，在110°C常压水解6小时，每隔2小时搅拌5分钟，水解结束后，与上述收集的酸性滤液与碱性滤液混合，调节混合溶液的PH值在6. 0 8. 0之间。向混合液中加入6% 的铜、铁、锰、镁、硼等中微量元素化合物的混合物，在温度为60°C下进行螯合反应2小时后制得。实施例3
取1吨新鲜虾加工下脚料，在25°C放置自溶M小时，发酵。将发酵后的虾加工下脚料粉碎，过40目筛，放入反应罐中，加入1倍量30%的磷酸，搅拌均勻，在90°C常压水解8小时，每隔2小时搅拌5分钟，水解后压榨过滤，收集酸性滤液。向滤渣中加入1倍量20%的氢氧化钾，搅拌均勻，在100°c常压水解2小时，每隔2小时搅拌5分钟，水解后压榨过滤，收集第一阶段的碱性滤液。再向剩余的滤渣中加入适量氢氧化钾，使其在滤渣中的浓度达到 40%，搅拌均勻，在100°C常压水解3小时，每隔2小时搅拌5分钟，水解结束后，与上述收集的酸性滤液与碱性滤液混合，调节混合溶液的PH值在6. 0 8. 0之间。向混合液中加入8% 的铜、铁、锰、镁、硼等中微量元素化合物的混合物，在温度为90°C下进行螯合反应1小时后制得。实施例4
取1吨新鲜虾加工下脚料直接粉碎，过40目筛，放入反应罐中，加入3倍量20%的磷酸，搅拌均勻，在90°C常压水解20小时，每隔2小时搅拌5分钟，水解后压榨过滤，收集酸性滤液。向滤渣中加入3倍量20%的氢氧化钾，搅拌均勻，在90°C常压水解4小时，每隔2小时搅拌5分钟，水解后压榨过滤，收集第一阶段的碱性滤液。再向剩余的滤渣中加入氢氧化钾，使其浓度达到45%，搅拌均勻，在90°C常压水解6小时，每隔2小时搅拌5分钟，水解后压榨过滤，收集第二阶段的碱性滤液。将上述收集的酸性滤液与碱性滤液进行混合，使混合溶液的PH值在6. 0 8. 0之间。向混合液中加入洲含有Cu、Fe、Mn、B、Zn、Mo中微量元素的混合物，在温度为60°C下进行螯合反应2小时后制得。实施例5
取1吨新鲜虾加工下脚料直接粉碎，放入反应罐中，加入5倍量10%的磷酸，搅拌均勻， 在100°C常压水解M小时，每隔2小时搅拌5分钟，水解后压榨过滤，收集酸性滤液。向滤渣中加入3倍量10%的氢氧化钾，搅拌均勻，在100°C常压水解4小时，每隔2小时搅拌5分钟，水解后压榨过滤，收集第一阶段的碱性滤液。再向剩余的滤渣中加入氢氧化钾，使其浓度达到30%，搅拌均勻，在100°C常压水解6小时，每隔2小时搅拌5分钟，水解后压榨过滤， 收集第二阶段的碱性滤液。将上述收集的酸性滤液与碱性滤液进行混合，使混合溶液的PH 值在6. 0 8. 0之间。向混合液中加入6%含有Cu、Fe、Mn、B、Zn、Mo中微量元素的混合物， 在温度为60°C下进行螯合反应2小时后制得。实施例6
取1吨新鲜虾加工下脚料直接粉碎，过40目筛，放入反应罐中，加入1倍量30%的磷酸，搅拌均勻，在100°C常压水解12小时，每隔2小时搅拌5分钟，水解后压榨过滤，收集酸性滤液。向滤渣中加入1倍量20%的氢氧化钾，搅拌均勻，在110°C常压水解2小时，每隔2 小时搅拌5分钟，水解后压榨过滤，收集第一阶段的碱性滤液。再向剩余的滤渣中加入氢氧化钾，使其浓度达到45%，搅拌均勻，在90°C常压水解3小时，每隔2小时搅拌5分钟，水解后压榨过滤，收集第二阶段的碱性滤液。将上述收集的酸性滤液与碱性滤液进行混合，使混合溶液的PH值在6. 0 8. 0之间。向混合液中加入8%含有Cu、Fe, Mn, B、Zn、Mo、Mg中微量元素的混合物，在温度为60°C下进行螯合反应2小时后制得。效果试验一黄瓜喷洒试验 1材料与方法
1. 1试验地点试验在广东省肇庆市某责任田进行，土属水稻土，土质为轻粘土，肥力中等，前茬作物为菜心。1. 2试验品种天岩一号黄瓜。1. 3试验设计试验设2个处理，处理一中区面积5亩，2个重复，共10亩，处理二对照面积1亩，2个重复，共2亩。处理设计如下
处理一于黄瓜移栽后7天的伸蔓期、幼瓜期、中瓜期各喷施一次本发明实施例1的产品，整个生育期共喷施3次；
处理二 空白对照(各喷施时期喷等量清水)。1. 4栽培管理情况
黄瓜于2010年5月25日播种，亩植2500株，7月10日开始收获，8月7日收获完毕。 各处理施肥按当地黄瓜高产栽培管理技术进行亩施国产复合肥(15-15-15) 35kg作基肥， 亩施国产复合肥(15-15-15)105kg作追肥，追肥分4次，分别于6月10日(苗期)亩施15kg、 6月30日(初花期)亩施40kg、7月14日(采收期)亩施30kg、7月21日(采收中期)亩施 20kg。处理一分别于2010年6月13日(伸蔓期)、7月1日(幼瓜期)、7月7日(中瓜期) 各喷施一次本发明产品，喷施浓度均为1:900倍；
处理二同期喷施等量的清水。2结果与分析
2. 1喷施本发明产品对黄瓜主要农艺性状的影响
试验中观察到，喷施本发明产品的处理一黄瓜前期生长好，中后期长势壮，叶片厚，雌花壮大，黄瓜有光泽，畸形瓜明显减少。从表1可见，喷施本发明产品的黄瓜单株挂果数比处理二增加1个，增幅为16. 0%，单瓜平均重比处理二增加16. 5g，增幅8. 2% ；收获时瓜径比处理二增加0. 8cm，增幅13. 3% ；瓜长比处理二增加2. 8cm，增幅11. 8%。结果说明，喷施本发明产品可以显著促进黄瓜生长，增加挂果数，增加瓜径粗和瓜长。表1喷施本发明产品对黄瓜主要农艺性状的影响
权利要求
1.一种高效多功能叶面肥，其特征在于，所述叶面肥是以虾加工下脚料为主要原料并添加中微量元素制成，所述叶面肥的组成成分如下氨基酸总含量为10% 30%，中微量元素总量为H 8%，有机氮含量为10% 30%，磷3% 20%，钾3% 20%，虾肽蛋白、壳聚糖、 壳寡糖、甲壳素、氨基葡萄糖盐酸盐、虾红素和虾脑磷脂总量为10% 30%。
2.如权利要求1所述的叶面肥，其特征在于，所述中微量元素为铜、铁、锰、钙、镁、钼、 硼和锌中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的叶面肥，其特征在于，所述中微量元素及其含量为铜0.01% 1%、铁 0. 01% 1%、锰 0. 5% 4%、钙 0. 5% 2%、镁 0. 5% 2%、硼 0. 3% 1%、锌 0. 01 2% 和钼 0. 01% 0. 05%。
4.一种高效多功能叶面肥的生产方法，其特征在于，所述方法采用如下步骤先将虾加工下脚料粉碎，分别经过酸水解和碱水解，混合水解液后添加中微量元素螯合而成，其中，所述碱水解步骤分两个阶段，第一阶段用浓度为10% 20%的氢氧化钾进行水解，第二阶段用浓度为30% 45%的氢氧化钾进行水解。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，进一步包括在虾加工下脚料粉碎前，先将所述虾加工下脚料自溶发酵。
6.一种高效多功能叶面肥的生产方法，其特征在于，具体包括如下步骤(1)将虾加工下脚料粉碎后放入反应罐，加入1 5倍量的10% 30%的磷酸，搅拌均勻，在90°C 110°C水解8 M小时，水解过程中适当搅拌，过滤，收集滤液；(2)向(1)中收集的滤渣加入1 3倍量的10% 20%氢氧化钾，搅拌均勻，在90°C 110°C水解2 8小时，水解过程中适当搅拌，过滤，收集滤液；(3)向(2)中收集的滤渣中加入1 3倍量的30% 45%氢氧化钾，搅拌均勻，在90°C 110°C水解3 6小时，水解过程中适当搅拌；(4)分别将步骤(1)至步骤(3)中收集的水解液进行混合，调节混合物pH为6.0 8. 0， 并向其中添加洲 8%的含有铜、铁、锰、钙等中微量元素的无机盐混合物，在常压下加热到 60°C 90°C，回流反应1 2小时，螯合反应结束后，调节pH 3. 5 8. 0，得到本发明叶面肥。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中的中微量元素为铜、铁、锰、 钙、镁、钼、硼和锌中的一种或几种。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述中微量元素及其含量为，铜0.01% 1%、铁 0. 01% 1%、锰 0. 5% 4%、钙 0. 5% 2%、镁 0. 5% 2%、硼 0. 3% 1%、锌 0. 01 2% 和钼 0. 01% 0. 05%。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述步骤虾加工下脚料粉碎前进一步包括发酵步骤，是将虾加工下脚料在25 50°C放置自溶M 48小时。
10.权利要求4至9中任一权利要求所述的方法得到的肥料。
全文摘要
本发明公开了一种高效多功能叶面肥及其生产方法，该叶面肥是以虾加工下脚料为主要原料并螯合中微量元素而成，其组成成分如下氨基酸总含量为10%～30%，中微量元素总量2%～8%，有机氮含量为10%～30%，磷3%～20%，钾3%～20%，虾肽蛋白、壳聚糖、壳寡糖、甲壳素、氨基葡萄糖盐酸盐、虾红素和虾脑磷脂总量为10%～30%。本发明提供的叶面肥在全面高效补充作物所需营养的同时，兼备增强作物抗低温、干旱、盐害、药害等抗逆性，并修复根系伤口、提高作物抗病能力以及抑制病虫害发生等多种功能。其生产工艺可减少酸解用量，并避免引入大量的无机盐及氯离子破坏土壤生态平衡及损害作物生长，降低能耗及对设备强度的要求，可实现完全利用、零污染排放的清洁生产。
文档编号C05G1/00GK102351592SQ20111020362
公开日2012年2月15日 申请日期2011年7月20日 优先权日2011年4月14日
发明者朱小花, 王荣辉 申请人:深圳市深博泰生物科技有限公司