本发明属于肥料增效剂领域，具体涉及一种含有几丁寡糖的肥料增效剂和肥料组合物及其在提高肥料利用率中的应用。
背景技术：
：肥料的使用是保障作物产量和粮食安全必不可少的措施。然而，近年来发现肥料的过量投入并未能进一步提升肥料增产效应，反而导致肥料利用率低、土壤无机养分过量积累、并进一步家具土壤板结酸化等一系列问题。因此，如何能够改善并提升肥料的利用率，减少土壤中无机养分的过量积累，是解决减少肥料投入、改善土壤环境并保证农作物产量的关键问题。其中，在肥料中添加肥料增效剂是提高肥料利用率的一个重要措施。例如，脲酶抑制剂和硝化抑制剂对提高大量元素肥料中氮的利用率具有显著效果。然而，这类肥料增效剂效果单一，仅能对某一类元素的增效具有显著效果，且存在环境安全隐患。因此，对于一些具有增加肥料中多种元素利用率的生物安全的肥料增效剂具有迫切的需求。几丁寡糖是一种由氨基葡萄糖和乙酰氨基葡萄糖通过β-1,4-糖苷键连接而成的低聚物，虽然目前已发现特定结构的几丁寡糖能够诱导植物抗病(pnas，2014,e404–e413)，诱导植物产生抗虫活性(中国发明专利：201810531128.9)，促进大麻生长(中国发明专利：201811607504.4)，但其在农业上的研究刚刚起步，对于几丁寡糖的应用还有待进一步探讨。技术实现要素：针对上述技术问题，本发明提供了一种含有几丁寡糖的肥料增效剂用于提高肥料利用率。本发明的技术方案如下：第一方面，本发明提供了一种肥料增效剂，所述肥料增效剂中含有几丁寡糖；所述几丁寡糖是由氨基葡萄糖和乙酰氨基葡萄糖通过β-1,4-糖苷键连接而成的低聚物。此处所述几丁寡糖包括以各种盐形式存在的几丁寡糖，如几丁寡糖乙酸盐、几丁寡糖盐酸盐、几丁寡糖磷酸盐、几丁寡糖硫酸盐、几丁寡糖乳酸盐等。优选地，所述乙酰氨基葡萄糖单元占比大于等于15％，所述氨基葡萄糖单元占比小于等于85％。作为进一步的优选，所述几丁寡糖中，所述乙酰氨基葡萄糖单元占比大于等于35％，所述氨基葡萄糖单元占比小于等于65％。优选地，所述几丁寡糖的分子量大于300da，小于5000da。作为进一步的优选，所述几丁寡糖的分子量大于400da，小于3000da。第二方面，本发明提供了上述几丁寡糖的制备方法，所述制备方法为酶降解法、乙酰化法或甲壳素降解法；所述酶降解法：通过几丁质酶、壳聚糖酶或具有壳聚糖水解活性的非特异性酶类水解壳聚糖获得所述几丁寡糖；所述乙酰化法：在以壳寡糖为底物的溶液中，加入乙酰化试剂经乙酰化反应获得所述几丁寡糖；所述甲壳素降解法：以甲壳素为底物，通过酸水解、微波降解或超微粉碎的方式获得所述几丁寡糖。第三方面，本发明提供了一种肥料增效剂的应用，将所述肥料增效剂用于提高大量元素肥料、中量元素肥料、微量元素肥料中营养元素的吸收率。大量元素肥料，是指在作物干物质组分中，营养元素氮、磷、钾的含量大于百分之一，称为大量元素，含有大量元素的肥料称为大量元素肥料。中量元素肥料，是指在作物干物质组分中，营养元素钙、镁、硫的含量一般在百分之一到万分之一，称为中量元素，含有这些元素的肥料称为中量元素肥料。微量元素包括硼、锌、钼、铁、锰、铜等营养元素。优选地，将所述肥料增效剂用于提高大量元素肥料中氮的利用率；或用于提高中量元素肥料中钙的利用率；或用于提高微量元素肥料中硼的利用率。优选地，将所述肥料增效剂用于提高水稻对大量元素肥料中氮的利用率；或用于提高苹果树对中量元素肥料中钙的利用率；或用于提高花生对微量元素肥料中硼的利用率。第四方面，本发明提供了一种农用肥料组合物，所述肥料组合物中含有营养元素和上述的肥料增效剂。优选地，所述营养元素为氮、磷、钾、钙、镁、硼、锌、铁、铜中的任一种或几种；所述肥料组合物中几丁寡糖的质量分数为0.1％-10％。第五方面，本发明提供了一种肥料组合物的使用方法，所述方法为：所述的肥料组合物用于5kg-100kg/亩撒施；或稀释100-5000倍喷施；或稀释100-5000倍冲施；或稀释100-5000倍滴灌。有益效果1、本发明提供了一种含有几丁寡糖的肥料增效剂，其所含有的几丁寡糖可以提高肥料中的营养元素利用率，可减少化学肥料的使用，减少土壤无机营养元素的积累，从而改善土壤环境。2、本发明所提供的含几丁寡糖的肥料增效剂可提高肥料中多种元素的利用率，尤其地，可促进花生、苹果或水稻等植物对肥料中氮、钙和硼等元素的吸收利用，从而提高作物产量。3、本发明所提供的含有几丁寡糖的肥料增效剂可通过减少化学肥料的使用降低生产成本。具体实施方式下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。实施例1：利用酶降解法制备几丁寡糖称取脱乙酰度为60％的壳聚糖1kg作为底物，加至装有20l含量为1.5％(m/v)乙酸水溶液的恒温反应釜中，充分搅拌使其完全溶解。调节反应温度至40℃，加入10000u壳聚糖酶，恒温反应48小时。反应结束后，利用微滤装置滤去不溶物，随后经喷雾干燥装置去除水分，制得糖链中乙酰氨基葡萄糖单元占比为约为40％、氨基葡萄糖单元占比约为60％的几丁寡糖(na-cos1)，分子量分布在300da-2000da。实施例2：利用乙酰化法制备几丁寡糖取1kg壳寡糖(分子量为300-2000da，脱乙酰度为90％)溶于10l水中，加入600ml甲醇，加入4-二甲氨基吡啶(dmap)20g，加入乙酸900ml，于80℃下乙酰化反应6小时，随后经喷雾干燥装置去除水分，制得几丁寡糖(na-cos2)。经核磁共振谱计算，乙酰度为87％，羟基没有发生反应，即糖链中乙酰氨基葡萄糖单元占比为约为87％、氨基葡萄糖单元占比约为13％。分子量分布在300da-2000da。1、几丁寡糖对肥料中氮的利用率的影响以实施例1和实施例2所制备的几丁寡糖作为大量元素肥料的肥料增效剂，供试作物为水稻，共设6个不同试验，实验方案见下表1。其中，壳寡糖(cos，脱乙酰度大于90％，购自大连中科格莱克生物科技有限公司)作为对照肥料增效剂。氮、磷、钾肥分别为尿素、过磷酸钙和氯化钾。所有施肥处理的氮肥和钾肥分两次施用：50％做基肥，50％做分蘖肥；磷肥做基肥一次性施用。表1水稻实验方案每个试验设3次重复，小区面积20m2，随机区组排列，实行单独排灌。各小区单打单晒，称计实产，采集植株样测定稻谷和稻草氮含量。采集各处理0-20cm耕层土样，用于测定硝态氮、铵态氮和微生物量氮，并采用环刀法取耕层土壤测定土壤容重。稻谷和稻草中氮含量的测定采用ny/t2017-2011植物中氮、磷、钾的测定方法测定。土壤铵态氮和硝态氮用1mol/lkcl溶液浸提后采用流动分析仪测定；土壤微生物量氮采用氯仿熏蒸-k2so4溶液浸提法测定。表2不同处理方式的水稻产量、氮含量及氮吸收量用duncan新复极差法进行差异显著性检验，同列数据后不同字母表示差异达0.05显著水平。表2中对比例3与实施例3、4相比较，结果表明，肥料中添加两种几丁寡糖，均可提高水稻产量。其中，实施例3中肥料中添加na-cos1，提高水稻植株氮吸收量效果最为显著，比对比例2组提高9.3％，比对比例3组提高16.2％。上述结果表明，肥料中添加na-cos1后，在减少20％氮施入量的情况下，水稻产量仍要高于正常施氮组(对比例2)。通过实施例3、实施例4与对比例4的数据比较可知，几丁寡糖在提高水稻植株氮吸收量和提高水稻产量方面的效果要优于壳寡糖。从对比例2和对比例3看氮肥施入量对氮利用效率影响(表3)，我们发现在减少氮的施入量后，氮素吸收效率可以得到显著提高。在减少氮肥20％施入量情况下，进一步添加两种几丁寡糖na-cos1和na-cos2后(实施例3和实施例4)，氮素吸收率又分别提升了16.2％和5.7％。表明，几丁寡糖可以提高水稻对肥料中氮素的吸收率。其中，(氮肥表观利用率(％)＝(施氮区地上部氮吸收量-对照区地上部氮吸收量)/施氮量×100；氮肥农学效率(kg/kg)＝(施氮区稻谷产量-对照区稻谷产量)/施氮量；氮肥偏生产力(kg/kg)＝施氮区稻谷产量/施氮量；植株氮素吸收效率(％)＝施氮区地上部氮吸收量/施氮量×100。)表3不同处理氮利用效率用duncan新复极差法进行差异显著性检验，同列数据后不同字母表示差异达0.05显著水平。由表4观测肥料中添加几丁寡糖后对水稻收获后土壤中氮含量的影响。结果表明，肥料中添加两种几丁寡糖na-cos1和na-cos2后，可显著降低土壤中无机氮(硝态n和铵态n)的含量，增加土壤微生物有机氮的含量。表4收获后不同处理土壤中氮的含量试验变量硝态n铵态n土壤微生物量n对比例1(ck1)不施肥1.92c16.5b60.6e对比例2(ck2)100％n3.3a18.2a68.1c对比例3(ck3)80％n2.82b14.1d65.7d对比例4(ck4)80％n+cos1.91c14.6cd74.1b实施例380％n+na-cos11.89cd12.7e79.3a实施例480％n+na-cos21.75d15.2c75.2b用duncan新复极差法进行差异显著性检验，同列数据后不同字母表示差异达0.05显著水平。综上，实施例3的数据表明，水稻种植过程中，使用几丁寡糖作为肥料增效剂可以提高肥料中的氮的吸收率，减少化学肥料的使用，减少土壤无机营养元素的积累，提高水稻产量。2、几丁寡糖对肥料中钙的利用率的影响以实施例1和实施例2所制备的几丁寡糖作为中量元素肥料的肥料增效剂，供试作物为7年树龄苹果，选取生长状况良好，结果正常，且树势基本一致的苹果树36棵进行试验。试验共设5个方案，具体方案如下：1)中量元素水溶肥料(钙浓度达到100g/l)稀释1000倍喷施；2)中量元素水溶肥料(钙浓度达到100g/l)+50g/lcos，稀释1000倍喷施；3)中量元素水溶肥料(钙浓度达到100g/l)+50g/lna-cos1，稀释1000倍喷施；4)中量元素水溶肥料(钙浓度达到100g/l)+50g/lna-cos2，稀释1000倍喷施；5)喷清水。分别标记为对比例5、对比例6、实施例5、实施例6、对比例7。随机区组试验设计，3次重复，3棵为一小区。于花后喷施，间隔10天喷一次，共喷施3次。分别测定幼果期和成熟期果实中钙的含量，结果见表5。果肉钙含量采用hno3-hclo4(4:1)消煮-原子吸收分光光度法测定。表5几丁寡糖对提高肥料中钙的利用率的影响试验幼果中钙含量(mg/g)成熟果中钙含量(mg/g)对比例50.52b0.35b对比例60.54b0.37b实施例50.58a0.41a实施例60.57ab0.42a对比例70.49c0.31c用duncan新复极差法进行差异显著性检验，同列数据后不同字母表示差异达0.05显著水平。由表5试验数据可知，两种结构的几丁寡糖na-cos1和na-cos2均可显著提高苹果树果实对中量元素水溶性肥料中钙的吸收，其效果优于壳寡糖。3、几丁寡糖对肥料中硼的利用率的影响以实施例1和实施例2所制备的几丁寡糖作为微量元素水溶肥料的肥料增效剂，供试作物为花生。试验设8个方案，具体方案如下：1)微量元素水溶肥料(硼浓度大于100g/l)稀释1000倍喷施；2)微量元素水溶肥料(硼浓度大于100g/l)+50g/lcos，稀释1000倍喷施；3)微量元素水溶肥料(硼浓度大于100g/l)+50g/lna-cos1，稀释1000倍喷施；4)微量元素水溶肥料(硼浓度大于100g/l)+50g/lna-cos2，稀释1000倍喷施；5)微量元素水溶肥料(硼浓度大于100g/l)+20g/lcos，稀释1000倍喷施6)微量元素水溶肥料(硼浓度大于100g/l)+20g/lna-cos1，稀释1000倍喷施；7)微量元素水溶肥料(硼浓度大于100g/l)+20g/lna-cos2，稀释1000倍喷施；8)喷清水。分别标记为对比例8、对比例9、实施例7、实施例8、对比例10、实施例9、实施例10、对比例11。在花生苗期喷施，喷施后24h采集茎叶，采用optima2100dv等离子体发射光谱仪测定茎叶中硼的含量。表6几丁寡糖对提高肥料中硼的利用率的影响用duncan新复极差法进行差异显著性检验，同列数据后不同字母表示差异达0.05显著水平。由表6试验数据可知，添加壳寡糖及两种结构的几丁寡糖na-cos1和na-cos2均可显著提高花生对微量元素水溶性肥料中硼的吸收。两种结构的几丁寡糖na-cos1和na-cos2对提高硼的吸收利用率显著高于壳寡糖。其中，含硼的微量元素水溶肥料中添加20g/l的na-cos2对提高花生对硼的吸收具有最显著的效果。当前第1页12