一种有机水溶肥及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种有机水溶肥，由如下重量份的组分制得：活性有机质80-95份，光呼吸抑制剂0.5-1.5份，水溶性增稠剂1-3份，防腐促进剂2-6份，植物源表面活性剂2-6份。本发明还提供该水溶肥的制备方法及应用。使用本发明的新型有机水溶肥，经多种作物大田试验示范表明，增产效果极显著。一般大田粮食作物增产16-27%；蔬菜增产21-37%；果品增产可达30%以上。
【专利说明】一种有机水溶肥及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种新型有机水溶肥及其制备方法和应用，属于农业肥料应用领域。【背景技术】
[0002]光呼吸(Photorespiration)是所有进行光合作用的细胞在光照和高氧低二氧化碳情况下发生的生化过程。它是光合作用损耗能量的副反应。在光呼吸过程中，参与光合作用的反应物1，5-二磷酸核酮糖(Ribulose-1, 5-bisphosphate,简称为RuBP)和催化剂 1，5_ 二憐酸核酮糖羧化酶 / 加氧酶(Ribulose-l, 5-bisphosphate carboxylase/oxygenase,简称为Rubisco)发生了与其在光合作用中不同的反应。在该过程中氧气被消耗，生成二氧化碳。光呼吸约抵消30%的光合作用。因此降低光呼吸被认为是提高光合作用效能的途径之一。
[0003]采用一般的气体交换方法难以发现和测定光呼吸。因此光呼吸的发现较晚。1920年，德国人奥托?瓦布(Otto Warburg)发现光合速率会因为氧分压的升高而降低，后来将这种现象称为瓦布效应。约翰?德柯尔(John Decker)在1955年偶然通过实验,观察到烟草叶在光照突然停止之后释放出大量的二氧化碳，当时称之为“二氧化碳的猝发”，并认为这是在光照条件下发生的“呼吸”。60年代初，科学家应用红外CO2分析仪和同位素示踪技术更深入地了解了光呼吸。有人认为，抑制光呼吸可以提高植物，特别是农作物的碳固定量，从而达到粮食增产的目的。因此科学家们对这方面做过很多研究，期待有效抑制光呼吸。1972年，由爱德华?托尔伯特(Nathan Edward Tolbert)正式阐明光呼吸机制。目前在生产上应用较多的光呼吸抑制剂有异烟肼(INH)和α -羟基-2-吡啶甲烷磺酸(HPMS)等，但大多数有关光呼吸抑制剂的数据都来自于实验室，在生产上并未得到广泛的应用和田间试验证实。所以，开展对光呼吸抑制的技术研究具有重要的是现实意义。
【发明内容】
[0004]本发明旨在克服植物本身因光呼吸作用而大量消耗光合作用的养分积累的这一缺陷，为农业生产在不额外投入的情况下能大幅增加产量，提供一种新型的有机水溶肥。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0006]一种有机水溶肥，由如下重量份的组分制得:活性有机质80-95份，光呼吸抑制剂
0.5-1.5份，水溶性增稠剂1-3份，防腐促进剂2-6份，植物源表面活性剂2-6份。
[0007]其中，所述活性有机质按以下步骤制取:
[0008]I)将含有40%以上游离氨基酸的蛋白粉、失水山梨醇脂肪酸酯S-80和水混合，搅拌，乳化，调PH至6.5-7.0，将调好的溶液按质量比2-4:6-8分为溶液I和溶液2 ；
[0009]2)将溶液I与微量元素硼和锌、乙二胺四乙酸混合反应，得到螯合物I ;
[0010]3)将溶液2与大量元素氮磷钾、乙二胺四乙酸混合反应，得到螯合物2 ；
[0011]4)将螯合物I和螯合物2加入到高剪切搅拌机中充分混匀搅拌，得到活性有机质。
[0012]在上述活性有机质的制取方法中，所述步骤I)中，蛋白粉、失水山梨醇脂肪酸酯S-80和水用量比以重量份计为35-45:0.75-1.25:54-64 ；
[0013]所述溶液I与硼、锌、乙二胺四乙酸投料比以重量份计为1:8-10:8-10:1_2。
[0014]所述溶液2与氮、磷、钾、乙二胺四乙酸投料比以重量份计为1:10-14:10-14:10-14:1-2。
[0015]上述螯合反应条件为:温度控制在50_60°C，压力1.5-2.0Pa，维持反应1.0-1.5h。
[0016]所述调pH的碱溶液选自KOH溶液、Na (OH)2溶液、Ca (OH) 2溶液中的一种，优选KOH溶液。
[0017]所述光呼吸抑制剂选自亚硫酸氢钠，2，3-环氧丙酸钾，a-羟基-2-吡啶甲磺酸中的一种或两种以上；其中的亚硫酸氢钠能够抑制植物光呼吸作用且对植物无毒害作用，其主要是通过作物叶片进入植株体内，与乙醛酸发生加成反应，生成α-羟基磺酸盐，这种产物可抑制光呼吸的关键酶一乙醇酸氧化酶的活性，又可使气孔关闭，从而抑制光呼吸消耗养分，调节作物体内营养，增加叶绿素含量，提高光合产物积累，提高作物产量，改善作物品质及口感。[0018]所述水溶性增稠剂选自膨润土或海泡石。
[0019]所述防腐促进剂为壳聚糖，其为白色或灰白色半透明的片状或粉状固体，无味、无臭、无毒性，相对分子质量约为3Χ105-7Χ105，粘度为0.7-lPa.S。
[0020]所述植物源表面活性剂是由茶枯饼和菜籽饼按3-9:1-3的重量比混合粉碎后，用2倍重量的水浸泡48-56h所得的浸提物即上清液，其主要成分是皂苷类化合物。
[0021]作为本发明的优选实施方式，所述有机水溶肥由如下重量份的组分制得:光呼吸抑制剂0.75-1.25份，水溶性增稠剂1-3份，活性有机质83.5-94.5份，防腐促进剂2_6份，植物源表面活性剂2-6份。更进一步优选地光呼吸抑制剂1份，水溶性增稠剂2份，活性有机质89份，防腐促进剂4份，植物源表面活性剂4份。
[0022]本发明中使用的蛋白粉、壳聚糖均来自湖南泰谷生物科技股份公司农用生物制品研究院自行研发的产品。
[0023]本发明还提供制备上述有机水溶肥的制备方法，包括以下步骤:
[0024]I)将光呼吸抑制剂、水溶性增稠剂、防腐促进剂和植物源表面活性剂按比例混合，充分搅拌均匀即得组分I ;
[0025]2)将组分I与活性有机质按比例输入混合容器中进行均匀混合，搅拌，制备得到固体型或液体型有机水溶肥。
[0026]本发明还提供上述有机水溶肥在农作物杂交晚稻、番茄、黄瓜、棉花种植中的应用。
[0027]所述有机水溶肥为固体或液体剂型，具体的制剂为本领域技术人员所掌握，本发明对此不作特别限定。本领域技术人员可以预见采用本发明的有机水溶肥与合适的辅料可以制备出具有明显增产效果的粉剂或颗粒或液体剂型。
[0028]本发明的技术方案至少具有下列有益效果:
[0029]1、本发明的新型有机水溶肥中加入了光呼吸抑制剂、植物源表面活性剂，以及含有农作物生长发育所必需的营养元素和微量元素。光呼吸抑制剂一亚硫酸氢钠，在植物体内可转化成羟基磺酸，对乙醇酸氧化酶有抑制作用，避免消耗大量光合作用中间产物乙醇酸，使光合效率明显提高；由于集大量元素、微量元素与光呼吸抑制剂于一身，除直接供给农作物生长发育所需的营养元素外，更具有抑制光呼吸消耗和调节作物矿质营养，增加叶绿素含量，提高光合产物积累的多重功效。
[0030]2、本发明的新型有机水溶肥中特别加入的壳聚糖，是天然的植物营养促长剂的原料，既能给植物杀虫，抗病，又能起到肥料的作用，具有防腐和促进作物生长的双重效果。由于壳聚糖分子的正电荷和细菌细胞膜上负电荷的相互作用，使细胞内的蛋白酶和其他成分泄漏，从而达到抗菌、杀菌作用。壳聚糖能发生水解、烷基化、酰基化、羧甲基化、磺化、硝化、卤化、氧化、还原、缩合和络合等化学反应，可生成各种具有不同性能的壳聚糖衍生物。壳聚糖大分子中有活泼的羟基和氨基，它们具有较强的化学反应能力。在碱性条件下C-6上的羟基可以发生羟乙基化，得羟乙基化的衍生物，羧甲基化得羧甲基化的衍生物，磺酸酯化生成磺酸酯，氰乙基化生成氰乙基化的衍生物。上述反应在壳聚糖中引入了大的侧基，破坏了其结晶结构，因而其溶解性提高，可溶于水，羧甲基化衍生物在溶液中显示出聚电解质的性质。其溶解后的溶液中含有氨基(NH2+)，这些氨基通过结合负电子来抑制细菌。壳聚糖的另一个显著特性是吸附能力，许多低分子量的材料，比如重金属离子和有机汞等，都可以被壳聚糖吸附，同时也是高效的螯合物介质。
[0031]3、本发明的新型有机水溶肥是粉状或颗粒状或液体状剂型，完全能溶于水，施用方法灵活多样，简便实用。
[0032]4、本发明的新型有机水溶肥，经多种作物大田试验示范表明，增产效果极显著。一般大田粮食作物增产16-27% ;蔬菜增产21-37% ;果品增产可达30%以上。
【具体实施方式】
[0033]以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0034]实施例1新型有机水溶肥
[0035]I 配方
[0036]包括如下重量份的原料:亚硫酸氢钠1kg，防腐促进剂4kg，活性有机质89kg，水溶性增稠剂2kg，植物源表面活性剂4kg。
[0037]2制备方法
[0038]活性有机质按以下步骤制取:
[0039]I)将含有40%以上游离氨基酸的蛋白粉、失水山梨醇脂肪酸酯S-80和水按照40:1:59的重量份计的比例混合，加入到搅拌容器中自然温度下溶解乳化成溶液，然后加入适量的KOH溶液调酸至pH7.0，最后提取该溶液的30%与该溶液重量份计10份的微量元素硼和锌混合加入反应釜中，同时添加该溶液重量份计1份的乙二胺四乙酸反应螯合；
[0040]2)提取剩余的70%该溶液与该溶液重量份计12份的大量元素氮磷钾混合,加入反应釜中，同时添加该溶液重量份计1份的乙二胺四乙酸反应螯合；
[0041]上述螯合温度控制在60°C，压力1.5Pa，维持反应1.5h。
[0042]3)最后将两种螯合溶液加入到高剪切搅拌机中充分混匀搅拌，既得活性有机质。
[0043]本发明中使用的蛋白粉、壳聚糖均来自湖南泰谷生物科技股份公司农用制品研究院。
[0044]制备植物源表面活性剂:将茶枯饼和菜籽饼按6:2的重量比混合粉碎后，用2倍重量的水浸泡48h所得的浸提物即上清液，其主要成分是皂苷类化合物。[0045]本发明产品制备步骤:
[0046]I)将光呼吸抑制剂、水溶性增稠剂、植物源表面活性剂和防腐促进剂按比例混合，充分搅拌均匀即得组分I ;
[0047]2)将组分I与活性有机质按重量份计的比例输入混合容器，进行均匀混合，制成固体型或液体状剂型。质检合格，计量包装。
[0048]实施例2新型有机水溶肥
[0049]I 配方
[0050]包括如下重量份的原料:亚硫酸氢钠0.75kg，防腐促进剂2kg，水溶性增稠剂1kg，活性有机质94.25kg，植物源表面活性剂2kg。
[0051]2制备方法
[0052]活性有机质按以下步骤制取:
[0053]I)将含有40%以上游离氨基酸的蛋白粉、失水山梨醇脂肪酸酯S-80和水按照45:0.9:54.1的比例混合，加入到搅拌容器中自然温度下溶解乳化成溶液，然后加入适量的KOH溶液调酸至pH7.0，最后提取该溶液的30%与该溶液重量份计11份的微量元素硼和锌混合加入反应釜中，同时添加该溶液重量份计1.5份的乙二胺四乙酸反应螯合；
[0054]2)提取剩余的70%该溶液与该溶液重量份计14份的大量元素氮磷钾混合,加入反应釜中，同时添加该溶液重量份计1.5份的乙二胺四乙酸反应螯合。
[0055]上述螯合温度控制在60°C，压力2.0Pa,维持反应1.5h。
`[0056]3)最后将两种螯合溶液加入到高剪切搅拌机中充分混匀搅拌，既得活性有机质。
[0057]本发明中使用的蛋白粉、壳聚糖均来自湖南泰谷生物科技股份公司农用制品研究院。
[0058]制备植物源表面活性剂:将茶枯饼和菜籽饼按7:3的重量比混合粉碎后，用2倍重量的水浸泡50h所得的浸提物即上清液，其主要成分是皂苷类化合物。
[0059]本发明产品制备步骤:
[0060]I)将光呼吸抑制剂、水溶性增稠剂、植物源表面活性剂和防腐促进剂按比例混合，充分搅拌均匀即得组分I;
[0061]2)将组分I与活性有机质按重量份计的比例输入混合容器，进行均匀混合，制成固体型或液体状剂型。质检合格，计量包装。
[0062]实施例3新型有机水溶肥
[0063]I 配方
[0064]包括如下重量份的原料:亚硫酸氢钠1.25kg，防腐促进剂6g，水溶性增稠剂3kg，活性有机质83.75kg，植物源表面活性剂6kg。
[0065]2制备方法
[0066]活性有机质按以下步骤制取:
[0067]I)将含有40%以上游离氨基酸的蛋白粉、失水山梨醇脂肪酸酯S-80和水按照42:1.1:56.9的比例混合，加入到搅拌容器中自然温度下溶解乳化成溶液，然后加入适量的KOH溶液调酸至pH7.0，最后提取该溶液的30%与该溶液重量份计9.5份的微量元素硼和锌混合加入反应釜中，同时添加该溶液重量份计1.8份的乙二胺四乙酸反应螯合；
[0068]2)提取剩余的70%该溶液与该溶液重量份计11份的大量元素氮磷钾混合,加入反应釜中，同时添加该溶液重量份计1.8份的乙二胺四乙酸反应螯合。
[0069]上述螯合温度控制在55°C，压力1.8Pa，维持反应1.5h。
[0070]3)最后将两种螯合溶液加入到高剪切搅拌机中充分混匀搅拌，既得活性有机质。本发明中使用的蛋白粉、壳聚糖均来自湖南泰谷生物科技股份公司农用制品研究院。
[0071]制备植物源表面活性剂:将茶枯饼和菜籽饼按6.5:3.5的重量比混合粉碎后，用2倍重量的水浸泡52h所得的浸提物即上清液，其主要成分是皂苷类化合物。
[0072]本发明产品制备步骤:
[0073]I)将光呼吸抑制剂、水溶性增稠剂、植物源表面活性剂和防腐促进剂按比例混合，充分搅拌均匀即得组分I ;
[0074]2)将组分I与活性有机质按重量份计的比例输入混合容器，进行均匀混合，制成固体型或液体状剂型。质检合格，计量包装。
[0075]实施例4新型有机水溶肥
[0076]I 配方
[0077]包括如下重量份的原料:亚硫酸氢钠0.9kg，防腐促进剂3kg，水溶性增稠剂
1.5kg，活性有机质91.6kg，植物源表面活性剂3kg。
[0078]2制备方法
[0079]活性有机质按以下步骤制取:
[0080]I)将含有40%以上游离氨基酸的蛋白粉、失水山梨醇脂肪酸酯S-80和水按照43:1.2:55.8的比例混合，加入到搅拌容器中自然温度下溶解乳化成溶液，然后加入适量的KOH溶液调酸至pH7.0，最后提取该溶液的30%与该溶液重量份计9.5份的微量元素硼和锌混合加入反应釜中，同时添加该溶液重量份计1.3份的乙二胺四乙酸反应螯合；
[0081]2)提取剩余的70%该溶液与该溶液重量份计13份的大量元素氮磷钾混合,加入反应釜中，同时添加该溶液重量份计1.3份的乙二胺四乙酸反应螯合。
[0082]上述螯合温度控制在54°C，压力1.6Pa，维持反应1.5h。
[0083]3)最后将两种螯合溶液加入到高剪切搅拌机中充分混匀搅拌，既得活性有机质。本发明中使用的蛋白粉、壳聚糖均来自湖南泰谷生物科技股份公司农用制品研究院。
[0084]制备植物源表面活性剂:将茶枯饼和菜籽饼按6.8:3.2的重量比混合粉碎后，用2倍重量的水浸泡53h所得的浸提物即上清液，其主要成分是皂苷类化合物。
[0085]本发明产品制备步骤:
[0086]I)将光呼吸抑制剂、水溶性增稠剂、植物源表面活性剂和防腐促进剂按比例混合，充分搅拌均匀即得组分I ;
[0087]2)将组分I与活性有机质按重量份计的比例输入混合容器，进行均匀混合，制成固体型或液体状剂型。质检合格，计量包装。
[0088]为了进一步验证本发明的新型有机水溶肥的优越性能，发明人对此展开了一系列研究试验，因篇幅所限，此处仅列举个别实施例的试验数据，本领域技术人员能够理解以本发明其他实施例重复下述试验，也能够得到相同或相近的试验结论。
[0089]实施例5新型有机水溶肥对杂交晚稻的应用效果试验
[0090]为验证本发明实施例1的新型有机水溶肥的作用，在邵阳市洞口县的杂交晚稻上喷施6hm2，平均产量6160.5kg/hm2，比未喷施的增564.75kg/hm2，增产10.1%。为了探索这种叶面肥在不同时期、不同用量和不同使用方法的效果，以找出最佳的使用条件，在示范的同时进行了多点对比试验。
[0091]I试验概况
[0092]试验材料:本发明实施例1的新型有机水溶肥。
[0093]试验包括不同浓度、喷施次数等内容。 [0094]浓度试验:于始穗期用本发明实施例1的新型有机水溶肥7.5kg/hm2、15kg/hm2和22.5kg/hm2加水750kg/hm2喷雾，以喷750kg/hm2清水为对照。
[0095]喷施次数试验:用本发明实施例1的新型有机水溶肥7.5kg/hm2、15kg/hm2和22.5kg/hm2加水750kg/hm2于始穗期喷一次；在孕穗期和始穗期各喷一次；在孕穗期、始穗期和齐穗期各喷一次，以每次喷750kg/hm2清水为对照.[0096]供试品种:金优207，金优284，购自湖南省种子公司营业部。
[0097]各试验小区面积约为22.2m2 ;浓度试验有7个点，即7次重复；喷施次数试验有4个点，即重复4次。各点同一项试验的不同处理均安排在同一块田里进行，处理组合和培栽条件相同，各点的喷施时间统一以生育期为标准。
[0098]2试验结果与分析
[0099]2.1对产量的影响
[0100]2.1.1浓度试脸
[0101]7个点的试验结果，无论喷施哪种浓度的本发明实施例1的新型有机水溶肥，均比喷750kg/hm2清水对照增产，以喷15kg/hm2的增产效果最好，增谷834kg/hm2，增产12.0%(表
1.1)。
[0102]表1.1喷施不同浓度的实施例1的新型光合叶面肥对杂交晚稻的增产效果
亩德每德每德结实率十粒重理论产实收产实产比对照增
处理___
数万总粒实粒数 % g kg/hm2 kg/hm2 ^ ^ %
[0103]7.5 kg/hm2 237.75 149.9 113.9 76.0 27.2 7354.5 7104.0 180 2.6
15 kg/hm2 236.25 155.3 124.6 80.2 27.8 8199.0 7759.5 834 1.2.0
22.5 kg/hm2 239.25 160.3 121.2 75.8 28.1 8137.5 7602.0 675 9.7
清水对 S 243.75 147.5 113.6 77.0 26.7 7402.5 6925.2 - -
[0104]注:7个点试验结果平均，其中6个点品种为金优284，I个点为金优207，均为小苗
两段育秧。
[0105]从表1.1结果看出，始穗期喷施本发明实施例1的新型有机水溶肥，以15kg/hm2的其增产作用主要表现在提高结实率和千粒重；但喷施7.5kg/hm2和22.5kg/hm2的作物，未见提闻结实率，只提闻了千粒重。
[0106]2.1.2喷施次数试验
[0107]四个点的试验结果表明，以在始穗期和孕穗期各喷施一次本发明实施例1的新型有机水溶肥的增产效果最好，结实率和千粒重均比喷清水对照明显的增加，增产11.8% ;始穗期喷一次以及在孕穗期、始穗期和齐穗期各喷一次的，只是千粒重增加较多，而对结实率没有明显影响(表1.2)。
[0108]表1.2不同次数喷施实施例1的新型有机水溶肥对杂交晚稻的增产效果
【权利要求】
1.一种有机水溶肥，其特征在于，由如下重量份的组分制得:活性有机质80-95份，光呼吸抑制剂0.5-1.5份，水溶性增稠剂1-3份，防腐促进剂2-6份，植物源表面活性剂2-6份。
2.根据权利要求1所述的有机水溶肥，其特征在于，所述活性有机质按以下步骤制取: 1)将含有40%以上游离氨基酸的蛋白粉、失水山梨醇脂肪酸酯S-80和水混合，搅拌，乳化，调pH至6.5-7.0，将调好的溶液按质量比2-4:6_8分为溶液I和溶液2 ； 2)将溶液I与微量元素硼和锌、乙二胺四乙酸混合反应，得到螯合物I; 3)将溶液2与大量元素氮、磷、钾、乙二胺四乙酸混合反应，得到螯合物2； 4)将螯合物I和螯合物2加入到高剪切搅拌机中充分混匀搅拌，得到活性有机质。
3.根据权利要求2所述的有机水溶肥，其特征在于，在步骤I)中，所述蛋白粉、失水山梨醇脂肪酸酯S-80和水用量比以重量份计为35-45:0.75-1.25:54_64。
4.根据权利要求2所述的有机水溶肥，其特征在于，在步骤2)中，所述溶液I与硼、锌、乙二胺四乙酸投料比以重量份计为1:8_10:8-10: 1-2 ； 在步骤3)中，所述溶液2与氮、磷、钾、乙二胺四乙酸投料比以重量份计为1:10-14:10-14:10-14:1-2。
5.根据权利要求2所述的有机水溶肥，其特征在于，所述步骤2)和步骤3)中，螯合反应条件为:温度控制在50-60。。，压力1.5-2.0Pa，维持反应1.0-1.5h。
6.根据权利要求1所述`的有机水溶肥，其特征在于，所述光呼吸抑制剂选自亚硫酸氢钠，2，3-环氧丙酸钾，a-羟基-2-吡啶甲磺酸中的一种或两种以上。
7.根据权利要求1所述的有机水溶肥，其特征在于，所述水溶性增稠剂选自膨润土或海泡石；所述防腐促进剂为壳聚糖。
8.根据权利要求1所述的有机水溶肥，其特征在于，所述植物源表面活性剂是由茶枯饼和菜籽饼按3-9:1-3的重量比混合粉碎后，用2倍重量的水浸泡48-56h所得的浸提物即上清液，其主要成分是皂苷类化合物。
9.根据权利要求1所述的有机水溶肥，其特征在于，所述有机水溶肥由如下重量份的组分制得:光呼吸抑制剂0.75-1.25份，水溶性增稠剂1-3份，活性有机质83.5-94.5份，防腐促进剂2-6份，植物源表面活性剂2-6份。
10.权利要求1-9任一所述有机水溶肥在农作物杂交晚稻、番爺、黄瓜、棉花种植中的应用。
【文档编号】C05G3/00GK103626590SQ201310653520
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年12月5日 优先权日:2013年12月5日
【发明者】唐八生, 曹典军, 彭群, 苏丰薇, 朱丽, 郭帅, 蔡浩 申请人:湖南泰谷生物科技股份有限公司