一种缓释型水葫芦生长调控剂及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于植物生长调控剂领域，具体涉及一种缓释型水萌芦生长调控剂及制备 方法。
【背景技术】
[0002] 20世纪50年代我国大量引入和种植水萌芦用作饲料，然而由于水萌芦繁殖速度 极快以及人类的管理不善，水萌芦侵入了大量湖泊，造成了严重的危害，例如破坏航道、影 响水体生态系统等，被列为了 "十大恶草"，因此如何防范水萌芦的危害成为了社会的关注 热点之一。
[0003] 为消除水萌芦的入侵破坏，目前的解决方案为抑制水萌芦的生长或消灭水萌芦， 主要有物理、化学和生物三类方法：（1)打捞和机械破碎的物理方法，该方法不能够破碎水 萌芦的幼叶芽，当温度等环境条件适宜时，水萌芦幼芽能够死而复生；（2)化学类或植物源 除草剂的杀灭方法，该方法通过叶面喷洒方式起效，但杀灭水萌芦的效果受日照、温度等环 境条件影响较大，灭杀效果不稳定，此外，受污染的水萌芦茎叶失去进一步利用开发的价 值，并且死亡的水萌芦容易沉入水底，造成二次污染；（3)引入生物类或微生物类天敌消除 水萌芦，这种方法见效缓慢，且可能诱发新物种入侵的风险。
[0004]总的来说，现有的水萌芦防治方法着眼于减少水萌芦的存在，以消除水萌芦的破 坏作用。然而，事实上水萌芦不仅具有水体治理作用，还能够被加工为饲料、肥料、消毒剂、 燃料，甚至是药物辅助材料。目前已有的防治水萌芦的方法并不能达到既控制水萌芦危害， 又保留水萌芦的水体治理作用和资源优势的效果。
【发明内容】
[0005] 本发明目的在于针对现有水萌芦治理技术的不足，开发一种缓释型水萌芦生长调 控剂，能够有计划地实现对水萌芦生长的促进和抑制作用，从而在较长的水萌芦生长期内 更好地发挥水萌芦的污水治理及其他资源化利用途径。
[0006] 为完成本发明任务，本发明人在已有的防治或抑制水萌芦所公开的方法的基础 上，深入研究了入侵植物飞机草对水萌芦的化感作用。在此基础上，提出将飞机草的提取物 经过粗分离处理后，以吸附型材料为载体，制备缓释型水萌芦生长调控剂。
[0007] 本发明提供的一种缓释型水萌芦生长调控剂，其特征在于该物质以飞机草提取物 为活性成分，以自制的生物炭、大孔硅胶或活性炭等市售的大孔吸附材料为载体，每克调控 剂中含有多酚210~230毫克，黄酮420~450毫克，缓释周期至少为20天。该调控剂可 装入透水无纺布袋后直接投入到水体中使用，按照每平方米水域折算，当本发明提供的调 控剂用量< 25克时，可明显促进水萌芦生长，而用量彡35克时，可明显抑制水萌芦生长。
[0008] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种缓释型水萌芦生长调控剂的制 备方法，该方法的工艺步骤和条件如下：
[0009] (1)原料处理：将飞机草的叶自然干燥后，粉碎为尺寸为1厘米左右的颗粒备用；
[0010] (2)提取物的制备：称取飞机草叶颗粒，加入8倍重量的pH值为5~9的水溶液， 将温度控制在30~50°C，用28kHz、300W超声波处理30分钟，然后在相同温度、30r/min搅 拌条件下提取4小时，分离飞机草残渣和水提取液，将水提取液在50°C、0. 07MPa真空度条 件下浓缩，得到膏状物a，接着将飞机草残渣用8倍重量的含有乙醇的pH值为5~9的水溶 液，在常温（彡30°C )、30r/min搅拌条件下提取4小时，得到飞机草的乙醇水溶液提取液， 将提取液在50°C、0. 07MPa真空度条件下浓缩，回收乙醇并得到膏状物b，最后，将膏状物a 和b按照质量比1 :1混合，得到膏状粗提物；
[0011] ⑶提取物的分离：室温下，准备装填好1〇〇~200目硅胶（青岛海洋化工）的层 析柱，按照层析柱中硅胶质量的1/40将上述膏状粗提物装入到层析柱中，然后用乙醇水溶 液进行洗脱，洗脱剂流速1. 5mL/min，当洗脱液在248nm吸光度值大于0. 3后，收集洗脱液， 洗脱剂的总用量为层析柱中硅胶质量的20倍，将收集的洗脱液在50°C、0. 07MPa真空度条 件下浓缩，回收乙醇，并得到固体物质含量为30~40%的飞机草提取物；
[0012] (4)缓释型调控剂的制备：称取上述飞机草提取物50份，加入2份磷酸和15~20 份载体材料，搅拌混合均匀，然后将此混合物用1~2kW微波辐照15分钟，最后在50°C烘箱 中干燥，得到水萌芦生长调控剂。
[0013] 所述的一种缓释型水萌芦生长调控剂的制备方法，其特征在于所述步骤（1)中飞 机草可以为30~45厘米高度的飞机草幼苗植株或110~130厘米高度的无花飞机草成株。
[0014] 所述的一种缓释型水萌芦生长调控剂的制备方法，其特征在于所述步骤（2)中提 取物的制备用乙醇水溶液中乙醇的体积分数为40 %~60 %。
[0015] 所述的一种缓释型水萌芦生长调控剂的制备方法，其特征在于所述步骤（3)中提 取物的分离用乙醇水溶液中乙醇的体积分数为60 %~80 %。
[0016] 所述的一种缓释型水萌芦生长调控剂的制备方法，其特征在于所述步骤（4)中载 体材料可以为自制的生物炭、大孔硅胶或活性炭等市售的大孔吸附材料。
[0017] 所述的一种缓释型水萌芦生长调控剂的制备方法，其特征在于所属步骤（4)中自 制的生物炭载体材料是指将飞机草叶颗粒在1800W微波条件下辐照15分钟得到活化的生 物炭。
[0018] 本发明采用超声波处理物料后，温水溶液和乙醇水溶液依次辅助提取的方法，提 高飞机草中化感活性物质的提取率，并且提取、分离和浓缩温度控制在50°C以下，可有效避 免破坏活性成分。本发明采用硅胶柱层析方法对飞机草提取物粗分离，不仅能够有效浅化 飞机草提取物的颜色，还能够提高单位重量提取物中活性物质含量，有利于后续吸附过程 的进行以制备缓释型调控剂。微波辐射具有穿透性，可同时在物质内部和表面产生作用。在 利用载体材料吸附飞机草提取物的同时采用微波辐照，可对载体材料内部孔洞以及载体材 料表面的基团产生活化作用，从而进一步增强飞机草提取物在载体材料中的吸附。微波辐 射产生的能量有助于带走吸附在载体材料中飞机草提取物的水分，使提取物进一步固化在 载体材料中，达到活性物质高含量和缓释目的。
[0019] 本发明提供的缓释型水萌芦生长调控剂，巧妙地利用了飞机草中水溶和醇溶物质 对水萌芦的化感作用，具体表现为：低浓度促进、高浓度抑制水萌芦根系活力，从而促进或 抑制根系生长。植物根系是活跃的吸收器官和合成器官，根的生长情况和活力水平直接影 响茎叶的营养状况及产量水平。水萌芦可有性繁殖，也可无性繁殖。当温度高于13°C时，便 可通过匍匐枝与母株分离的方式进行大量地无性繁殖（宋任彬，杨琏，何锋，等.水萌芦控 制性种养技术研究[J].环境科学导刊，2011，30(4) :5-7，16.)。本发明提供的生长调控剂 通过对水萌芦的根系的生长产生促进或抑制作用，从而影响水萌芦植株的生长发育，可达 到避免水萌芦过度繁殖或水萌芦死亡的效果。本发明提供的生长调控剂是通过投入到水体 中发挥作用的，不会直接作用于水萌芦叶面，因此，不会影响水萌芦在水体中的飘浮状态， 即不会存在生长受抑制的水萌芦沉入水底产生二次污染的风险。
[0020] 本发明提供的生长调控剂以吸附材料为载体，当这些调控剂投入到水体中时，利 用载体材料与水体中飞机草提取物浓度差作用原理可实现缓释的功能，实验测定当生长调 控剂采用透水无纺布袋以每包100克重量封装投入水体后，以飞机草提取物中多酚和黄酮 物质的释放量表征，该调控剂的缓释时间至少为20天，在此期间可稳定发挥促进或抑制水 萌芦生长的效果。当调控剂失效后，可通过打捞出无纺布袋的方式，避免载体材料产生二次 污染，并且这些载体材料可反复用于吸附飞机草提取物制备生长调控剂，达到循环利用目 的。此外，调控剂中包含的吸附材料自身具有水体治理的作用，因此该调控剂不仅可用于有 计划地调节和控制水萌芦幼苗和成株生长，还附带有污水处理的功能。
[0021] 本发明具有以下优点：
[0022] (1)新源开发，变废为宝：飞机草是一种入侵性杂草，繁殖能力极强，对生态破坏 严重，本发明所述的缓释型水萌芦生长调控剂以