本发明涉及农业肥料，具体涉及一种肥料增效剂、增效肥料及其制备方法。
背景技术：
我国是化肥使用大国，化肥年用量高达5000万吨(折纯氮磷钾)以上，为农业发展和粮食增产做出了突出贡献。但是肥料利用率普遍较低，当季氮肥利用率仅为35％，磷肥当季利用率约为25％，钾肥利用率约为50％。大量肥料的流失，不仅造成巨大的经济损失，而且还会造成严重的环境污染。因此，为适应发展现代农业的要求，克服资源环境约束的瓶颈，在保证粮食产量的前提下减少化肥投入、提高肥料利用率、保护环境是农业面临的一项迫切任务。近些年，在肥料增效剂方面的研究逐渐增多，但这些研究主要集中于化学抑制剂、植物调节剂的研究和应用上，天然物质在肥料增效剂上的研究较少。
众所周知，多元有机酸作为多功能营养物质参与动植物TCA循环，为物质分解、代谢、合成提供更多能量及刺激因子。TCA循环既是物质分解代谢的组成部分，又是物质合成的重要步骤，为其它生物合成提供原料，为机体提供大量能量。多元有机酸可作为优质能量源与生长因子促进土壤微生物TCA循环，加快新陈代谢，实现微生物迅速富集，直接影响微生物菌群与菌量，提高微生物活性，并能使土壤微生物分泌大量黏性物质，锁住肥料养分、土壤水分，活化、疏松、改良土壤，激发土壤活力。多元有机酸作为游离态铁、镁离子载体进入作物体内，转移至茎叶，参与作物光合作用，增加叶绿素含量，提高光合作用效率，使叶片变厚、变宽，为作物提供更多能量。多元有机酸所携带的大量阴离子官能团，具有对流失率高的铵离子、钾离子及其他大中微量阳离子良好的吸附能力，达到稳定、长效缓释的效果，大大提高肥料利用率。多元有机酸由数十种酸性有机化合物组合而成，富有大量酸性官能团，可提高土壤H+浓度，提高固化态磷酸钙到磷酸二氢钙的转化率，活化土壤磷素，提高作物对磷元素的吸收。多元有机酸能提高植物体内多种抗氧化酶的活性、渗透调节物质含量、叶绿素含量和光合作用水平，促进植物体内某些养分的吸收和运输，最终有利于植物的生长和生物量积累，减轻逆境条件对植物的毒害，提高植物的抗逆性和适应力。但是目前未见将多种多元有机酸复配之后作为肥料增效剂的报道。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种含多元有机酸的肥料增效剂。
本发明还要解决的技术问题是提供包含上述肥料增效剂的增效肥料。
本发明最后要解决的技术问题是提供上述增效肥料的制备方法及在农业种植中的应用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种肥料增效剂，所述肥料增效剂的主要成分为多元有机酸，包括苹果酸、酒石酸、柠檬酸、草酸、丁二酸、腐植酸和聚谷氨酸。
所述苹果酸、酒石酸、柠檬酸、草酸、丁二酸、腐植酸和聚谷氨酸的重量比为0.01～0.12：0.01～0.12：0.10～0.26：0.10～0.27：0.10～0.22：0.01～0.1：0.01～0.1。
本发明中的上述重量比与植物根系分泌物中几种酸的比例相似，更利于保护植物根系，并且该特定比例能起到协同增效的作用。
上述苹果酸、酒石酸、柠檬酸、草酸、丁二酸、腐植酸和聚谷氨酸还可以为其盐的纯品、或有机酸发酵液、或有机酸发酵液干燥物。其中，有机酸盐纯品包括螯合了Na、K、Ca、Mn、Cu、Zn、Fe等一种或多种元素的有机酸酸盐。
上述多元有机酸的相关产品均可从市场购买或者按照现有技术制备。
所述苹果酸、酒石酸、柠檬酸、草酸、丁二酸、腐植酸和聚谷氨酸的重量比为0.05～0.12：0.05～0.12:0.15～0.26：0.15～0.27:0.15～0.22:0.04～0.1:0.04～0.1。
本发明所述的含多元有机酸的肥料增效剂可以为膏状、水状或粉状。
包含上述肥料增效剂的增效肥料也在本发明的保护范围内。
所述增效肥料中的肥料增效剂添加量为0.05-5wt％。
优选的，所述增效肥料中的肥料增效剂添加量为0.1-1wt％。
进一步优选的，所述增效肥料中的肥料增效剂添加量为0.5wt％。
上述增效肥料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照配方比例取苹果酸、酒石酸、柠檬酸、草酸、丁二酸、腐植酸和聚谷氨酸，混合均匀得肥料增效剂；
(2)在肥料喷浆造粒制备工艺中，将步骤(1)所得肥料增效剂混进肥料熔融液中，然后在喷浆造粒干燥机内进行涂布造粒，冷却得增效肥料。
步骤(2)还可替换为：将步骤(1)所得肥料增效剂与市售常规肥料混合均匀即得。所述市售常规肥料为氮肥、钾肥、磷肥或复合肥等。
制备所得增效肥料可显著促进粮食作物、蔬菜类作物或瓜果类作物对肥料养分的吸收，增强作物抗逆能力。实施方式可以为水培、叶面喷施、灌根、机施、撒施或穴施。
天然多元有机酸作为植物体内重要的代谢成分在自然界中广泛存在。苹果酸、柠檬酸、丁二酸等小分子有机酸，是TCA循环的中间代谢产物，TCA循环是植物进行生命活动获取能量的主要方式，通过外源补充上述有机酸，能活化加速整个TCA循环过程，为植物高效供能。此外，苹果酸、酒石酸、柠檬酸、草酸、丁二酸也是植物最主要的根系分泌物，植物根系通过分泌这些有机酸能促进自身对氮磷钾等养分的吸收，同时也能加强植物对铁、镁等有益矿物金属的吸收。植物还可以通过根系有机酸分泌缓解铝、镉、铬、铅等重金属对植物的毒害作用。作物在受到外界胁迫的条件下会使内部有机酸含量降低，容易引起离子含量失衡，对作物生长产生诸多不利。而且多元有机酸可平衡作物代谢过程，在作物生产代谢过程中对果实品质及产量都有决定性作用。腐植酸和聚谷氨酸是由植物根际微生物代谢分泌的高分子有机酸，微生物通过分泌高分子有机酸加强与植物的互作关系，促进作物抗逆抗病能力，此外腐植酸和聚谷氨酸还能改善根际土壤微生态，促进植物营养吸收。综合而言，多元有机酸可以(1)活化土壤氮磷钾元素，提高肥料利用率；(2)激活植物的TCA循环，提高能量供给；(3)促进铁、镁元素吸收，增强植物光合作用；(4)缓解根际重金属及其他非生物胁迫；(5)改善土壤微环境，激发土壤活力。
有益效果：本发明的肥料增效剂综合使用多种多元有机酸，通过合理的配比，并按照一定比例添加进肥料制成增效肥料，施用后能显著提高粮食作物、蔬菜类作物或瓜果类作物的产量和品质，使得植物增产接近两倍；并且可以有效减少肥料使用量，提高肥料的利用率。
具体实施方案
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例1
制备含多元有机酸的肥料增效剂：
所用多元有机酸为含各有机酸的可湿性粉剂，是由各有机酸发酵液经干燥制备得到的。将苹果酸、酒石酸、柠檬酸、草酸、丁二酸、腐植酸和聚谷氨酸按重量比(0.12：0.12：0.26：0.27：0.22：0.1：0.1)混合制得肥料增效剂。
实施例2
制备含多元有机酸的肥料增效剂：将苹果酸、酒石酸、柠檬酸、草酸、丁二酸、腐植酸和聚谷氨酸按重量比(0.01：0.01：0.10：0.10：0.10：0.01：0.01)混合制得肥料增效剂。
实施例3
制备含多元有机酸的肥料增效剂：将苹果酸、酒石酸、柠檬酸、草酸、丁二酸、腐植酸和聚谷氨酸按重量比(0.08：0.10：0.20：0.20：0.15：0.05：0.05)混合制得肥料增效剂。
实施例4
制备含多元有机酸的肥料增效剂：将苹果酸、酒石酸、柠檬酸、草酸、丁二酸、腐植酸和聚谷氨酸按重量比(0.05：0.05：0.15：0.15：0.15：0.04：0.04)混合制得肥料增效剂。
实施例5
按照如下步骤制备含实施例1的肥料增效剂的增效肥料：
将硫铵溶液与磷酸混合后，再与低温转化后的硫酸氢钾料浆形成混酸，混酸与氨气在管式反应器内反应后形成料浆，然后添加实施例1制备的肥料增效剂，在喷浆造粒干燥机内进行涂布造粒，然后输送进冷却塔进一步冷却后即得到所述含多元有机酸肥料增效剂的添加肥(该制备方法具体步骤同常规复合肥的制备)。
所得增效肥料中营养元素为N：P2O5：K2O＝15：15：15，肥料增效剂的添加量为5‰。
实施例6
同实施例5，不同在于肥料增效剂的添加量为1％。
实施例7
同实施例5，不同在于肥料增效剂的添加量为0.1％。
实施例8
同实施例5，不同在于肥料增效剂的添加量为5％。
实施例9
同实施例5，不同在于肥料增效剂的添加量为0.05％。
实施例10
本发明增效肥料比单个或多个有机酸简单混合效果更加优异
以盆栽小白菜为实验对象，试验设3个处理，小区长8m，宽3m，小区面积24m2。各处理均作为基肥施用，复合肥用量为450kg/hm2。其中各处理如下：
表1 小白菜试验设计
表3 含多元有机酸增效复合肥对盆栽小白菜生长特性及产量的影响
本发明中制备的多元有机酸增效复合肥，能够促进小白菜根部的发育，使根增粗、增大，对小白菜植株株高、地下部鲜重、地上部鲜重都有明显的促进作用，可增产41.2％。而复合肥中简单添加其中一种有机酸(T3-T9)的增产效果比本发明中增效肥增产效果低；复合肥中添加功效相同的有机酸(T10-T12)的增产效果也达不到本发明中增效肥增产效果。
实施例11
增效肥料促进作物增产试验
以水稻为实验对象进行小区试验，试验设2个处理，每个处理3次重复，小区长8m，宽3m，小区面积24m2，具体试验处理如表1。各处理均作为基肥施用，复合肥用量为450kg/hm2。
表1 水稻试验设计
表2 各处理对水稻的产量及其构成因素的影响
注：数值表示为平均值±标准差，同列数据后不同小写字母表示差异显著(P<0.05)
由表2可知，与普通复合肥对比，多元有机酸增效复合肥能显著提高水稻有效穗数、千粒重和水稻产量，使水稻增产21.5％。
实施例12
增效肥料增效剂显著提高肥料利用率试验
以玉米为实验对象，进行小区玉米试验。试验设计了3个处理，处理1为不施肥，处理2为施用普通复合肥(15-15-15，按照实施例5的方法制备，仅不含增效剂)，处理3为实施例6制备的增效肥料。小区长8m，宽3m，小区面积24m2，小区四周设置保护行。所施加的肥料为500kg/hm2。
通过对比玉米收获后植株氮、磷、钾的吸收量与播种前氮肥、磷肥、钾肥的施入量，计算本发明中组合型肥料增效剂对肥料的利用率，试验结果如下：
表4 含多元有机酸的肥料增效剂对肥料利用率的影响
由表4可知，本发明中多元有机酸增效复合肥与普通复合肥相比，对玉米N、P、K的利用率分别提高了32.1％、21.8％、23.9％。因此本发明中含多元有机酸的肥料增效剂能显著促进粮食作物增产，提高肥料利用率。
实施例13
增效肥料显著提高作物的抗铝胁迫能力
以小白菜为实验对象，进行小区玉米试验。小区长8m，宽3m，小区面积24m2，小区四周设置保护行。试验设计了3个处理，各处理土壤中Al的含量为50mg/kg，处理1为不施肥，处理2为施用普通复合肥(15-15-15，按照实施例5的方法制备，仅不含增效剂)，处理3为实施例7制备的多元有机酸增效复合肥。
表5 小白菜试验设计
表6 含多元有机酸的肥料增效剂对小白菜鲜重和金属吸收的影响
由表6可知，在Al胁迫的环境条件下，通过施加含多元有机酸的肥料增效剂，与不施肥的处理组相比，小白菜可增产20.3％，与只施普通复合肥相比增产15.6％。而且通过施加含多元有机酸的肥料增效剂，小白菜对Al的吸收大大降低。实验结果表明，含多元有机酸的肥料增效剂能提高植物的抗Al胁迫的能力，从而促进植物的生长。
实施例14
增效肥料减少化肥的施用试验
以盆栽小白菜为实验对象，试验设3个处理，其中处理1为试验对照(普通复合肥15-15-15，按照实施例5的方法制备，仅不含增效剂)，施用量为400mg/kg土，处理2为实施例8制备的多元有机酸增效复合肥，施用量为400mg/kg土，处理3为实施例2制备的多元有机酸增效复合肥，施用量在处理2的基础上减少15％，即施用量为340mg/kg土。
表3 含多元有机酸增效复合肥对盆栽小白菜生长特性及产量的影响
本发明中制备的多元有机酸增效复合肥，能够促进小白菜根部的发育，使根增粗、增大，对小白菜植株株高、地下部鲜重、地上部鲜重都有明显的促进作用，可增产41.2％。当减施15％质量的肥料时，依然可以对白菜产量提高17.5％，这说明本发明中含多元有机酸的肥料增效剂可以有效的减少化肥的使用量。