一种基于分离技术的高纯度壳寡糖缓释肥料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于缓控释肥生产技术领域，具体涉及一种基于分离技术的高纯度壳寡糖 缓释肥料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 壳寡糖（Chitosanoligosaccharide)，是指D-氨基葡萄糖以0 - 1. 4糖苷键 连接的低聚糖，由几丁质降解得壳寡糖后再降解制得，或由微生物发酵提取的低毒杀菌剂， 是一种水溶性好、功能作用大、生物活性高的低分子量产品。壳寡糖可用于农业领域，壳寡 糖本身含有丰富的C、N，可被微生物分解利用并作为植物生长的养分，而且壳寡糖还能够 诱导植物的抗病性，可以开发为生物农药、生长调节剂和肥料等。
[0003] 研宄表明，壳寡糖可有效提高水果和蔬菜产量，防治病虫害，增殖土壤和生物菌肥 的有益菌，被誉为"不是农药的农药"、"不是化肥的化肥"，壳寡糖的这种药肥双效的特殊作 用决定其在农业领域的广泛应用。农业专用壳寡糖，是根据植物的生长需要，采用独特的生 物技术生产而成，分为固态和液态两种类型，其具体功能如下： 1、诱导杀菌剂 壳寡糖以其来源广泛、诱抗活性高并能调节植物生长发育等优势，逐渐成为国内外关 注热点。作为生物农药，壳寡糖在防病和抗病方面有着多种机制，除了作为活性信号分子， 迅速激发植物的防卫反应，启动防御系统，使植物产生酚类化合物、木质素、植保素、病程相 关蛋白等抗病物质，并提尚与抗病代谢相关的防御酶和活性氧清除酶系统的活性，壳暴糖 对植物病原菌直接的抑制作用也是其抗病的必要组成部分。
[0004] 抗菌机理是：在酸性条件下，壳寡糖分子中铵离子与细菌细胞壁所含硅酸、磷酸脂 等解离出阴离子结合，从而阻碍细菌大量繁殖；然后，壳寡糖进一步低分子化，通过细胞壁， 进入微生物细胞内，使遗传因子从DNA到RNA转录过程受阻，造成微生物彻底无法繁殖。将 壳寡糖用于制造生物农药是未来的发展方向，它在环境中易于降解，完全不会对环境造成 污染，兼有药效和肥效双重生物调节功能的特点，可诱导激活植物免疫系统，提高植物抗病 毒能力。
[0005]、植物功能调节剂 壳寡糖可作为植物功能调节剂，具有活化植物细胞，促进植物生长，调节植物抗性基团 的关闭与开放，激活植物防御反应，启动抗病基因表达等作用。日本已将壳寡糖制成植物生 长调节剂，用于提高某些农作物产量。研宄表明，壳寡糖处理过的黄瓜植物不但对霜霉病的 抗性增强，而且对果实采收期可提前3~5d，产量明显提高。
[0006]、种子被膜剂 壳寡糖作为一种植物生长调节剂及抗菌剂，可诱导植物产生PR蛋白和植保素，利用壳 寡糖为基本成分研制的新型种衣剂，具有巨大的生产潜力。陆引罡等对壳寡糖油菜种衣剂 剂型应用效果进行研宄，利用壳寡糖酶降解壳寡糖获得的壳寡糖为基本成分，配以化肥、微 量元素及防腐剂等成分进行混合，调制成较稳定的胶体溶液后拌种，对油菜种子发芽和出 苗均无明显影响，但可促进油菜生长，提高壮苗率，增加产量，增产幅度在4. 33%~9. 67%， 增产以增加每角果粒数为主。壳寡糖拌种可明显抑制油菜菌核病的发生，油菜品种的防治 率为 34. 19% ~44. 1%。
[0007]、作物抗逆剂 壳寡糖诱导作物的抗性不仅表现在抗病（生物逆境）方面，也表现在抵抗非生物逆境 方面。施用壳寡糖对作物的抗寒冷、抗高温、抗旱涝、抗盐碱、抗肥害、气害、抗营养失衡等方 面均有良好作用。这是由于壳寡糖对作物本身以及土壤环境均产生了多方面的良好影响， 譬如壳寡糖诱导作物产生的多种抗性物质中，有些具有预防、减轻或修复逆境对植物细胞 的伤害作用；另壳寡糖能促使作物生长健壮，健壮植株自然也有较强的抗逆能力。
[0008] 研宄表明，壳寡糖可诱导草莓悬浮培养细胞的活性氧迸发，同时也可诱导活性氧 清除酶活性上升，可以认为壳寡糖处理能直接诱导活性氧产生速率的早期直接增加。这可 能有利于启动活性氧信号系统，并引起抗性信号的转导。而在处理后期活性氧清除酶一一 CAT和SOD活性显著增加，可以清除过多活性氧，避免活性氧积累对细胞的伤害作用。因而 壳寡糖处理草莓细胞可以诱导产生抗性反应。实践中，当作物幼苗遇低温冷害而萎蔫时，及 时施用壳寡糖，很快植株就恢复了长势；当作物不论是什么原因导致根系老化时，施用壳寡 糖能促发有活力的新根；当作物遭受农药药害导致枝叶枯萎时，施用壳寡糖可以辅助解毒 并使之很快就抽出新的枝叶。
[0009] 因此，壳寡糖在农业上应用具有微量（PPM级）、高效、低成本、无公害等特点，对我 国农业可持续性发展具有重要意义。
[0010] 目前，国内学者主要研宄利用无机包膜材料、水溶性高分子包膜材料等生产缓控 释肥。与普通肥料相比，这些肥料有一定的缓控释效果，但由于包膜材料是水溶性的，其养 分释放速度受水份影响很大，因此，对于种生长期长、浇水量大的作物适应性较差，肥料养 分释放规律很难与作物养分吸收规律相吻合。因此研制和开发新型、高效、低廉、可生物降 解的包膜材料是今后努力的方向。
[0011] 由于壳寡糖具备生物可降解性，因此可制备成包膜材料，利用壳寡糖的渗透和降 解速度来控制对养分的释放。本发明利用废弃甲壳资源采用生物技术进行分离提取的高纯 度壳寡糖作为包膜材料来对尿素中的氮进行控制释放，为甲壳素的资源利用和开发新型肥 料提供了一条新的思路。
【发明内容】
[0012] 本发明是根据作物生产的需肥规律、抗病机制开发的一种新型多功能壳寡糖缓释 肥料产品，含有独特的抗病因子，能提高肥料的利用率，显著改善作物品质，达到增产增收 的效果。
[0013] 本发明的主要内容包括壳寡糖缓释肥料原料的选择、各原料的复配、混合、包装。 本发明的技术方案如下： 本发明的壳寡糖缓释肥料，原料组分如下，均为重量份： 4%壳寡糖包膜尿素 30-100份， 6%壳寡糖包膜尿素 30-100份， 尿素 160-350份， 硫酸铵 50-150份， 过磷酸钙 80-260份， 钙镁磷肥 40-150份， 硫酸钾 200-550份， 腐植酸 20-60份， EDTA螯合微量元素 2-10份； 上述原料均为市售产品，其中： 所述4%壳寡糖包膜尿素是指包膜层质量为总质量的4%，氮磷钾质量百分比为 43-0-0 ； 所述6%壳寡糖包膜尿素是指包膜层质量为总质量的6%，氮磷钾质量百分比为 43-0-0 ； 所述壳寡糖包膜尿素的制备方法，是将100 °c温度下溶解的壳寡糖溶液均匀地喷洒到 尿素颗粒表面，烘干即可； 所述尿素中氮的含量为46%，为质量百分比； 所述硫酸铵中氮的含量为21%，硫的含量为24%，均为质量百分比； 所述过磷酸钙中五氧化二磷的含量为16%，氧化钙的含量为24%，硫的含量为14%，均为 质量百分比； 所述钙镁磷肥中五氧化二磷的含量为18%，氧化钙的含量为45%，氧化镁的含量为12%， 氧化硅的含量为20%，均为质量百分比； 所述硫酸钾中氧化钾含量为60%，为质量百分比； 所述腐植酸分子量为2000~5000,氮含量为1% -6%，为质量百分比； 所述EDTA螯合微量元素含EDTA螯合锌、EDTA螯合锰等多种螯合态微量元素； 上述所有原料的粒径均在2-5毫米范围内为佳。
[0014]目前，制备壳寡糖的方法主要有降解法和合成法，其中降解法包括酸解法、氧化降 解法、物理降解法和酶降解法，酶降解法通常优于化学降解法，在较温和的反应条件下进 行，不需要加入大量的反应试剂，绿色无污染。本发明产品中的壳寡糖采用酶解法制备，使 用专一性的壳聚糖酶进行降解，采用有机溶剂法提取壳寡糖，是一种基于分离技术的高纯 度壳寡糖。
[0015] 进一步优选的壳寡糖缓释肥料，原料组分如下，按重量份： 4%壳寡糖包膜尿素 50-95份， 6%壳寡糖包膜尿素 50-95份， 尿素 180-260份， 硫酸铵 80-120份， 过磷酸钙 140-190份， 钙镁磷肥 90-100份， 硫酸钾 300-340份， 腐植酸 30-50份， EDTA螯合微量元素 5-8份。
[0016] 最优选的壳寡糖缓释肥料，原料组分如下，按重量份： 4%壳寡糖包膜尿素 50份， 6%壳寡糖包膜尿素 50份， 尿素 190份， 硫酸铵 90份， 过磷酸钙 175份， 钙镁磷肥 100份， 硫酸钾 330份， 腐植酸 10份， EDTA螯合微量元素 5份。
[0017]本发明壳寡糖缓释肥料的制备方法，将上述各原料一起放入搅拌机中搅拌5-10 分钟，充分混匀，然后计量、包装，即得成品。
[0018] 本发明产品的优良效果如下： 1、本发明产品对植物生长有着独特的作用，具有活化植物细胞、促进植物生长等功效