CN101591204A - 一种新型生态增效调理剂 - Google Patents
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Abstract
一种新型生态增效调理剂,主要有氨基酸聚合物和吸附剂组成,其制备方法主要包括以下步骤:将氨基酸聚合物按一定比例加入到吸附剂中,混匀,造粒或不造粒,干燥,包装,此外,还涉及上述调理剂在农业上的应用。本发明的新型生态增效调理剂,具有提高肥料利用率,促进植物均衡吸收营养,提高植物抗逆及抗病虫害能力,提高作物产量、改善农产品品质的功能;在提高经济效益的同时,具有显著的节肥效果,生态环境效益巨大。
Description
技术领域
本发明涉及土壤与植物营养技术领域。是一种能提高肥料利用率,促进植物均衡吸收营养、增强作物吸收养分能力的调理剂及其在作物上的使用技术。
背景技术
自20世纪60年代以来,全球范围内农用化学工业的快速发展对作物生产与环境带来了前所未有的影响。但是,我国肥料利用率只有30%左右,大多数养分随径流、渗漏和挥发等途径损失掉了,不仅增加了生产成本,浪费了资源,更重要的是造成了环境污染。提高氮肥利用率,减少氮素的损失,最终达到促进生产与环境保护的统一是农业专家面前的难题与挑战。
认识到问题的严重性与紧迫性,目前,国际上针对如何提高肥料利用率,减少肥料损失带来的环境污染,进行了大量研究。氮肥增效剂是肥料增效剂中研究最多的肥料增效剂,它是一类进入土壤后能够影响土壤生化环境,调节土壤某些酶活性,影响土壤微生物对氮肥作用,降低氮素损失的物质。
氮肥增效剂的使用,已经引起各国经销商和广大农民的注意。硝化/脲酶抑制剂对于解决氮肥特别是尿素及含尿素肥料施用中带来的问题已经显示其效果和很好的应用前景。但是单独某一种硝化/脲酶抑制剂的作用效果都不是很理想,也有的产品还存在许多问题,再加上人们对于健康的关注,由此引发的食品安全生产与生态环境和谐发展成为各类产品研发过程中始终要考虑的方面。
新型生态增效调理剂正是从农产品安全生产与生态环境和谐发展出发来研究的。
国内外大量实践证明,聚天冬氨酸应用于作物生产在提高肥料利用率、农作物产量与品质方面均有显著效果。
US5861356A专利报道了天冬氨酸及谷氨酸聚合及应用情况,一些文献(如中国种业,2001(4):17;中国种业,2001(5):20)也报道了应用情况。但这些文献均有一定局限性,表现在:1)液体形态使用时需要先行稀释,再一次、两次甚至多次喷施,增加了劳动强度,提高了劳动成本,2)田间撒布面积过大,增加了流失的可能性,3)田间撒布面积过大,增加了降解速率。
而本发明通过吸附剂把氨基酸聚合物吸附后,可以与肥料共同施用,无需增加劳动强度,不会提高劳动成本,同时由于与肥料共同施用,使其与肥料接触面大大增加,也更集中在植物根系周围,降低流失速率,延长了作用时效,更有利于氨基酸聚合物效力的发挥。
至于吸附剂方面,专利公开号CN1125213A、CN1477086A、CN101050151A及授权公告号CN100334042C等公布了肥料增效剂及其合成方法,还有其他一些涉及麦饭石、粉煤灰、稀土、草炭、膨润土菌类、活化酶、海泡石以及复合氨基酸的专利,如CN1339550A、CN1073157A、CN1162586A、CN1082525A、CN1233606A、CN1245196A、CN1398949A、CN1413963A、CN1389543A、CN1109269A。以上专利涉及本发明所采用的一些吸附剂,但均没有考虑本发明所述氨基酸聚合物活性成分。
本发明根据活性成分的特点,采用麦饭石、粉煤灰、膨润土、海泡石、稀土、草炭等无机/有机吸附剂。
在使用技术上,本发明的调理剂可以单独用于作物种植上,也可与肥料掺混后共同使用。具有环境友好的特点,适合于生产无公害、绿色农产品。还可用于养殖业。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型生态增效调理剂,它具有提高肥料利用率,促进植物均衡吸收营养,提高植物抗逆及抗病虫害能力,提高作物产量、改善农产品品质的功能;在提高经济效益的同时,具有显著的节肥效果,生态环境效益巨大。
为达到上述目的,本发明的新型生态增效调理剂,以质量百分含量计算,主要由活性成分——氨基酸聚合物占5%~95%,吸附剂——占95%~5%麦饭石、粉煤灰、草炭、膨润土、海泡石、稀土等无机吸附剂/有机吸附剂一种或多种甚至是全部配制而成。
本发明所用氨基酸原料均来自市场销售产品,合成方法参考Sidney W.Fox and KaoruHarada.The Thermal Copolymerization of Amino Acids Common to Protein.J.Am.Chem.Soc.;1960;82(14)pp 3745-3751。本发明所用吸附剂原料同样来自市场销售产品,具有灵活的可操作性。
本发明提供的新型生态增效调理剂制备方法,在活性成分——氨基酸聚合物与吸附剂混匀后,经检验合格可以直接包装销售,也可以采用复合/混肥设备进行造粒包装销售。
本发明还提供该新型生态增效调理剂在农业上的应用,将该调理剂用于农业种植业,可以提高肥料利用率,促进作物均衡吸收营养,提高作物抗逆及抗病虫害能力,提高作物产量、改善农产品品质的功能;在提高经济效益的同时,具有显著的节肥效果,生态环境效益巨大;用于养殖业,可以提高畜禽水产品活体抗病能力,促进它们的生长,产量及质量均显著提高。
本发明的技术方案如下:
1、一种新型生态增效调理剂,主要由氨基酸聚合物和吸附剂组成,以质量百分含量计算,氨基酸聚合物占5%~95%,吸附剂占95%~5%。
2、如上所述的新型生态增效调理剂,其特征在于所述吸附剂是麦饭石、粉煤灰、膨润土、海泡石、稀土和草炭中一种或几种。
3、如上所述的新型生态增效调理剂,其特征在于所述氨基酸聚合物是甘氨酸(GLY)、亮氨酸(LEU)、蛋氨酸(MET)、酪氨酸(TYR)、组氨酸(HIS)、苏氨酸(THR)、丙氨酸(ALA)、异亮氨酸(ILE)、色氨酸(TRY)、胱氨酸(CYS)、赖氨酸(LYB)、天门冬氨酸(ASP)、缬氨酸(VAL)苯丙氨酸(PHE)、脯氨酸(PRO)、丝氨酸(SER)、谷氨酸(GLU)、精氨酸(ARG)天冬酰胺(ASN)和谷胺酰胺(GLN)共聚或自聚成的氨基酸聚合物,氨基酸聚合物中至少有一种单体是含有两个或以上的羧基或氨基/亚氨基的氨基酸。
4、如上所述的新型生态增效调理剂,其特征在于氨基酸聚合物的粘均分子量为1000~20000。
5、一种的新型生态增效调理剂制备方法,该方法包括以下步骤:
(1)将吸附剂分别粉碎成粉末状;
(2)将氨基酸聚合物溶于水,然后按吸附剂与氨基酸聚合物的预定比例均匀喷洒到(1)中的粉末状吸附剂上,其中以质量百分含量计算,氨基酸聚合物占5%~95%,吸附剂占95%~5%;
(3)将(2)所得混合物进行干燥后直接包装或进行造粒、干燥后包装。
6、如上所述的新型生态增效调理剂制备方法,其特征在于所述步骤(3)中,在造粒时可以加入粘结剂。
7、如上所述的新型生态增效调理剂的用途,其特征在于用于农业的种植和动物养殖方面。
附图说明
图1为本发明的新型生态增效调理剂制备流程示意图
具体实施方式
以下仅仅是本发明的一些实例,本发明并不受这些实例的限制。
实施例1:新型生态增效调理剂
氨基酸聚合物的生产方法是将天冬酰胺(ASN)、甘氨酸(GLY)、蛋氨酸(MET)、赖氨酸(LYB)按10∶1∶1∶1(摩尔比)混合均匀后,取180公斤加入到500L的电热转动缩合反应器中,在215℃加热5.5小时,冷却后得到反应产物135公斤,用黏度法测定其分子量为18700,将反应产物加入不锈钢反应釜,加入54公斤氢氧化钾(KOH),升温至70℃,反应3小时,调节pH值到9.5,得到重量比40%的氨基酸聚合物342公斤。
吸附剂混合是将膨润土、草炭按重量比5∶1进行预混合。
将反应最终得到的氨基酸聚合物与吸附剂按重量比1∶20进行二次混合,均匀后加入粘结剂进行造粒,经干燥、检验合格后为成品。
实施例2:新型生态增效调理剂
氨基酸聚合物的生产方法是将谷氨酸(GLU)、亮氨酸(LEU)、酪氨酸(TYR)、色氨酸(TRY)按12∶1∶1∶1(摩尔比)混合均匀后,取180公斤加入到500L的电热转动缩合反应器中,在215℃加热5.5小时,冷却后得到反应产物127公斤,用黏度法测定其分子量为7700。
吸附剂混合是将粉煤灰、海泡石按重量比5∶1进行预混合。
将反应最终得到的氨基酸聚合物与吸附剂按重量比1∶2进行二次混合,均匀后加入粘结剂进行造粒,经干燥、检验合格后为成品。
实施例3:新型生态增效调理剂
氨基酸聚合物的生产方法是将精氨酸(ARG)、丝氨酸(SER)、缬氨酸(VAL)、脯氨酸(PRO)按10∶1∶1∶2(摩尔比)混合均匀后,取180公斤加入到500L的电热转动缩合反应器中,在215℃加热5.5小时,冷却后得到反应产物127公斤,用黏度法测定其分子量为1500。
吸附剂混合是将麦饭石、稀土按重量比20∶1进行预混合。
将氨基酸聚合物与吸附剂按重量比10∶1进行二次混合,均匀后经干燥、检验合格后为成品。
实施例4新型生态增效调理剂生物降解试验
将实施例1的产品(增效调理剂)与US5861356A(聚天冬氨酸)产品进行生物降解对比试验,取含氨基酸聚合物150毫克的增效调理剂与150毫克聚天冬氨酸分别置于1公斤菜园土中混匀,在24℃恒温培养箱培养,每隔10天进行破坏性取样测定计算增效调理剂与聚天冬氨酸的到各时段末的分解量,见下表(单位:%)。
样品种类 | 10天 | 20天 | 30天 | 40天 | 50天 | 60天 | 70天 |
增效调理剂 | 3.3 | 8.6 | 15.4 | 24.9 | 36.4 | 51.7 | 63.6 |
聚天冬氨酸 | 3.7 | 9.5 | 17.8 | 28.1 | 41.3 | 58.2 | 75.4 |
从上表数据看出,氨基酸聚合物与吸附剂结合前,到70天时分解75.4%,与吸附结合后,到70天时分解63.6%,降解速率明显降低,延长了作用时效。
实施例5新型生态增效调理剂淋溶试验
将实施例1的产品(增效调理剂)与US5861356A(聚天冬氨酸)产品进行淋溶对比试验,试验分两组。
第一组试验是在100厘米长有机玻璃圆柱体(直径20厘米)的内进行,圆柱体两端空心,其中一端用用0.1毫米铁纱布封严,内衬粗滤纸,将细沙洗干净,控干水分,从圆柱体开口端装入圆柱体至端口8厘米止,圆柱体开口端朝上直立,取含氨基酸聚合物150毫克的增效调理剂与150毫克聚天冬氨酸分别置于细沙表面,通水进行淋溶试验,保持水位高度在细沙表面5厘米,下端用量筒接取滤出液,以接取50毫升为一个单位在70℃恒温水浴蒸干,测定滤出液中氨基酸聚合物的含量,见下表(单位:毫克)。
样品种类 | 第一个50毫升 | 第二个50毫升 | 第三个50毫升 | 第四个50毫升 | 第五个50毫升 | 累计流失量 |
增效调理剂 | 5.2 | 14.7 | 16.5 | 14.8 | 12.1 | 63.3 |
聚天冬氨酸 | 76.3 | 53.9 | 18.6 | 0.2 | 0.1 | 149.1 |
从上表数据看出,氨基酸聚合物与吸附剂结合前,到第五个50毫升时,累计流失量为149.1毫克,流失率达到99.4%,与吸附结合后,到第五个50毫升时,累计流失量达到63.3毫克,,流失率仅为42.2%,流失速率大大降低。
第二组试验是在田间小区进行,小区为水泥池,长宽为2米×2米,深度1.5米,底部不密封,与自然土壤接触。将风土干混匀填入池中,试验用土的理化性质见下表:
试验用土的土壤理化状况
在各小区中央直径30厘米范围施入含聚合氨基酸500克的增效调理剂与500克聚天冬氨酸,然后往小区中央直径40厘米范围通水,每小区通水150公斤,约相当于70%田间持水量,通水时保持水流恒定,通水结束后5小时在0~20、20~40、40~60、60~80、80~100厘米土层取样测定氨基酸聚合物含量,结果见下表(mg/kg土)。
从上表数据看出,氨基酸聚合物与吸附剂结合前,大部分流失到20~40厘米的土层,占施入量的21.70%,而保留在0~20厘米的量仅占施入量的12.33%,与吸附结合后,大部分保留在表层,占施入量的30.47%,流失到20~40厘米的量仅占施入量的8.5%,说明氨基酸聚合物与吸附剂结合后,使氨基酸聚合物移动性降低,也就是保持在植物根系附近的时间延长。
实施例6新型生态增效调理剂在小麦上试验效果
将实施例2的产品用于江苏建湖县的小麦种植试验,小麦品种为淮麦19,按照5公斤/亩增效调理剂用量与底肥同时施用,2007年11月7日播种,收获时使用增效调理剂的小麦产量比对照增幅达21.4%。对照为不使用增效调理剂的组。
田间抗性如下表:
说明小麦使用该增效调理剂,可以增加小麦抗逆性,减少病害的发生和植株的倒伏。
说明小麦使用该增效调理剂,可以显著增加产量。
实施例7新型生态增效调理剂在水稻上试验效果
将实施例1的产品用于黑龙江齐齐哈尔市的水稻种植试验,按照5公斤/亩增效调理剂用量与底肥同时施用,2006年在齐齐哈尔泰来县后拖力河试验表明,使用增效调理剂,水稻增产11.62%。对照为不使用增效调理剂的组。
2007年在齐齐哈尔查哈阳农场、富裕县的大规模试验表明,使用增效调理剂,水稻增产幅度在17.6~52.1之间。
抽取垦建10进行品质测定,结果如下:
上表数据与中华人民共和国优质稻谷国家标准GB/T17891-1999对比,数据表明使用增效调理剂可以提高稻谷的质量,等级也随之提高。
优质稻谷质量指标(节选自GB/T17891-1999)
实施例8新型生态增效调理剂在养猪上试验效果
将实施例3的产品用于海南儋州的养猪试验,猪的品种为杜洛克等瘦肉型种公猪与当地良种母猪杂交的二元商品仔猪,试验于2007年2月26日开始,选100头同龄小猪,50头饲喂增效调理剂,把增效调理剂与生喂料按照1∶100的比例混匀投料,另50头在相邻的圈中饲喂作为对照,饲喂15天后,发现饲喂增效调理剂的小猪毛色澄亮,活力强,没有发病情况,而对照则毛色发暗,活力一般,有7头发病。到7月15日称重,饲喂调理剂的47头猪的体重在90~95公斤之间,余下3头在85~88公斤间,且猪的卖价也高;而对照仅有9头在90~95公斤之间,余下41头在79~86公斤之间,可见,使用增效调理剂饲喂猪,不考虑使猪至少提前半个月出栏,提高了猪圈的使用效率,节约的时间与投入等,直接提高纯收益达到70元/头猪。
实施例9新型生态增效调理剂在养鸡上试验效果
将实施例3的产品用于海南儋州的养鸡试验,鸡的品种为当地文昌鸡,试验于2007年2月26日开始,选100只7日龄仔鸡,50只饲喂增效调理剂,把增效调理剂与饲料按照1∶100的比例混匀投料,另50只在相邻的圈中饲喂作为对照,饲喂15天后,发现饲喂增效调理剂的仔鸡毛色发亮,显得精神,没有打预防针及使用抗生素,而对照既打了预防针,又使用了抗生素,而且毛色一般,还有4只发病。到5月25日称重,饲喂调理剂的50只鸡的体重在1.27公斤~1.41公斤之间;而对照的50只鸡体重在1~1.12公斤之间,可见,使用增效调理剂饲喂鸡,能促进鸡的体重快速提高,且鸡的毛色和肉味均优于对照,卖价比对照高出0.2元/公斤,直接提高纯收益达到1.5元/只鸡。
实施例10新型生态增效调理剂在养虾上试验效果
将实施例3的产品用于广西北海的养虾试验,虾的品种为基围虾,2007年9月16日放苗,9月24日试验开始,相邻两个虾池,一个饲喂增效调理剂,把增效调理剂与饵料按照1∶100的比例混匀投料,另一个作对照。到2008年1月1日捕捞时,发现饲喂增效调理剂的对虾蹦跳强,虾壳亮而硬,每10尾平均体长达到12.1厘米,并且肉质鲜嫩;而对照的每10尾平均体长是10.3厘米,肉质一般。
Claims (7)
1、一种新型生态增效调理剂,主要由氨基酸聚合物和吸附剂组成,以质量百分含量计算,氨基酸聚合物占5%~95%,吸附剂占95%~5%。
2、如权利要求1所述的新型生态增效调理剂,其特征在于所述吸附剂是麦饭石、粉煤灰、膨润土、海泡石、稀土和草炭中一种或几种。
3、如权利要求1所述的新型生态增效调理剂,其特征在于所述氨基酸聚合物是甘氨酸(GLY)、亮氨酸(LEU)、蛋氨酸(MET)、酪氨酸(TYR)、组氨酸(HIS)、苏氨酸(THR)、丙氨酸(ALA)、异亮氨酸(ILE)、色氨酸(TRY)、胱氨酸(CYS)、赖氨酸(LYB)、天门冬氨酸(ASP)、缬氨酸(VAL)苯丙氨酸(PHE)、脯氨酸(PRO)、丝氨酸(SER)、谷氨酸(GLU)、精氨酸(ARG)天冬酰胺(ASN)和谷胺酰胺(GLN)共聚或自聚成的氨基酸聚合物,氨基酸聚合物中至少有一种单体是含有两个或以上的羧基或氨基/亚氨基的氨基酸。
4、如权利要求1所述的新型生态增效调理剂,其特征在于氨基酸聚合物的粘均分子量为1000~20000。
5、一种的新型生态增效调理剂制备方法,该方法包括以下步骤:
(1)将吸附剂分别粉碎成粉末状;
(2)将氨基酸聚合物溶于水,然后按吸附剂与氨基酸聚合物的预定比例均匀喷洒到(1)中的粉末状吸附剂上,其中以质量百分含量计算,氨基酸聚合物占5%~95%,吸附剂占95%~5%;
(3)将(2)所得混合物进行干燥后包装或进行造粒、干燥后包装。
6、如权利要求5所述的新型生态增效调理剂制备方法,其特征在于所述步骤(3)中,在造粒时可以加入粘结剂。
7、权利要求1所述的新型生态增效调理剂的用途,其特征在于用于农业的种植和动物养殖方面。
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