CN101717294A - 富硒生物有机肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种富硒生物有机肥及其制备方法，该硒肥主要的由螯合硒溶液10-30％，螯合锌溶液10-30％，螯合铁溶液20-40％，硼酸溶液10-30％，拮抗剂1-10％，水10-30％的螯合硒30-50％，配比加工合成。该硒肥具有富集养分和激活酶的活性功能，使氮素的利用率提高11-15个百分点，硒的吸收转化率提高20个百分点，可使水稻产量增产，同时使大米中有机硒含量达到100-300μg/kg，生产出的大米集品质更优，具备优质、富硒、绿色等特点。

Description

富硒生物有机肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种有机硒肥，尤其涉及生产水稻的富硒生物有机肥料，同时涉及该生物有机肥料的制备方法。

背景技术

硒是对人体和动物极为重要的微量元素之一。虽然硒在人体和动物中含量极少，但具有极为重要的生理功能。人体主要通过饮食获得硒，因此人体是否缺硒，在很大程度上取决于食物中硒含量的高低。补硒的途径有三种：临床补硒盐，剂量难掌握，且毒副作用大，难以推广应用；服用含硒保健品，如富硒康、黄金搭档、硒旺胶囊等，价格高，广大居民和工薪阶层补硒经济上难以承受；食物补硒，即通过人们经常食用的主食(大米等)来补充硒，是一种经济、安全、高效、方便的补硒途径。我国约有25％的土壤处于缺硒状态，15％的土壤处于潜在性缺硒状态，生活在这些地区的居民，平均摄硒量处于较低水平，缺硒影响着人们的健康状况。受饮食习惯的影响，我国居民摄入的总硒量7％来自于谷物，因此，提高食品的硒含量，特别是谷物中的硒含量，是人体补硒的重要途径。水稻是我国的主要粮食作物之一，水稻富硒栽培能有效提高稻米的硒含量。许多研究和应用表明，通过富硒栽培来提高食物链中的硒水平，从而实现对人体补硒的目的是可行的。

我国硒资源较为丰富，但分布十分不均，水稻富硒栽培所需的硒元素多由专用的硒肥提供。目前市场上的硒肥为有机无机复混肥、生物硒肥、富硒增产剂、富硒营养液。有机无机复混肥作为底肥或追肥施入土壤时须进行测土配方，施用过量易对环境造成硒污染，而目前由于研究水平有限，能造成硒污染的硒肥施用量临界值还不清楚，与硒肥施用相关的技术标准也尚未制定出来。且有机无机复混肥生产过程复杂，成本高，不同作物需不同的配方，需耗费大量的人力，物力。南京农业大学研制了生物硒肥，，有显著的富硒效果，但无增产效果，平产甚至减产，详见陈历程，杨方美，张燕玲等著《我国部分大米含硒量分析及生物硒肥对籽粒硒水平的影响》载于《中国水稻科学》，2002第4期，第341-345页。黑龙江省农科院研制了富硒增产剂，既有富硒效果，也有增产效果，但增产效果差，平均亩增产稻谷仅12kg。哈尔滨工业大学等进行了水稻富硒及增产效果试验，却又由于缺少明显的直观效果，农民看不见，摸不着，对其效果便很难相信，从而应用推广难，详见魏丹、杨谦、迟凤琴等著《叶面喷施硒肥对水稻含硒量及产量的影响》载于《土壤肥料》，2005第1期，第39-41页。其实富硒营养液进行无土栽培和叶面喷施硒肥与磷肥的吸收与利用存在着相互作用，适量施磷降低了大米中的硒含量，大量施磷又促进了硒在大米中的累积。因而，在施用硒肥时，还应考虑硒元素与其他元素之间的互作效应。目前市场上的硒肥普遍存在利用率不高，易造成环境污染，肥效不明显，生产过程复杂，成本高等缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种富硒生物有机肥，以解决目前市场上硒肥存在的肥效不明显的问题，通过施用本肥可提高大米中硒元素的含量和水稻的产量。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案，所述富硒生物有机肥，按重量百分比该富硒生物有机肥由以下组分组成：螯合硒溶液10％～30％，螯合锌溶液10％～30％，螯合铁溶液20％～40％，硼酸溶液10％～30％，钙、镁离子拮抗剂1％-10％，水10％～30％，其中所述螯合硒溶液浓度范围为3×10^-4摩尔/升～13×10^-4摩尔/升，所述螯合锌溶液浓度范围为1×10^-4摩尔/升～10×10^-4摩尔/升，所述螯合铁溶液浓度范围为5×10^-4摩尔/升～15×10^-4摩尔/升，所述硼酸溶液浓度范围为3×10^-4摩尔/升～13×10^-4摩尔/升。

作为本发明一种优选方案，所述螯合硒溶液浓度范围为5×10^-4摩尔/升～11×10^-4摩尔/升，所述螯合锌溶液浓度范围为2×10^-4摩尔/升～8×10^-4摩尔/升，所述螯合铁溶液浓度范围为7×10^-4摩尔/升～13×10^-4摩尔/升，所述硼酸溶液浓度范围为5×10^-4摩尔/升～11×10^-4摩尔/升。

作为本发明另一种优选方案，所述10％～30％螯合硒溶液的浓度为8×10^-4摩尔/升，所述10％～30％螯合锌溶液的浓度为5×10^-4摩尔/升，所述20％～40％螯合铁溶液的浓度为1×10^-3摩尔/升，所述10％～30％硼酸溶液的浓度为8×10^-4摩尔/升，所述钙、镁离子拮抗剂1％-10％。

作为本发明一种优选方案，所述钙离子拮抗剂占5％，所述镁离子拮抗剂占5％。

制备本发明所述生物有机肥可通过以下方法生产而成：取螯合硒溶液10％～30％，螯合锌溶液10％～30％，螯合铁溶液20％～40％，硼酸溶液10％～30％，钙、镁离子拮抗剂1％-10％，水10％～30％，常温常压下在容器中搅拌混合0.5小时以上制成，其中所述螯合硒溶液的制备分为两步，第一步从豆粕中提取氨基酸，第二步豆粕水解液中的氨基酸与亚硒酸钠摩尔配比在3∶1～1.5∶1范围内在常压下，PH值为8～9，温度为70～90摄氏度下进行螯合反应1～5小时；所述螯合锌溶液制备如下，豆粕中提取氨基酸，常压下豆粕水解液中氨基酸与硫酸锌摩尔配比在1.5∶1～2.5∶1范围内，调节PH值7～7.5，螯合反应2～3小时；所述螯合铁溶液制备如下，豆粕中提取氨基酸，常压下豆粕水解液中氨基酸与硫酸亚铁摩尔配比在3∶1～5∶1范围内，调节PH值为4～5，水浴40～60摄氏度，螯合反应1.5～2小时。

上述方法中所述从豆粕中提取氨基酸包括如下步骤：豆粕、胰蛋白酶、蒸馏水混合液中加入氢氧化钠调节PH值为9，水浴箱作用16小时，加热灭活并抽滤得豆粕水解液。

上述方法中，所述螯合硒溶液制备中，豆粕水解液中的氨基酸与亚硒酸钠摩尔配比2∶1，反应1.5～2小时，所述螯合锌溶液制备中豆粕水解液中氨基酸与硫酸锌摩尔配比2∶1，所述螯合铁溶液制备中豆粕水解液中氨基酸与硫酸亚铁摩尔配比4∶1，水浴50摄氏度。

本发明的有益效果是：1、通过施用本发明所述富硒生物有机肥可以改善大米品质，增加大米中有机硒含量，含量可达100-190ug/kg，而普通大米仅为0.1-10ug/kg；2、通过施用本发明所述富硒生物有机肥能大幅度提高水稻产量，喷施本肥的水稻与没有喷施本肥的水稻相比，抗逆性强，千粒重增加0.8g-1g，叶色深，叶片厚，挺直，最后三张叶片与主茎之间的夹角为21°-22°，成熟时杆青，籽黄，经比较可增产750kg/h m²；3、本肥具有富集、激活功能、吸收快，从而氮素的利用率提高11-15个百分点，硒的吸收转化率提高20个百分点；4、本肥具有安全、无污染的特性。利用含肽键的聚氨基酸为基质生产的有机硒，充分利用肽键有较强的解毒性与纳米硒相近，是无毒的，是高安全性、高生物活性的有机硒，对环境不会造成污染；5、本肥制备方法相对简单，而且能够降低成本。

具体实施方式

实施例1

富硒生物有机肥按重量比计算，鳌合硒溶液20％，鳌合锌溶液20％，鳌合铁溶液20％，硼酸溶液10％，钙、镁离子拮抗剂各5％，水20％的配比加工合成，常温常压混合0.5小时。其中，螯合硒溶液浓度为8×10^-4摩尔/升，螯合锌溶液浓度为5×10^-4摩尔/升，螯合铁溶液浓度为1×10^-3摩尔/升，硼酸溶液浓度为8×10^-4摩尔/升。

前述制备方法具体包括鳌合硒溶液的制备，鳌合锌溶液的制备，鳌合铁溶液的制备，硼酸溶液的制备和富硒生物有机肥的制备。

(1)鳌合硒溶液的制备分两步：

第一，豆粨中提取氨基酸，其中；豆粕，购自太原禾木牧业科技有限公司；胰蛋白酶，购自上海化学试剂站分装厂。

水浴温度45-55摄氏度。水解液中各氨基酸含量测定可知：单位(mg/100ml)：天门冬氨酸235.17、苏氨酸231.28、丝氨酸342.69、谷氨酸958.62、甘氨酸139.83、丙氨酸256.72、缬氨酸350.20、蛋氨酸115.17、异亮氨酸401.28、亮氨酸601.33、酪氨酸225.35、苯丙氨酸298.16、赖氨酸350.17、组氨酸127.56、色氨酸57.28、精氨酸430.76、脯氨酸70.91。

第二，鳌合硒溶液的制备

计量豆粨水解液和亚硒酸钠混合→调节PH值8～9→搅拌。豆粨水解液中的氨基酸与亚硒酸钠螯合的最佳工艺条件为：常压，温度80℃、摩尔配比2∶1、时间1.5-2h。此条件下螯合率为40-44％，经红外光谱分析氨基酸与亚硒酸钠之间存在螯合作用。其中摩尔配比可以在3∶1～1.5∶1之间，温度可以在70～90摄氏度下混合。

(2)鳌合锌溶液的制备，分两步，第一步是豆粨中提取氨基酸，不加赘述；第二步是豆粨水解液中的氨基酸与硫酸锌的螯合，最佳工艺条件为：游离氨基酸总量与锌摩尔比为2∶1时，时间2-3h，螯合率可达到85-92％以上，经红外光谱分析复合L.氨基酸与亚硒酸钠之间存在螯合作用。其中摩尔配比可以在1.5∶1～2.5∶1之间，PH值可为7～7.5。

(3)鳌合铁溶液的制备，分两步，第一步是豆粨中提取氨基酸，不加赘述；第二步是豆粨水解液中的氨基酸与硫酸亚铁的螯合，最佳工艺条件为：水浴50℃、复合氨基酸与无机铁盐的摩尔比为4∶1，时间1.5-2h.此条件下螯合率为70-80％，经红外光谱分析复合L.氨基酸与亚硒酸钠之间存在螯合作用。其中摩尔配比可以在3∶1～5∶1之间，PH值可为4～5。

(4)硼酸溶液的制备

常温常压下硼酸溶于水制备浓度为8*10^-4摩尔/升的溶液。

(5)富硒生物有机肥的制备

按重量比计算，按重量比计算鳌合硒溶液10-30％，鳌合锌溶液10-30％，鳌合铁溶液20-40％，硼酸溶液10-30％，拮抗剂1-10％，水10-30％的混合而成。最佳工艺条件为：常压，常温、时间0.5h以上。

将该富硒生物有机肥用于水稻生产，水稻每亩取富硒生物有机肥400ml母液兑水40-60kg叶喷，于水稻10％-30％抽穗时期喷一次。晴天上午9时至下午3时进行叶喷。喷头与叶距离保持在10-40cm左右。在水稻齐穗时期与晴天上午9时至下午3时进行0.1-0.2％硼酸溶液的叶喷，每亩20-40千克。

建湖地区徐稻1号农田试验实例

处理              产量(kg/亩)    增产率(％)      硒含量(ug/kg)

未喷硒肥          502             0              2.5

施用本发明硒肥    658            31.1            186.4

通过在建湖地区的大量试验证明使用富硒生物有机肥的水稻与没有喷施富硒有机肥的水稻相比，抗逆性强，千粒重增加0.8g-1g，叶色深，叶片厚，挺直，最后三张叶片与主茎之间的夹角为21°-22°，成熟时杆青，籽黄，产量大幅度增长。

本发明富硒生物有机肥的物料选择：豆粕属于豆子的下脚料，对于提取氨基酸来说是非常值得利用的原材料。豆粕酶解液中所含的氨基酸种类几乎含有构成蛋白质的所有氨基酸，谷氨酸含量最高，其次是亮氨酸，检出了包括色氨酸在内的2种必需氨基酸，必需氨基酸含量高。复合氨基酸与亚硒酸钠，硫酸锌，硫酸亚铁在不同的条件下能发生鳌合反应，生成稳定的鳌合硒，鳌合锌，鳌合铁。鳌合硒，鳌合锌，鳌合铁具有较强的生物活性，易被水稻吸收。一定浓度的硼酸对水稻籽粒的增产就有显著的效果，选择硼酸与螯合物进行配伍，具有增产增收的效果。螯合物进行复配同时加入钙镁拮抗剂，此反应针对硒的活性较强，易与其他金属络合从而降低硒的利用率。

实施例2

按上述方法重复实施，其中，螯合硒溶液浓度范围为3×10^-4摩尔/升，螯合锌溶液浓度范围为1×10^-4摩尔/升，螯合铁溶液浓度范围为5×10^-4摩尔/升，硼酸溶液浓度范围为3×10^-4摩尔/升，鳌合硒溶液10％，鳌合锌溶液10％，鳌合铁溶液20％，硼酸溶液20％，钙离子拮抗剂2％、镁离子拮抗剂8％，水30％的配比加工合成。

建湖地区徐稻2号农田试验实例

处理              产量(kg/亩)            硒含量(ug/kg)

未喷施硒肥        512                    2.3

施用本发明硒肥    620                    161.5

实施例3

按上述方法重复实施，其中，螯合硒溶液浓度范围为5×10^-4摩尔/升，螯合锌溶液浓度范围为2×10^-4摩尔/升，螯合铁溶液浓度范围为7×10^-4摩尔/升，硼酸溶液浓度范围为5×10^-4摩尔/升，鳌合硒溶液15％，鳌合锌溶液15％，鳌合铁溶液30％，硼酸溶液18％，钙离子拮抗剂8％、镁离子拮抗剂2％，水12％的配比加工合成。

建湖地区徐稻3号农田试验实例

处理                  产量(kg/亩)    硒含量(ug/kg)

未喷施硒肥            524            2.1

施用本发明硒肥        615            179.8

实施例4

按上述方法重复实施，其中，螯合硒溶液浓度范围为11×10^-4摩尔/升，螯合锌溶液浓度范围为8×10^-4摩尔/升，螯合铁溶液浓度范围为13×10^-4摩尔/升，硼酸溶液浓度范围为11×10^-4摩尔/升，鳌合硒溶液30％，鳌合锌溶液10％，鳌合铁溶液25％，硼酸溶液15％，钙离子拮抗剂6％、镁离子拮抗剂4％，水10％的配比加工合成。

建湖地区徐稻4号农田试验实例

处理                产量(kg/亩)    硒含量(ug/kg)

未喷施硒肥          517            1.7

施用本发明硒肥      627            176.6

实施例5

按上述方法重复实施，其中，螯合硒溶液浓度范围为13×10^-4摩尔/升，螯合锌溶液浓度范围为10×10^-4摩尔/升，螯合铁溶液浓度范围为15×10^-4摩尔/升，硼酸溶液浓度范围为13×10^-4摩尔/升，鳌合硒溶液12％，鳌合锌溶液10％，鳌合铁溶液40％，硼酸溶液18％，钙离子拮抗剂6％、镁离子拮抗剂4％，水10％的配比加工合成。

建湖地区徐稻5号农田试验实例

处理                产量(kg/亩)        硒含量(ug/kg)

未喷施硒肥          514                1.9

施用本发明硒肥      632                160.7

实施例6

按上述方法重复实施，其中，螯合硒溶液浓度范围为14×10^-4摩尔/升，螯合锌溶液浓度范围为11×10^-4摩尔/升，螯合铁溶液浓度范围为16×10^-4摩尔/升，硼酸溶液浓度范围为14×10^-4摩尔/升，鳌合硒溶液16％，鳌合锌溶液14％，鳌合铁溶液20％，硼酸溶液30％，钙离子拮抗剂7％、镁离子拮抗剂3％，水10％的配比加工合成。

建湖地区徐稻6号农田试验实例

处理                  产量(kg/亩)    硒含量(ug/kg)

未喷施硒肥            514            1.9

施用本发明硒肥        535            134.6

通过在建湖地区的大量试验证明使用肽硒生物有机肥的水稻与没有喷施肽硒有机肥的水稻相比，抗逆性强，千粒重增加0.8g-1g，叶色深，叶片厚，挺直，最后三张叶片与主茎之间的夹角为21°-22°，成熟时杆青，籽黄，产量大幅度增长。一般可增产750kg/h m²以上，并且经权威部门监测，按本技术生产的大米中硒的含量最高达到190ug/kg左右，效果极其显著。

Claims (7)

1.一种富硒生物有机肥，其特征在于，按重量百分比该富硒生物有机肥由以下组分组成：螯合硒溶液10％～30％，螯合锌溶液10％～30％，螯合铁溶液20％～40％，硼酸溶液10％～30％，钙、镁离子拮抗剂1％-10％，水10％～30％，其中所述螯合硒溶液浓度范围为3×10^-4摩尔/升～13×10^-4摩尔/升，所述螯合锌溶液浓度范围为1×10^-4摩尔/升～10×10^-4摩尔/升，所述螯合铁溶液浓度范围为5×10^-4摩尔/升～15×10^-4摩尔/升，所述硼酸溶液浓度范围为3×10^-4摩尔/升～13×10^-4摩尔/升。

2.根据权利要求1所述的富硒生物有机肥，其特征在于：所述螯合硒溶液浓度范围为5×10^-4摩尔/升～11×10^-4摩尔/升，所述螯合锌溶液浓度范围为2×10^-4摩尔/升～8×10^-4摩尔/升，所述螯合铁溶液浓度范围为7×10^-4摩尔/升～13×10^-4摩尔/升，所述硼酸溶液浓度范围为5×10^-4摩尔/升～11×10^-4摩尔/升。

3.根据权利要求1所述的富硒生物有机肥，其特征在于：所述10％～30％螯合硒溶液的浓度为8×10^-4摩尔/升，所述10％～30％螯合锌溶液的浓度为5×10^-4摩尔/升，所述20％～40％螯合铁溶液的浓度为1×10^-3摩尔/升，所述10％～30％硼酸溶液的浓度为8×10^-4摩尔/升，所述钙、镁离子拮抗剂1％-10％。

4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的富硒生物有机肥，其特征在于：所述钙离子拮抗剂占5％，所述镁离子拮抗剂占5％。

5.制备权利要求1至3中任一权利要求所述有机肥的方法，其特征在于该有机肥可通过以下方法生产而成：取螯合硒溶液、螯合锌溶液、螯合铁溶液、硼酸溶液、钙及镁离子拮抗剂、水，常温常压下在容器中搅拌混合0.5小时以上制成，其中所述螯合硒溶液的制备分为两步，第一步从豆粕中提取氨基酸，第二步豆粕水解液中的氨基酸与亚硒酸钠摩尔配比在3∶1～1.5∶1范围内在常压下，PH值为8～9，温度为70～90摄氏度下进行螯合反应1～5小时，所述螯合锌溶液制备如下，豆粕中提取氨基酸，常压下豆粕水解液中氨基酸与硫酸锌摩尔配比在1.5∶1～2.5∶1范围内，调节PH值7～7.5，螯合反应2～3小时，所述螯合铁溶液制备如下，豆粕中提取氨基酸，常压下豆粕水解液中氨基酸与硫酸亚铁摩尔配比在3∶1～5∶1范围内，调节PH值为4～5，水浴40～60摄氏度，螯合反应1.5～2小时。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述从豆粕中提取氨基酸包括如下步骤：豆粕、胰蛋白酶、蒸馏水混合液中加入氢氧化钠调节PH值为9，水浴箱作用16小时，加热灭活并抽滤得豆粕水解液。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述螯合硒溶液制备中，豆粕水解液中的氨基酸与亚硒酸钠摩尔配比2∶1，反应1.5～2小时，所述螯合锌溶液制备中豆粕水解液中氨基酸与硫酸锌摩尔配比2∶1，所述螯合铁溶液制备中豆粕水解液中氨基酸与硫酸亚铁摩尔配比4∶1，水浴50摄氏度。