CN103004764A - 一种植物养分吸收促进剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种植物养分吸收促进剂及其应用，该植物养分吸收促进剂主要原料为聚天冬氨酸和/或其盐，所述聚天冬氨酸、和/或其盐的分子量为1500～5000，优选的分子量为3000～5000，且该植物养分吸收促进剂的pH值为7.0～7.5。本发明还提供了上述植物养分吸收促进剂在促进农作物生长中的应用。本发明植物养分吸收促进剂主要原料为聚天冬氨酸、和/或其盐，pH值较为适中，无钠害危险，不仅可根施、浸种，而且可叶面喷施，克服了已有同类钠盐植物养分吸收促进剂产品不能叶面喷施的缺陷。

Description

一种植物养分吸收促进剂及其应用

技术领域

本发明涉及农业技术领域，尤其涉及一种以聚天冬氨酸和/或其盐为重要成分的植物养分吸收促进剂，同时涉及该促进剂在农业上的应用，特别是在提高肥料利用率，进而提高农作物产量方面的应用。

背景技术

在传统的农业生产中，为了促进作物生长、提高作物产量，普遍采用的方式是施用各种肥料，特别是人工合成的化学肥料，如尿素、磷酸二胺、复合肥等。根据植物营养学理论，植物对各种营养成分(氮、磷、钾等)的需求是呈一定比例的，该比例受作物品种、土壤肥力、气候条件、种植方式等各种因素的决定，很难被农业生产者掌握。同时，农业生产者施肥与作物需肥的周期性难以一致，从而造成作物的营养过量或供应不足，难以满足作物对营养元素的全面需求。另外，对化肥的过量使用或不适当使用形成的肥料淋失，也直接导致地表水和地下水污染。

解决上述问题的一个重要途径就在于强化植物对土壤中营养成分的富集、吸收和利用，通过适当手段尽可能的将各种营养元素吸附在植物根系周围，在减少流失的同时，实现土壤的营养长期供给。试验证明，聚天冬氨酸在这方面可发挥积极作用。

聚天冬氨酸是一种通过仿生合成的高分子化合物。天然的聚天冬氨酸存在于带有贝壳的海洋生物如牡蛎粘液中，牡蛎靠此粘液富集周围环境中的钙镁等元素营造贝壳或珍珠，受这类海洋生物代谢过程的启发，美国Donlar公司率先合成出了具有如下结构的聚天冬氨酸的合成产物：

从结构式可知，它对金属离子有极强的螯合能力，同时由于它具有蛋白质的肽键性质，故不仅对阳离子，而且对阴离子也有较强的吸附性能，且无毒、无害、无残留，可被生物降解，所以，该聚合物在农业、园林、林业、土壤改良等方面的开发和应用日益成为业内的研究热点。美国的Donlar公司已率先实现了聚天冬氨酸的工业化和商品化。

从文献报道和已有产品的推出可知，Donlar公司的产品为钠盐型，其pH值在8.0～8.5，用于农作物的施用碱性偏强，尤其不适于对作物进行叶面喷施，造成应用手段和范围受到限制。从另一方面讲，钠不是农作物需要的元素，施用量过大有很多负面影响，例如，加剧土壤的盐碱化等问题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决以上现有技术不足，而提供一种植物养分吸收促进剂，其是以聚天冬氨酸和/或聚天冬氨酸盐为主要原料，该植物养分吸收促进剂为非钠盐型，PH值适中，利用该植物养分吸收促进剂的稀释液可进行浸种、灌根、或叶面喷施，更易于被农民接受和在大田推广。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：本发明提供一种植物养分吸收促进剂，该植物养分吸收促进剂主要原料为聚天冬氨酸、和/或其盐，所述聚天冬氨酸或其盐的分子量为1500～5000，优选的分子量为3000～5000，且该植物养分吸收促进剂的PH值为7.0～7.5。

进一步的，本发明提供植物养分吸收促进剂所包含的聚天冬氨酸盐属于非钠型盐，优选的聚天冬氨酸盐为聚天冬氨酸钾盐、或者聚天冬氨酸铵盐。

进一步的，本发明的植物养分吸收促进剂中，优选地还选择性包括有微量元素，包括铁、锰、硼、锌、铜或钼中的一种或几种，

或者，本发明的植物养分吸收促进剂中可选择性包括有磷酸根。

本发明植物养分吸收促进剂中主要组成为聚天冬氨酸、和/或其盐，由于在聚天冬氨酸结构式中，其末端具有-COOH和-NH₂基团，能螯合各种阴阳离子，因此，该植物养分吸收促进剂中主要成分采用聚天冬氨酸、聚天冬氨酸盐，或者还选择性加入其它微量元素，仍能螯合各种阴阳离子。

聚天冬氨酸可采用已知的聚天冬氨酸合成方法合成得到，也可选购以下现有的聚天冬氨酸产品，如Donlar公司的用于大田作物产品Amisorb、用于经济作物的Magnet和用于种子包衣剂的DXL580等。

聚天冬氨酸钾盐或聚天冬氨酸铵盐的合成是通过将聚天冬氨酸在钾盐、或铵盐作用下进行水解得到。根据不同的用途和需要，在上述水解过程中还可以加入适量的微量元素，如铁、锰、硼、锌、铜或钼等，或者，还可选择性地加入磷酸根，以补充磷的养分含量。上述制备过程均可以通过已知的方法来实现，从而得到该植物养分吸收促进剂的系列产品。

本发明植物养分吸收促进剂是以聚天冬氨酸、和/或其盐为主要原料，该植物养分吸收促进剂为非钠盐型，PH值适中，可使农作物对土壤中氮磷钾和微量元素的吸收得到明显提高，其中，P吸收量增加20％以上，K吸收量增加10％以上，Zn吸收量增加50％以上，可使蔬菜增产15～20％，粮食作物增产10～15％；同时可增强农作物的抗逆能力，改善农作物的品质，改良土壤结构等。

本发明的另一个目的在于提供了上述植物养分吸收促进剂在促进农作物生长中的应用，并提出了可以用于显著提高农作物产量的应用方法。上述植物养分吸收促进剂在促进农作物生长中的应用包括：利用上述植物养分吸收促进剂配制成的稀释液进行浸种、灌根或叶面喷施。

聚天冬氨酸配制成的的稀释液中植物养分吸收促进剂的用量依具体的作物品种和需求而定，一般情况下，稀释液中聚合氨基酸的含量为10～100ppm，可收到较显著的增产效果。

采用本发明植物养分吸收促进剂制成的产品在部分地区投入实验研究，其中的聚合天冬氨酸含量在10％，使用方法及用量参考如下表1：

表1 本发明植物养分吸收促进剂的使用方法及用量

本发明的有益效果是，通过检测与试验，本发明植物养分吸收促进剂在农业的使用具有独到之处，特点如下：

1)本发明植物养分吸收促进剂的化学结构中含有肽键，易被微生物降解，是一种环保型的绿色产品。

2)本发明植物养分吸收促进剂的主要成分中聚合天冬氨酸盐属钾、铵型，pH值较为适中，无钠害危险，不仅可根施、浸种，而且可叶面喷施，克服了已有同类钠盐产品不能叶面喷施的缺陷，更易于被农民接受。

3)本发明植物养分吸收促进剂的主要成分聚合天冬氨酸和/或聚合天冬氨酸盐，优选的分子量一般在3000～5000，比重在1.04～1.2之间，易溶于水，且具有螯合功能，对营养元素持有能力强，施用后可减少肥料用量，降低生产费用，降低过量或不恰当施用化肥等造成的环境污染，社会经济、生态效益显著。

4)本发明植物养分吸收促进剂对植物所需养分具有较强螯合功能，能强化吸收土壤中N、P、K及微量营养元素，具备天然、广谱、高效的优点，应用范围广，适用于各类植物和土壤，也适用于无土栽培。

5)本发明植物养分吸收促进剂的使用量少，一般在10～100ppm之间，尤其在20～100ppm间具有很好的效果，根据测定，个别作物如玉米在8ppm即有效果。

6)本发明植物养分吸收促进剂具有表面活性剂性能，可与农药、杀虫剂协同使用，不仅营养效果不变，而且还可增加药效。

7)本发明植物养分吸收促进剂为全降解产品，不含任何有毒物质，对土壤没有累积性污染。

8)使用本发明植物养分吸收促进剂可节约化肥30％左右，提高产量15-60％，并减少因滥施化肥引起的水体污染。

9)本发明植物养分吸收促进剂的使用方法简单，可以灌根，也可以叶面喷施及浸种，还可以与其它肥料复合使用。

10)本发明植物养分吸收促进剂可使植物根系发达，植株健壮，促使叶花果的生长发育并增强作物的抗逆性，投入产出比高，经济效益明显，投入产出比1∶3以上。

具体实施方式

以聚合天冬氨酸和/或其盐为主要原料，并选择性加入微量元素或者选择性加入磷酸根，制成本发明植物养分吸收促进剂的系列产品。以下通过将该系列产品用于各种作物的实际应用来说明本发明植物养分吸收促进剂的应用以及产生的效果。

实验例1 无毒无害无残留实验

(1)以聚合天冬氨酸钾盐为主要原料，制成本发明植物养分吸收促进剂的系列产品-钾盐型萨派德样品，将钾盐型萨派德样品按照GISK950-1994标准方法进行实验测试。实验结果：钾盐型萨派德样品在曝气28天后(样品+污泥+培养基+C)大部分降解，封存50天后，样品完全降解。说明萨派德样品在自然界中可完全降解，对环境没有积累性污染。

(2)按照常规方法测定，测定结果表明萨派德样品中含Pb＜2.0mg/L，As＜0.2mg/L，达到国家食品级的标准。

(3)选用健康昆明种小白鼠40只，雌雄各20只，以该萨派德样品60ml/kg.bw为最大剂量(在24h内分两次)分别灌胃后，连续观察14天后，未见明显的中毒症状，也均无死亡，表明萨派德样品对两种性别小鼠的急性毒性LD₅₀均大于6.0g/kg.bw，结果如表2所示。

表2 萨派德样品对小鼠的极性毒性试验

由表2可以看出，萨派德样品对两种性别的小鼠经口服，急性毒性LD₅₀均大于6.0g/kg.bw，说明萨派德样品对动物均无任何毒性。

实验例2 玉米苗期盆栽试验

5～7月，在农业部环境保护科研监测所院内的网室内对唐抗5号玉米进行了苗期盆栽试验，试验土壤取自天津市西青区杨柳青农田表层土，经过筛、拌匀，试验用盆为聚乙烯塑料花盆，容积4.5L，装土4.0kg，共设7个处理，每处理重复7次。

为了考察在萨派德样品溶液中存在极少量N、P、K时，对作物生长的影响，设置了与聚天冬氨酸溶液中等量的N、P、K作为对照进行试验，试验平均结果如表3所示。

表3 萨派德样品对玉米苗期生长状况的影响

从表3中可以看出，玉米施用萨派德样品一周后，未见明显变化；15天后，萨派德样品表现出对玉米生长的促进作用；40天后，这种促进作用更明显，与对照相比，株高增幅可超过16％。上述实验结果说明，存在于土壤中的营养物在萨派德样品的作用下，产生了更为有效的吸收利用，从而促进了玉米的较快生长。试验也同时证明，萨派德样品所含的N、P、K的量对玉米的生长无明显的促进作用，对玉米来说，当根施达浓度为8ppm时，就可促进玉米的生长。

实验例3 油菜小区试验

9～11月，在农业部环境保护科研监测所院内的网室内进行油菜小区试验，品种为五月慢，实验中使用添加了0.5g/L硼的铵盐型萨派德样品，该萨派德样品采用聚天冬氨酸铵盐为主要原料，土壤为沙壤土，小区面积为1m²，试验分根施和叶喷两种方式，每种方式均设对照、1ppm、10ppm、40ppm、70ppm、100ppm六个处理，2次重复。根施为一次性将200ml的萨派德样品水溶液浇入小区土中，叶施为喷施，共喷3次。油菜生长59天后收获，分别称量鲜重和干重，结果如表4所示。

表4 萨派德样品对油菜生长的影响

由表4可以看出，根施浓度在1～40ppm时，油菜的增长率不大，在70ppm以上时，增产率可达30％左右；叶喷浓度在10～40ppm时，即有增产作用，在70ppm以上时，增产率可达26％。由此可见，本发明的萨派德样品在根施和叶喷的情况下，都可促进油菜的生长，根施较适宜的浓度为70ppm，叶喷在10ppm即有效果，在70ppm时，效果更明显。

实验例4 菜心、空心菜田间试验

8～9月，在海南省植保站的温泉镇加底头村进行菜心、空心菜田间试验。土壤为沙壤土，土壤有机质含量为2.17％，全氮0.10％，速效养分N、P₂O₅、K₂O分别为16.8，12.7，21.8mg/kg，为长期种菜的园地，试验设对照与喷施100ppm(萨派德样品同实验例3，均采用添加了0.5g/L硼的铵盐型萨派德样品)2个处理，试验面积为1亩，不设重复，第一次喷施时间为8月23日下午4时，第二次在8月30日下午4时，共喷2次，每次用量为375L/ha(公顷)，每处理分别定点5个，每点调查20个植株，调查项目为株高、重量及农艺性状等，结果如表5所示。

表5 萨派德样品对菜心、空心菜的增产效果

从表5可知，喷施萨派德样品100ppm，可使空心菜增产14.63％，菜心增产37.84％，同时品质明显改善；农艺性状表现为植株叶大，叶绿，茎粗，生长快等现象。

实验例5 与其它氨基酸肥料的对比实验

进行实验例4的同期，进行了与“氨基酸高效肥”(海南神龙氨基酸肥料有限公司提供)的对比试验，表明萨派德样品效果比氨基酸高效肥增产效果更为明显，具体的数据及统计结果如下：

处理1：按每ha(公顷)喷液750L计，每小区喷3L“萨派德”1000倍液，

处理2：按每ha(公顷)喷液750L计，每小区喷3L“氨基酸高效肥”500倍液，

处理3：按每ha(公顷)喷液750L计，每小区喷3L清水。

表6 菜心、空心菜使用两种产品的对比试验调查数据

A、对菜心的处理的统计分析(如表7所示)。

表7 菜心各处理的平均单株重

进行方差分析，如下表：

方差分析结果表明，菜心各处理间差异极显著，说明用与不用萨派德样品，其肥效有质的差别，为了进一步说明使用萨派德样品的效果，用L.S.D法进行多重比较，如下表：

从上表菜心试验的比较，可以得出下列结论：

a)、3种处理中，处理1、2比对照肥效好，差异极显著，说明处理1、2增产效果明显。

b)、处理1比处理2肥效好，差异极显著，说明使用萨派德样品增产效果非常明显。

B、对空心菜处理的统计分析(如表8所示)。

表8 空心菜各处理的平均单株重

进行方差分析，如下表：

方差分析结果表明，空心菜各处理间差异极显著，说明用与不用萨派德样品，其肥效有质的差别，为了进一步说明使用萨派德样品的效果，用L.S.D法进行多重比较，如下表：

从上表的比较，空心菜的试验可以得出下列结论：

a)、3种处理中，处理1、2比对照肥效好，差异极显著，说明处理1、2增产效果明显。

b)、处理1比处理2肥效好，差异显著，说明使用萨派德样品增产效果非常明显。

实验例6 抗逆性能实验

2000年11月海南遭受台风袭击，受灾的西芹使用萨派德样品后长出的白嫩的新根，说明该产品具有抗逆性能。

实验例7 蔬菜试验

8～10月，在四川宜宾菜坝蔬菜基地进行了试验，作物为空心菜、油菜、菜心，土壤基本情况如表9所示。

表9 供试土壤的基本情况

每种蔬菜设3个处理，试验实施方案如表10所示，随机分组法，重复3次，每小区面积0.05亩，试验田四周设保护区。时间从8月25日，在苗期开始处理各蔬菜，所用萨派德样品，苗期根施一次，以后每隔7～10天喷施一次，到同年的10月17日收获止。

表10 试验实施方案

A、对菜心的处理(如表11所示)。

表11 菜心各处理的平均单株重

进行方差分析，如下表：

方差分析结果表明菜心各处理间差异极显著，说明用与不用萨派德样品，其肥效有质的差别，为了进一步说明使用该萨派德样品的效果，用L.S.D法进行多重比较，如下表：

从上表的比较，菜心的试验可以得出下列结论：

a)、3种处理中，处理2与处理3差异不显著，说明在常规施肥的基础上，清水处理无增产效果。

b)、处理1比处理2、ck差异极显著，说明在常规施肥的基础上，使用萨派德样品增产效果非常明显。

B、对油菜的处理(如表12所示)。

表12 油菜各处理的平均单株重

进行方差分析，如下表：

方差分析结果表明油菜各处理间差异极显著，说明用与不用萨派德样品，其肥效有质的差别，为了进一步说明萨派德样品的效果，用L.S.D法进行多重比较，如下表：

从上表的比较，油菜的试验可以得出下列结论：

a)、3种处理中，ck好于处理2，且差异极显著，说明在常规施肥的基础上，清水处理无增产效果。

b)、使用萨派德样品的处理1比使用清水的处理2及对照肥效好，差异极显著，说明在常规施肥的基础上，使用萨派德样品增产效果非常明显。

C、对空心菜的处理(如表13所示)。

表13 空心菜各处理的平均单株重

进行方差分析，如下表：

方差分析结果表明空心菜各处理间差异极显著，说明用与不用萨派德样品，其肥效有质的差别，为了进一步说明使用萨派德样品的效果，用L.S.D法进行多重比较，如下表：

从上表的比较，空心菜的试验可以得出下列结论：

a)、3种处理中，处理2与处理3差异不显著，说明在常规施肥的基础上，清水处理无增产效果。

b)、萨派德样品处理比清水处理、常规施肥肥效好，差异极显著，说明在常规施肥的基础上，使用萨派德样品增产效果非常明显。

实验例8 对比实验

2000年3～11月在福建省农科院土肥所进行了小白菜、丝瓜、茄子、芦柑的试验，并分别与美国Donlar公司产品Amisorb和德国产品“动力2003”进行了对比试验和田间现场验收。

A、小白菜的试验

品种为上海青，地点在福州市郊新店、莆田县新度镇，试验设三个处理(如表14所示)，四次重复，上海青三叶后每隔10天洒施一次，共三次。

表14 小白菜肥效试验处理

表15为小白菜试验数据，表中数据显示，两种处理均有增产效果，但萨派德样品的效果比动力2003更明显。

表15 小白菜试验数据-平均值(单位：kg/区)

对莆田试验数据进行F测定，结果如下：

结果表明处理间差异极显著，而重复间差异不明显，说明萨派德样品与动力2003对小白菜的作用均有显著效果，为了表明萨派德样品与动力2003对小白菜作用的差别，用L.S.D法进行多重比较：

比较结果表明，萨派德样品处理与动力2003处理间差异显著，说明萨派德样品的作用比动力2003的作用明显。

对福州试验数据进行F测定，结果如下：

L.S.D法进行多重比较：

结果表明萨派德样品与动力2003对小白菜的作用均有显著效果。

B、丝瓜试验

地点：莆田新度镇，试验设三个处理：对照、萨派德样品、Donlar公司产品Amisorb(如表16所示)，四次重复，丝瓜移栽15天后每隔10天洒施一次，共5次。

表16 丝瓜肥效试验处理

表16为丝瓜试验数据，表中数据显示，两种处理均有增产效果，但萨派德的效果比Amisorb产品更明显。具体来说，液体产品增产12.9％，固体产品增产11.1％，丝瓜施用两种萨派德产品均比对照提前上市约10天，经济效益明显提高。从丝瓜平均单瓜重看，均比对照重，综合起来，经济效益比对照增加了50％左右。

表17萨派德样品对丝瓜肥效试验结果

对平均单瓜重进行统计如下表：

L.S.D法进行多重比较：

对平均单瓜重进行统计如下表：

L.S.D法进行多重比较：

C、芦柑的试验

在永春天马柑桔场进行了芦柑试验，设3个处理(如表18所示)，每个处理选5株，分别于2000年6月15日、8月8日、9月3日分3次洒施萨派德样品。

表18 芦柑肥效试验处理

表19为柑桔的试验数据，从中可看出，喷施80ppm萨派德样品能显著提高芦柑一、二等果比例，特别是一等果比例，由于不同等级芦柑价格差异相当大，所以喷施80ppm的处理对提高芦柑品质尤为重要。另外，还可发现，萨派德样品对芦柑产量影响没有规律性，这与柑桔树树龄大小参差不齐有关，因为不同大小的柑桔树本身产量差异较大。

表19 柑桔试验数据

其它应用实验结果

以聚合天冬氨酸和聚合天冬氨酸钾盐为主要原料，选择性加入铁、锰、硼、锌、铜或钼中的一种或几种微量元素，或者选择性加入磷酸根，制成本发明植物养分吸收促进剂的系列产品-萨派德样品。该萨派德样品施用量及应用如下：

(1)由陕西省礼泉县农科所在苹果上进行试用，使用方法为叶喷，使用浓度为100ppm，分别在花蕾期、小果、中果及摘果后各一次。结果为：增产25％，果型好。

(2)1999年1月至12月，在海南省香蕉上进行试用，使用方法为叶喷及灌根，使用浓度为100ppm，每15天使用一次，共使用5次。结果为：香蕉多结果一茬，品质、口感明显提高。

(3)2000年12月在四川宜宾沿江村进行的小麦浸种试验显示，聚氨基酸能促进小麦分蘖，入冬前的统计表明，没使用聚氨基酸的小麦未分蘖，而使用聚氨基酸的小麦长势良好，苗齐、苗壮，分蘖3-5根的苗数达95％以上，与临近四周未浸种的小麦反差明显。

(4)2000年12在北京东升花卉公司的浇根试验使杜鹃提前到元旦前(12月19日)开花，花期大大延长。

以聚合天冬氨酸铵盐为主要原料，制成本发明植物养分吸收促进剂的系列产品-萨派德样品。2001年2月河北保定植保站的小麦浸种12小时试验表明，小麦侧根发生数，使用铵盐型萨派德样品的比未使用高76.8％(如表20所示)。

表20 小麦浸种试验

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种植物养分吸收促进剂及其应用，其特征在于：包括聚天冬氨酸、和/或聚天冬氨酸盐，所述聚天冬氨酸或聚天冬氨酸盐的分子量为1500～5000，且所述植物养分吸收促进剂的PH值为7.0～7.5。

2.根据权利要求1所述的一种植物养分吸收促进剂，其特征在于：所述聚天冬氨酸盐为聚天冬氨酸钾盐或铵盐。

3.根据权利要求1所述的一种植物养分吸收促进剂，其特征在于：所述聚天冬氨酸或聚天冬氨酸盐的分子量为3000～5000。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种植物养分吸收促进剂，其特征在于：所述植物养分吸收促进剂还包括微量元素，所述微量元素为铁、锰、硼、锌、铜或钼中的一种或几种。

5.根据权利要求1至3任一项所述的一种植物养分吸收促进剂，其特征在于：所述植物养分吸收促进剂还包括磷酸根。

6.权利要求1至5任一项所述的一种植物养分吸收促进剂在促进农作物生长中的应用，其特征在于：利用所述植物养分吸收促进剂配制成的稀释液进行浸种、灌根或叶面喷施。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述植物养分吸收促进剂配制成的稀释液中聚合氨基酸的含量为10～100ppm。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：用于浸种时的稀释液的稀释倍数为500～1000倍；用于灌根时的稀释液的稀释倍数为800～1000倍；用于叶面喷施时的稀释液的稀释倍数为800～1200倍。