CN108249988A - 一种适于棉花水肥一体化的水溶性肥料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适于棉花水肥一体化的水溶性肥料及其制备方法。该水溶性肥料中包括生物刺激素物质和中微量元素。生物刺激素物质包括氨基酸、水杨酸、柠檬酸和壳寡糖，中微量元素为锌锰硼铁铜锌镁。本发明采用氨基酸螯合技术，将具有各种生物活性的生物刺激素物质与中微量元素进行结合，大大增强了各物质的协同吸收性，有效起到抗病抗逆，促进棉花生长的效果，大大提高了棉花产量。

Description

一种适于棉花水肥一体化的水溶性肥料及其制备方法

技术领域

本发明涉及农业生物技术及肥料领域，具体涉及一种具有抗病抗逆促进棉花生长的功能性水溶性肥料及其制备方法。

背景技术

棉花作为主要经济作物之一，在我国种植面积很广，棉花的生产与人们日常生活息息相关，改善棉花品质，提供棉花产量，对发展我们轻纺工业和提高人民生活水平具有重大意义。棉花的品质和质量除了与土壤、水分、光照自然条件有关外，还与棉花的施肥管理有很大关系。

近几年来，肥料结构发生了较大的变化，全养分的有机肥逐年减少，氮、磷、钾化肥用量的逐年增加，加之高产作物良种的普及，对各种养分的吸收也相应增加，而土壤中的中微量元素已远远不能满足作物生长的需要，构成对作物持续增产的限制因素。同时常规肥料不能对植物生长起到化学调控的作用，往往使植物发生徒长现象，导致植物易产生病虫害的诱因，更不能使植物的生长发育按人们的意愿方向发展。如：棉花抗逆、防病、促进生长、防铃脱落等等。此外，在作物使用单一调节剂，也存在着明显的缺陷，一是不能对植物生理病害起到防治作用。二是作为化控推广的矮壮素、缩节安、稀效唑等，用量小、作用不明显；用量大叶子变小，抗倒伏不增产，成本也高，难以标本兼治，还多费工。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种具有抗病抗逆促进棉花生长的水溶性肥料及其制备方法，综合起到防止棉花早衰，促进棉花高产的作用。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种适于棉花水肥一体化的水溶性肥料，包括以下重量份的原料：氨基酸100～150份、水杨酸1～5份、柠檬酸1～5份、壳寡糖1～5份，中微量元素化合物200～300份，表面活性剂10～20份，水550～650份。

优选的，所述氨基酸为甘氨酸、谷氨酸、脯氨酸、赖氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和天门冬氨酸中的任意一种或几种。

优选的，所述氨基酸在水溶性肥料中的含量不低于100g/L。

优选的，所述中微量元素化合物含锌、锰、硼、铁、铜和镁，以中微量元素的单质重量比计，所述锌锰硼铁铜镁的重量比为15～25：1～5：1～5：1～5：1～3：5～10。

优选的，所述中微量元素化合物为硝酸锌、硝酸锰、硼酸、硫酸亚铁、硫酸铜和硫酸镁。

优选的，所述中微量元素的含量不低于20g/L。

优选的，所述水溶性肥料的pH值为4.0～7.0。

本发明还提供了上述水溶性肥料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将氨基酸与水混合，得到氨基酸混合液；

(2)将所述氨基酸混合液与柠檬酸、中微量元素化合物混合，在60～80℃下进行螯合反应1～2小时；

(3)将所述步骤(2)得到的螯合反应液与水杨酸、壳寡糖混合，继续螯合反应0.5～1小时；

(4)将所述步骤(3)得到的螯合反应液与所述表面活性剂混合，调节溶液pH值至中酸性，得到适于棉花水肥一体化的水溶性肥料。

优选的，步骤(4)中，用氢氧化钾或钾的弱酸盐调节溶液的pH值。

优选的，所述表面活性剂为甜菜碱和十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种。

优选的，所述步骤(3)得到的螯合反应液与所述表面活性剂搅拌混合，所述搅拌的转速为60～80r/min，所述搅拌的时间为10～15分钟。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供了一种适于棉花水肥一体化的水溶性肥料，该水溶性肥料中包括生物刺激素物质和中微量元素化合物。生物刺激素物质包括氨基酸、水杨酸、柠檬酸和壳寡糖，中微量元素化合物含有锌锰硼铁铜锌。氨基酸不仅是蛋白质合成的基本组成单位，而且在植物初级和次级代谢中也发挥着重要功能，氨基酸是某些植物激素合成的前体、对氮进行源库转运、参与外界环境胁迫抵抗、调控根系形态建成及花粉管发育等。植物能够吸收分子态的氨基酸，不仅可以为植物提供氮素养分，还能作为碳骨架参与体内的能量代谢，因此，充足的氨基酸能够提高植物对养分的吸收和生理代谢活性，供应对植物生长发育及提高作物产量和品质，在应对某些环境胁迫等方面都具有重要作用。柠檬酸是一种重要的有机酸，同时是一种优良的鳌合剂，可提高表面活性剂的性能，兼具有一定的杀菌作用。生物活性物质水杨酸和壳寡糖，增强了作物的抗冷抗病等抗逆性；中微量元素化合物能够有效补充棉花对中微量元素的需求，提高棉花产量和品质，增强棉花的抗病、抗虫能力。本发明通过将具有协同作用的生物刺激素物质与中微量元素进行复配，可以有效诱导棉花抗病性，补充微量元素，促进棉花光合作用，防止棉花早衰，增加棉花产量。

进一步的，无机盐形式的中微量元素化合物，其利用率易受pH值、纤维、草酸、维生素、磷酸及植酸等的影响。本发明采用氨基酸螯合技术，将具有各种生物活性的中微量元素化合物与生物刺激素物质进行结合，螯合物形式的中微量元素化合物由于其化学性能稳定，分子内电荷趋于中性，在作物体内pH值下，可有效防止中微量元素离子形成不溶解的化合物，或防止其被吸附在不溶解胶体上，大大增强了各物质的协同吸收性。同时通过添加生物表面活性剂，使制备得到的水溶性肥料分散性好，见效快，更容易被作物吸收利用。

具体实施方式

本发明针对目前棉花肥料使用中的单一性缺陷，提供了一种适于棉花水肥一体化的水溶性肥料。该水溶性肥料包括生物刺激素物质和中微量元素化合物，具体的包括以下重量份的原料：氨基酸100～150份、水杨酸1～5份、柠檬酸1～5份、壳寡糖1～5份，中微量元素化合物200～300份，表面活性剂10～20份，水550～650份。

本发明的水溶性肥料中含有氨基酸100～150重量份，优选为102～130份，更优选为105～120份。氨基酸是生物功能大分子蛋白质的基本组成单位，是构成动植物营养所需蛋白质的基本物质。不同的氨基酸对作物的生理功能不同，但又具有协同性。

本发明中，优选氨基酸为甘氨酸、谷氨酸、脯氨酸、赖氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和天冬氨酸中的任意一种或几种，更优选为多种氨基酸的混合物。增加氨基酸的种类有利于更大程度的促进各种氨基酸对棉花生长的促进作用，提高其抗病和抗逆能力。本发明的水溶性肥料中，氨基酸的含量优选不低于100g/L，更优选为150～300g/L，进一步为200～280g/L。在本发明中，丙氨酸可增加合成叶绿素，调节开放气孔，对病菌有抵御作用；谷氨酸可降低作物体内硝酸盐含量，提高种子发芽，促进叶片光合作用，增加叶绿素生物合成。天冬氨酸提高种子发芽，蛋白质的合成，并在压力时期的生长提供氮；甘氨酸对作物的光合作用有独特的效果，利于作物生长，增加作物糖的含量，是天然的金属螯合剂；脯氨酸增加植物对渗透胁迫的耐性，提高植物的抗逆性和花粉活力。

本发明的水溶性肥料中含有水杨酸1～5重量份，更优选为2～4重量份，进一步优选为3重量份。水杨酸是植物体内普遍存在的一种酚类化合物。本发明中，水杨酸能诱导棉花的各种抗病性基因的产生，并伴随有抗病相关蛋白的表达，从而提高棉花的抗病性能。

本发明的水溶性肥料中含有柠檬酸1～5重量份，更优选为2～4重量份，进一步优选为3重量份。柠檬酸是一种重要的有机酸，同时是一种优良的鳌合剂，可提高表面活性剂的性能，兼具有一定的杀菌作用。

本发明的水溶性肥料中含有壳寡糖1～5重量份，更优选为2～4重量份，进一步优选为3重量份。本发明中的壳寡糖能有效的防治作物病害，主要通过两个途径起作用，一是壳寡糖可以抑制植物病原菌生长，减弱病原物的侵染能力；二是壳寡糖与植物细胞上的受体结合，激发抗性信号分子产生如NO、H₂O₂、Ca²⁺、茉莉酸等，经过信号转导，激发抗性基因表达，产生抗性物质如植物抗毒素、几丁质酶、苯丙氨酸解氨酶、多酚氧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、β-1.3葡聚糖酶等，从而达到防治病害的目的。本发明的壳寡糖还能够促进植物生长，主要是由于壳寡糖诱导了生长素(IAA)的合成，生长素信号传入植物体内起生长调节作用，激活植物多种生长发育基因表达，合成利于植物生长的生物活性物质，最终促进了植物的生长发育。因此，壳聚糖在本发明中综合起到促进棉花生长，提高棉花抗病能力的作用。

本发明的水溶性肥料中含有中微量元素化合物200～300重量份，更优选为225～275重量份，进一步优选为240～260重量份。中微量元素对棉花生长起到重要作用。本发明中的中微量元素优选为锌锰硼铁铜镁。

棉花是对缺锌中度敏感和耐锌较强的作物，施用锌肥能促进铃数增加，脱落率下降和霜前花增加。棉花缺锌，叶片失绿，节间缩短，植株矮小，生长受抑制。在轻度缺锌的条件下，叶片浅绿或失绿首先出现在充分展开的真叶上。蕾期以后，严重缺锌，叶片向内卷曲，叶片全部失绿，中脉保持绿色，蕾在开花前脱落。

棉花缺锰新生叶片脉间失绿，后生的叶片比前生的叶片更黄，叶脉仍为绿色，叶缘卷曲向上，叶片并不上卷。严重缺乏时，节间缩短，叶片脱落，其症状与缺锌有些相似。如果缺锰持续时间较长，顶芽将坏死。

棉花是需硼中等，耐硼最强的作物，现蕾前后是硼素的营养临界期，最大效率期是在进入生殖生长以后。棉花缺硼时，首先受害是根尖和茎生长点。根量减少，侧芽丛生，形成多头等。在棉花生产中一般在棉花蕾期、初花期和花铃期叶面喷施，能起到较好的增产作用。

棉花缺铁，新叶表现为叶脉间失绿，每一片叶均比下一片叶稍为变黄，叶脉仍保持绿色，并与失绿部分有显著的差异，失绿部分为黄白色，最后叶缘向上卷曲。

棉花缺铜，植株矮小，失绿，植株顶端有时呈簇状，严重时，顶端枯死。而且，棉花缺铜容易感染各种病害。

棉花缺镁，叶脉间失绿，严重时，叶片呈紫红色，而叶脉明显的保持绿色。因为镁在棉株中可移动，故先影响到老叶，以致过早衰老。

本发明针对土壤中主要缺少的中微量元素，将影响棉花生长的重要元素进行合理配比，使本发明的水溶性肥料能够适用棉花的生长期需求，提高棉花的抗逆抗病性能。本发明的中微量元素化合物中，以中微量元素的单质重量比计，所述锌锰硼铁铜镁的重量比为15～25：1～5：1～5：1～5：1～3：5～10，更优选为18～20：2～3：2～3：2～3：1～2：7～9。本发明的中微量元素化合物以锌锰硼铁铜镁的对应可溶性盐形式存在，优选为硝酸锌、硝酸锰、硼酸、硫酸亚铁、硫酸铜、硫酸镁，在给棉花提供中微量元素的同时，增加肥料的氮含量和硫含量。本发明水溶性肥料中，中微量元素的含量优选不低于20g/L，更优选为25～50g/L，进一步为30～40g/L。

本发明的水溶性肥料中含有表面活性剂10～20重量份，优选为11～18重量份，更优选为12～15重量份。本发明对表面活性剂的种类没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的表面活性剂即可，如润湿剂、分散剂等。在本发明中，优选表面活性剂为甜菜碱和十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种。

本发明的水溶性肥料中还含有水550～650重量份，优选为575～625重量份，更优选为600～620重量份，作为本发明水溶性肥料的载体基础。

本发明的水溶性肥料，优选pH值为4.0～7.0，更优选为5.0～6.0。上述pH值的水溶性肥料是起到良好应用效果及对作物是否安全的前提，且水溶性肥料的稳定性高。

本发明还提供了上述技术方案所述水溶性肥料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将氨基酸与水混合，得到氨基酸混合液；

(2)将所述氨基酸混合液与柠檬酸、中微量元素化合物混合，在60～80℃下进行螯合反应1～2小时；

(3)将步骤(2)得到的螯合反应液与水杨酸、壳寡糖混合，继续螯合反应0.2～0.5小时；

(4)将步骤(3)得到的螯合反应液与所述表面活性剂混合，调节溶液pH值至中酸性，得到适于棉花水肥一体化的水溶性肥料。

本发明中，首先制备氨基酸的混合溶液。将氨基酸和水按照比例混合，制备氨基酸混合液。本发明对制备氨基酸混合液的容器没有特殊限定，在本发明具体实施例中，优选在反应釜中进行混合。

本发明中，首先将中微量元素化合物与氨基酸混合液及柠檬酸进行螯合，再将螯合液与水杨酸、壳寡糖进行混合。本发明中，所述螯合反应的温度为60～80℃，更优选为65～76℃，进一步优选为68～72℃。本发明中，氨基酸混合液、柠檬酸与中微量元素化合物螯合的时间为1～2h，更优选为1.5h。本发明中，将氨基酸与中微量元素化合物的螯合反应液与水杨酸和壳寡糖进行混合的时间为0.2～0.5h，更优选为0.3～0.4h。

本发明为了保证水溶性肥料的分散稳定性，在上述螯合反应后的溶液中加入表面活性剂。本发明中，优选表面活性剂为甜菜碱和十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种。本发明中，优选将螯合反应液与所述表面活性剂搅拌混合，所述搅拌的转速优选为60～80r/min，更优选为65～75r/min；所述搅拌的时间优选为10～15分钟，更优选为12～13min。

本发明中，优选用氢氧化钾或钾的弱酸盐调节溶液的pH值至4.0～7.0，更优选为5.0～6.0。由于钠盐会对棉花容易造成盐害，因此本发明的水溶性肥料避免使用钠的弱酸盐或氢氧化钠调节pH值。本发明的氢氧化钾在调节溶液pH值的同时，还能够增加水溶性肥料的钾肥含量。

本发明制备得到的水溶性肥料中，有效活性成分均以螯合形式存在，大大增强了各物质的协同吸收性。同时棉花的吸收利用率高，可有效提高棉花的抗逆抗病性能，防止棉花早衰，促进棉花生长，大大提高棉花产量。

本发明的水溶肥料可以在棉花整个生育期施用，每亩用肥量100～300ml，建议苗期1次，花蕾期2次、吐絮期2次，间隔10-15天一次，稀释300-500倍，进行叶面喷施。本发明的水溶肥料可以有效诱导棉花抗病性，补充微量元素，促进棉花光合作用，防止棉花早衰，增加棉花产量。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

具有抗病抗逆促进棉花生长的水溶性肥料，包括以下重量份的原料：氨基酸混合物114份、硝酸锌100份、硝酸锰20份、硫酸亚铁10份、硫酸铜5份、硫酸镁75份、硼酸7份、水杨酸2份、柠檬酸2份、甜菜碱12份、壳寡糖3份；

具有抗病抗逆促进棉花生长的水溶性肥料制备方法，包括以下步骤：

(1)将114kg氨基酸混合物计量与650kg水混合后，投入反应釜，升温至70℃；

(2)然后向反应釜中加入2kg柠檬酸、100kg硝酸锌、20kg硝酸锰、7kg硼酸、10kg硫酸亚铁、5kg硫酸铜、75kg硫酸镁，保持70℃温度，螯合反应1.5小时；

(3)然后加入活性物质2kg水杨酸、3kg壳寡糖，继续螯合反应0.2小时；

(4)然后向反应釜中加入12kg甜菜碱，以70r/min的转速，搅拌混合15分钟，用氢氧化钾调节反应釜中的溶液pH至6.0，配制成品进行分装。成品中氨基酸的理论值含量为115g/L，中微量元素的理论值含量为34g/L。

实施例2

具有抗病抗逆促进棉花生长的水溶性肥料，包括以下重量份的原料：氨基酸混合物134份、硝酸锌125份、硝酸锰15份、硫酸亚铁25份、硫酸铜5份、硫酸镁75份、硼酸8份、水杨酸1份、柠檬酸1份、十二烷基苯磺酸钠10份、壳寡糖1份；

具有抗病抗逆促进棉花生长的水溶性肥料制备方法，包括以下步骤：

(1)将134kg氨基酸计量与600kg水混合后，投入反应釜，升温至60℃；

(2)然后向反应釜中加入1kg柠檬酸、硝酸锌125kg、硝酸锰15kg份、硫酸亚铁25kg、硫酸铜5kg、硼酸8kg、硫酸镁75kg，保持60℃温度，螯合反应1小时；

(3)然后加入活性物质1kg水杨酸、1kg壳寡糖，继续螯合反应0.4小时；

(4)然后向反应釜中加入10kg十二烷基苯磺酸钠，以60r/min的转速，搅拌混合10分钟，用氢氧化钾调节反应釜中的溶液pH至4.5，配制成品进行分装。成品中氨基酸的含量为135g/L，中微量元素的含量为38g/L。

实施例3

具有抗病抗逆促进棉花生长的水溶性肥料，包括以下重量份的原料：氨基酸混合物150份、硝酸锌125份、硝酸锰25份、硫酸亚铁25份、硫酸铜5份、硫酸镁75份、硼酸10份、水杨酸5份、柠檬酸4份、甜菜碱12份、十二烷基苯磺酸钠5份，壳寡糖5份；

具有抗病抗逆促进棉花生长的水溶性肥料制备方法，包括以下步骤：

(1)将150kg氨基酸计量与554kg水混合后，投入反应釜，升温至80℃；

(2)然后向反应釜中加入4kg柠檬酸、硝酸锌125kg、硝酸锰25kg份、硫酸亚铁25kg、硫酸铜5kg、硼酸10kg、硫酸镁75kg，保持80℃温度，螯合反应2小时；

(3)然后加入活性物质5kg水杨酸、5kg壳寡糖，继续螯合反应0.5小时；

(4)然后向反应釜中加入12kg甜菜碱和5kg十二烷基苯磺酸钠，以80r/min的转速，搅拌混合12分钟，用氢氧化钾调节反应釜中的溶液pH至7.0，配制成品进行分装。成品中氨基酸的含量为150g/L，中微量元素的含量为43g/L。

实施例4

将实施例3配制的水溶肥料进行防病效果试验

在日光温室内进行盆栽试验，按土壤干重的2％接种带有黄萎病菌的培养基，设置以下试验处理：充分发病后对接种棉苗进行喷洒，然后每隔10d喷洒一次,连续喷洒3次；

处理1:喷洒实施例3配制的水溶肥料500倍稀释液，以T1表示；

处理2:喷洒市售曹州农用化学有限公司生产的叶霸黄金液(技术指标：氨基酸≥100g/L,微量元素Cu+Mn+Zn+B≥20g/L)水溶肥料溶液500倍稀释液，以T2表示；

喷洒清水为对照CK。

结果见表1。通过表1说明，实施例3配制的水溶肥料喷施棉花可以在一定程度上减轻黄萎病的发生,第一次调查防效在56.7％，第二次调查防效35.8％,两次防效均高于市购水溶肥的防效，对棉花黄萎病有一定的防治效果。

表1 不同处理对棉花黄萎病的防效

实施例5

将实施例3配制的水溶肥料进行抗早衰促增产效果试验

在山东德州大田棉花种植区进行效果试验，设置以下试验处理：在棉花花蕾期、吐絮期各喷施2次，共4次，每次间隔10-15d。

处理1：棉苗喷洒实施例3配制的水溶肥料300倍稀释液，以T3表示；

处理2:喷洒市售曹州农用化学有限公司生产的叶霸黄金液(技术指标：氨基酸≥100g/L,微量元素Cu+Mn+Zn+B≥20g/L)的水溶肥料溶液300倍稀释液，以T4表示；

喷洒清水为对照CK。

试验结果见表2，表明:花蕾期、吐絮期,共4次喷施实施例3配制的300倍水溶性肥料,比喷清水增产皮棉14.1kg/亩,增产率22.3％；实施例3配制的水溶性肥料较市售水溶肥料溶液，增产皮棉7kg/亩，增产率10％，棉花喷施实施例3配制的氨基酸液肥可提高单株生产能力,增加棉花产量，是增产的有效途径。

表2 不同处理棉花的亩产量

处理	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	平均kg/亩
					T3	77.7	78.3	76.0	77.3
T4	73.3	70.0	67.7	70.3
					Ck	63.3	64.3	62.0	63.2

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种适于棉花水肥一体化的水溶性肥料，其特征在于，包括以下重量份的原料：氨基酸100～150份、水杨酸1～5份、柠檬酸1～5份、壳寡糖1～5份，中微量元素化合物200～300份，表面活性剂10～20份，水550～650份。

2.根据权利要求1所述的水溶性肥料，其特征在于，所述氨基酸为甘氨酸、谷氨酸、脯氨酸、赖氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和天门冬氨酸中的任意一种或几种。

3.根据权利要求1或2所述的水溶性肥料，其特征在于，所述氨基酸在水溶性肥料中的含量不低于100g/L。

4.根据权利要求1所述的水溶性肥料，其特征在于，所述中微量元素化合物含锌、锰、硼、铁、铜和镁，以中微量元素的单质元素重量比计，所述锌锰硼铁铜镁的重量比为15～25：1～5：1～5：1～5：1～3：5～10。

5.根据权利要求1或4所述的水溶性肥料，其特征在于，所述中微量元素化合物为硝酸锌、硝酸锰、硼酸、硫酸亚铁、硫酸铜和硫酸镁。

6.根据权利要求4所述的水溶性肥料，其特征在于，所述中微量元素的含量不低于20g/L。

7.根据权利要求1所述的水溶性肥料，其特征在于，所述水溶性肥料的pH值为4.0～7.0。

8.权利要求1～7任意一项所述水溶性肥料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将氨基酸与水混合，得到氨基酸混合液；

(2)将所述氨基酸混合液与柠檬酸、中微量元素化合物混合，在60～80℃下进行螯合反应1～2小时；

(3)将所述步骤(2)得到的螯合反应液与水杨酸、壳寡糖混合，继续反应0.2～0.5小时；

(4)将所述步骤(3)得到的螯合反应液与所述表面活性剂混合，调节溶液pH值至中酸性，得到适于棉花水肥一体化的水溶性肥料。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，用氢氧化钾或钾的弱酸盐调节溶液的pH值。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为甜菜碱和十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种。