CN108892593A

CN108892593A - 一种以沼渣为主要原料的植物营养液及其制备方法

Info

Publication number: CN108892593A
Application number: CN201811040264.4A
Authority: CN
Inventors: 王练文; 虢国成
Original assignee: Hunan Jingran Botanical Research Institute
Current assignee: Hunan Jingran Botanical Research Institute
Priority date: 2018-09-07
Filing date: 2018-09-07
Publication date: 2018-11-27

Abstract

一种以沼渣为主要原料的植物营养液，包括：10—50份沼渣提取液、20—60份大量元素液和余量液，余量液为微量元素液和铁液，为霍格兰氏营养液改良配方中的微量元素液和铁液；沼渣提取液，沼渣与氢氧化钠溶液重量比为1:20—2:1，过滤调节PH至4‑5；包含40—100g/L硝酸钾、300—700g/L四水硝酸钙、40—110g/L磷酸二氢钾和100—300g/L七水硫酸镁的混合浓缩液；本发明以沼渣提取液代替部分大量元素营养元素，促进了植物生长，降低了无机盐的用量、生产成本和对环境的污染，同时对土壤起到很好的调节作用，可直接被植物吸收利用，提高了的吸收利用率。

Description

一种以沼渣为主要原料的植物营养液及其制备方法

技术领域

本发明涉及肥料领域，特别是一种以沼渣为主要原料的植物营养液及其制备方法。

背景技术

植物生长需要大量的营养元素，如常规的霍格兰氏营养液改良配方：霍格兰氏改良配方：四水硝酸钙945mg/L、硝酸钾506mg/L、硝酸铵80mg/L、磷酸二氢钾136mg/L、七水硫酸镁493mg/L、铁液2.5ml和微量元素液5ml，调节pH＝6.0。

铁液：七水硫酸亚铁2.78g、乙二胺四乙酸二钠3.73g和蒸馏水500ml，调节pH＝5.5。

微量元素液：碘化钾0.83mg/l、硼酸6.2mg/L、硫酸锰22.3mg/L、七水硫酸锌8.6mg/L、钼酸钠0.25mg/L、硫酸铜0.025mg/L和氯化钴0.025mg/L。

然而在环境和能源发展的进展中土壤营养结构不断变化，因而对植物对营养的需求也同样发生变化，沼渣是一种很好的有机肥。

沼渣、沼液是人畜粪便、农作物秸秆等农业废弃物经沼气池厌氧发酵后形成的产物。沼肥(包括沼液和沼渣)可作为优质有机肥为作物提供营养，且可刺激作物生长，对某些病害和虫害具有防治作用，并能增强作物抗病性。沼肥中的营养成分沼渣、沼液含有丰富的有机质、氮、磷、钾等营养成分，是一种优质、高效、无毒无害的有机肥料和养料。

然而在生产过程中，大量无机盐肥料的应用，使用成本高，长期使用对土壤及其环境也很不利。

本发明有效的降低了无机盐的用量，降低了生产成本，提供一种绿色、健康、无毒无害和环保的以沼渣为主要原料的植物营养液。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种以沼渣为主要原料的植物营养液及其制备方法。

本发明的技术方案是：一种以沼渣为主要原料的植物营养液，主要由以下重量份的原料制备而成：10—50份沼渣提取液、20—60份大量元素液和余量液，所述余量液为微量元素液和铁液，为霍格兰氏营养液改良配方中的微量元素液和铁液，分别按微量元素液和铁液中各组分的比例配置；

所述沼渣提取液为：碱浸提粉碎后的沼渣，碱液与沼渣重量比为20:1 —1:2，过滤调节PH至4-5；

所述大量元素液为：浓缩20倍的含有氮、磷、钾、钙和镁元素的40— 100g/L硝酸钾、300—700g/L四水硝酸钙、40—110g/L磷酸二氢钾和100— 300g/L七水硫酸镁的混合液。

本发明进一步的技术方案是：一种以沼渣为主要原料的植物营养液，包括以下原料制备而成：15—30份沼渣提取液、25—50份大量元素液和余量液；其特征在于，所述碱浸提粉碎后的沼渣，碱液与沼渣重量比为15:1—1:1，过滤调节PH至4-5；

所述大量元素液为：浓缩20倍的含有氮、磷、钾、钙和镁元素的50— 80g/L硝酸钾、500—650g/L四水硝酸钙、50—80g/L磷酸二氢钾和200— 260g/L七水硫酸镁的混合液。

本发明进一步的技术方案是：一种以沼渣为主要原料的植物营养液，包括以下原料制备而成：20份沼渣提取液、40份大量元素液和余量液；其特征在于，所述碱浸提粉碎后的沼渣，碱液与沼渣重量比为10:1，过滤调节PH 至4-5；

所述大量元素液为：浓缩20倍的含有氮、磷、钾、钙和镁元素的62.5g/L 硝酸钾、590g/L四水硝酸钙、68g/L磷酸二氢钾和245g/L七水硫酸镁的混合液。

所述的一种以沼渣为主要原料的植物营养液的制备方法，包括以下步骤：

1)用碱浸提粉碎后的沼渣，沼渣与碱溶液按比例混合，过滤调节PH至 4-5，即得沼渣提取液，待用；

2)大量元素液的配制，按比例加入大量元素液中各组份硝酸钾、四水硝酸钙、磷酸二氢钾和七水硫酸镁于水中，待前一组份充分溶解后再加入第二组份，再定容搅拌均匀待用；

3)余量液：微量元素液和铁液，采用霍格兰氏营养液改良配方中的微量元素液和铁液的比例分别配制，混合均匀；

4)将步骤1)所得的沼渣提取液、步骤2)所得的大量元素液和步骤3) 配制好的余量液，按比例加入混合均匀即得以沼渣为主要原料的植物营养液。

本发明进一步的技术方案是：所述沼渣自然风干至含水量30％，粉碎至 0.5-1mm，有利于成本的节约，同时又能让沼渣与氢氧化钠接触充分有利于萃取效率的提高。

本发明进一步的技术方案是：所述沼渣与氢氧化钠发生萃取反应，密封于30℃—70℃，优选40℃—60℃，最优选50℃的恒温环境中在搅拌持续1h —5h反应，最优选4h，在密封环境中避免与空气中其他成分反应和在萃取过程中碱的挥发。

本发明进一步的技术方案是：所述萃取反应后静置12小时采用真空过滤，滤液即为腐殖酸钠盐溶液，静置后有利于过滤固液分离，同时能将少部分未提取完的物质继续进行充分提取。

本发明与现有技术相比具有如下特点：

一种以沼渣为主要原料的植物营养液，包括：沼渣提取液、大量元素液、微量元素液与铁液的配制；沼渣提取液是对沼渣废物的利用，减少了沼渣的排放，降低了对环境的污染。

沼渣提取液中含有大量溶于水的腐殖质钠盐和磷、钾元素，优质有机肥，为作物提供营养；沼渣提取液中的磷钾元素可以显著降低营养液中无机盐的添加量，尤其是磷酸盐和钾盐的用量，进而降低营养液的制作成本，此外，沼渣提取液原料中含有各类氨基酸、维生素、蛋白质、赤霉素、生长素、糖类、核酸以及抗生素等，可刺激作物生长，对某些病虫害亦有防治作用，并能增强作物抗病性，对土壤有很好的调节作用。

大量元素液为植物所需的N、P、K、Ca和Mg等大中量元素；微量元素液为植物所需的微量元素Zn、Cu、B、Mo和Mn，或螯合物等；铁液为微量Fe 元素或螯合铁。

营养液绿色、健康、环保和无毒无害容易被植物吸收利用，同时也是一种持效性和速效性兼备的肥料。

本发明的一种以沼渣为主要原料的植物营养液的制备方法的有益效果：

沼渣中部分未分解的原料和难溶于水的营养物质经过碱溶液萃取，能将原材料中的难溶于水和易溶于水的结合态的腐殖质，一次性络合成易、从而较完全地将腐殖质提取出来，再用盐酸溶液调节PH值至4-5，再与大量元素液、微量元素液和铁液按比例充分混合即得以沼渣为主要原料的植物营养液。采用碱浸提沼渣，使沼渣中的各种元素和有机质得到植物的充分利用。

以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细内容作进一步描述。

附图说明

图1—为本发明提取剂的不同浓度对沼渣提取率的影响示意图；

图2—为本发明碱溶的不同温度对沼渣提取率的影响示意图；

图3—为本发明原料与提取剂不同固液比对沼渣提取率的影响示意图；

图4—为本发明不同提取时间对沼渣提取率的影响示意图。

具体实施方式

实施例1

一种以沼渣为主要原料的植物营养液，只要由以下重量份的原料制备而成：10—50份沼渣提取液、20—60份大量元素液和余量液，余量液为微量元素液和铁液。

沼渣提取液为：碱浸提粉碎后的沼渣，碱液与沼渣重量比为20:1—1:2，过滤调节PH至4-5；

大量元素液为：浓缩20倍的含有氮、磷、钾、钙和镁元素的40—100g/L 硝酸钾、300—700g/L四水硝酸钙、40—110g/L磷酸二氢钾和100—300g/L 七水硫酸镁的混合液；

沼渣用经自然风干至含水量≤30％，粉碎至0.5-1mm，粉碎后的沼渣与 2-8％氢氧化钠或氢氧化钾混合，密封于30—70℃，优选40℃—60℃，最优选 50℃恒温环境中萃取，搅拌持续1h—5h反应，最优选4h，沼渣与碱溶液比： 1:20—2:1，萃取反应完成后静置12h，采用真空过滤，滤液加入6mol/L盐酸调节PH至4-5，在密封环境中避免与空气中其他成分反应和在萃取过程中碱的挥发。

大量元素液、微量元素液与铁液中的各个组分，待前一组分加入后充分溶解后再加入第二组分，并充分搅拌，防止各组分相互之间发生反应或造成结块，难溶于水。

铁液的配制，先将加有乙二胺四乙酸二钠的溶液加热至沸腾，随后加入七水硫酸亚铁，充分搅拌后定容，冷却待用，三价铁常态下不稳定容易氧化，加温沸腾有效的提升铁络合的效率。

萃取反应后，静置12小时过滤采用真空过滤，萃取反应后溶液中存在较多杂质，静置后便于真空过滤的效率，有利于对溶液进行固液分离，同时能将少部分未提取完的物质继续进行充分提取。

将微量元素液、铁液、沼渣提取液、大量元素液依次加入混合，用转速为150—3000转/分钟搅拌器搅拌和/或循环搅拌30—60分钟，加速各母液充分混合均匀。

余量液还可以是以下的微量元素液和铁液

微量元素液，五水硫酸铜0.08g/L、七水硫酸锌0.22g/L、硫酸锰1.55g/L、硼酸2.86g/L和四水钼酸铵0.09g/L。

铁液：七水硫酸亚铁5.57g/L和乙二胺四乙酸二钠7.45g/L。

实施例2

一种以沼渣为主要原料的植物营养液的制备方法，包括：沼渣提取液、大量元素液、微量元素液与铁液；

沼渣提取液的配制为：用经自然风干至含水量≤30％的沼渣，粉碎至 0.5-1mm，粉碎后的沼渣与碱溶液氢氧化钠或氢氧化钾混合密封于30-70℃的恒温环境中萃取，沼渣与碱溶液比为5：1—1：40，搅拌持续1h—5h反应或萃取反应完成后静置12h，采用真空过滤，滤液加入6mol/L盐酸调节PH至 4-5；

大量元素的配制为：浓缩20倍的62.5g/L硝酸钾、590g/L四水硝酸钙、 68g/L磷酸二氢钾和245g/L七水硫酸镁依次加入混合均匀；

各组分加入时待前一组分充分溶解后在加入第二组成，将配制好的微量元素液、铁液、沼渣提取液和大量元素液按比例依次加入混合均匀即得以沼渣为主要原料的植物营养液。

结合图1说明本实施例，氢氧化钠浓度2％-8％，最优选5％。

实验条件：

提取剂：氢氧化钠；

碱溶温度：50℃；

原料与提取剂固液比：1：10；

提取时间：4h；

随着提取剂的浓度增大，提取率也随之提高，但是当浓度在5％之前，提取率上升明显，当浓度在5％之后时，提取率变化很小；调节PH时提取剂的浓度越大，则需要的盐酸也越多，氯离子越多，根据国标要求，氯离子≤30g/L，提取剂浓度优选5％，提取效率高。

结合图2和图4说明本实施例，沼渣与氢氧化钠混合密封于30℃—70℃，优选40℃—60℃，最优选50℃的恒温环境中在搅拌持续1h—5h反应，最优选4h。

1)实验条件：

提取剂：氢氧化钠；

提取剂浓度：5％；

原料与提取剂固液比1：10；

提取时间：4h；

当碱溶温度在50℃之前时，温度越高，提取率越大；但当碱溶温度在 50℃之后时，温度越高，提取率反而减小。图2中曲线显示温度在50℃左右提取率最高，提取的碱溶温度优选50℃。

2)实验条件：

提取剂：氢氧化钠；

提取剂浓度：5％；

原料与提取剂固液比1：10；

碱溶温度：50℃；

图4所示，随着提取时间变长，提取率也随之增大。然而提取时间在4h 之前时，提取率增长明显；当提取时间在4h之后时，提取率几乎不变。所以为节省时间提高生产效率，提取实验的提取时间优选4h。

结合图3说明本实施例，沼渣与氢氧化钠溶液固液比：1:40—5:1，最优比1:10；

实验条件：

提取剂：氢氧化钠；

提取剂浓度：5％；

碱溶温度：50℃；

提取时间：4h；

当原材料沼渣与提取剂的固液比小于1：10时，提取率随固液比增大而增大；当原材料沼渣与提取剂的固液比大于1：10时，提取率随固液比增大而减小，所以为保证提取率最大，提取实验中原材料沼渣与提取剂的固液比优选1：10。

对影响提取率的四个因素，分别为提取剂浓度、碱溶温度、原材料沼渣与提取剂固液比、提取时间逐一进行分析。得到最佳的提起条件，优选提取条件：5％氢氧化钠，碱溶温度为50℃，原材料沼渣与提取剂的固液比为1： 10，提取时间为4h。

实施例3

一种以沼渣为主要原料的植物营养液，主要由以下重量份的原料制备而成：20份沼渣提取液、40份大量元素液、20份微量元素液、20份铁液。

沼渣提取液的配制为：用经自然风干至含水量30％的沼渣，粉碎至 0.5-1mm，粉碎后的沼渣与5％氢氧化钠混合密封于50℃恒温环境中萃取反应，沼渣与氢氧化钠溶液固液比1:10，萃取反应完成后静置12h，真空过滤，滤液加入6mol/L盐酸调节PH至4-5；沼渣中各营养成分含量如下表：

将配制完成的微量元素液、铁液、沼渣提取液、大量元素液依次加入搅拌均匀即得到以沼渣为主要原料的植物营养液。以沼渣为主要原料的植物营养液主要成分测定如下表：

紫罗兰正处于花卉生长期，每隔7天喷施一次，共喷施4次，以沼渣为主要原料的植物营养液稀释200倍设为实验组，霍格兰氏改良配方稀释20 倍为对照组1，对照组2喷洒清水。

通过实验可知，施用以沼渣为主要原料的植物营养液的实验组紫罗兰植株叶片深绿未看到有叶片发病，对照组1的紫罗兰植株的叶片呈浅绿色，个别叶片发黄并有刚发病叶片，对照组2的紫罗兰植株的叶片呈淡绿色，少部分叶片发黄其中有叶片已发病；以沼渣为主要原料的植物营养液对紫罗兰的生长发育有明显的促进作用，植株的高度、茎秆、开花量都优于对照组；

结论，以沼渣为主要原料的植物营养液中的沼渣提取液代替大量元素营养液中大量的磷、钾元素，有效的促进了紫罗兰的生长发育，有效的降低了无机盐的用量，降低了生产成本和对环境的污染，同时对调节土壤环境大有好处，以沼渣为主要原料的植物营养液绿色、健康、环保和无毒无害可直接被植物吸收利用；沼渣提取液中的原材料沼渣可作为优质有机肥为作物提供营养，同时原料中含有各类氨基酸、维生素、蛋白质、赤霉素、生长素、糖类、核酸以及抗生素等，可刺激作物生长，对某些病虫害也有一定的防治作用，并能增强植株的抗病性。

实施例4

一种以沼渣为主要原料的植物营养液，包括沼渣提取液、大量元素液、微量元素液、铁液；

在实施例3的基础上，沼渣与氢氧化钠溶液重量比为1:5。

将所得的以沼渣为主要原料的植物营养液，用于正处于营养生长期的生菜上，每隔7天喷施一次，共喷施4次，以稀释200倍的以沼渣为主要原料的植物营养液为实验组，霍格兰氏改良配方稀释20倍为对照组1，对照组2 喷洒清水。

各试验区每个点定点调查12株生菜，共48株生菜。此外，对照组1和对照组2某些生菜叶子出现变黄枯萎现象，此现象可能是由于植物缺氮、钾、硫、钙和铁等缺少营养元素或病害原因导致。

通过实验可知，试验组3个调查点比对照组2相比增产45.83％，比对照组1增产14.16％，实验组处理区植株长势明显优于其他两对照组；以沼渣为主要原料的植物营养液中的沼渣提取液代替大量元素营养液中大量的磷、钾和钙等元素，有效的促进了生菜的生长，降低了无机盐的用量，降低了生产成本和对环境的污染，同时对土壤环境起到很好的调节作用，以沼渣为主要原料的植物营养液绿色、健康、环保和无毒无害可直接被植物吸收利用，并提高了以沼渣为主要原料的植物营养液的吸收利用率。

本发明的工作原理和使用方法是：通过用碱溶液萃取干燥粉碎后的沼渣，提取有机物质，同时使非水溶性营养转换为水溶性营养能直接被植物吸收利用，再与大量元素液、微量元素液和铁液混合均匀得到以沼渣为主要原料的植物营养液，并符合总养分(N+P₂O₅+K₂O)≥110g/L、氯离子≤30g/L、有机质≥15％和PH值4.0—8.0的技术指标，稀释后直接可以被植物吸收利用，不同的原材料可以通过检测萃取滤液中各元素的含量调整大量元素中各组分的加入量；本发明解决了对沼渣充分的利用，沼渣可作为优质有机肥为作物提供营养，且可刺激作物生长，对某些病虫害亦有防治作用，并能增强作物抗病性，同时原料中含有各类氨基酸、维生素、蛋白质、赤霉素、生长素、糖类、核酸以及抗生素等，对调节土壤环境大有好处，减少了对环境的污染，资源废物利用，提供一种绿色、健康、环保和无毒无害的通用型植物综合营养液，同时也体现了营养液的持效性和速效性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种以沼渣为主要原料的植物营养液，主要由以下重量份的原料制备而成：10—50份沼渣提取液、20—60份大量元素液和余量液，所述余量液为霍格兰氏营养液改良配方中的微量元素液和铁液；其特征在于：

所述沼渣提取液为：碱浸提粉碎后的沼渣，碱液与沼渣重量比为20:1—1:2，过滤调节PH至4-5；

所述大量元素液为：包含40—100g/L硝酸钾、300—700g/L四水硝酸钙、40—110g/L磷酸二氢钾和100—300g/L七水硫酸镁的混合浓缩液。

2.根据权利要求1所述的一种以沼渣为主要原料的植物营养液，包括以下原料制备而成：15—30份沼渣提取液、25—50份大量元素液和余量液；其特征在于，所述碱浸提粉碎后的沼渣，碱液与沼渣重量比为15:1—1:1，过滤调节PH至4-5；

所述大量元素液为：包含50—80g/L硝酸钾、500—650g/L四水硝酸钙、50—80g/L磷酸二氢钾和200—260g/L七水硫酸镁的混合浓缩液。

3.一种以沼渣为主要原料的植物营养液，包括以下原料制备而成：20份沼渣提取液、40份大量元素液和余量液；其特征在于，所述碱浸提粉碎后的沼渣，碱液与沼渣重量比为10:1，过滤调节PH至4-5；

所述大量元素液为：包含62.5g/L硝酸钾、590g/L四水硝酸钙、68g/L磷酸二氢钾和245g/L七水硫酸镁的混合浓缩液。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种以沼渣为主要原料的植物营养液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）用碱浸提粉碎后的沼渣，沼渣与碱溶液按比例混合，过滤调节PH至4-5，即得沼渣提取液，待用；

2）大量元素液的配制，按比例加入大量元素液中各组份硝酸钾、四水硝酸钙、磷酸二氢钾和七水硫酸镁于水中，待前一组份充分溶解后再加入第二组份，再定容搅拌均匀待用；

3）余量液：微量元素液和铁液，采用霍格兰氏营养液改良配方中的微量元素液和铁液的比例分别配制，混合均匀；

4）将步骤1）所得的沼渣提取液、步骤2）所得的大量元素液和步骤3）配制好的余量液，按比例加入混合均匀即得以沼渣为主要原料的植物营养液。

5.根据权利要求4所述一种以沼渣为主要原料的植物营养液的制备方法，其特征在于：所述沼渣干燥后粉碎至0.5-1mm。

6.根据权利要求4所述一种以沼渣为主要原料的植物营养液的制备方法，其特征在于：所述碱浸提的条件，密封于30℃—70℃环境中在搅拌持续1h—5h反应或反应后静置12小时过滤。