CN109251108B - 一种植物营养液及其制备和施用方法 - Google Patents

一种植物营养液及其制备和施用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及生物技术与植物营养技术领域，具体涉及一种植物营养液及其制备和施用方法。所述植物营养液，包括以下成分及其重量份：黑米花色苷粗提物20～50份，玉米浆30～100份，聚丙烯酸钾10～30份，芦荟胶5～10份和水50～120份。本发明植物营养液可显著促进植物根系发育，促进植物整体健康发展，增加植物果实数量和抗病虫害能力。本发明植物营养液还可应用于植物嫁接中，具有促进创面快速愈合、提高嫁接成活率的作用。

Description

一种植物营养液及其制备和施用方法
技术领域
本发明涉及生物技术与植物营养技术领域，具体涉及一种植物营养液及其制备和施用方法。
背景技术
植物营养对植物生长起着关键的作用。目前，科学家利用植物溶液培养技术发现，植物必须的元素有17种，可分为大量元素和微量元素两大类。大量元素是植物需要量较大的元素，其在植物体内含量占干重0.1％以上，分别是C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S共9种；微量元素是植物需要量较少的元素，其在植物体内含量占干重的0.0％以下，分别是Mo、Cu、Zn、Mn、Fe、B、Cl、Ni共8种。其中C、H、O主要从空气和水分中获得，而其他14种元素主要从土壤中获得。而根据合理的配比将14种元素配制成营养液就可以维持绝大部分植物的快速生长。
目前营养液配制用到的化学试剂较多，配制过程复杂，如果不注意配制营养液的细节，往往会造成营养液的错配、沉淀、污染等问题。此外，目前植物营养液多用于无土栽培或叶面喷洒中，如中国专利CN105294180B公开了一种天然植物营养液及其应用。所述天然植物营养液为豆科植物补骨脂种子提取物，所述天然植物营养液作为叶面肥施用于作物表面，进而促进作为生长，提高产量。
植物营养液直接作用于植物根部土壤，往往会存在营养成分流失严重，有效利用率低的问题。并且由于植物营养素大多数是化学试剂配合而成，矿物质元素多，长期使用会造成土壤板结、肥力下降，造成植物减产或植物中毒现象。而根系是植物的“根本”，任何影响根系发育的因子都会影响整个植株的生长发育，因此注重植物根系发育是植物健康成长和增产的关键。
发明内容
为解决以上所述问题，本发明提供一种植物营养液及其制备和施用方法。本发明植物营养液成分大多为天然成分，营养全面；本发明植物营养液适用于植物根部，在促进植物根系发育的同时，还能改善植物周围土壤环境。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明第一个方面，提供一种植物营养液，所述植物营养液包括以下成分及其重量份：黑米花色苷粗提物20～50份，玉米浆30～100份，聚丙烯酸钾10～30份，芦荟胶5～10份和水50～120份。
本发明第二个方面，提供一种以上所述植物营养液的制备方法，包括以下步骤：
(1)黑米花色苷粗提物的制备：将黑米研磨后，按质液比100～200g/L加入蒸馏水，调节pH后，按接种量1％～5％接入酵母菌，按接种量1％～3％接入乳酸菌，25～30℃下发酵60～72h后，离心、过滤后，利用旋转蒸发仪浓缩，低温干燥得粗提物；
(2)玉米浆的制备：选取颗粒饱满且未成熟的鲜白玉米，去皮后将鲜白玉米粒同芯一起破碎后，过滤后即得；
(3)按配比将步骤(1)制备得到的黑米花色苷粗提物、步骤(2)制备得到的玉米浆进行混合，加入聚丙烯酸钾、芦荟胶和水，搅拌混合均匀，即得。
本发明第三个方面，提供以上所述植物营养液的施用方法，其灌施于植物根部或于土壤混合后用于植物所需覆盖部分。
本发明第四个方面，提供以上所述植物营养液在促进植物根系中的应用。
本发明第五个方面，提供以上所述植物营养液在促进植物嫁接创伤部分愈合中的应用。
本发明取得的有益效果：
(1)本发明植物营养液可显著促进植物根系发育，促进植物整体健康发展，增加植物果实数量和抗病虫害能力。本发明植物营养液还可应用于植物嫁接中，具有促进创面快速愈合、提高嫁接成活率的作用。
(2)本发明植物营养液成分安全、营养全面，制备方法简单，长期使用可增加土壤中有机质含量，增强土壤肥力，改善土壤环境。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1拟南芥根系形态图：标号1、2、3、4、5、8分别表示试验组1、2、3、4、5、8组拟南芥幼苗根系形态图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。
针对背景技术中所涉及的问题，本发明提供了一种植物营养液，所述植物营养液包括以下成分及其重量份：黑米花色苷粗提物20～50份，玉米浆30～100份，聚丙烯酸钾10～30份，芦荟胶5～10份和水50～120份。
进一步的，黑米花色苷粗提物由酵母菌、乳酸菌以黑米为原料液体发酵60～72h，离心、过滤，利用旋转蒸发仪浓缩，低温干燥得粗提物。在利用微生物发酵法提取黑米中花色苷实验时，意外发现将其花色苷提取液倒入含有绿植的土壤中，绿植长势明显增强。本发明通过具体的试验更加证明了本发明黑米花色苷具有促进植物根系发育的功效，与本发明其它成分配合，作用更为显著。
进一步的，玉米浆为鲜白玉米粒同芯一起破碎后，过滤后得到。白玉米中含有植物生长必须的大量元素和微量元素，维生素、矿物质含量高。与单独的白玉米粒相比，将白玉米粒与其玉米芯一起破碎、过滤后所得浆液，营养成分更加丰富，与其它营养成分配合营养效果更佳。
本发明第二个方面，提供一种以上所述植物营养液的制备方法，包括以下步骤：
(1)黑米花色苷粗提物的制备：将黑米研磨后，按质液比100～200g/L加入蒸馏水，调节pH后，按接种量1％～5％接入酵母菌，按接种量1％～3％接入乳酸菌，25～30℃下发酵60～72h，离心、过滤，利用旋转蒸发仪浓缩，低温干燥得粗提物；
(2)玉米浆的制备：选取颗粒饱满且未成熟的鲜白玉米，去皮后将鲜白玉米粒同芯一起破碎后，过滤后即得；
(3)按配比将步骤(1)制备得到的黑米花色苷粗提物、步骤(2)制备得到的玉米浆进行混合，加入聚丙烯酸钾、芦荟胶和水，搅拌混合均匀，即得。
进一步的，步骤(1)中pH调至6～7.。在现有技术中为了防止花色苷的降解和提高花色苷的溶出率，常控制提取液的pH在3.5以下。然而在微生物发酵过程中，pH值为3.5左右的发酵环境，显然不利于酵母菌的生长代谢，所以在发酵初始阶段控制发酵液pH值在6～7。
进一步的，步骤(1)中酵母菌接种量为3％，乳酸菌接种量为2％。采用微生物发酵法提取花色苷主要是利用微生物破坏黑米细胞壁和细胞膜，促进花色苷的溶出，从而提高花色苷的提取率。因此，为了充分发挥微生物的发酵作用，本发明采用酵母菌、乳酸菌共同发酵黑米。在发酵初期，酵母的接种量大于乳酸菌接种量，并且发酵液初始阶段pH值偏中性，所以有利于酵母的快速繁殖，酵母菌为优势菌，随着发酵的不断进行，乳酸发酵产酸逐渐增多，发酵液pH逐渐下降，而此时大量的细胞壁和细胞膜已被破坏，大量花色苷等物质溶出，而pH值逐渐降低的酸性环境便可有效保护花色苷等物质。
进一步的，步骤(2)在破碎过程中加冰，保证破碎溶液温度不超过15℃～20℃。在破碎过程中，温度过高则会影响白玉米中维生素等生物活性物质的含量。
本发明第三个方面，提供以上所述植物营养液的施用方法，其灌施于植物根部或于土壤混合后用于植物所需覆盖部分。本发明植物营养液可直接灌施于植物根部，能够有效被根部吸收利用，促进根系的生长和发育；此外本发明植物营养液还可与泥土混合后覆盖至植物嫁接的创口部位，能够加快创口的愈合，提高嫁接成活率。
本发明第四个方面，提供以上所述植物营养液在促进植物根系中的应用。
本发明第五个方面，提供以上所述植物营养液在促进植物嫁接创伤部分愈合中的应用。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例详细说明本发明的技术方案。
本发明所用酵母菌为双倒卵形红冬孢酵母菌(Rhodosporidium diobovatum)、乳酸菌为植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)；所述菌株均购于中国工业微生物菌种保藏管理中心，双倒卵形红冬孢酵母菌编号为31994，植物乳杆菌编号为21790。
实施例1一种植物营养液
所述植物营养液包括以下成分及其重量份：
黑米花色苷粗提物20份，玉米浆100份，聚丙烯酸钾10份，芦荟胶5份和水50份。
制备方法，包括以下步骤：
(1)黑米花色苷粗提物的制备：将黑米研磨后，按质液比100g/L加入蒸馏水，将pH值调至6.0，按接种量5％接入双倒卵形红冬孢酵母菌(Rhodosporidium diobovatum)，按接种量1％接入植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)，25℃下发酵72h，离心、过滤，利用旋转蒸发仪浓缩，低温干燥得粗提物；
(2)玉米浆的制备：选取颗粒饱满且未成熟的鲜白玉米，去皮后将鲜白玉米粒同芯一起破碎，破碎过程中加入冰块，过滤后即得；
(3)按配比将步骤(1)制备得到的黑米花色苷粗提物、步骤(2)制备得到的玉米浆进行混合，加入聚丙烯酸钾、芦荟胶和水，搅拌混合均匀，即得。
实施例2一种植物营养液
所述植物营养液包括以下成分及其重量份：
黑米花色苷粗提物50份，玉米浆30份，聚丙烯酸钾30份，芦荟胶10份和水120份。
制备方法，包括以下步骤：
(1)黑米花色苷粗提物的制备：将黑米研磨后，按质液比200g/L加入蒸馏水，将pH值调至7.0，按接种量5％接入双倒卵形红冬孢酵母菌(Rhodosporidium diobovatum)，按接种量1％接入植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)，30℃下发酵60h，离心、过滤，利用旋转蒸发仪浓缩，低温干燥得粗提物；
(2)玉米浆的制备：选取颗粒饱满且未成熟的鲜白玉米，去皮后将鲜白玉米粒同芯一起破碎，破碎过程中加入冰块，过滤后即得；
(3)按配比将步骤(1)制备得到的黑米花色苷粗提物、步骤(2)制备得到的玉米浆进行混合，加入聚丙烯酸钾、芦荟胶和水，搅拌混合均匀，即得。
实施例3一种植物营养液
所述植物营养液包括以下成分及其重量份：
黑米花色苷粗提物30份，玉米浆70份，聚丙烯酸钾20份，芦荟胶8份和水100份。
制备方法，包括以下步骤：
(1)黑米花色苷粗提物的制备：将黑米研磨后，按质液比150g/L加入蒸馏水，将pH值调至6.5，按接种量3％接入双倒卵形红冬孢酵母菌(Rhodosporidium diobovatum)，按接种量2％接入植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)，28℃下发酵72h，离心、过滤，利用旋转蒸发仪浓缩，低温干燥得粗提物；
(2)玉米浆的制备：选取颗粒饱满且未成熟的鲜白玉米，去皮后将鲜白玉米粒同芯一起破碎，破碎过程中加入冰块，过滤后即得；
(3)按配比将步骤(1)制备得到的黑米花色苷粗提物、步骤(2)制备得到的玉米浆进行混合，加入聚丙烯酸钾、芦荟胶和水，搅拌混合均匀，即得。
试验例
(1)黑米花色苷粗提物中花色苷的含量测定
按文献《黑米花色苷的提取及纯化》所述方法对本发明实施例3黑米花色苷粗提物中花色苷进行测定(侯召华,翟虎渠,万建民,et al.黑米花色苷的提取及纯化[J].食品科学,2010,31(10):53-59)，具体为：
采用HPLC方法，以矢车菊素-3-葡萄糖苷为总花色苷的标准物。10mg矢车菊素-3-葡萄糖苷，加10mL甲醇溶解，过0.45μm微孔滤膜，即得供试品溶液。色谱条件为：AlltimaC18谱柱(5μm，4.6mm×250mm)，流动相A为水(含0.1％三氟乙酸)，流动相B为乙腈(CH3CN)；梯度洗脱程序：0～5min(10％B)，5～20min(10％B～15％B)，20～25min(15％B)，25～30min(15％B～18％B)，30～50min(18％B～35％B)，50～55min(35％B～10％B)；检测波长520nm，样品进样量为30μL。
本发明同时按以上所述文献中提取黑米花色苷提取条件进行提取，得黑米花色苷乙醇粗提物，并与微生物发酵法进行比较，具体提取条件为：提取液乙醇-水-盐酸体积比为50:50:0.5，温度50℃，固液比为1:10(g/mL)，提取时间为1h，提取次数为3次。以上试验所用黑米质量相同。
实验结果如下表1所示：
表1粗提物中花色苷含量
组别 实施例3粗提物 乙醇粗提物
花色苷含量(mg/100g) 2782 3527
(2)根系生长试验
本发明人在提取黑米花色苷试验中意外发现，其发酵离心后上清液可促进植物生长，为了进一步探究黑米花色苷在制备植物营养液中的应用，除以上实施例1～3植物营养液外，还设计了以下配方：
植物营养液A：实施例3黑米花色苷粗提物30份和水20份；
植物营养液B：以上所述黑米花色苷乙醇粗提物30份和水20份
植物营养液C：黑米花色苷粗提物30份，玉米浆70份，芦荟胶8份和水100份。
植物营养液D：黑米花色苷粗提物30份，玉米浆70份，聚丙烯酸钾20份，芦荟胶8份和水100份；所述玉米浆由白玉米粒破碎后得到。
试验方法：
在大田中收集土壤后，装入花盆中，将花盆分成八组，每组设三个平行。将预先发芽的拟南芥苗种植于各花盆中，于22℃下培养，控制12h的光照，12h的黑暗，并且每天加水保持含水量。
试验组1：每隔3天灌溉50mL实施例1植物营养液，连续灌溉3次。
试验组2：每隔3天灌溉50mL实施例2植物营养液，连续灌溉3次。
试验组3：每隔3天灌溉50mL实施例3植物营养液，连续灌溉3次。
试验组4：每隔3天灌溉50mL植物营养液A，连续灌溉3次。
试验组5：每隔3天灌溉50mL植物营养液B，连续灌溉3次。
试验组6：每隔3天灌溉50mL植物营养液C，连续灌溉3次。
试验组7：每隔3天灌溉50mL植物营养液D，连续灌溉3次。
试验组8，为对照组，不做任何处理。
以上各组培养15天后，观察拟南芥的根系形态，测定拟南芥根的总长和根表面积，并检测土壤中菌落总数，具体结果如下表2所示。
根系总长测定方法：测定根基部的根数，测定每个根的长度，求和即得。
根表面积：采用甲烯蓝吸附法测定。
土壤中菌落总数测定方法：
用5点采样法随机取0-20cm土壤1kg，取10g样品加入装有90mL生理盐水的300mL三角瓶，振荡培养30min，取1ml加入9ml生理盐水，采用梯度稀释方法进行细菌计数。
表2各营养液对拟南芥根的影响
组别 根系总长/cm 根表面积/m<sup>2</sup> 菌落总数(cfu/g)
1 27.4±1.2** 3.2±0.6** 8.8×10<sup>8</sup>
2 30.1±2.4** 2.9±1.4* 7.2×10<sup>8</sup>
3 35.4±1.8** 3.5±0.8** 1.4×10<sup>9</sup>
4 22.7±1.6* 2.2±1.2 6.8×10<sup>8</sup>
5 20.5±2.6* 1.9±1.0 2.4×10<sup>8</sup>
6 23.2±1.4** 2.5±0.4* 4.6×10<sup>8</sup>
7 25.5±3.8** 2.6±0.6* 5.3×10<sup>8</sup>
8 16.4±3.2 1.4±0.8 9.2×10<sup>7</sup>
注：与试验组8即对照组比，*p<0.5，**p<0.01。
由上表2可知，本发明实施例1～3植物营养能显著提高拟南芥根系总长、根表面积和根尖数；通过与上述其它组比较，可证明本发明各成分间具有协同作用，相互配合能够显著促进植物根系的发育。说明本发明植物营养可有效促进植物根系的生长发育，为植物健康生长奠定良好的基础。此外，灌溉本发明植物营养液后，土壤中菌落总数增加，说明本发明植物营养液还可改善土壤环境。
并且由上表可知，本发明通过微生物发酵提物得到的黑米花色苷粗提物对根系的促进作用优于乙醇粗提取物，这表明虽然采用微生物发酵提取得到的黑米花色苷粗提物中花色苷含量低于乙醇粗提物，但是其生物活性成分高，对于提高植物的生长具有显著作用。
(2)对番茄生长影响试验
在番茄大棚中，选择50株番茄幼苗作为试验组，每隔10天灌注实施例3植物营养液；选取另外50株，每隔10天灌溉相同体积的清水，作为对照组，统计番茄产量及座果率。试验结果，如下表3所示。
表3植物营养液对番茄产量、座果率的影响
Figure BDA0001890638020000071
Figure BDA0001890638020000081
由表3可知，本发明植物营养液能够增加番茄产量，提高番茄座果率。收获番茄后，对试验组和对照组番茄植株根系进行观察，试验组番茄根系明显比对照组粗壮、发达。
(3)对番茄嫁接的影响
在研究本发明植物营养液对番茄生长影响的同时，也研究了本发明植物营养液对番茄嫁接的影响。选取刚嫁接完成的番茄株20株，分为两组，一组在砧木与接穗接口处，涂抹一层含有本发明实施例3植物营养液的泥土，另一组，不进行任何处理，作为对照。观察两组嫁接番茄的成活率。结果发现，涂抹含有本发明实施例3植物营养液泥土的一组，创口愈合速度快且番茄成活率高达97.2％，而对照组成活率仅有85.7％。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种植物营养液，其特征在于，包括以下成分及其重量份：黑米花色苷粗提物20～50份，玉米浆30～100份，聚丙烯酸钾10～30份，芦荟胶5～10份和水50～120份；
黑米花色苷粗提物由酵母菌、乳酸菌以黑米为原料液体发酵60～72h后，离心、过滤，利用旋转蒸发仪浓缩，低温干燥得粗提物；
玉米浆为鲜白玉米粒同芯一起破碎后，过滤后得到。
2.权利要求1所述植物营养液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)黑米花色苷粗提物的制备：将黑米研磨后，按质液比100～200g/L加入蒸馏水，调节pH后，按接种量1％～5％接入酵母菌，按接种量1％～3％接入乳酸菌，25～30℃下发酵60～72h后，离心、过滤，利用旋转蒸发仪浓缩，低温干燥得粗提物；
(2)玉米浆的制备：选取颗粒饱满且未成熟的鲜白玉米，去皮后将鲜白玉米粒同芯一起破碎后，过滤后即得；
(3)按配比，将步骤(1)制备得到的黑米花色苷粗提物、步骤(2)制备得到的玉米浆进行混合，加入聚丙烯酸钾、芦荟胶和水，搅拌混合均匀，即得。
3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中pH调至6～7。
4.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中酵母菌接种量为3％，乳酸菌接种量为2％。
5.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，步骤(2)在破碎过程中加冰，保证破碎溶液温度不超过15℃～20℃。
6.权利要求1所述植物营养液的施用方法，其特征在于，灌施于植物根部或于土壤混合后用于植物所需覆盖部分。
7.权利要求1所述植物营养液在促进植物根系中的应用。
8.权利要求1所述植物营养液在促进植物嫁接创伤部分愈合中的应用。
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