CN110092688A - 一种黄腐酸螯合硒生物肥及其在核桃种植中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发公开一种黄腐酸螯合硒生物肥及其在核桃种植中的应用。针对现有技术中未见有关在核桃种植过程中,通过施用黄腐酸螯合硒生物肥来提高核桃可食部分硒含量的技术现状,本发明通过利用混合菌剂与黄腐酸螯合硒溶液相融合制备黄腐酸螯合硒生物肥,黄腐酸螯合硒生物肥施用于种植土壤后微生物迅速大量繁殖,其代谢产物中含有作物生长所必须的生长调节剂成分,具有转化土壤中氮、磷、钾,提高土壤肥力,且抑制病菌繁殖;黄腐酸螯合硒生物肥利用了黄腐酸的强络合能力与硒离子螯合,更有利于核桃根系的吸收,提高硒肥的利用率,提高核桃产品品质,核桃果仁中硒含量达到富硒食品的标准,实现核桃富硒高产目的。
Description
技术领域
本发明涉及化肥领域,具体地说,本发明涉及黄腐酸螯合硒生物肥及其在核桃种植中的应用的技术领域。
背景技术
核桃(Juglans regiaL.)是重要木本油料树种,具有较高的经济、生态和社会效益,近年来随着国家对木本油料产业的大力扶持,市场需求逐渐增加,核桃的栽培面积不断扩大。水肥管理是实现核桃丰产的关键性因素,科学施肥是提高核桃产量相对简单有效的途径。
硒是重要的微量元素,硒元素不是天生存在于食物中,但是人体生长发育过程中不可缺少的营养成分。随着科学界对硒元素作用的研究越来越深入和全面,人们已经普遍意识到发展富硒食品的重要性,目前的富硒产品都是通过施肥,作物在生长过程中吸收硒元素的肥而生产出来的,硒的摄取与土壤的硒含量关系超过与饮食方式的关系。美国和加拿大的土壤含有足够的硒。所以,很多作物做成的食物中都有硒,植物性食物的硒含量决定于当地水土中的硒含量。加强富硒食物开发,具有重要的商业与经济价值,更重要的是用于提高人民健康水平具有重大的意义。
为了使核桃从土壤中吸收足够的硒元素进而使得到的可食部分富含硒元素,成为富硒核桃产品,必须对土壤做改良,急需核桃专用富硒肥。鉴于这种技术问题,需要出现一种配比简单,肥料中硒含量高,能够显著提高土壤含硒量,进而明显提高作物吸收率的一种核桃专用富硒肥。
发明内容
针对现有技术中未见有关在核桃种植过程中通过施用黄腐酸螯合硒生物肥来提高核桃可食部分硒含量的技术现状,本发明旨在提供一种黄腐酸螯合硒生物肥及其在核桃种植中的应用。本发明通过利用混合菌剂与黄腐酸螯合硒溶液相融合制备黄腐酸螯合硒生物肥,黄腐酸螯合硒生物肥施用后微生物迅速大量繁殖,其代谢产物中含有生长素、抗菌素、苯乙酸等作物生长所必须的生长调节剂成分,且抑制病菌繁殖,提高作物产量;黄腐酸螯合硒生物肥利用了黄腐酸的强络合能力与硒离子螯合,更有利于硒离子的吸收,提高硒肥的利用率,提高核桃产品品质,核桃果仁中硒含量达到富硒食品的标准,实现核桃富硒高产目的。
本发明采用主要的技术方案:
本发明具体提供一种黄腐酸螯合硒生物肥的制备方法,具体制备方法步骤如下:
(1)黄腐酸螯合硒溶液制备:按照重量份数比计,将生化黄腐酸1-3份,亚硒酸钠2-4份,磷酸二氢钾9-11份,水40-50份混合均匀,投入到一级反应釜中,调整pH6.0-7.0,反应温度为30-40℃,反应时间为40-60min,一级反应结束后转入二级反应釜中,反应温度为50-70℃,反应时间为20-30min,二级反应结束后转入三级反应釜中,反应温度为75-85℃,反应时间为15-25min,经过三级反应釜的螯合反应,获得黄腐酸螯合硒溶液;
(2)混合菌剂制备:选用短小芽孢杆菌、甲基营养型芽孢杆菌、细黄链霉菌和酵母菌进行混合,制备获得混合菌剂,检测活菌数达到 7.2×1010cfu/ml;
(3)黄腐酸螯合硒生物肥的制备:按照重量份数比计,将步骤 (1)制备的黄腐酸螯合硒溶液6-8份和步骤(2)制备的混合菌剂1-2 份,混合均匀后,制得螯合硒肥混合液,按重量百分比计,向螯合硒肥混合液中加入1-2%海藻酸钠、1-3%甲壳素,起到菌体悬浮和保护菌体作用,混合搅拌均匀,制备获得黄腐酸螯合硒生物肥。
优选的,本发明,所述黄腐酸螯合硒溶液制备,按照重量份数比计,将生化黄腐酸2份,亚硒酸钠3份,磷酸二氢钾10份,水45份混合均匀,投入到一级反应釜中,调整pH7.0,反应温度为35℃,反应时间为50min,一级反应结束后转入二级反应釜中,反应温度为 60℃,反应时间为25min,二级反应结束后转入三级反应釜中,反应温度为80℃,反应时间为20min,经过三级反应釜的螯合反应,获得黄腐酸螯合硒溶液。
优选的,本发明,所述混合菌剂制备,按照体积比计,选用短小芽孢杆菌:甲基营养型芽孢杆菌:细黄链霉菌:酵母菌=3:5:6:2,进行混合,制备获得混合菌剂,检测活菌达到7.2×1010cfu/ml。
优选的,本发明,所述黄腐酸螯合硒生物肥,按照重量份数比计,将黄腐酸螯合硒溶液7份和混合菌剂2份,混合均匀后,制得螯合硒肥混合液,按重量百分比计,向螯合硒肥混合液中加入1.5%海藻酸钠、2%甲壳素,起到菌体悬浮和保水作用,混合搅拌均匀,制备获得黄腐酸螯合硒生物肥。
本发明,所述生化黄腐酸,具体制备方法步骤如下:
(1)原料处理:按照重量份数比计,将秸秆11-13份、麸皮4-6 份、木屑2-4份、核桃青皮2-4份、薄皮核桃壳1-2份、尿素1-2份,混合均匀,机械破碎,后加入清水35份混合,获得混合原料;
(2)第一阶段发酵:按重量百分比计,向步骤(1)获得的混合原料中,加入第一阶段发酵混合菌剂,当料温上升至65℃以上时,维持48h,期间翻拌2次,获得第一阶段发酵物;
(3)第二阶段发酵:按重量百分比计,向步骤(2)获得的第一阶段发酵物中,加入步骤(1)制备的加入混合原料20%,和第二阶段发酵混合菌剂,混合均匀发酵96h,期间翻拌4次,获得第二阶段发酵物;
(4)生化黄腐酸的制备:将步骤(3)制备的第二阶段发酵物挤压过滤得到的悬浮液,经浓缩精制,可得到浓度为65%的生化黄腐酸。
本发明,所述第一阶段发酵混合菌剂,按照体积比计,链嗜酸菌:短小芽孢杆菌:白腐菌:热纤维梭菌=1:2:1:1。
本发明,所述第一阶段发酵混合菌剂,按照体积百分比计,添加量为5%。
本发明,所述第二阶段发酵混合菌剂,按照体积比计,枯草芽孢杆菌:黑曲霉:木霉菌=2:2:1。
本发明,所述第二阶段发酵混合菌剂,按照体积百分比计,添加量为5%。
优选的,本发明,所述生化黄腐酸原料,按照重量份数比计,将秸秆12份、麸皮5份、木屑3份、核桃青皮3份、薄皮核桃壳1份、尿素1份,清水35份。
本发明,所述短小芽孢杆菌、甲基营养型芽孢杆菌、细黄链霉菌、酵母菌、白腐菌、热纤维梭菌、枯草芽孢杆菌、黑曲霉和木霉菌,其发酵液检测活菌数均不低于1×109cfu/ml。
进一步,本发明提供应用上述一种黄腐酸螯合硒生物肥在核桃种植中的应用。
通过利用短小芽孢杆菌、甲基营养型芽孢杆菌、细黄链霉菌、酵母菌四种菌相配伍与黄腐酸螯合硒溶液相融合制备的黄腐酸螯合硒生物肥,以及利用链嗜酸菌、短小芽孢杆菌、白腐菌、热纤维梭菌、枯草芽孢杆菌、黑曲霉、木霉菌7种菌相配伍发酵黄腐酸混合原料制备的生化黄腐酸中,微生物菌种的特异性和复杂性,将各种不同的菌种能够复合配伍使用,通过各种菌种的相融性、配伍性与各菌种属性结合,考虑复合菌种的安全性,都需要大量的基础实验验证,本发明基于前期基础研究积累,通过采用大量不同的菌种复配试验,本发明采用混合菌剂与黄腐酸螯合硒溶液混合制备的黄腐酸螯合硒生物肥,实践证明该黄腐酸螯合硒生物肥应用于核桃种植中,在施用于核桃树干两侧后微生物迅速大量繁殖,其代谢产物中含有生长素、抗菌素、苯乙酸等作物生长所必须的生长调节剂成分,具有转化土壤中氮、磷、钾,提高土壤肥力,减少化肥用量,且抑制病菌繁殖,促进作物生根、发芽、成熟,提高作物产量;黄腐酸螯合硒生物肥利用了黄腐酸的强络合能力与硒离子螯合,更有利于核桃根系对土壤中硒元素的吸收,提高硒肥的利用率,提高核桃产品品质,核桃果仁中硒含量达到富硒食品的标准,实现核桃富硒高产目的。
本发明中,选用的短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)、甲基营养型芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus)、酵母菌(saccharomyce)、细黄链霉菌(Streptomycesmicroflavus)、链嗜酸菌(Streptacidiphil us)、热纤维梭菌(Clostridiumthermocellum)、白腐菌(Phaneroc haetc chrysosporium)、枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)、黑曲霉 (Aspergillus)、木霉菌(Trichodermaspp.)十种菌都为常见的公众熟知菌种,本领域普通技术人员可以通过公众渠道购买获得,十种菌的培养条件及培养基都可采用本领域常见报道获得。
本发明重点是通过实验证明采用此十种菌按照本发明提供的技术方案进行复配,制备生化黄腐酸,或与黄腐酸螯合硒溶液相混合,再添加菌体悬浮剂和保水剂,采用特定的配伍及制备工艺,制备获得黄腐酸螯合硒生物肥,虽然此十种菌为常见的公众熟知菌种,但现有技术中未提供这十种菌种进行复配,制备获得黄腐酸螯合硒生物肥,解决在核桃种植中使用,提高核桃可食部分硒含量,提高核桃产品品质,核桃果仁中硒含量达到富硒食品的标准,实现核桃富硒高产目的;而本发明利用微生物菌种的特异性和复杂性,将各种不同的菌种能够复合配伍使用,通过各种菌种的相融性、配伍性与各菌种属性结合,考虑的复合菌种的安全性与其他肥料的复配性需求,在黄腐酸螯合硒溶液和混合菌剂的制备中创造性的通过实验证实的工艺,制备的黄腐酸螯合硒生物肥,用于核桃种植中具有显著增加核桃可食部分硒含量功效,且获得显著突出的技术效果。
通过实施本发明具体的发明内容,可以达到具体以下有益效果:
(1)本发明制备的一种黄腐酸螯合硒生物肥,通过黄腐酸螯合硒溶液与混合菌剂混合制备的黄腐酸螯合硒生物肥,当土施肥量为1.0kg/亩时,核桃果实中硒含量为0.286mg/kg,与对照相比,核桃果实中硒含量提高98.2%,与市售土施硒肥相比,核桃果实中硒含量提高53.8%,按照地方标准DB61/T 556-2018富硒含硒食品与相关产品硒含量标准提供的坚果中硒含量≥0.02为富硒,通过本方法制备的黄腐酸螯合硒生物肥,经土施硒肥核桃果实中硒含量高于富硒食品地方标准,黄腐酸螯合硒生物肥利用了黄腐酸的强络合能力与硒离子螯合,更有利于核桃根系的吸收,提高硒肥的利用率,提高核桃产品品质,核桃果仁中硒含量达到富硒食品的标准,实现核桃富硒高产目的,获得良好的技术效果,具有广泛而现实的价值。
(2)本发明制备的一种黄腐酸螯合硒生物肥,当叶面喷施肥量为0.75kg/亩时,核桃果实中硒含量为0.259mg/kg,与对照相比,核桃果实中硒含量提高98.1%,与市售叶面喷施硒肥相比,核桃果实中硒含量提高23.6%,提高了核桃果实中硒含量,硒含量达到富硒食品的标准,实现核桃富硒高产目的,获得良好的技术效果。
(3)本发明制备的一种黄腐酸螯合硒生物肥,其混合菌剂由短小芽孢杆菌、甲基营养型芽孢杆菌、细黄链霉菌和酵母菌四种菌相配伍,检测活菌数达到7.2×1010cfu/ml,施肥后微生物迅速大量繁殖,其代谢产物中含有生长素、抗菌素、苯乙酸等作物生长所必须的生长调节剂成分,具有转化土壤中氮、磷、钾,提高土壤肥力,减少化肥用量,且抑制病菌繁殖,促进作物生根、发芽、成熟,提高作物产量,间接提高核桃对硒元素吸收的积极作用。
(4)本发明制备的一种黄腐酸螯合硒生物肥,制备过程中通过添加海藻酸钠、甲壳素,起到菌体悬浮和保护菌体作用,同时加强微生物的休眠状态、延长保质期。
(5)本发明制备的一种黄腐酸螯合硒生物肥,其生化黄腐酸由链嗜酸菌、短小芽孢杆菌、白腐菌、热纤维梭菌、枯草芽孢杆菌、黑曲霉、木霉菌分批次的投入混合原料中发酵,制备的生化黄腐酸的黄腐酸含量为65%,调节pH为7.0,易于和亚硒酸钠、磷酸二氢钾进行螯合,制备的生化黄腐酸可直接为核桃作物提供丰富的有机肥料,为微生物提供有效载体和营养物质,使桃专用黄腐酸螯合硒生物肥中的养分稳定释放,提高核桃可食部分硒含量,改善核桃品质。
具体实施方式
下面,举实施例说明本发明,但是,本发明并不限于下述的实施例。
本发明中选用的所有原辅材料,以及选用的菌种培养方法都为本领域熟知选用的,本发明中涉及到的%都为重量百分比,除非特别指出除外。
实施例一:黄腐酸螯合硒生物肥的制备
本发明具体提供一种黄腐酸螯合硒生物肥的制备方法,具体制备方法步骤如下:
(1)黄腐酸螯合硒溶液制备:按照重量份数比计,将生化黄腐酸1-3份,亚硒酸钠2-4份,磷酸二氢钾9-11份,水40-50份混合均匀,投入到一级反应釜中,调整pH6.0-7.0,反应温度为30-40℃,反应时间为40-60min,一级反应结束后转入二级反应釜中,反应温度为50-70℃,反应时间为20-30min,二级反应结束后转入三级反应釜中,反应温度为75-85℃,反应时间为15-25min,经过三级反应釜的螯合反应,获得黄腐酸螯合硒溶液;
(2)混合菌剂制备:选用短小芽孢杆菌、甲基营养型芽孢杆菌、细黄链霉菌和酵母菌进行混合,制备获得混合菌剂,检测活菌数不低于1×109cfu/ml;
(3)黄腐酸螯合硒生物肥的制备:按照重量份数比计,将步骤 (1)制备的黄腐酸螯合硒溶液6-8份和步骤(2)制备的混合菌剂1-2 份,混合均匀后,制得螯合硒肥混合液,按重量百分比计,向螯合硒肥混合液中加入1-2%海藻酸钠、1-3%甲壳素,起到菌体悬浮和保护菌体作用,混合搅拌均匀,制备获得黄腐酸螯合硒生物肥。
优选的,本发明,所述黄腐酸螯合硒溶液制备,按照重量份数比计,将生化黄腐酸2份,亚硒酸钠3份,磷酸二氢钾10份,水45份混合均匀,投入到一级反应釜中,调整pH7.0,反应温度为35℃,反应时间为50min,一级反应结束后转入二级反应釜中,反应温度为 60℃,反应时间为25min,二级反应结束后转入三级反应釜中,反应温度为80℃,反应时间为20min,经过三级反应釜的螯合反应,获得黄腐酸螯合硒溶液。
优选的,本发明,所述混合菌剂制备,按照体积比计,选用短小芽孢杆菌:甲基营养型芽孢杆菌:细黄链霉菌:酵母菌=3:5:6:2,进行混合,制备获得混合菌剂,检测活菌数达到7.2×1010cfu/ml。
优选的,本发明,所述黄腐酸螯合硒生物肥,按照重量份数比计,将黄腐酸螯合硒溶液7份和混合菌剂2份,混合均匀后,制得螯合硒肥混合液,按重量百分比计,向螯合硒肥混合液中加入1.5%海藻酸钠、2%甲壳素,起到菌体悬浮和保水作用,混合搅拌均匀,制备获得黄腐酸螯合硒生物肥。
实施例二:生化黄腐酸的制备
本发明,所述生化黄腐酸,具体制备方法步骤如下:
(1)原料处理:按照重量份数比计,将秸秆11-13份、麸皮4-6 份、木屑2-4份、核桃青皮2-4份、薄皮核桃壳1-2份、尿素1-2份,混合均匀,机械破碎,后加入清水35份混合,获得混合原料;
(2)第一阶段发酵:按重量百分比计,向步骤(1)获得的混合原料中,加入第一阶段发酵混合菌剂,当料温上升至65℃以上时,维持48h,期间翻拌2次,获得第一阶段发酵物;
(3)第二阶段发酵:按重量百分比计,向步骤(2)获得的第一阶段发酵物中,加入步骤(1)制备的加入混合原料20%,和第二阶段发酵混合菌剂,混合均匀发酵96h,期间翻拌4次,获得第二阶段发酵物;
(4)生化黄腐酸的制备:将步骤(3)制备的第二阶段发酵物挤压过滤得到的悬浮液,经浓缩精制,可得到浓度为65%的生化黄腐酸。
本发明,所述第一阶段发酵混合菌剂,按照体积比计,链嗜酸菌: 短小芽孢杆菌:白腐菌:热纤维梭菌=1:2:1:1,第一阶段发酵混合菌剂添加量为5%。
本发明,所述第二阶段发酵混合菌剂,按照体积比计,枯草芽孢杆菌:黑曲霉:木霉菌=2:2:1,第二阶段发酵混合菌剂为5%。
优选的,本发明,所述生化黄腐酸原料,按照重量份数比计,将秸秆12份、麸皮5份、木屑3份、核桃青皮3份、薄皮核桃壳1份、尿素1份,清水35份。
本发明,所述短小芽孢杆菌、甲基营养型芽孢杆菌、细黄链霉菌、酵母菌、白腐菌、热纤维梭菌、枯草芽孢杆菌、黑曲霉和木霉菌,其发酵液检测活菌数均不低于1×109cfu/ml。
实施例三:生化黄腐酸制备条件优化实验
(1)生化黄腐酸原料优化
将秸秆、麸皮、木屑、核桃青皮、薄皮核桃壳、尿素,按照不同配比进行混合,机械破碎,后加入35kg清水,向混合原料中加入第一阶段发酵混合菌剂3%,当料温上升至65℃以上时,维持48h,期间翻拌2次,第一阶段发酵结束后再向料液加入混合原料20%和第二阶段发酵混合菌剂3%,混合均匀发酵96h,期间翻拌4次,获得第二阶段发酵物;第一阶段发酵混合菌剂比例为链嗜酸菌:短小芽孢杆菌:白腐菌:热纤维梭菌=1:1:1:1,第二阶段发酵混合菌剂为枯草芽孢杆菌:黑曲霉:木霉菌=1:1:1。检测第二阶段发酵物中黄腐酸含量。
黄腐酸含量的测定:从第二阶段发酵物中抽提黄腐酸,在强酸性溶液中用重铬酸钾将黄腐酸中的碳氧化成二氧化碳,用水作为提取溶剂,根据重铬酸钾消耗量和黄腐酸的碳系数计算含量。
表1:不同原料配比对第二阶段发酵物中黄腐酸含量的影响
黄腐酸发酵原料优化实验中,结果参见表1所示,将秸秆、麸皮、木屑、核桃青皮、薄皮核桃壳、尿素,按照不同配比进行混合,其中 F组原料组合配比的原料发酵后获得的黄腐酸含量最高,为20.67%,因此选用较优组合:秸秆12kg、麸皮5kg、木屑3kg、核桃青皮3kg、薄皮核桃壳1kg、尿素1kg,作为原料进行黄腐酸发酵。
(2)发酵混合菌剂优化
将秸秆12kg、麸皮5kg、木屑3kg、核桃青皮3kg、薄皮核桃壳 1kg、尿素1kg,进行混合,机械破碎,后加入35kg清水,向混合原料中加入第一阶段发酵混合菌剂3%,当料温上升至65℃以上时,维持48h,期间翻拌2次,第一阶段发酵结束后再向料液加入混合原料 20%和第二阶段发酵混合菌剂3%,混合均匀发酵96h,期间翻拌4 次,获得第二阶段发酵物,检测生化黄腐酸含量;第一阶段及第二阶段发酵混合菌剂按照表2所示比例进行配比。
表2:发酵混合菌剂不同配比发酵获得生化黄腐酸含量
通过对第一阶段混合菌剂和第二阶段混合菌剂间按照不同比例进行混合,发酵获得的黄腐酸,实验结果参见表2所示,其中按C 组比例混合制备的第一阶段混合菌剂和第二阶段混合菌剂发酵获得的黄腐酸中黄腐酸含量最高,为22.34%,明显高于其他组合菌剂配比,通过该实验,选择最优菌剂一阶段发酵混合菌剂为链嗜酸菌:短小芽孢杆菌:白腐菌:热纤维梭菌=1:2:1:1,第二阶段发酵混合菌剂为枯草芽孢杆菌:黑曲霉:木霉菌=2:2:1进行黄腐酸发酵。
(4)正交实验优化
本实验分别探究第一阶段发酵菌剂添加量、第一阶段发酵时间、第二阶段发酵菌剂添加量、第二阶段发酵时间对生化黄腐酸中黄腐酸含量的影响。在单因素实验的基础上进行四因素三水平正交实验,正交试验因素与水平表见表3。
表3:正交试验因素与水平表
正交优化不同发酵条件对生化黄腐酸中黄腐酸含量试验结果及分析参见表4所示。
表4:正交试验结果及分析
从表4可以看出,在试验设计的范围内,第一阶段发酵菌剂添加量、第一阶段发酵时间对生化黄腐酸中黄腐酸含量的影响最大。结合表3和表4得到最佳优化条件为A2B2C2D2,即第一阶段发酵菌剂添加量5%、第一阶段发酵时间48h、第二阶段发酵菌剂添加量5%、第二阶段发酵时间时96h时,生化黄腐酸中黄腐酸含量最高。
通过以上实验优化获得生化黄腐酸制备方法为:将秸秆12kg、麸皮5kg、木屑3kg、核桃青皮3kg、薄皮核桃壳1kg、尿素1kg,后加入清水35kg混合,获得混合原料,混合原料中,加入第一阶段发酵混合菌剂5%,第一阶段发酵混合菌剂为链嗜酸菌:短小芽孢杆菌:白腐菌:热纤维梭菌=1:2:1:1,当料温上升至65℃以上时,维持48h,期间翻拌2次,获得第一阶段发酵物,再向第一阶段发酵物加入混合原料 20%,和第二阶段发酵混合菌剂5%,二阶段发酵混合菌剂为枯草芽孢杆菌:黑曲霉:木霉菌=2:2:1,混合均匀发酵96h,期间翻拌4次,获得第二阶段发酵物;将第二阶段发酵物挤压过滤得到的悬浮液,调整 pH至2.5-3.0,经浓缩精制,可得到浓度为65%的生化黄腐酸。
实施例四:黄腐酸螯合硒生物肥的制备方法优化
(1)螯合条件优化
将生化黄腐酸2份,亚硒酸钠3份,磷酸二氢钾10份,水45份混合均匀,调整pH7.0投入到一级反应釜中,分三级进行分段式螯合反应,获得黄腐酸螯合硒溶液,不同实验组螯合时间螯温度及螯合时间参数参见表5所示;检测制备的黄腐酸螯合硒溶液中螯合率。
表5:不同螯合阶段螯合条件对黄腐酸螯合硒的影响
螯合温度和反应时间是影响螯合率的重要因素。由表5中结果可以看出,当螯合时间一致时,随着温度的升高,螯合率逐渐增加,当螯合温度一定时,随着螯合率并不是随螯合时间的增长而增加,可明显看出在E组的实验条件下,黄腐酸螯合硒溶液中螯合率最高为92.6%,虽然G组条件下螯合率也较高,为92.3%,但是螯合温度和螯合时间都比较长,增加大量成本。综合考虑选择E组,即第一阶段螯合温度35℃,螯合时间50min,第二阶段螯合温度60℃,螯合时间25min,第三阶段螯合温度80℃,螯合时间20min,为最优螯合条件。
(2)螯合pH条件优化
将生化黄腐酸2份,亚硒酸钠3份,磷酸二氢钾10份,与45kg 水混合均匀,调整pH,投入到一级反应釜中,分三级进行分段式螯合反应,第一阶段螯合温度35℃,螯合时间50min,第二阶段螯合温度60℃,螯合时间25min,第三阶段螯合温度80℃,螯合时间20min,获得黄腐酸螯合硒溶液,实验各组设置不同的pH至进行螯合,检测制备的黄腐酸螯合硒溶液中螯合率。
表6:不同螯合阶段螯合条件对黄腐酸螯合硒的影响
pH值 | 螯合率(%) | |
A组 | 4.0 | 80.2 |
B组 | 5.0 | 85.6 |
C组 | 6.0 | 87.5 |
D组 | 7.0 | 92.8 |
E组 | 8.0 | 90.5 |
F组 | 9.0 | 84.3 |
由表6中结果可以看出,螯合pH明显影响黄腐酸螯合硒溶液的螯合率,当pH7.0时,为螯合率拐点,酸度过高或者碱度过高是都会明显影响硒元素的螯合,可明显看出在D组的实验条件下,pH值为 7.0时,黄腐酸螯合硒溶液中螯合率较最高为92.8%。综合考虑选择 D组条件,即螯合pH为7.0时,为最优螯合pH条件。
(3)正交优化
在单因素试验结果基础上,根据正交实验分别根据生化黄腐酸:亚硒酸钠:磷酸二氢钾比例(A)、混合菌剂比例(B)、黄腐酸螯合硒溶液:混合菌剂比例(C)、海藻酸钠添加量(D)和甲壳素添加量(E),制备后获得黄腐酸螯合硒生物肥,按1.0kg/亩一次性施入核桃树干两侧,测定对核桃果实中硒含量的影响,根据正交实验组合设计进行五因素三水平实验。试验的因素和水平编码值参见表7所示。
表7:试验的因素和水平编码值
正交优化不同制备条件对核桃果实中硒含量的影响试验结果及分析参见表8所示。
表8:正交试验结果及分析
结合表7和表8得到最佳优化条件为A3B2C2D3E4,即黄腐酸螯合硒溶液制备中原料按照生化黄腐酸:亚硒酸钠:磷酸二氢钾=2:3:10混合,混合菌剂按照短小芽孢杆菌:甲基营养型芽孢杆菌:细黄链霉菌:酵母菌=3:5:6:2混合制备、黄腐酸螯合硒溶液:混合菌剂=7:2比例混合、海藻酸钠添加量为1.2%和甲壳素添加量为2%,制备获得的黄腐酸螯合硒生物肥,按1kg/亩一次性施入核桃树干两侧,获得的核桃果实中硒含量最高。
利用单因素和正交试验得出,采用本发明提供的黄腐酸螯合硒生物肥最佳制备条件为:按照重量份数比计,将生化黄腐酸2份,亚硒酸钠3份,磷酸二氢钾10份,水45份混合均匀,投入到一级反应釜中,调整pH7.0,反应温度为35℃,反应时间为50min,一级反应结束后转入二级反应釜中,反应温度为60℃,反应时间为25min,二级反应结束后转入三级反应釜中,反应温度为80℃,反应时间为20min,经过三级反应釜的螯合反应,获得黄腐酸螯合硒溶液;混合菌剂按照短小芽孢杆菌:甲基营养型芽孢杆菌:细黄链霉菌:酵母菌=3:5:6:2,进行混合,制备获得混合菌剂,检测活菌数达到7.2×1010cfu/ml;将黄腐酸螯合硒溶液7份和混合菌剂2份,混合均匀后,制得螯合硒肥混合液,按重量百分比计,向螯合硒肥混合液中加入1.5%海藻酸钠、2%甲壳素,起到菌体悬浮和保护菌体作用,混合搅拌均匀,制备获得黄腐酸螯合硒生物肥,按1kg/亩一次性施入核桃树干两侧,获得的核桃果实中硒含量最高为0.282mg/kg。
实施例五:黄腐酸螯合硒生物肥在核桃种植中应用
通过采用实施例一和实施例二的方法制备获得黄腐酸螯合硒生物肥,并在温宿核桃林场进行试验,通过设置6个试验组,将本申请制备黄腐酸螯合硒生物肥按照五种不同施用量一次性施入核桃树干两侧,进行硒肥土施试验,筛选出经济、高效、节能的黄腐酸螯合硒生物肥施用方法。
表9:不同施用量螯合硒肥施用后对核桃果实中硒含量的影响
将黄腐酸螯合硒生物肥一次性施入核桃树干两侧进行肥效试验,结果参见表9所示,黄腐酸螯合硒生物肥施肥量为0.6kg/亩时,核桃果实中硒含量较低,当土施肥量为1.0kg/亩时,核桃果实中硒含量为 0.286mg/kg,与对照相比,核桃果实中硒含量提高98.2%,与市售土施硒肥相比,核桃果实中硒含量提高53.8%,按照地方标准DB61/T 556-2018富硒含硒食品与相关产品硒含量标准提供的油类植物中硒含量≥0.02mg/kg为富硒食品;当土施肥量为1.2kg/亩时,核桃果实中硒含量为0.354mg/kg,按照农业行业标准NY861-2004粮食(含谷物、豆类、薯类)及制品中铅、铬、镉、汞、硒、砷、铜、锌等八中元素限量标准提供的谷物及制品或者豆类及制品中硒元素限量为 0.3mg/kg,当土施肥量为1.2kg/亩时硒含量≥0.30mg/kg,硒元素含量超标;通过本方法制备的黄腐酸螯合硒生物肥,当土施肥量为1.0kg/ 亩时,核桃果实中硒含量为0.286mg/kg,符合富硒食品标准。
通过实施例一、实施例二中的优选配比制备的黄腐酸螯合硒生物肥进行土施试验,制备方法为:生化黄腐酸原料,按照重量份数比计,将秸秆12份、麸皮5份、木屑3份、核桃青皮3份、薄皮核桃壳1 份、尿素1份,清水35份混合,接入5%第一阶段发酵混合菌剂,第一阶段发酵混合菌剂按照体积比计,链嗜酸菌:短小芽孢杆菌:白腐菌:热纤维梭菌=1:2:1:1,发酵后接入5%第二阶段发酵混合菌剂,第二阶段发酵混合菌剂按照体积比计,枯草芽孢杆菌:黑曲霉:木霉菌=2:2:1;发酵后浓缩为浓度65%的生化黄腐酸;按照重量份数比计,将生化黄腐酸2份,亚硒酸钠3份,磷酸二氢钾10份,水45份混合均匀,投入到一级反应釜中,调整pH7.0,反应温度为35℃,反应时间为50min,一级反应结束后转入二级反应釜中,反应温度为60℃,反应时间为25min,二级反应结束后转入三级反应釜中,反应温度为 80℃,反应时间为20min,经过三级反应釜的螯合反应,获得黄腐酸螯合硒溶液;混合菌剂制备,按照体积比计,选用短小芽孢杆菌:甲基营养型芽孢杆菌:细黄链霉菌:酵母菌=3:5:6:2,进行混合,制备获得混合菌剂,检测活菌达到7.2×1010cfu/ml;所述黄腐酸螯合硒生物肥,按照重量份数比计,将黄腐酸螯合硒溶液7份和混合菌剂2份,混合均匀后,制得螯合硒肥混合液,按重量百分比计,向螯合硒肥混合液中加入1.5%海藻酸钠、2%甲壳素,起到菌体悬浮和保水作用,混合搅拌均匀,制备获得黄腐酸螯合硒生物肥;进行核桃肥料土施试验,按照1.0kg/亩施肥后,核桃果实中硒含量高于0.286mg/kg,但未超过0.30mg/kg,符合富硒食品标准,核桃果仁中硒含量更高,黄腐酸螯合硒生物肥的施肥效果更好。
实施例六:黄腐酸螯合硒生物肥在核桃种植中应用
通过采用实施例一和实施例二的方法制备获得黄腐酸螯合硒生物肥,并在温宿核桃林场进行试验,通过设置5个试验组,将本申请制备黄腐酸螯合硒生物肥按照五种不同施用量分3次对核桃叶面上、下进行硒肥喷施试验,三次叶面施肥时间分别为核桃座果期、果实膨大期和果实硬核期,每次施肥量一致;筛选出经济、高效、节能的黄腐酸螯合硒生物肥施用方法。
表10:不同施用量螯合硒肥施用后对核桃果实中硒含量的影响
将黄腐酸螯合硒生物肥分三次喷施于核桃叶面上下进行肥效试验,结果参见表10所示,黄腐酸螯合硒生物肥喷施量为0.6kg/亩时,核桃果实中硒含量较低,当喷施量为0.75kg/亩时,核桃果实中硒含量为0.259mg/kg,与对照相比,核桃果实中硒含量提高98.1%,与市售硒肥叶面施用相比,核桃果实中硒含量提高23.6%,按照地方标准 DB 61/T556-2018富硒含硒食品与相关产品硒含量标准提供的油类植物中硒含量≥0.02mg/kg为富硒食品;当喷施量为0.9kg/亩时,核桃果实中硒含量为0.312mg/kg,硒含量≥0.30mg/kg,按照农业行业标准 NY 861-2004粮食(含谷物、豆类、薯类)及制品中铅、铬、镉、汞、硒、砷、铜、锌等八中元素限量标准提供的谷物及制品或者豆类及制品中硒元素限量为0.3mg/kg,当喷施量为0.9kg/亩时硒元素含量超标;通过本方法制备的黄腐酸螯合硒生物肥,当喷施肥量为0.75kg/亩时,核桃果实中硒含量为0.259mg/kg,符合富硒食品标准。
通过实施例一、实施例二中的优选配比制备的黄腐酸螯合硒生物肥进行叶面喷施试验,制备方法为:生化黄腐酸原料,按照重量份数比计,将秸秆12份、麸皮5份、木屑3份、核桃青皮3份、薄皮核桃壳1份、尿素1份,清水35份混合,接入5%第一阶段发酵混合菌剂,第一阶段发酵混合菌剂按照体积比计,链嗜酸菌:短小芽孢杆菌:白腐菌:热纤维梭菌=1:2:1:1,发酵后接入5%第二阶段发酵混合菌剂,第二阶段发酵混合菌剂按照体积比计,枯草芽孢杆菌:黑曲霉:木霉菌=2:2:1;发酵后浓缩为浓度65%的生化黄腐酸;按照重量份数比计,将生化黄腐酸2份,亚硒酸钠3份,磷酸二氢钾10份,水45份混合均匀,投入到一级反应釜中,调整pH7.0,反应温度为35℃,反应时间为50min,一级反应结束后转入二级反应釜中,反应温度为60℃,反应时间为25min,二级反应结束后转入三级反应釜中,反应温度为 80℃,反应时间为20min,经过三级反应釜的螯合反应,获得黄腐酸螯合硒溶液;混合菌剂制备,按照体积比计,选用短小芽孢杆菌:甲基营养型芽孢杆菌:细黄链霉菌:酵母菌=3:5:6:2,进行混合,制备获得混合菌剂,检测活菌达到7.2×1010cfu/ml;所述黄腐酸螯合硒生物肥,按照重量份数比计,将黄腐酸螯合硒溶液7份和混合菌剂2份,混合均匀后,制得螯合硒肥混合液,按重量百分比计,向螯合硒肥混合液中加入1.5%海藻酸钠、2%甲壳素,起到菌体悬浮和保水作用,混合搅拌均匀,制备获得黄腐酸螯合硒生物肥;进行核桃叶面喷施试验,按照0.75kg/亩喷施后,核桃果实中硒含量高于0.259mg/kg,但未超过0.30mg/kg,符合富硒食品标准,核桃果仁中硒含量更高,黄腐酸螯合硒生物肥的施肥效果更好。
通过一系列的筛选和效果验证试验表明,本发明通过利用混合菌剂与黄腐酸螯合硒溶液相融合制备的黄腐酸螯合硒生物肥,黄腐酸螯合硒生物肥施用于种植土壤后微生物迅速大量繁殖,其代谢产物中含有生长素、抗菌素、苯乙酸等作物生长所必须的生长调节剂成分,具有转化土壤中氮、磷、钾,提高土壤肥力,减少化肥用量,且抑制病菌繁殖,促进作物生根、发芽、成熟,提高作物产量;黄腐酸螯合硒生物肥利用了黄腐酸的强络合能力与硒离子螯合,更有利于核桃根系的吸收,提高硒肥的利用率,提高核桃产品品质,核桃果仁中硒含量达到富硒食品的标准,实现核桃富硒高产目的。
上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所延伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种黄腐酸螯合硒生物肥的制备方法,其特征在于,通过如下制备方法获得:
(1)黄腐酸螯合硒溶液制备:按照重量份数比计,将生化黄腐酸1-3份,亚硒酸钠2-4份,磷酸二氢钾9-11份,水40-50份混合均匀,投入到一级反应釜中,调整pH6.0-7.0,反应温度为30-40℃,反应时间为40-60min,一级反应结束后转入二级反应釜中,反应温度为50-70℃,反应时间为20-30min,二级反应结束后转入三级反应釜中,反应温度为75-85℃,反应时间为15-25min,经过三级反应釜的螯合反应,获得黄腐酸螯合硒溶液;
(2)混合菌剂制备:选用短小芽孢杆菌、甲基营养型芽孢杆菌、细黄链霉菌和酵母菌进行混合,制备获得混合菌剂,检测活菌数达到7.2×1010cfu/ml;
(3)黄腐酸螯合硒生物肥的制备:按照重量份数比计,将步骤(1)制备的黄腐酸螯合硒溶液6-8份和步骤(2)制备的混合菌剂1-2份,混合均匀后,制得螯合硒肥混合液,按重量百分比计,向螯合硒肥混合液中加入1-2%海藻酸钠、1-3%甲壳素,起到菌体悬浮和保护菌体作用,混合搅拌均匀,制备获得黄腐酸螯合硒生物肥。
2.如权利要求1所述一种黄腐酸螯合硒生物肥的制备方法,其特征在于,所述黄腐酸螯合硒溶液制备,按照重量份数比计,将生化黄腐酸2份,亚硒酸钠3份,磷酸二氢钾10份,水45份混合均匀,投入到一级反应釜中,调整pH 7.0,反应温度为35℃,反应时间为50min,一级反应结束后转入二级反应釜中,反应温度为60℃,反应时间为25min,二级反应结束后转入三级反应釜中,反应温度为80℃,反应时间为20min,经过三级反应釜的螯合反应,获得黄腐酸螯合硒溶液。
3.如权利要求1所述一种黄腐酸螯合硒生物肥的制备方法,其特征在于,所述混合菌剂制备,按照体积比计,选用短小芽孢杆菌:甲基营养型芽孢杆菌:细黄链霉菌:酵母菌=3:5:6:2,进行混合,制备获得混合菌剂。
4.如权利要求1所述一种黄腐酸螯合硒生物肥的制备方法,其特征在于,所述黄腐酸螯合硒肥,按照重量份数比计,将黄腐酸螯合硒溶液7份和混合菌剂2份,混合均匀后,制得螯合硒肥混合液,按重量百分比计,向螯合硒肥混合液中加入1.5%海藻酸钠、2%甲壳素,混合搅拌均匀,制备获得黄腐酸螯合硒生物肥。
5.一种黄腐酸螯合硒生物肥中的生化黄腐酸的制备方法,其特征在于,通过如下制备方法获得:
(1)原料处理:按照重量份数比计,将秸秆11-13份、麸皮4-6份、木屑2-4份、核桃青皮2-4份、薄皮核桃壳1-2份、尿素1-2份,混合均匀,机械破碎,后加入清水30-40份混合,获得混合原料;
(2)第一阶段发酵:按重量百分比计,向步骤(1)获得的混合原料中,加入第一阶段发酵混合菌剂5%,当料温上升至65℃以上时,维持48h,期间翻拌2次,获得第一阶段发酵物;
(3)第二阶段发酵:按重量百分比计,向步骤(2)获得的第一阶段发酵物中,加入步骤(1)制备的加入混合原料20%,和第二阶段发酵混合菌剂5%,混合均匀发酵96h,期间翻拌4次,获得第二阶段发酵物;
(4)生化黄腐酸的制备:将步骤(3)制备的第二阶段发酵物挤压过滤得到的悬浮液,经浓缩精制,可得到浓度为65%的生化黄腐酸。
6.如权利要求5所述一种黄腐酸螯合硒生物肥中的生化黄腐酸的制备方法,其特征在于,第一阶段发酵混合菌剂,按照体积比计,链嗜酸菌:短小芽孢杆菌:白腐菌:热纤维梭菌=1:2:1:1。
7.如权利要求5所述一种黄腐酸螯合硒生物肥中的生化黄腐酸的制备方法,其特征在于,第二阶段发酵混合菌剂,按照体积比计,枯草芽孢杆菌:黑曲霉:木霉菌=2:2:1。
8.如权利要求5所述一种黄腐酸螯合硒生物肥中的生化黄腐酸的制备方法,其特征在于,所述生化黄腐酸原料,按照重量份数比计,将秸秆12份、麸皮5份、木屑3份、核桃青皮3份、薄皮核桃壳1份、尿素1份,清水35份。
9.一种如权利要求1或5任意一项制备方法获得的黄腐酸螯合硒生物肥。
10.如权利要求9所述的黄腐酸螯合硒生物肥在核桃种植中的应用。
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GR01 | Patent grant | ||
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