CN112552107A - 一种含γ-聚谷氨酸的有机肥料,其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种含有γ‑聚谷氨酸的有机肥料,其包括如下组分:氨基酸浓缩液、腐殖酸、γ‑聚谷氨酸。本发明的有机肥料具有环保效果好,肥效利用率高以及促进农作物生长等优点,长期使用该肥料,不仅可以提供植物生长过程中所需要的营养成分,有效的促进农作物的生长,同时可以改善土壤品质,防止土壤酸碱化,不会对土地造成污染。

Description

一种含γ-聚谷氨酸的有机肥料,其制备方法与应用
技术领域
本发明有机肥料技术领域,具体涉及一种含有聚谷氨酸的有机肥。
背景技术
有机肥料富含有机质和作物生长所需的营养物质,不仅能提供作物生长所需养分,改良 土壤,还可以改善作物品质,提高作物产量,促进作物高产稳产,保持土壤肥力,同时可提 高肥料利用率,降低生产成本。
氨基酸有机肥料是以粮食或蜜糖发酵氨基酸浓缩液为基础,添加腐植酸,经喷浆造粒制 成的商品有机肥,易溶解,易吸收,易使用。
氨基酸混合浓缩液以上述多种经玉米发酵产生的游离氨基酸为基质,利用其巨大的表面 活性和吸附保持能力,加入植物生长发育所需要营养物质(氮、磷、钾、铁、锌、硼等),经 过螯合形成有机、无机复合物。这种混合物既能保持大量元素的缓慢释放和充分利用,也能 保证微量元素的稳效和长效。具有增强植物呼吸作用,改善植物氧化还原过程,促进植物的 新陈代谢的良好作用。它能促进光合作用和叶绿素的形成,对氧化物活性、酶类活性、种子 发芽、营养物质吸收,根系生长发育等生理生化过程均有明显的促进和激活作用。
γ-聚谷氨酸(γ-PGA)为分子量在100-10000kDa的水溶性多聚氨基酸,其结构为谷氨酸 单元通过α-氨基和γ-羧基形成肽键的高分子聚合物。聚谷氨酸具有优良的水溶性、超强的 吸附性和生物可降解性,降解产物为无公害的谷氨酸,是一种优良的环保型高分子材料,可 作为保水剂、重金属离子吸附剂、絮凝剂、缓释剂以及药物载体等,在化妆品、环境保护、 食品、医药、农业、沙漠治理等产业均有很大的商业价值和社会价值。
发明内容
本发明的目的是开发一种促进植物或农作物成长,效果优良的有机肥。
为此,本发明提供一种含有γ-聚谷氨酸的有机肥料,其包括如下组分:
氨基酸浓缩液、腐殖酸、γ-聚谷氨酸。
根据本发明的有机肥料,氨基酸浓缩液与腐植酸的干物质重量比为60-80:15-35。
根据本发明的有机肥料,上述三种组分的重量百分比为:40-70%:20-50%:0.2-5%,其 中氨基酸浓缩液与腐殖酸按照干物质计,γ-聚谷氨酸以所含γ-聚谷氨酸计。
根据本发明的有机肥料,其还包括增效剂和填充剂。优选的,所述增效剂是复硝酚钠和 胺鲜脂的混合物、填充剂是碳酸钙。
根据本发明的有机肥料,所述氨基酸浓缩液、腐殖酸、γ-聚谷氨酸、增效剂和填充剂按 照干物质重量份数比为:40-70%:20-50%:0.4-5%:0.1-0.5%:1.5-5%。
根据本发明的有机肥料,所述组分混合后的浆料经造粒得肥料。
根据本发明得有机肥料,所述γ-聚谷氨酸的分子量范围为700-2000kDa。优选的,用量 为1.5-3.5%,例如1.6%-1.8%。
本发明还提供上述有机肥料的制备方法,包括如下步骤:
(1)原料混合:把氨基酸浓缩液、腐殖酸、和任选的增效剂、填充剂按照比例混合生成浆料;
(2)造粒:浆料高温闪蒸固化成肥料颗粒;
(3)肥料颗粒冷却;
(4)任选的制备复合微生物菌种剂;
(5)成品包膜;
其中,所述γ-聚谷氨酸可以在步骤(1)、步骤(3)、步骤(4)和/或步骤(5)中加入。
根据本发明的制备方法,所述步骤(5)为,经步骤(4)制备得到的菌种剂或抗结块剂 包膜。
根据本发明的制备方法,所述步骤(4)为:将粉状微生物原菌、增效剂、填充剂混合生 成复合微生物菌种剂。
根据本发明的制备方法,所述闪蒸的温度为850℃-1050℃。
根据本发明的制备方法,冷却过程的温度为60℃-270℃。
根据本发明的制备方法,当γ-聚谷氨酸在步骤(3)加入时,将γ-聚谷氨酸原料雾化后 喷洒于肥料颗粒表面。
根据本发明的制备方法,当γ-聚谷氨酸在步骤(4)加入时,所述菌种剂的制备过程为, 将粉状微生物原菌、γ-聚谷氨酸、增效剂、填充剂在混合槽中混合生成复合微生物菌种剂。
根据本发明的制备方法,当γ-聚谷氨酸在步骤(5)加入时,将γ-聚谷氨酸原料雾化后 喷洒至肥料颗粒表面,再继续包膜。
发明详述:
本发明提供一种有机肥,其中的氨基酸浓缩液,是指氨基酸母液经四效蒸发预处理后的 氨基酸浓缩液。氨基酸母液可以是谷氨酸、赖氨酸、苏氨酸、缬氨酸、精氨酸或其他能够合 成植物蛋白的氨基酸母液中的一种或者几种的组合。所述氨基酸母液是指以粮食、蜜糖等为 原料,采用微生物发酵技术再经浓缩制造而成的产品。本领域技术人员可以理解,虽然不同 氨基酸浓缩液组分、含量会有所不同,但就作为有机肥而言,其主要因素是游离氨基酸含量, 其是氨基酸类有机肥的主要营养元素,因此本发明中使用的氨基酸浓缩液中,游离氨基酸含 量≥117g/L。
本发明的腐植酸,是黄腐酸、褐腐酸、胡敏酸、腐植酸盐或泥炭、褐煤、风化煤等含腐 植酸的原料中的一种或几种的组合,只要其有机质含量≥80%即可实现本发明的目的。本发明 的腐殖酸可以以固体或液体形式加入,尤其是粉状腐殖酸。所述粉状腐殖酸经过粉碎过20目 筛后加入。
本发明中的γ-聚谷氨酸,可以是γ-聚谷氨酸纯品、γ-聚谷氨酸盐纯品、包含γ-聚谷 氨酸的发酵培养物、γ-聚谷氨酸溶液和含有γ-聚谷氨酸的粉剂中的任意一种或几种的组合; γ-聚谷氨酸原料的用量以其中所含γ-聚谷氨酸计,其添加量为有机肥重量的0.2%-5%,γ- 聚谷氨酸的分子量范围为700-2000kDa。
本发明的菌种剂中,所述微生物原菌为枯草芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌、解淀粉芽孢 杆菌、乳酸杆菌、地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、哈茨木霉菌、丛枝菌根菌等对植物生长有 促进作用的细菌、真菌、酵母菌、放线菌、根瘤菌、固氮微生物中的一种或者几种的组合。
本发明的增效剂为复硝酚钠、α-萘乙酸钠、胺鲜脂(DA-6)、聚天冬氨酸和γ-氨基丁 酸中的一种或几种的组合,优选是复硝酚钠和胺鲜脂的混合物,例如1:1的混合物。
本发明的填充剂为着色剂、白云石、碳酸钙粉、凹凸棒粉、高岭土与硅藻土中的任意一 种或几种的组合。优选的,所述填充剂为碳酸钙粉。
本发明还提供上述有机肥的制备方法,步骤(1)是原料混合过程,因组分中有氨基酸浓缩 液,因此混合后的原料是液态浆状,所述混合可以在本领域已知得混合设备,例如混合器中 混合。步骤(2)将浆料输送到造粒设备后,在热空气中高温闪蒸固化,制得肥料颗粒。所述 输送通过喷枪将步骤(1)的浆料输送至造粒设备。步骤(3)肥料颗粒冷却过程:将步骤(2) 得到的肥料颗粒输送进冷却塔冷却。步骤(4)复合微生物菌种剂制备过程:将预处理后的粉 状微生物原菌、增效剂、填充剂在混合槽中混合,混合均匀生成复合微生物菌种剂。本领域 技术人员可以理解,菌种剂并不是有机肥料的必要组分,所以本发明的步骤(4)是可选的步 骤,并非必需步骤。步骤(5)成品包膜过程:将步骤(3)冷却结束后得到的颗粒输送至包 膜机,经菌种剂或抗结块剂包膜,即得到喷浆造粒有机肥或生物有机肥。
本发明的制备方法中,需要说明的是,组分γ-聚谷氨酸的加入,可以是步骤(1)、步 骤(3)、步骤(4)和步骤(5)中的其中一步或者几步。例如在步骤(1)中,γ-聚谷氨酸原料与其他原料一起混合。在步骤(3)中,将肥料颗粒输送进冷却塔冷却,通过冷却塔的冷却仓内的雾化喷头,将γ-聚谷氨酸原料雾化后均匀喷洒于肥料颗粒表面,形成包膜。在步骤(4) 中,γ-聚谷氨酸原料与其他制备菌种剂的原料混合在一起,随后在步骤(5)中用于对肥料 颗粒包膜。在步骤(5)中,将冷却结束后得到的肥料颗粒输送至包膜机,通过包膜机前端的 雾化喷头将γ-聚谷氨酸原料雾化后均匀喷洒至肥料颗粒表面,再在包膜机末端喷洒抗结块剂 至复合肥颗粒表面。
本发明的制备方法中,所述的抗结块剂为动物油、沸石粉、硅藻土、滑石粉、石灰石、 二氧化硅粉和黏土中的一种或几种。
本发明还提供上述有机肥的应用,其可以用于促进植物生长,例如农作物中,所述有机 肥可用作底肥,使用量为40-80kg/亩。
有益效果
本发明具有环保效果好,肥效利用率高以及促进农作物生长等优点,长期使用该肥料,不 仅可以提供植物生长过程中所需要的营养成分,有效的促进农作物的生长,同时可以改善土壤 品质,防止土壤酸碱化,不会对土地造成污染。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解,下列实 施例仅为示例性地说明和解释本发明,而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本 发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。除非另有说明,以下实施例 中使用的原料和试剂均为市售商品,或者可以通过已知方法制备;所进行的操作都是本领域 已知的,或者按照市售商品的用户手册进行。
其中本发明下述实施例所用聚谷氨酸由天津北洋百川生物技术有限公司提供。腐植酸由 吴忠市乐之辉商贸有限公司提供,其有机质含量≥87%。氨基酸浓缩液是由宁夏伊品微生物宁 夏生产基地提供,其是以蜜糖为原料,微生物发酵生产赖氨酸得到的母液,经四效浓缩后所 得,其密度ρ=1.16g/cm3,游离氨基酸含量≥117g/L。
实施例1
(1)将经四效浓缩后的氨基酸浓缩液、经粉碎过20目筛的粉状腐植酸、增效剂(复硝酚 钠和胺鲜脂按1:1比例混合)、填充剂(碳酸钙粉)与γ-聚谷氨酸按照干物质重量份数比60: 35:0.1:4.5:0.4在中和混合器中混合,反应生成肥料浆;
(2)将步骤(1)得到的肥料浆通过喷枪喷入造粒设备后,在900℃热空气中高温闪蒸固 化成肥料颗粒;
(3)将步骤(2)得到的肥料颗粒输送进冷却塔冷却至80℃;
(4)将步骤(3)冷却结束后得到的颗粒输送至包膜机,经动物油抗结块剂
包膜,即得到所述喷浆造粒含γ-聚谷氨酸有机肥。
实施例2
(1)将预处理后的氨基酸浓缩液、粉状腐植酸、增效剂(复硝酚钠和胺鲜脂按1:1比例 混合)、填充剂(碳酸钙粉)与γ-聚谷氨酸按照干物质重量份数比60:35:0.1:4.1:0.8在中和混合器中混合,反应生成肥料浆;
(2)将步骤(1)得到的肥料浆通过喷枪喷入造粒设备后,在900℃热空气中高温闪蒸固 化成肥料颗粒;
(3)将步骤(2)得到的肥料颗粒输送进冷却塔冷却至80℃;
(4)将步骤(3)冷却结束后得到的颗粒输送至包膜机,经动物油抗结块剂包膜,即得 到所述喷浆造粒含γ-聚谷氨酸有机肥。
实施例3:
(1)将预处理后的氨基酸浓缩液、粉状腐植酸、增效剂(复硝酚钠和胺鲜脂按1:1比例 混合)、填充剂(碳酸钙粉)与γ-聚谷氨酸按照干物质重量份数比60:35:0.1:3.3:1.6在中和混合器中混合,反应生成肥料浆;
(2)将步骤(1)得到的肥料浆通过喷枪喷入造粒设备后,在900℃热空气中高温闪蒸固 化成肥料颗粒;
(3)将步骤(2)得到的肥料颗粒输送进冷却塔冷却至80℃;
(4)将步骤(3)冷却结束后得到的颗粒输送至包膜机,经动物油抗结块剂包膜,即得 到所述喷浆造粒含γ-聚谷氨酸有机肥。
实施例4:
(1)将预处理后的氨基酸浓缩液、粉状腐植酸、增效剂(复硝酚钠和胺鲜脂按1:1比例 混合)、填充剂(碳酸钙粉)与γ-聚谷氨酸按照干物质重量份数比60:35:0.1:1.7:3.2在中和混合器中混合,反应生成肥料浆;
(2)将步骤(1)得到的肥料浆通过喷枪喷入造粒设备后,在900℃热空气中高温闪蒸固 化成肥料颗粒;
(3)将步骤(2)得到的肥料颗粒输送进冷却塔冷却至80℃;
(4)将步骤(3)冷却结束后得到的颗粒输送至包膜机,经动物油抗结块剂包膜,即得 到所述喷浆造粒含γ-聚谷氨酸有机肥。
实施例5田间试验
1.实验目的
为考察本发明含γ-聚谷氨酸有机肥的使用效果,通过采用本发明上述实施例1-4(分别 对应于下述T1-T4)的有机肥种植西红柿幼苗,以不添加γ-聚谷氨酸有机肥(除不添加γ- 聚谷氨酸外,其余成分比例均与本发明的含γ-聚谷氨酸有机肥相同)为对照肥料(CK)。观 察作物长势,以明确γ-聚谷氨酸有机肥对西红柿的使用效果,γ-聚谷氨酸有机肥的最佳用 量和γ-聚谷氨酸最佳添加量,为农户提供效果最优的产品,同时避免过量使用造成浪费和成 本增加。
2.材料与方法:盆栽西红柿苗(5-6叶);实施例1含γ-聚谷氨酸0.4%、实施例2含γ-聚谷氨酸0.8%、实施例3含γ-聚谷氨酸1.6%、实施例4含γ-聚谷氨酸3.2%;CK未添加聚谷氨酸。
3.实验设计
表1聚谷氨酸浓度梯度设计
Figure BDA0002830183950000061
准备土壤,添加24g/盆待测有机肥颗粒,选择长势均匀的西红柿苗,移栽至育苗盆中, 按照常规栽培方式养护,栽培养护措施均保持一致。缓苗后每隔5-7天,测定西红柿株高、 茎基部粗度,并进行破坏性采样每处理取一株,洗掉根部泥土后比较不同处理间长势,分别 测量其地上部和地下部鲜重和干重。每处理设置6盆重复,连续测量4次。本次试验于7月 6日完成施肥并测定基础数据,7天后,即7月13日进行首次数据采集。
4.数据分析
如下表2所示,γ-聚谷氨酸可促进了西红柿苗的生长。
株高的生长量在整个过程中表现较好的为T4处理,与其他处理具有显著差异性。
茎粗在幼苗时期生长量表现较好的为T3处理,后期,随着植株的生长,T4处理茎粗生 长量表现较好,最后一次数据采集表明,T3与T4处理茎粗生长量无显著差异性。
根系的生长,T3处理在整个生育期生长表现较好,幼苗时期,T4处理对主根长表现出抑 制作用,后期虽然没有表现出抑制作用,但与T3处理无显著差异性。
地上部鲜重苗期T4处理表现最好,与其他处理具有显著差异性,后期,T3处理表现较 好,与其他处理具有显著性差异。
地下部干重在幼苗时期,表现较好的处理为T4处理,随着西红柿苗的生长,T3处理表 现与T4处理地下部干重无显著差异性。
表2不同浓度聚谷氨酸有机肥对西红柿生长的影响
Figure BDA0002830183950000071
Figure BDA0002830183950000081
*表中同列不同小写字母表示0.05水平的差异显著性
一般而言,在土壤肥力较低和施肥量不高的情况下,施肥量与作物增产量的关系往往成直 线关系。因此综合考虑成本和收益,并非肥料用量越大越好,过量使用虽然可能有小幅度的 增产,但会导致肥料利用率低,成本高,造成浪费现象,且对土地资源产生不良影响。本发 明的肥料产品试验区间却意外的发现,T4处理虽然较T3γ-聚谷氨酸用量翻倍,但植物生长效 果差异不显著,甚至在多个参考指标中,T3要优于T4,因此以T3处理为较好的取值。
以上,对本发明的实施方式进行了说明。但是,本发明不限定于上述实施方式。凡在本 发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范 围之内。

Claims (10)

1.一种含有γ-聚谷氨酸的有机肥料,其包括如下组分:
氨基酸浓缩液、腐殖酸、γ-聚谷氨酸。
优选的,氨基酸浓缩液与腐植酸的干物质重量比为60-80:15-35。
优选的,上述三种组分的重量百分比为:40-70%:20-50%:0.2-5%,其中氨基酸浓缩液与腐殖酸按照干物质计,γ-聚谷氨酸以所含γ-聚谷氨酸计。
2.根据权利要求1的有机肥料,其还包括增效剂和填充剂。优选的,所述增效剂是复硝酚钠和胺鲜脂的混合物、填充剂是碳酸钙。
3.根据权利要求2的有机肥料,所述氨基酸浓缩液、腐殖酸、γ-聚谷氨酸、增效剂和填充剂按照干物质重量份数比为:40-70%:20-50%:0.4-5%:0.1-0.5%:1.5-5%。
4.根据权利要求1的有机肥料,所述组分混合后的浆料经造粒得肥料。
5.根据权利要求1的有机肥料,所述γ-聚谷氨酸的分子量范围为700-2000kDa。优选的,用量为1.5-3.5%,例如1.6%-1.8%。
6.权利要求1的有机肥料的制备方法,包括如下步骤:
(1)原料混合:把氨基酸浓缩液、腐殖酸、和任选的增效剂、填充剂按照比例混合生成浆料;
(2)造粒:浆料高温闪蒸固化成肥料颗粒;
(3)肥料颗粒冷却;
(4)任选的制备复合微生物菌种剂;
(5)成品包膜;
其中,所述γ-聚谷氨酸可以在步骤(1)、步骤(3)、步骤(4)和/或步骤(5)中加入。
7.根据权利要求6的制备方法,所述步骤(5)为:经步骤(4)制备得到的菌种剂或抗结块剂包膜。
8.根据权利要求6的制备方法,所述步骤(4)为:将粉状微生物原菌、增效剂、填充剂混合生成复合微生物菌种剂。
9.根据权利要求6的制备方法,所述闪蒸的温度为850℃-1050℃。
优选的,冷却过程的温度为60℃-270℃。
10.根据权利要求6的制备方法,当γ-聚谷氨酸在步骤(3)加入时,将γ-聚谷氨酸原料雾化后喷洒于肥料颗粒表面。
或者,当γ-聚谷氨酸在步骤(4)加入时,所述菌种剂的制备过程为,将粉状微生物原菌、γ-聚谷氨酸、增效剂、填充剂在混合槽中混合生成复合微生物菌种剂。
或者,当γ-聚谷氨酸在步骤(5)加入时,将γ-聚谷氨酸原料雾化后喷洒至肥料颗粒表面,再继续包膜。
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CN115846396A (zh) * 2022-12-07 2023-03-28 江苏绿岩生态技术股份有限公司 沙地变草原免养护的环境仿真方法
CN115846396B (zh) * 2022-12-07 2023-11-03 江苏绿岩生态技术股份有限公司 沙地变草原免养护的环境仿真方法

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