CN113603535B - 组合水溶肥及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种组合水溶肥，涉及化肥制备技术领域，以质量百分比计包括：植物免疫蛋白3‑4、微量元素16‑20、中量元素13‑17、大量元素和助剂，所述大量元素包括氨基酸20‑28、磷酸二氢钾8‑16和磷酸氢二钾8‑16；所述助剂包括分散剂6‑8、渗透剂6‑8和稀释剂4‑6；所述中量元素是钙盐；所述微量元素包括硼盐和锌盐。本发明还公开了一种上述组合水溶肥的制备方法。本发明通过将植物免疫蛋白与中微量元素通过科学配伍，在磷酸缓冲系统的帮助下能够使得无机盐中的金属离子充分电离出来，电离出的金属离子可以被植物免疫蛋白活性化结合，成为有机组分，从而被农作物更好的利用。

Description

组合水溶肥及制备方法
技术领域
本发明涉及化肥制备技术领域，尤其涉及一种植物免疫蛋白与中微量元素的组合水溶肥及制备方法。
背景技术
长期探索和大量的研究结果证明，植物中同样存在与动物免疫系统相类似的可诱导的抗性系统。植物免疫诱导抗性的研究在国内外已有近百年的历史，科学家们发现了很多对植物具有诱导抗性的功能物质并应用到植物病害的治理实践中。植物免疫系统的发展正如动物和人类的抗病能力一样，植物在长期的演化过程中，形成了许多抵抗病原生物侵袭的能力和特性，其中包括植物自身的抗病性。有关植物免疫诱抗剂的研究与利用，目前也已经得到了政府有关管理和推广部门及广大农民的认可，其在保护植物健康生长、保障食品和生态安全方面发挥着越来越重要的作用。近年来除了各种类型的蛋白激发子不断被发现外，激发子作用的分子靶标、分子机制研究亦不断深入，并主要集中在激发子受体、诱导免疫反应的信号通路、有关技术的突破将促进植物免疫诱抗剂的快速发展。
地球上自然存在的元素有82种，其余的为人工合成，然而植物体内却有60余种化学元素。植物必需的营养元素有16种：碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)，镁(Mg)、硫(S)、铁(Fe)、硼(B)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)、氯(CL)。各必需植物营养元素在植物体内含量差别很大，一般可根据植物体内含量的多少而划分为大、中量营养元素和微量营养元素。大量营养元素一般占植物干物质重量的0.1%以上，有碳、氢、氧、氮、磷、钾、及中量元素钙、镁和硫共9种；微量营养元素的含量一般在0.1%以下，最低的只有0.lmg/kg(0.lppm)，它们是铁、硼、锰、铜、锌、钼和氯7种。
现有技术中至少存在以下技术问题：
现有中微量元素肥料一般都是以无机盐形式进行使用，如常见钙肥有石灰、石膏，这些肥料因碱性太强，农户使用不当容易造成烧苗，而且在农作物苗期无法使用，镁肥铜肥锌肥锰肥等，农户通常使用硝酸盐和硫酸盐类，容易造成土壤酸化板结，而常见的硼肥有硼酸和硼砂，而这两者使用浓度过大的话容易造成中毒，未经专业培训的农户错误的使用硼肥甚至会危及生命。这些中微量元素肥大多以无机盐的形式存在，无法很好的被农作物所吸收。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种组合水溶肥及制备方法，通过将植物免疫蛋白与中微量元素通过科学配伍，在磷酸缓冲系统的帮助下能够使得无机盐中的金属离子充分电离出来，电离出的金属离子可以被植物免疫蛋白活性化结合，成为有机组分，从而被农作物更好的利用，同时因为磷酸缓冲系统的加入，使得其pH环境变化不大，能够有效防止土壤酸化、保护环境。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种组合水溶肥，以质量百分比计包括：植物免疫蛋白3-4、微量元素16-20、中量元素13-17、大量元素和助剂，所述大量元素包括氨基酸20-28、磷酸二氢钾8-16和磷酸氢二钾8-16；所述助剂包括分散剂6-8、渗透剂6-8和稀释剂4-6；所述中量元素是钙盐；所述微量元素包括硼盐和锌盐。
此外，本发明还提供了一种组合水溶肥的制备方法，包括以下步骤：
a.挑取植物免疫蛋白产生菌菌丝接种到摇瓶液体培养基中进行种子发酵和振荡培养；
b.将种子摇瓶接入发酵罐进行至少2级发酵；
c.发酵完成后加入磷酸缓冲系统保护诱抗蛋白，然后进行破壁；
d.加热菌体细胞破壁的粗蛋白液，在温度达到60-70℃时加入中量元素和微量元素；
e.添加助剂，喷雾干燥，得到组合水溶肥。
本发明的有益效果是：
1、根据植物免疫蛋白、中量元素和微量元素的各自独特的作用，将三者的功能与特点很好地融合在一起，增强对方的效果而不是简单相加的互补增效水溶肥。本发明基于植物免疫蛋白与农作物叶片表面膜蛋白结合后可引起农作物各项生理指标上调、促进其发育的特点，辅以为农作物提供充分的植物生长必须元素，可以更好的帮助农作物生长发育，使其更健康，抵御病虫害的能力更强，比单独施用植物免疫蛋白或单独施用中微量元素肥的效果更好，即：植物免疫蛋白与中微量元素通过科学配伍，在磷酸缓冲系统的帮助下能够使得无机盐中的金属离子充分电离出来，电离出的金属离子可以被植物免疫蛋白活性化结合，成为有机组分，从而被农作物更好的利用，同时因为磷酸缓冲系统的加入，使得其pH环境变化不大，对防止土壤酸化，保护环境有着重要意义；
2、对组合水溶肥配制工艺进行创新，一般中量元素肥是把钙、镁的无机盐通过物理粉碎搅拌配制，本发明把钙、锌、硼的无机盐和氨基酸（有机酸）溶入含植物免疫蛋白液的磷酸缓冲系统中，通过稳定的缓冲溶液环境充分电离无机盐，利用发酵液中的生物酶，加速其发生螯合反应，提高其活性后再干燥而成，使中量元素、微量元素的活性提高，复合成一个既能提高植物免疫力又有高活性元素的水溶肥；
3、本发明的组合水溶肥特别是对中微量元素敏感的柑橘、棉花、水稻和玉米表现出显著的增效作用，达到了组合复配增效的目的。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是本发明的组合水溶肥制备方法的流程图；
图2是本发明的组合水溶肥实施例一中在叶面喷施15天后在柑橘上的应用对比；
图3是本发明的组合水溶肥实施例一中组合水溶肥土壤和一般肥料处理的土壤中柑橘根系活力对照图；
图4是本发明的组合水溶肥实施例一中各示范点柑橘叶片叶绿素值；
图5是本发明的组合水溶肥实施例二中组合水溶肥对棉花缺素症状的效果；
图6是本发明的组合水溶肥实施例二中组合水溶肥喷施二次后顶层桃增多图；
图7是本发明的组合水溶肥实施例三中组合水溶肥与常规肥应用于水稻后的对照图；
图8是本发明的组合水溶肥实施例三中组合水溶肥与常规肥应用于水稻后的水稻穗数的对照图；
图9是本发明的组合水溶肥实施例四中4组玉米的对照图；
图10是本发明的组合水溶肥实施例四中4组玉米99%置信区间的穗长和行粒数多重比较表；
图11是本发明的组合水溶肥实施例四中4组玉米99%置信区间的秃尖长和千粒重多重比较表；
图12是本发明的组合水溶肥实施例四中4组玉米95%置信区间的穗长和行粒数多重比较表；
图13是本发明的组合水溶肥实施例四中4组玉米95%置信区间的秃尖长和千粒重多重比较表。
具体实施方式
本发明提供了一种组合水溶肥，以质量百分比计包括：植物免疫蛋白3-4、微量元素16-20、中量元素13-17、大量元素和助剂。
其中，大量元素包括氨基酸20-28、磷酸二氢钾8-16和磷酸氢二钾8-16，具体起作用的是以氨基酸作为的氮源以及磷和钾。磷酸二氢钾和磷酸氢二钾组成磷酸缓冲系统。
助剂包括分散剂6-8、渗透剂6-8和稀释剂4-6。中量元素是钙盐。微量元素包括硼盐和锌盐。
本发明的组合水溶肥配比原则在于：1.植物免疫蛋白在30-40ppm时使用效果最佳；2.营养元素为农作物提供营养，太多了容易烧苗、太少又会使农作物出现缺素症状；3.磷酸缓冲系统是为了维持一个稳定的pH值，保护蛋白质性质稳定；4.助剂为了提高产品溶解性、帮助植物吸收、使产品物理性状表现更好（防止产品吸潮结块不溶不易被农作物吸收）。
上述的钙盐可以是硅酸钙、磷酸钙、磷酸氢钙、硫酸钙、碳酸钙、氯化钙中的一种或多种。
上述的硼盐含量为10-12，可以是硼酸、硼酸钙、硼酸锌硼酸镁、三氧化硼、硼砂、硼酸钠、四硼酸钠、四硼酸钠十水合物、四硼酸钠五水合物、氧化硼、四水合八硼酸二钠及其络合物中的一种或多种。
上述的锌盐含量为6-8，可以是硫酸锌、氯化锌、硝酸锌、柠檬酸锌、苹果酸锌、草酸锌、硫化锌或乙二胺四乙酸锌中的一种或多种。
参见附图1，基于上述的组合水溶肥，本发明还提供了一种组合水溶肥的制备方法，包括以下步骤。
a.挑取植物免疫蛋白产生菌菌丝接种到摇瓶液体培养基中进行种子发酵和振荡培养。
b.将种子摇瓶接入发酵罐进行至少2级发酵。
具体地，在步骤b中2级发酵包括以下步骤。
第一级发酵：将种子摇瓶接入500L发酵罐进行发酵，其中，培养基装液量为65%，灭菌温度121℃，30min，发酵培养温度为28-32℃，pH为6.0-7.2，发酵时间为40h。
第二级发酵：菌种经过500L发酵罐发酵后接入5000L发酵罐进行发酵，其中，培养基装液量为70%，灭菌温度121℃，30min，发酵培养温度为28-32℃，pH为6.0-7.2，发酵时间为18h。
上述两级发酵中采用的培养基相同，培养基的配方以质量百分比计包括玉米淀粉3.0-5.5，豆粕粉1.0-4.5，糖0.1-1.0%，硫酸铵0.01-1.00，蛋白质产生诱导剂0.01-1.00，蛋白质激活剂I 0.01-0.50，蛋白质激活剂II 0.01-0.50，余量为水。
蛋白质产生诱导剂可以是IPTG、乳糖、丙酮酸等，也可以是其中的一种或几种的组合。蛋白质激活剂I和蛋白质激活剂II可以是钾离子、镁离子、钙离子等金属离子；溴离子、氢离子等阴离子、谷胱甘肽、乙二胺四乙酸等有机化合物，也可以是其中的一种或几种的组合。
c.发酵完成后加入磷酸缓冲系统保护诱抗蛋白，然后进行破壁。上述磷酸缓冲系统的pH为6.0-7.2（优选为6.8）。
d.加热菌体细胞破壁的粗蛋白液，在温度达到60-70℃时加入中量元素和微量元素，使植物免疫蛋白与中量元素和微量元素充分结合。
e.添加助剂，喷雾干燥，得到组合水溶肥。
在制备的过程中，在保留对农作物有积极作用的植物免疫蛋白的同时将菌株代谢产生的其他蛋白变性降解，以氨基酸的形式（即氮源）为农作物提供营养。磷酸缓冲系统在保护蛋白的同时，作为磷肥和钾肥被农作物所吸收。
组合水溶肥应用实施例一：本实施例是在柑橘上的应用效果。
在本实施例中，在柑橘生长的苗期或每年的四、五月期间，本发明的组合水溶肥按1:1000倍稀释后喷施柑橘叶面，喷施第一次后间隔20-25天左右喷施第二次，叶面喷施10-15天后调查组合水溶肥在柑橘上的应用效果。经过组合水溶肥喷施柑橘二次后，组合水溶肥喷施处理区果树较对照一般肥料喷施果树树势壮，表现出叶色浓绿、枝繁叶茂的特点，如图2所示。
根系是植物吸收营养成分的重要器官。根系活力是植物健康和树势旺盛的重要指标，采用TTC（氯化三苯基四氮唑）还原法，测定了组合水溶肥土壤和一般肥料处理的土壤中柑橘根系活力，结果证明，组合水溶肥的柑橘根系活力显著高于一般肥料处理土壤柑橘根系活力，如图3所示（图中黑色为组合水溶肥喷施处理的柑橘根系活力，灰色为一般肥料处理土壤柑橘根系活力）。
分别对组合水溶肥喷施处理区和对照区定点跟踪的30株果树，利用手持便携式叶绿素测定仪进行叶片叶绿素检测，数据统计结果表明，组合水溶肥喷施处理果树较对照果树叶片叶绿素提高10%以上。如表1和图4（图中黑色为组合水溶肥喷施处理的柑橘的叶片叶绿素含量，灰色为一般肥料处理土壤柑橘的叶片叶绿素含量）所示。
表1 各示范区柑橘叶片叶绿素含量（SPAD）
Figure DEST_PATH_IMAGE001
组合水溶肥应用实施例二：本实施例是在棉花上的应用效果。
在本实施例中，在棉花苗期或生长期或移苗后一周开始，本发明的组合水溶肥按1:1000倍稀释后喷施棉花植物叶面，喷施第一次后间隔25-30天喷施第二次，叶面喷施10天后调查组合水溶肥在棉花植物上的应用效果。
在使用组合水溶肥喷施处理后对棉花缺素症状的有着明显的改善，如图5所示。
与喷施一般肥相比，本发明组合水溶肥的在进行喷施二次后，棉花顶层桃增多，如图6所示，详细对比如表2所示。
表2 喷施植物免疫蛋白组合水溶肥后顶层桃的增多
Figure 217358DEST_PATH_IMAGE002
组合水溶肥应用实施例三：本实施例是在水稻上的应用效果。
在本实施例中，在水稻苗期或生长期或水稻移栽后一周开始，按1:1000倍稀释后喷施水稻植株叶面，喷施第一次后间隔20天喷施第二次，叶面喷施10天后调查组合水溶肥在水稻植株上的应用效果。
相比于喷施一般肥，喷施水溶肥后的水稻叶色嫩绿，植株挺拔，分蘖增加，叶绿素提高，如图7所示。
喷施水溶肥后对有效穗数的影响以及对水稻产量的影响如下表3、4和图8所示。从表中可以看出，本发明的水溶肥作用于实验的4种水稻品种的增产效果明显。
表3
Figure DEST_PATH_IMAGE003
表4
Figure 698280DEST_PATH_IMAGE004
组合水溶肥应用实施例四：组合水溶肥在柑橘、棉花及水稻上效果明显，在本实施例中为考证其生效因素，使用常规水溶肥（处理组A）、不含植物免疫蛋白的中微量元素水溶肥（处理组B）、不含中微量元素的植物免疫蛋白水溶肥（处理组C）以及组合水溶肥（处理组D）在玉米上使用观察其效果是简单叠加还是增效。
本实施例包括以下步骤，在玉米三叶一心期或五、六片叶开始，各肥按1:1000倍稀释后喷施玉米植株叶面，喷施第一次后间隔15-20天喷施第二次，叶面喷施10天后三种水溶肥在玉米植株上的效果，如下表所示。
表5 喷施二次后，在品种为中单909的玉米上考种结果：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
注：表中各平均数后不同的大写字母表示差异显著（P=0.01，ANOVA：LSD）；不同的小写字母表示差异显著（P=0.05，ANOVA：LSD）。
参见附图10-13（图中1-4分别对应处理组A-D），使用方差分析发现，处理组D与其他各组在穗长、行粒数、秃尖长及千粒鲜重上均有显著性差异。说明了将植物免疫蛋白与中微量元素组合后起到了增强而不是相加的效果。图10和11的多重比较表LSD法方差分析P=0.01，图12和13的多重比较表LSD法方差分析P=0.05，均通过IBM SPSS Statistics 25实现。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (8)

1.一种组合水溶肥，其特征在于，以质量百分比计包括：植物免疫蛋白3-4、微量元素16-20、中量元素13-17、大量元素和助剂，
所述大量元素包括氨基酸20-28、磷酸二氢钾8-16和磷酸氢二钾8-16；
所述助剂包括分散剂6-8、渗透剂6-8和稀释剂4-6；
所述中量元素是钙盐；所述微量元素包括硼盐和锌盐。
2.根据权利要求1所述的组合水溶肥，其特征在于，所述钙盐包括硅酸钙、磷酸钙、磷酸氢钙、硫酸钙、碳酸钙、氯化钙中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的组合水溶肥，其特征在于，所述硼盐含量为10-12，包括硼酸、硼酸钙、硼酸锌、 硼酸镁、三氧化硼、硼砂、硼酸钠、四硼酸钠、四硼酸钠十水合物、四硼酸钠五水合物、氧化硼、四水合八硼酸二钠及其络合物中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的组合水溶肥，其特征在于，所述锌盐含量为6-8，包括硫酸锌、氯化锌、硝酸锌、柠檬酸锌、苹果酸锌、草酸锌、硫化锌或乙二胺四乙酸锌中的一种或多种。
5.一种组合水溶肥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.挑取植物免疫蛋白产生菌菌丝接种到摇瓶液体培养基中进行种子发酵和振荡培养；
b.将种子摇瓶接入发酵罐进行至少2级发酵；
c.发酵完成后加入由磷酸二氢钾和磷酸氢二钾组成的磷酸缓冲系统保护诱抗蛋白，然后进行破壁；
d.加热菌体细胞破壁的粗蛋白液，在温度达到60-70℃时加入中量元素和微量元素；
e.添加助剂，喷雾干燥，得到组合水溶肥。
6.根据权利要求5所述的组合水溶肥的制备方法，其特征在于，所述磷酸缓冲系统的pH为6.0-7.2。
7.根据权利要求5所述的组合水溶肥的制备方法，其特征在于，在步骤b中2级发酵包括以下步骤：
第一级发酵：将种子摇瓶接入500L发酵罐进行发酵，其中，培养基装液量为65%，灭菌温度121℃，30min，发酵培养温度为28-32℃，pH为6.0-7.2，发酵时间为40h；
第二级发酵：菌种经过500L发酵罐发酵后接入5000L发酵罐进行发酵，其中，培养基装液量为70%，灭菌温度121℃，30min，发酵培养温度为28-32℃，pH为6.0-7.2，发酵时间为18h。
8.根据权利要求7所述的组合水溶肥的制备方法，其特征在于，培养基的配方以质量百分比计包括：玉米淀粉3.0-5.5，豆粕粉1.0-4.5，糖0.1-1.0，硫酸铵0.01-1.00，蛋白质产生诱导剂0.01-1.00，蛋白质激活剂I 0.01-0.50，蛋白质激活剂II 0.01-0.50，余量为水。
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