CN114315483A - 一种含有海藻提取物的腐植酸水溶肥及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开含有一种海藻提取物的腐植酸水溶肥及其制备方法，是由下述重量份的原料制成：腐植酸10‑15份，海藻提取液20‑30份，尿素10‑20份、硫酸铵10‑30份，磷一铵20‑25份。并具体公开了海藻提取液的制备方法。本发明的水溶肥中有机肥、无机肥和微生物肥有机地组合在一起，特别适用于盐碱地中农作物的种植，改良土壤团粒结构，疏松土壤，提高土壤的保水保肥力，可以使盐碱地作物产量提高10‑20％，同时能提高种植质量。
Description
技术领域
本发明涉生物有机肥技术领域，具体涉及一种含有海藻提取物的腐植酸水溶肥及其制备方法。
背景技术
据农业部统计数据，我国目前生物有机肥仅占肥料总量的5％，与发达国家生物有机肥占肥料总量的40％以上相比，我国生物有机肥发展差距较大。化学肥料生产及使用过程中的浸染、食品残留程度高，已成为我国食品安全、威胁国民健康、制约食品出口的大事。因此，积极发展和推广生物肥料产品势在必行。
海藻是生长在海洋中的低等隐花植物，具有重要的营养价值和经济价值。研究表明，海洋中海藻的种类超过15000种，主要分为蓝藻、绿藻、红藻、褐藻四大类。由于与陆地植物有不同的代谢途径和代谢产物，海藻的化学成分复杂，种类多，据报道有60多种，包括大量钙、铁、镁、锌等矿质营养元素，褐藻淀粉、岩藻多糖、褐藻糖胶、木聚糖、葡聚糖等海藻多糖，还有糖醇、氨基酸、维生素、细胞色素、甜菜碱以及酚类化合物等，此外，还含有生长素、细胞激动素、赤霉素、脱落酸等天然激素类物质。目前，海藻提取物在农业领域的应用十分广泛。作为具有生物刺激素作用的增效剂，海藻提取物既可单独施用，也可与化学肥料配施；它不仅能提高肥料的利用效率，促进植物生长发育，还可以提高作物的抗逆性。
近年来的研究发现，海藻提取工艺不同，海藻功能物质的活性与含量均存在明显差异。目前海藻的提取工艺主要是物理破碎法、化学提取法、生物提取法和复合提取法。生产中，常将物理、化学、生物方法中的一种、两种或三种方法结合使用，能高效降解海藻，提取物或活性物质的产率也较高。中国专利(公开号：CN104892157A)公开了一种化学生物结合法，该制备方法包括消化、酶解与后处理等步骤。该制备方法的关键是在加入复合酶之前进行弱碱的消化，既对海藻中活性物质不造成很大的破坏，又有利于海藻的初步提取，从而减少复合酶的用量。该专利公开海藻提取工艺较为单一，制备的肥料多元化应用较弱，且在酶解的过程酶解程度较低。
发明内容
为解决上述现有技术的不足，本发明提供一种含有海藻提取物的腐植酸水溶肥及其制备方法，本发明的腐植酸水溶肥中加入海藻提取物，能够具备良好的施肥效果。
本发明所采取的技术方案是：
一种含有海藻提取物的腐植酸水溶肥，是由下述重量份的原料制成：腐植酸10-15份，海藻提取液20-30份，尿素10-20份、硫酸铵10-30份，磷一铵20-25份。
其中，所述海藻提取液是由下述制备方法制成：
(1)向粉碎的海藻原料加入到入3-8倍重量的氯化铵水溶液中，100～200kHZ下超声处理30min，得酶解液；
(2)向酶解液中加入酶保活剂和复合酶，酶解温度30-35℃，酶解时间3-6小时，再加入木瓜蛋白酶，酶解温度25-30℃，酶解时间2-4小时；
(3)将丁酸梭菌种子液按照4-6％的接种量接种到酶解液中，发酵培养6-8小时，将多菌灵降解菌种液按照2-4％的接种量接种至酶解液中，发酵培养3-5小时；
(4)过滤，得海藻提取液。
其中，所述氯化铵水溶液中氯化铵浓度为10-20g/ml。
其中，所述酶保活剂为重量比为3：0.5：1的氯化钙、甲酸钠和乙二醇，步骤(2)中酶解液中氯化钙的浓度为60-70g/L。
其中，所述复合酶为质量比为1:1的纤维素酶和果胶酶组成，复合酶的加入量酶解液的0.01～0.1％。
其中，所述丁酸梭菌种子液的浓度为1×109cfu/ml。
其中，所述多菌灵降解菌种子液的浓度为1×109cfu/ml。
本发明并提供一种含有海藻提取物的腐植酸水溶肥的制备方法，包括下述步骤：按比例称取腐植酸、尿素、硫酸铵和磷酸一铵，按比例加入海藻提取液中，经过滚筒干燥，水分降至30％以下，即得。
本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明在酶解前先采用超声处理，细胞壁发生位移、变形和破裂，不破坏营养物质的前提下，藻浆从细胞壁内释放出来，利于后续酶解，并且加入氯化铵，利于藻浆中活性物质的保持。
(2)在酶解前加入氯化钙、甲酸钠和乙二醇组成的酶保活剂，利于保持酶的活性，有效避免了目前酶解过程中酶活损失较快的问题，提高了酶解的程度。在酶解过程中，先采用纤维素酶和果胶酶进行酶解，再采用木瓜蛋白酶进行酶解，避免了木瓜蛋白酶也易酶解其它酶的问题，利于保持纤维素酶和果胶酶的活性。
(3)酶解又分别采用丁酸梭菌和多菌灵降解菌进行发酵，采用两个菌株先后接种，更利于营养成分的解离。本发明中的海藻提取物经过超声处理、酶解和微生物发酵，使得海藻中的营养成分被完全解离出来，解离后营养成份能直接被作物吸收。
(4)本发明的水溶肥中有机肥、无机肥和微生物肥有机地组合在一起，特别适用于盐碱地中农作物的种植，改良土壤团粒结构，疏松土壤，提高土壤的保水保肥力，可以使盐碱地作物产量提高10-20％，同时能提高种植质量。
具体实施方式
下面将结合本发明具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种含有海藻提取物的腐植酸水溶肥，是由下述重量份的原料制成：腐植酸12份，海藻提取液25份，尿素15份、硫酸铵20份，磷一铵22份。
本实施例中含有海藻提取物的腐植酸水溶肥的制备方法，包括下述步骤：按比例称取腐植酸、尿素、硫酸铵和磷酸一铵，按比例加入海藻提取液中，经过滚筒干燥，水分降至25％，即得。
其中，所述海藻提取液是由下述制备方法制成：
(1)向粉碎的海藻原料加入到入5倍重量的氯化铵水溶液中，氯化铵水溶液中氯化铵浓度为15g/ml，100kHZ下超声处理30min，得酶解液；
(2)向酶解液中加入酶保活剂和复合酶，酶解温度30-35℃，酶解时间4.5小时，再加入木瓜蛋白酶，酶解温度28℃，酶解时间3小时；复合酶为质量比为1:1的纤维素酶和果胶酶组成，复合酶的加入量为酶解液的0.05％；
(3)将丁酸梭菌种子液按照5％的接种量接种到酶解液中，发酵培养7小时，将多菌灵降解菌种液按照3％的接种量接种至酶解液中，发酵培养4小时；
(4)过滤，得海藻提取液。
其中，所述酶保活剂为重量比为3：0.5：1的氯化钙、甲酸钠和乙二醇，步骤(2)中酶解液中氯化钙的浓度为65g/L。
其中，所述丁酸梭菌种子液的浓度为1×109cfu/ml，所述多菌灵降解菌种子液的浓度为1×109cfu/ml。
实施例2
本实施例提供一种含有海藻提取物的腐植酸水溶肥，是由下述重量份的原料制成：腐植酸10份，海藻提取液30份，尿素10份、硫酸铵30份，磷一铵20份。
本实施例中含有海藻提取物的腐植酸水溶肥的制备方法，包括下述步骤：按比例称取腐植酸、尿素、硫酸铵和磷酸一铵，按比例加入海藻提取液中，经过滚筒干燥，水分降至30％，即得。
其中，所述海藻提取液是由下述制备方法制成：
(1)向粉碎的海藻原料加入到入8倍重量的氯化铵水溶液中，氯化铵水溶液中氯化铵浓度为10g/ml，200kHZ下超声处理30min，得酶解液；
(2)向酶解液中加入酶保活剂和复合酶，酶解温度30℃，酶解时间6小时，再加入木瓜蛋白酶，酶解温度25℃，酶解时间4小时；复合酶为质量比为1:1的纤维素酶和果胶酶组成，复合酶的加入量为酶解液的0.01％；
(3)将丁酸梭菌种子液按照4％的接种量接种到酶解液中，发酵培养8小时，将多菌灵降解菌种液按照2％的接种量接种至酶解液中，发酵培养5小时；
(4)过滤，得海藻提取液。
其中，所述酶保活剂为重量比为3：0.5：1的氯化钙、甲酸钠和乙二醇，步骤(2)中酶解液中氯化钙的浓度为60g/L。
其中，所述丁酸梭菌种子液的浓度为1×109cfu/ml，所述多菌灵降解菌种子液的浓度为1×109cfu/ml。
实施例3
本实施例提供一种含有海藻提取物的腐植酸水溶肥，是由下述重量份的原料制成：腐植酸15份，海藻提取液20份，尿素20份、硫酸铵10份，磷一铵25份。
本实施例中含有海藻提取物的腐植酸水溶肥的制备方法，包括下述步骤：按比例称取腐植酸、尿素、硫酸铵和磷酸一铵，按比例加入海藻提取液中，经过滚筒干燥，水分降至28％，即得。
其中，所述海藻提取液是由下述制备方法制成：
(1)向粉碎的海藻原料加入到入8倍重量的氯化铵水溶液中，氯化铵水溶液中氯化铵浓度为10g/ml，200kHZ下超声处理30min，得酶解液；
(2)向酶解液中加入酶保活剂和复合酶，酶解温度35℃，酶解时间3小时，再加入木瓜蛋白酶，酶解温度30℃，酶解时间2小时；复合酶为质量比为1:1的纤维素酶和果胶酶组成，复合酶的加入量为酶解液的0.1％；
(3)将丁酸梭菌种子液按照6％的接种量接种到酶解液中，发酵培养6小时，将多菌灵降解菌种液按照4％的接种量接种至酶解液中，发酵培养3小时；
(4)过滤，得海藻提取液。
其中，所述酶保活剂为重量比为3：0.5：1的氯化钙、甲酸钠和乙二醇，步骤(2)中酶解液中氯化钙的浓度为70g/L。
其中，所述丁酸梭菌种子液的浓度为1×109cfu/ml，所述多菌灵降解菌种子液的浓度为1×109cfu/ml。
实施例4
本实施例提供一种含有海藻提取物的腐植酸水溶肥，是由下述重量份的原料制成：腐植酸12份，海藻提取液28份，尿素12份、硫酸铵20份，磷一铵22份。
本实施例中含有海藻提取物的腐植酸水溶肥的制备方法，包括下述步骤：按比例称取腐植酸、尿素、硫酸铵和磷酸一铵，按比例加入海藻提取液中，经过滚筒干燥，水分降至30％以下，即得。
其中，所述海藻提取液是由下述制备方法制成：
(1)向粉碎的海藻原料加入到入6倍重量的氯化铵水溶液中，氯化铵水溶液中氯化铵浓度为15g/ml，100～200kHZ下超声处理30min，得酶解液；
(2)向酶解液中加入酶保活剂和复合酶，酶解温度30℃，酶解时间4小时，再加入木瓜蛋白酶，酶解温度25℃，酶解时间4小时；复合酶为质量比为1:1的纤维素酶和果胶酶组成，复合酶的加入量为酶解液的0.06％；
(3)将丁酸梭菌种子液按照5％的接种量接种到酶解液中，发酵培养5小时，将多菌灵降解菌种液按照4％的接种量接种至酶解液中，发酵培养3小时；
(4)过滤，得海藻提取液。
其中，所述酶保活剂为重量比为3：0.5：1的氯化钙、甲酸钠和乙二醇，步骤(2)中酶解液中氯化钙的浓度为60-70g/L。
其中，所述丁酸梭菌种子液的浓度为1×109cfu/ml，所述多菌灵降解菌种子液的浓度为1×109cfu/ml。
实施例5
本实施例提供一种含有海藻提取物的腐植酸水溶肥，是由下述重量份的原料制成：腐植酸12份，海藻提取液25份，尿素18份、硫酸铵15份，磷一铵22份。
本实施例中含有海藻提取物的腐植酸水溶肥的制备方法，包括下述步骤：按比例称取腐植酸、尿素、硫酸铵和磷酸一铵，按比例加入海藻提取液中，经过滚筒干燥，水分降至30％以下，即得。
其中，所述海藻提取液是由下述制备方法制成：
(1)向粉碎的海藻原料加入到入5倍重量的氯化铵水溶液中，氯化铵水溶液中氯化铵浓度为16g/ml，100～200kHZ下超声处理30min，得酶解液；
(2)向酶解液中加入酶保活剂和复合酶，酶解温度30℃，酶解时间5小时，再加入木瓜蛋白酶，酶解温度25-30℃，酶解时间3小时；复合酶为质量比为1:1的纤维素酶和果胶酶组成，复合酶的加入量为酶解液的0.06％；
(3)将丁酸梭菌种子液按照5％的接种量接种到酶解液中，发酵培养7小时，将多菌灵降解菌种子液按照3％的接种量接种至酶解液中，发酵培养4小时；
(4)过滤，得海藻提取液。
其中，所述酶保活剂为重量比为3：0.5：1的氯化钙、甲酸钠和乙二醇，步骤(2)中酶解液中氯化钙的浓度为65g/L。
其中，所述丁酸梭菌种子液的浓度为1×109cfu/ml，所述多菌灵降解菌种子液的浓度为1×109cfu/ml。
对比例1
本实例例中海藻提取液的制备过程中，未加入酶保活剂，其它均与实施例1相同。
对比例2
本实施例中海藻提取液的制备过程中，步骤(2)的酶解过程复合酶和木瓜蛋白酶同时加入，酶解温度为30-35℃，酶解8小时，其它均与实施例1相同。
对比例3
本实施例中海藻提取液的制备过程中，无步骤(3)的微生物发酵过程，其产与实施例1相同。
对比例4
本实施例中海藻提取液的制备过程中，将丁酸梭菌种子液和多菌灵降解菌同时加入进行发酵，其它均与实施例1相同。
性能检测
(1)对实施例1-5和对比例1-4制得的海藻提取物中海藻多糖和海藻酸的质量量百分比含量进行检测。检测结果如下表所示：
| 海藻多糖％ | 海藻酸％ | |
| 实施例1 | 5.2％ | 1.4％ |
| 实施例2 | 5.3％ | 1.2％ |
| 实施例3 | 5.1％ | 1.1％ |
| 实施例4 | 5.4％ | 1.3％ |
| 实施例5 | 5.2％ | 1.2％ |
| 对比例1 | 4.2％ | 0.8％ |
| 对比例2 | 4.6％ | 0.9％ |
| 对比例3 | 4.0％ | 0.7％ |
| 对比例4 | 4.2％ | 0.9％ |
由上述数据可以看出，海藻提取的过程，先后加入复合酶和木瓜蛋白酶和先后加入丁酸梭菌种子液和多菌灵降解菌种子液的方式，优于同时加入，提取液中的海藻多糖和海藻酸含量更高。且在超声波处理时加入氯化铵溶液，利于藻浆中活性物质的保持，有助于后续海藻多糖和海藻酸等物质的提取。
肥效试验
取50亩同地块盐碱地，分割成10块面积大小的地块，分别标记为地块1，地块2，地块3，地块4，地块5，地块6，地块7，地块8，地块9，地块10，各地块均种植玉米，品种为佳玉538。
地块1：分别在玉米30-40cm高和玉米粒长出时，施用实施例1的腐植酸水溶肥，每次施用量为50kg/亩。
地块2：分别在玉米30-40cm高和玉米粒长出时，施用实施例2的腐植酸水溶肥，每次施用量为50kg/亩。
地块3：分别在玉米30-40cm高和玉米粒长出时，施用实施例3的腐植酸水溶肥，每次施用量为50kg/亩。
地块4：分别在玉米30-40cm高和玉米粒长出时，施用实施例4的腐植酸水溶肥，每次施用量为50kg/亩。
地块5：分别在玉米30-40cm高和玉米粒长出时，施用实施例5的腐植酸水溶肥，每次施用量为50kg/亩。
地块6：分别在玉米30-40cm高和玉米粒长出时，施用对比例1的腐植酸水溶肥，每次施用量为50kg/亩。
地块7：分别在玉米30-40cm高和玉米粒长出时，施用对比例2的腐植酸水溶肥，每次施用量为50kg/亩。
地块8：分别在玉米30-40cm高和玉米粒长出时，施用对比例3的腐植酸水溶肥，每次施用量为50kg/亩。
地块9：分别在玉米30-40cm高和玉米粒长出时，施用对比例4的腐植酸水溶肥，每次施用量为50kg/亩。
地块10：分别在玉米30-40cm高和玉米粒长出时，施用普通市售复合肥(史丹利复合肥三安18-22-14)，每次施用量为50kg/亩。
施肥后，观察玉米出籽率、穗长、成熟时间、亩产和千粒重，在其他条件一致的情况下，记录相关数据，计算平均数，具体记录情况如下表所示。
由上述数据可以看出，地块1-5的出籽率、穗长、成熟时间、亩产和千粒重均优于地块6-9，也明显优于地块10。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种含有海藻提取物的腐植酸水溶肥，其特征在于是由下述重量份的原料制成：腐植酸10-15份，海藻提取液20-30份，尿素10-20份、硫酸铵10-30份，磷一铵20-25份。
2.根据权利要求1所述的一种含有海藻提取物的腐植酸水溶肥，其特征在于：所述海藻提取液是由下述制备方法制成：
(1)向粉碎的海藻原料加入到入3-8倍重量的氯化铵水溶液中，100～200kHZ下超声处理30min，得酶解液；
(2)向酶解液中加入酶保活剂和复合酶，酶解温度30-35℃，酶解时间3-6小时，再加入木瓜蛋白酶，酶解温度25-30℃，酶解时间2-4小时；
(3)将丁酸梭菌种子液按照4-6％的接种量接种到酶解液中，发酵培养6-8小时，将多菌灵降解菌种液按照2-4％的接种量接种至酶解液中，发酵培养3-5小时；
(4)过滤，得海藻提取液。
3.根据权利要求1所述的一种含有海藻提取物的腐植酸水溶肥，其特征在于：所述氯化铵水溶液中氯化铵浓度为10-20g/ml。
4.根据权利要求1所述的一种含有海藻提取物的腐植酸水溶肥，其特征在于：所述酶保活剂为重量比为3：0.5：1的氯化钙、甲酸钠和乙二醇，步骤(2)中酶解液中氯化钙的浓度为60-70g/L。
5.根据权利要求1所述的一种含有海藻提取物的腐植酸水溶肥，其特征在于：所述复合酶为质量比为1:1的纤维素酶和果胶酶组成，复合酶的加入量酶解液的0.01～0.1％。
6.根据权利要求1所述的一种含有海藻提取物的腐植酸水溶肥，其特征在于：所述丁酸梭菌种子液的浓度为1×109cfu/ml。
7.根据权利要求1所述的一种含有海藻提取物的腐植酸水溶肥，其特征在于：所述多菌灵降解菌种子液的浓度为1×109cfu/ml。
8.一种权利要求1-7任一项所述的含有海藻提取物的腐植酸水溶肥的制备方法，其特征在于包括下述步骤：按比例称取腐植酸、尿素、硫酸铵和磷酸一铵，按比例加入海藻提取液中，经过滚筒干燥，水分降至30％以下，即得。
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| CN107573170A (zh) * | 2017-10-09 | 2018-01-12 | 山东沃科奇实业有限公司 | 一种采用平行酶解工艺制备的海藻生物有机肥及制备方法 |
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Non-Patent Citations (1)
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| 胡佳磊: "《华南理工大学硕士学位论文》", 28 February 2021 * |
Cited By (1)
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| CN117658725A (zh) * | 2023-11-27 | 2024-03-08 | 山东思科生物科技有限公司 | 一种海藻复合水溶肥及其制备方法与应用 |
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