CN114573398B - 一种降低生菜叶硝酸盐含量的有机肥及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种降低生菜叶硝酸盐含量的有机肥，包括如下重量份的原料：沼液发酵物：100份；樟科植物枝叶提取物1‑5份；樟科植物提取物与沼液发酵物联合使用，发挥协同作用，能够极大程度上抑制化能自养细菌(包括亚硝酸细菌)的生长，从而抑制土壤中的铵盐或者氨在亚硝酸细菌的作用下转变成亚硝酸和硝酸，进而发挥更好的硝化抑制作用，改善生菜叶的品质；可实现一次性施肥，之后无需追肥，大大节省劳动力，显著降低生菜叶硝酸盐含量。

Description

一种降低生菜叶硝酸盐含量的有机肥及其制备方法
技术领域
本发明涉及肥料领域，具体涉及一种降低生菜叶硝酸盐含量的有机肥及其制备方法。
背景技术
蔬菜是人类生存必不可少的植物性食品，蔬菜中的硝酸盐含量比其它植物都高。硝酸盐本身对人体没有危害，但它在细菌作用下可被还原成亚硝酸盐，而亚硝酸盐既可引起高铁血红蛋白症，也可和人体胃肠中的氨化物结合成亚硝铵，诱发消化系统癌变，从而严重危害人体健康。施肥尤其是化学氮肥是导致蔬菜硝酸盐累积的重要原因。
因沼液中含有丰富的有机碳、氮、磷、钾等养分而日益受到关注，为此，利用沼液制成的有机肥是我国无公害蔬菜生产提倡施用的肥料之一。例如，殷世鹏等在《施用沼液对生菜生长的影响》一文中通过施用不同水平的沼液作为追肥，研究了其对生菜生长状况的影响，结果显示，在适量范围内随着施用沼液量的增加，生菜生物量增加。此外，尽管单独施用沼液能够在一定程度上降低生菜叶硝酸盐的含量，然而这种降低程度非常有限，需要多次追肥，因此，如何在更大程度上降低生菜叶硝酸盐含量以便于推广使用是目前亟需解决的技术问题之一。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于如何更大程度降低生菜叶硝酸盐含量同时促进生菜生长，从而提供一种降低生菜叶硝酸盐含量的有机肥及其制备方法。
本发明提供了一种降低生菜叶硝酸盐含量的有机肥，包括如下重量份的原料：
沼液发酵物： 100份；
樟科植物枝叶提取物 1-5份；
所述沼液发酵物为取沼液、促腐熟渣料混合，加入发酵菌溶液经发酵后得到的发酵物；所述樟科植物枝叶提取物为采用提取溶剂提取樟科植物的枝叶得到提取液再经干燥后得到的提取物。
进一步地，所述樟科植物为芳樟或者山苍子。
进一步地，所述提取为超声提取，料液比为1g：1-10ml，重复提取2-4次，提取之后过滤，合并上清液，然后将上清液进行浓缩和干燥得到樟科植物枝叶提取物。
进一步地，所述提取溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、二氯甲烷、丙酮和乙酸乙酯中的至少一种或者至少一种与水的混合溶液。
进一步地，所述提取溶剂为体积比为1:1:1的二氯甲烷、水和甲醇。
进一步地，所述促腐熟渣料与沼液的质量比为50-100：630-650；和/或，在常温下进行发酵，发酵时间为10-20天；和/或，所述促腐熟渣料选自草炭、豆饼中的至少一种。
促腐熟渣料优选采用质量比为2-3:2-3的草炭和豆饼的混合物。
采用常规发酵菌溶液进行发酵，例如质量百分数为4％-6％的发酵菌的水溶液，其中，发酵菌是质量比为1:1:1的酵母菌、枯草芽孢杆菌和乳酸菌的复合发酵菌。加入常规用量的发酵菌溶液，例如每600-650kg沼液中加入400-600ml的质量百分数为4％-6％的发酵菌溶液。
进一步地，还包括3.25-7.8重量份的辅料和/或9.5-17重量份的NPK肥；
优选地，所述辅料包括如下重量份数的组成：七水硫酸亚铁0.5-2份、七水硫酸镁1.5-3份、硫酸锌1-2份、硫酸锰0.1-0.3份、硼砂0.1-0.3份、钼酸铵0.05-0.2份；
优选地，所述NPK肥包括如下重量份的组成：过磷酸钙1.5-4份、尿素3-6份、硫酸钾5-7份。
本发明还提供了一种降低生菜叶硝酸盐含量的有机肥的制备方法，将沼液发酵物与樟科植物枝叶提取物混合均匀，即得。
进一步地，在沼液发酵物与樟科植物枝叶提取物混合之后还包括加入辅料后进行加热螯合的步骤。
进一步地，所述加热螯合的温度为40-60℃，时间为30-50min。
进一步地，所述沼液pH7.20-8.35，其中含有有机碳2.08-2.90g/kg，可溶性有机碳0.92-1.36g/kg，全氮0.91-2.22g/kg，全磷0.25-0.60g/kg，全钾0.22-0.56g/kg。例如本发明具体实施方式部分所采用的沼液，pH为7.53，其中含有有机碳2.24g/kg，可溶性有机碳1.19g/kg，全氮1.04g/kg，全磷0.37g/kg，全钾0.29g/kg。
本发明还提供了上述任一所述的制备方法制得的降低生菜叶硝酸盐含量的有机肥。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的降低生菜叶硝酸盐含量的有机肥，采用有机溶剂提取樟科植物的枝叶得到提取物，该樟科植物枝叶提取物与沼液、促腐熟渣料混合发酵得到的沼液发酵物联合使用，发挥协同作用，能够极大程度上抑制化能自养细菌(包括亚硝酸细菌)的生长，从而抑制土壤中的铵盐或者氨在亚硝酸细菌的作用下转变成亚硝酸和硝酸，进而发挥更好的硝化抑制作用，改善生菜叶的品质；可实现一次性施肥，之后无需追肥，大大节省劳动力，显著降低生菜叶硝酸盐含量。
同时采用沼液发酵物，通过发酵使沼液中大量有机物及可能具有毒害风险的物质得到充分分解，可促进沼液中活性物质和营养元素的释放，使代谢产物明显增多，提高固氮、解磷、释钾的能力，有效增加土壤肥力，显著促进生菜增产，缩短生长期。
2.本发明提供的降低生菜叶硝酸盐含量的有机肥，选用体积比为1:1:1的二氯甲烷、水和甲醇为提取溶剂，对芳樟进行提取后得到的提取物对于亚硝酸菌具有更好的抑制作用。
3.本发明提供的降低生菜叶硝酸盐含量的有机肥的制备方法，将沼液发酵物与樟科植物枝叶提取物混合均匀，制备方法简单，操作方便，适合工业化生产。
4.本发明提供的降低生菜叶硝酸盐含量的有机肥的制备方法，还包括加入辅料经加热螯合的步骤，通过加热螯合将沼液发酵物、提取物和辅料进行固定，进一步提高了发酵物与提取物的稳定性，延缓发酵物和提取物中有效成分的释放，不仅能够发挥更好的硝化抑制剂作用，而且使得沼液中大量营养成分得到充分利用，生菜叶增产程度得到明显提高。
具体实施方式
为了更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明做进一步描述。本发明可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本发明的构思充分传达给本领域技术人员，本发明将仅由权利要求来限定。其中，草炭和豆饼均购自江西正合生态农业有限公司，其中草炭含有机碳212.8g/kg，全氮18.6g/kg，全磷9.3g/kg，全钾13.5g/kg；豆饼含有机碳76.9g/kg，全氮43.7g/kg，全磷13.3g/kg，全钾14.6g/kg。
实施例1
本实施例提供了一种降低生菜叶硝酸盐含量的有机肥，该有机肥的制备方法包括如下步骤：
(1)取干燥的芳樟枝叶进行粉碎，按照料液比为1g：2ml加入55％(体积百分数)的乙醇水溶液，超声提取20min，过滤得上清液和残渣。将残渣重复提取3次，合并上清液，采用旋转蒸发仪在45℃下对提取液进行浓缩，然后冻干，得到提取物干粉。
(2)取630kg沼液、30kg草炭和20kg豆饼混合，加入500ml发酵菌溶液(发酵菌溶液采用质量百分数为5％的发酵菌的水溶液，其中，发酵菌是质量比为1:1:1的酵母菌、枯草芽孢杆菌和乳酸菌的复合发酵菌)混合均匀，在常温下进行发酵，发酵时间为10天，得到沼液发酵物。
(3)取1kg提取物干粉与100kg沼液发酵物混合，得到混合物。
(4)称取七水硫酸亚铁0.5kg、七水硫酸镁2kg、硫酸锌1kg、硫酸锰0.2kg、硼砂0.1kg、钼酸铵0.1kg，加入步骤(3)的混合物中搅拌20min，在温度为50℃下加热螯合40min，加入过磷酸钙1.5kg、尿素4kg和硫酸钾4kg，搅拌20min，即得。
实施例2
本实施例提供了一种降低生菜叶硝酸盐含量的有机肥，该有机肥的制备方法包括如下步骤：
(1)取干燥的芳樟枝叶进行粉粹，按照料液比为1g：2ml加入体积比为1:1的甲醇与二氯甲烷的混合溶剂，超声提取20min，过滤得上清液和残渣。将残渣重复提取3次，合并上清液，采用旋转蒸发仪在45℃下对提取液进行浓缩，然后冻干，得到提取物干粉。
(2)取630kg沼液、30kg草炭和20kg豆饼混合，加入500ml发酵菌溶液(发酵菌溶液采用质量百分数为5％的发酵菌的水溶液，其中，发酵菌是质量比为1:1:1的酵母菌、谷草芽孢杆菌和乳酸菌的复合发酵菌)混合均匀，在常温下进行发酵，发酵时间为10天，得到发酵物。
(3)取1kg提取物干粉与100kg沼液发酵物混合，得到混合物。
(4)称取七水硫酸亚铁0.5kg、七水硫酸镁2kg、硫酸锌1kg、硫酸锰0.2kg、硼砂0.1kg、钼酸铵0.1kg，加入步骤(3)的混合物中搅拌20min，在温度为50℃下加热螯合40min，加入过磷酸钙1.5kg、尿素4kg和硫酸钾4kg，搅拌20min，即得。
实施例3
本实施例提供了一种降低生菜叶硝酸盐含量的有机肥，该有机肥的制备方法包括如下步骤：
(1)取干燥的芳樟枝叶进行粉碎，按照料液比为1g：2ml加入混合溶液(混合溶液包括体积比为1:1:1的二氯甲烷、水和甲醇)，超声提取20min，过滤得上清液和残渣。将残渣重复提取3次，合并上清液，采用旋转蒸发仪在45℃下对提取液进行浓缩，然后冻干，得到提取物干粉。
(2)取630kg沼液、30kg草炭和20kg豆饼混合，加入500ml发酵菌溶液(发酵菌溶液采用质量百分数为5％的发酵菌的水溶液，其中，发酵菌是质量比为1:1:1的酵母菌、谷草芽孢杆菌和乳酸菌的复合发酵菌)混合均匀，在常温下进行发酵，发酵时间为10天，得到发酵物。
(3)取1kg提取物干粉与100kg沼液发酵物混合，得到混合物。
(4)称取七水硫酸亚铁0.5kg、七水硫酸镁2kg、硫酸锌1kg、硫酸锰0.2kg、硼砂0.1kg、钼酸铵0.1kg，加入步骤(3)的混合物中搅拌20min，在温度为50℃下加热螯合40min，加入过磷酸钙1.5kg、尿素4kg和硫酸钾4kg，搅拌20min，即得。
实施例4
本实施例提供了一种降低生菜叶硝酸盐含量的有机肥，该有机肥的制备方法包括如下步骤：
(1)取干燥的芳樟枝叶进行粉粹，按照料液比为1g：2ml加入乙酸乙酯，超声提取20min，过滤得上清液和残渣。将残渣重复提取3次，合并上清液，采用旋转蒸发仪在45℃下对提取液进行浓缩，然后冻干，得到提取物干粉。
(2)取630kg沼液、30kg草炭和20kg豆饼混合，加入500ml发酵菌溶液(发酵菌溶液采用质量百分数为5％的发酵菌的水溶液，其中，发酵菌是质量比为1:1:1的酵母菌、谷草芽孢杆菌和乳酸菌的复合发酵菌)混合均匀，在常温下进行发酵，发酵时间为10天，得到发酵物。
(3)取1kg提取物干粉与100kg沼液发酵物混合，得到混合物。
(4)称取七水硫酸亚铁0.5kg、七水硫酸镁2kg、硫酸锌1kg、硫酸锰0.2kg、硼砂0.1kg、钼酸铵0.1kg，加入步骤(3)的混合物中搅拌20min，在温度为50℃下加热螯合40min，加入过磷酸钙1.5kg、尿素4kg和硫酸钾4kg，搅拌20min，即得。
实施例5
本实施例提供了一种降低生菜叶硝酸盐含量的有机肥，该有机肥的制备方法包括如下步骤：
(1)取干燥的山苍子枝叶进行粉碎，按照料液比为1g：2ml加入55％(体积百分数)的乙醇水溶液，超声提取20min，过滤得上清液和残渣。将残渣重复提取3次，合并上清液，采用旋转蒸发仪在45℃下对提取液进行浓缩，然后冻干，得到提取物干粉。
(2)取630kg沼液、30kg草炭和20kg豆饼混合，加入500ml发酵菌溶液(发酵菌溶液采用质量百分数为5％的发酵菌的水溶液，其中，发酵菌是质量比为1:1:1的酵母菌、谷草芽孢杆菌和乳酸菌的复合发酵菌)混合均匀，在常温下进行发酵，发酵时间为10天，得到发酵物。
(3)取1kg提取物干粉与100kg沼液发酵物混合，得到混合物。
(4)称取七水硫酸亚铁0.5kg、七水硫酸镁2kg、硫酸锌1kg、硫酸锰0.2kg、硼砂0.1kg、钼酸铵0.1kg，加入步骤(3)的混合物中搅拌20min，在温度为50℃下加热螯合40min，加入过磷酸钙1.5kg、尿素4kg和硫酸钾4kg，搅拌20min，即得。
对比例1
本对比例提供了一种降低生菜叶硝酸盐含量的无机肥，该无机肥的制备方法包括如下步骤：
称取七水硫酸亚铁0.5kg、七水硫酸镁2kg、硫酸锌1kg、硫酸锰0.2kg、硼砂0.1kg、钼酸铵0.1kg，搅拌20min，在温度为50℃下加热螯合40min，加入过磷酸钙1.5kg、尿素4kg和硫酸钾4kg，搅拌20min，即得。
对比例2
本对比例提供了一种降低生菜叶硝酸盐含量的有机肥，该有机肥的制备方法包括如下步骤：
取630kg沼液、30kg草炭和20kg豆饼混合，加入500ml发酵菌溶液(发酵菌溶液采用质量百分数为5％的发酵菌的水溶液，其中，发酵菌是质量比为1:1:1的酵母菌、谷草芽孢杆菌和乳酸菌的复合发酵菌)混合均匀，在常温下进行发酵，发酵时间为10天，得到发酵物。
对比例3
本对比例提供了一种降低生菜叶硝酸盐含量的有机肥，该有机肥的制备方法包括如下步骤：
(1)取630kg沼液、30kg草炭和20kg豆饼混合，加入500ml发酵菌溶液(发酵菌溶液采用质量百分数为5％的发酵菌的水溶液，其中，发酵菌是质量比为1:1:1的酵母菌、谷草芽孢杆菌和乳酸菌的复合发酵菌)混合均匀，在常温下进行发酵，发酵时间为10天，得到沼液发酵物。
(2)称取七水硫酸亚铁0.5kg、七水硫酸镁2kg、硫酸锌1kg、硫酸锰0.2kg、硼砂0.1kg、钼酸铵0.1kg，加入沼液发酵物中搅拌20min，在温度为50℃下加热螯合40min，加入过磷酸钙1.5kg、尿素4kg和硫酸钾4kg，搅拌20min，即得。
对比例4
本对比例提供了一种降低生菜叶硝酸盐含量的有机肥，该有机肥的制备方法包括如下步骤：
取干燥的芳樟枝叶进行粉碎，按照料液比为1g：2ml加入55％(体积百分数)的乙醇水溶液，超声提取20min，过滤得上清液和残渣。将残渣重复提取3次，合并上清液，采用旋转蒸发仪在45℃下对提取液进行浓缩，然后冻干，得到提取物干粉。
实验例1
1、待测样品溶液的配制
待测样品：将实施例1-5制得的提取物干粉分别溶解于DMSO中，得到浓度为2mg/ml的母液，加入培养基进行稀释，得到浓度分别为2μg/ml、5μg/ml、20μg/ml、50μg/ml和100μg/ml的待测样品溶液。
其中培养基为HEPES(4-(2-羟乙基)-1-哌嗪乙磺酸)培养基，其配制方法如下：将1.6g NaCl、0.074g KCl、0.027g Na2HPO4.2H2O、0.2g葡聚糖和1g HEPES溶解在90ml的蒸馏水，用0.5mol/L NaOH调节至pH为7.8，再用蒸馏水定容至100ml即可。
2、微生物的培养与处理
(1)取欧洲亚硝化单细胞菌(NBRC 14298)加入HEPES培养基在30℃、200rpm、黑暗条件下摇菌培养(好氧)，每次转接7-9天进入稳定期。取培养7天的菌液，在转速为5000g下离心20min，重悬于新鲜的HEPES培养基中，直至OD600约为1.0，其浓缩倍数为55倍，以200μl/管的量将上述重悬菌液接入离心管内，实验组为26组，分别为樟科植物枝叶提取物组和空白组，樟科植物枝叶提取物组分别加入实施例1-5的提取物干粉制备得到的不同浓度的待测样品溶液5μl，加入195μl的无菌水和100μl新鲜无菌HEPES培养基，在25℃黑暗条件下水浴培养2h，随后加入20μl烯丙基硫脲(0.1mol/l)，终止亚硝化反应。空白组用加入5μl新鲜无菌HEPES培养基代替待测样品溶液，其他操作同实验组。
(2)取反应后的混合液200μl加入去离子水稀释至5ml，加入1ml对氨基苯磺酸溶液，摇匀，静置5min，再加入1ml盐酸N-(1-萘基)-乙二胺溶液，摇匀，用去离子水稀释至10ml。以去离子水为参比，在540nm下测定吸光度，以同样的方法做NO2 -的标线，借此定量样品体系生成的NO2 -，通过以下公式计算待测样品的亚硝化抑制率，参考《大气降水中亚硝酸盐测定N-(1-萘基)-乙二胺光度法》。亚硝化抑制率(％)＝(1-待测样品NO2 -生成量/空白样品NO2 -生成量)×100％。
3、实验结果
表1实施例1-5制得的提取物干粉的IC50
如表1所示，实施例1-5的IC50为165-236μg/ml，其中实施例3制备得到的提取物干粉的IC50明显低于实施例1、2和4，说明提取溶剂对于提取物干粉对硝化作用的抑制能力有较大影响，实施例3采用体积比为1:1:1的二氯甲烷、水和甲醇为提取试剂时的硝化抑制作用最好，此外，由实施例1的提取物干粉的IC50明显低于实施例5，说明对于樟科植物，芳樟枝叶提取物的硝化抑制作用优于山苍子。
实验例2
1、实验地点：本试验在江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所温室内进行。
2、实验材料：本发明实施例1-5和对比例1-4制得的肥料。
3、实验分组：实验分9组，分别为试验组1-5和对照组1-4，试验组1-5分别采用实施例1-5制备得到的有机肥50g，对照组1-4分别采用对比例1-4制备得到的有机肥50g，各组重复10次。各组肥料全部与土壤混匀做基肥施入。每个花盆中装入3mm筛的风干土5.2kg(烘干重5kg)。生菜种子采用花叶生菜种子，种子经催芽育苗，待生菜幼苗长出1片真枝叶后，选用长势良好的幼苗，分别移植入花盆中，每盆留3株幼苗。之后再无需追肥。生菜生长至20cm高时，即可收获。
4、测量指标：统计各组生长期时长。取心枝叶下第3枝叶，得到生菜叶样品，采用水杨酸浓硫酸比色法测定生菜叶样品的硝酸盐含量，采用磺胺-ɑ-萘胺比色法测定生菜叶样品的亚硝酸盐含量。
5、实验结果
表2各组生菜叶样品的硝酸含量和亚硝酸含量结果
由表2可知，各试验组相比，试验组3的生长期最短，试验组1、试验组2和试验组4的差异不大，试验组5的生长期较长，说明试验组3的制备方法及组合方式对促进生菜生长效果最明显。另外，试验组1-5生菜叶硝酸盐含量和亚硝酸盐含量均明显低于对照组1-4，其中以试验组3生菜叶硝酸盐含量和亚硝酸盐含量最低，上述结果表明，本发明制造的有机肥显著降低生菜叶硝酸盐含量和亚硝酸盐含量，改善生菜品质，且以试验组3的效果最好。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，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。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种降低生菜叶硝酸盐含量的有机肥，其特征在于，包括如下重量份的原料：
沼液发酵物： 100份；
樟科植物枝叶提取物 1-5份；
所述沼液发酵物为取沼液、促腐熟渣料混合，加入发酵菌溶液经发酵后得到的发酵物；所述樟科植物枝叶提取物为取干燥的芳樟枝叶进行粉粹，按照料液比为1g：2ml加入体积比为1:1:1的二氯甲烷、水和甲醇，超声提取20min，过滤得上清液和残渣，将残渣重复提取3次，合并上清液，在45℃下对提取液进行浓缩，然后冻干，得到提取物干粉。
2.根据权利要求1所述的降低生菜叶硝酸盐含量的有机肥，其特征在于，所述促腐熟渣料与沼液的质量比为50-100：630-650；和/或，所述发酵为在常温下进行发酵，发酵时间为10-20天；和/或，所述促腐熟渣料选自草炭、豆饼中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的降低生菜叶硝酸盐含量的有机肥，其特征在于，所述有机肥还包括3.25-7.8重量份的辅料和/或9.5-17重量份的NPK肥。
4.根据权利要求3所述的降低生菜叶硝酸盐含量的有机肥，其特征在于，所述辅料包括如下重量份数的组成：七水硫酸亚铁0.5-2份、七水硫酸镁1.5-3份、硫酸锌1-2份、硫酸锰0.1-0.3份、硼砂0.1-0.3份、钼酸铵0.05-0.2份。
5.根据权利要求3所述的降低生菜叶硝酸盐含量的有机肥，其特征在于，所述NPK肥包括如下重量份的组成：过磷酸钙1.5-4份、尿素3-6份、硫酸钾5-7份。
6.一种权利要求1-5中任一所述的降低生菜叶硝酸盐含量的有机肥的制备方法，其特征在于，将沼液发酵物与樟科植物枝叶提取物混合均匀，即得。
7.根据权利要求6所述的降低生菜叶硝酸盐含量的有机肥的制备方法，其特征在于，在沼液发酵物与樟科植物枝叶提取物混合之后还包括加入辅料后进行加热螯合的步骤。
8.根据权利要求7所述的降低生菜叶硝酸盐含量的有机肥的制备方法，其特征在于，所述加热螯合的温度为40-60℃，时间为30-50min。
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