CN114988952B - 一种纳米硅液体肥料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纳米硅液体肥料及其制备方法，属于肥料技术领域。纳米硅液体肥料，包括以下重量份数的原料：纳米硅30～40份、紫苏提取物5～8份、螯合剂3～5份、尿素10～15份、腐植酸3～5份、磷酸二氢钾2～3份、硝酸钾3～5份、杨桃叶提取物3～5份、甘蔗发酵液10～15份。采用本发明的纳米硅液体肥料可以有效的提高猕猴桃叶片中的硅含量，进而提高树势，降低猕猴桃溃疡病的发病率，提升猕猴桃的产量。

Description

一种纳米硅液体肥料及其制备方法
技术领域
本发明涉及肥料技术领域，特别是涉及一种纳米硅液体肥料及其制备方法。
背景技术
众所周知，作物生长过程中，必须的营养元素共16种，它们分别是碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、锰、锌、铜、硼、钼、氯。按照元素在作物体内含量干重的多少，我们又将它们区分为大量元素、中量元素和微量元素。它们各自在作物生长发育过程中具有不可替代的作用。硅，号称除氮、磷、钾三大元素以外的“第四大元素”。它不仅是大部分作物(尤其是水稻、小麦、玉米、高粱等禾本科作物)体内的重要组成部分，而且也在作物的生长发育过程中发挥重要作用。
并且，矿质营养可以影响作物对病害的防御能力，被认为是调控作物病害的重要影响因素之一，通过矿质营养元素调节可以降低许多作物病害发生程度。但迄今为止，并未证实硅是植物生长发育所必需的矿质营养元素，但是硅对植物生长发育的有益作用，国内外已有大量的研究报道。研究表明，硅可以促进植物生长并提高产量，增强植物抵抗病害及虫害的防御能力，同时也可以减轻盐分胁迫、干旱胁迫、重金属毒害辐射、分失衡、冻害等非生物胁迫对植物的危害。
虽然土壤中含硅的矿物质很多，但都是难溶性硅化合物，并高度抗风化，不能被作物吸收，只有少数能溶解在水中的、以单个分子的形式存在的硅酸才可以被植物吸收，即有效硅含量较低，而土壤有效硅含量高或低是作物是否需要施用硅肥的重要依据。因此，仅仅通过自然循环来为作物提供硅素养分是远远不能够满足作物对硅的需求的，这就是需要额外提供硅这一植物生长所需元素的重要原因之一。
目前，硅肥大多数是枸溶性硅肥，枸溶性硅肥是指不溶于水而溶于酸后可以被植物吸收的硅肥，常见的多为炼钢厂的废钢渣、粉煤灰、矿石经高温煅烧工艺等加工而成，枸溶性肥料一般是难溶于水，溶解性差、用量大、作用慢，不能被作物直接吸收。而水溶性硅肥是以一种能够溶于水，可以被植物直接吸收的硅肥，但一般需要高温化学合成，生产工艺较复杂，成本较高。如何降低开发能耗、成本，提升肥硅肥的施用效果，具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种纳米硅液体肥料及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明的技术方案之一：一种纳米硅液体肥料，包括以下重量份数的原料：纳米硅30～40份、紫苏提取物5～8份、螯合剂3～5份、尿素10～15份、腐植酸3～5份、磷酸二氢钾2～3份、硝酸钾3～5份、杨桃叶提取物3～5份、甘蔗发酵液10～15份。
进一步地，所述紫苏提取物的制备具体包括：
(1)将紫苏粉碎后，加水混匀后超声提取，得到提取液；
(2)在提取液中加入生物酶进行酶解，过滤，得到紫苏提取物。
进一步地，所述超声提取的时间为120～150min，温度为35～45℃；
所述生物酶，包括以下重量份数的组分：1～2份蛋白酶、1～2份肽酶、2～3份胰酶。
进一步地，所述生物酶和紫苏的质量比为0.1～0.4：100。
进一步地，所述螯合剂包括黄腐酸和/或糖醇。
黄腐酸钾具有络合能力强，能提高植物对微量元素的吸收。黄腐酸钾在结构上存在许多有机螫合位和络合位。这些配位基团能与难溶的诸如硅、钙、镁、硫、铁、锰、钼、铜、锌、硼等许多微量元素发生络合或螫合反应。黄腐酸钾还具有改良土壤团粒结构，疏松土壤，提高土壤的保水保肥能力，调节pH值，降低土壤中重金属的含量，减少盐离子对种子和幼苗的危害，还具有固氮、解磷、活化钾的作用。
糖醇是从韧皮部汁液中天然提取出来，进入叶片内部后，能够携带养分顺利进入到韧皮部中进行养分运输。韧皮部是矿质养分、糖分、碳水化合物等营养物质进入产品器官的主要途径，因此在植物的花、芽、果实等组织中大量分布。但由于很多矿质养分难于在韧皮部运输而易引起生理性缺乏问题。但是糖醇复合体可将矿质养分直接通过韧皮部运输到产品器官，复合体分解释放出养分供果实生长利用。
进一步地，所述杨桃叶提取物的制备具体包括：
(1)将杨桃叶阴干后粉碎，加入乙醇，水浴提取后得到杨桃叶提取液；
(2)将杨桃叶提取液过滤、离心后旋转蒸发浓缩至浸膏，得到杨桃叶提取物。
杨桃叶提取物对多种致病菌和虫卵具有明显的抑制作用。
进一步地，所述甘蔗发酵液的制备具体包括：
将甘蔗粉碎后，加入水和混合发酵剂，发酵30～40d后，过滤，得到甘蔗发酵液；
所述混合发酵剂，包括以下重量份数的组分：2～3份枯草芽孢杆菌、1～2份巨大芽孢杆菌、1～2份地衣芽孢杆菌、2～3份植物乳杆菌。
甘蔗发酵液中含有丰富的葡萄糖和部分高级酒精，具有很强的活性浸透性，能够很快浸透到作物体内细胞中，有利于作物的生长发育，并且越是在低温寡照的灾年效果越显著。长期使用甘蔗发酵液，可起到改喜土壤结构，提高肥料利用率，增产，提高作物品质，抗逆性强，抗寒、抗旱、抗病虫害，提高糖度、维C含量，降低硝酸盐含量等效果。
更进一步地，所述纳米硅的粒径为1～4nm。
本发明的技术方案之二：一种上述纳米硅液体肥料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按以上重量份数称取各个原料；
(2)将纳米硅加入氢氧化钠溶液中，反应得到纳米硅酸钠；
(3)将螯合剂加水溶解后，升温至60～80℃，然后加入纳米硅酸钠和紫苏提取物，混合搅拌，得到纳米硅酸钠螯合液；
(4)在纳米钠螯合液中加入尿素、腐植酸、磷酸二氢钾、硝酸钾、杨桃叶提取物、甘蔗发酵液混合均匀，得到混合液体肥料。
(5)调节混合液体肥料的pH值，使混合液体肥料用水稀释100后的pH值为5～6，得到所述纳米硅液体肥料。
进一步地，所述混合搅拌的时间为4～6h。
本发明的技术方案之三：一种上述纳米硅液体肥料在制备猕猴桃抗病药物中的应用。
本发明公开了以下技术效果：
(1)采用本发明的纳米硅液体肥料可以有效的提高植物叶片(猕猴桃叶片)中的硅含量，进而提高树势，降低猕猴桃溃疡病的发病率，提升猕猴桃的产量。
(2)本发明的紫苏提取物中含有天冬门氨酸、苏氨酸、丝氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、胱氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、络氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、赖氨酸、精氨酸、脯氨酸等多种氨基酸与螯合剂共同作用螯合纳米硅酸钠，可以有效的提高水玻璃中SiO3 3-(硅酸根离子)的稳定性，避免了纳米硅酸钠生成硅酸钙沉淀而析出的现象，进而可以显著提升硅素的利用率。
(3)本发明纳米硅液体肥料含有的紫苏提取物、螯合剂、尿素、腐植酸、磷酸二氢钾、硝酸钾、杨桃叶提取物、甘蔗发酵液等成分，共同作用，可以显著提高纳米硅的吸收率及作用效果。
(4)本发明制备的纳米硅液体肥料时，采用的原料均无毒无害，绿色环保，符合绿色农业种植要求。
(5)本发明制备的硅肥，为液状硅肥，不含任何有毒有害离子，有效硅含量高，作物吸收效果好，而且长时间使用不会板结土地。
(6)本发明制备的硅肥，使用方法灵活，所有需硅作物均可使用，可以叶面喷洒也可滴灌给肥。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
以下实施例所述的“份”均为“重量份”。
实施例1
一种纳米硅液体肥料及其制备方法：
纳米硅液体肥料，由以下重量份数的原料组成：纳米硅(纳米二氧化硅，粒径为1nm)40g、紫苏提取物6g、螯合剂(黄腐酸)3g、尿素10g、腐植酸4g、磷酸二氢钾2g、硝酸钾3g、杨桃叶提取物4g、甘蔗发酵液12g。
紫苏提取物的制备方法：
A.将5份紫苏粉碎至200目，加入50份水混匀，在40℃超声提取120min，得到提取液；
B.在提取液中加入生物酶(生物酶与紫苏的质量比为0.2：100)混合均匀，在28℃的条件下，反应24h，得到酶反应液，过滤，得到紫苏提取物。
生物酶，由以下重量份数的组分：2份蛋白酶、1份肽酶、2份胰酶。
杨桃叶提取物的制备方法：
A.将杨桃叶阴干后粉碎至50目，然后加入体积分数为50％的乙醇(杨桃叶和50％的乙醇的用量比为1g：50mL)混合均匀，置于50℃的恒温水浴摇床中，放置90min，得到杨桃叶粗提液；
B.将杨桃叶粗提液过滤后，在4℃冷冻离心机中以5000r/min的转速离心10min，收集上清液，旋转蒸发浓缩至浸膏，得到杨桃叶提取物。
甘蔗发酵液的制备方法：
将10份甘蔗粉碎至茎段大小为1cm左右后，加入200份水和1份混合发酵剂，发酵30d后，过滤，得到甘蔗发酵液；
混合发酵剂，由以下重量份数的组分组成：3份枯草芽孢杆菌、1份巨大芽孢杆菌、2份地衣芽孢杆菌、2份植物乳杆菌。
纳米硅液体肥料及其制备方法：
(1)按以上重量称取各个原料；
(2)将纳米硅加入氢氧化钠溶液(1mol/L)中，反应得到纳米硅酸钠；
(3)在螯合剂加入300g水溶解后，升温至70℃，然后加入纳米硅酸钠和紫苏提取物，混合搅拌5h，得到纳米硅酸钠螯合液；
(4)在纳米硅酸钠螯合液中加入尿素、腐植酸、磷酸二氢钾、硝酸钾、杨桃叶提取物、甘蔗发酵液混合均匀，加水至总重量为400g，得到混合液体肥料，然后调节混合液体肥料的pH值，使混合液体肥料用水稀释100后的pH值为5～6，得到所述纳米硅液体肥料(SiO2的质量百分含量为10％)。
实施例2
一种纳米硅液体肥料及其制备方法：
纳米硅液体肥料，由以下重量份数的原料组成：纳米硅(纳米二氧化硅，粒径为4nm)30g、紫苏提取物5g、螯合剂(黄腐酸)3g、尿素15g、腐植酸3g、磷酸二氢钾2g、硝酸钾5g、杨桃叶提取物3g、甘蔗发酵液10g。
紫苏提取物的制备方法：
A.将5份紫苏粉碎至200目，加入50份水混匀，在35℃超声提取150min，得到提取液；
B.在提取液中加入生物酶(生物酶与紫苏的质量比为0.1：100)混合均匀，在28℃的条件下，反应24h，得到酶反应液，过滤，得到紫苏提取物。
生物酶，由以下重量份数的组分：1份蛋白酶、2份肽酶、3份胰酶。
杨桃叶提取物的制备方法：
A.将杨桃叶阴干后粉碎至50目，然后加入体积分数为50％的乙醇(杨桃叶和50％的乙醇的用量比为1g：50mL)混合均匀，置于50℃的恒温水浴摇床中，放置90min，得到杨桃叶粗提液；
B.将杨桃叶粗提液过滤后，在4℃冷冻离心机中以5000r/min的转速离心10min，收集上清液，旋转蒸发浓缩至浸膏，得到杨桃叶提取物。
甘蔗发酵液的制备方法：
将10份甘蔗粉碎至茎段大小为1cm左右后，加入200份水和1份混合发酵剂，发酵40d后，过滤，得到甘蔗发酵液；
混合发酵剂，由以下重量份数的组分组成：2份枯草芽孢杆菌、1份巨大芽孢杆菌、2份地衣芽孢杆菌、3份植物乳杆菌。
纳米硅液体肥料及其制备方法：
(1)按以上重量称取各个原料；
(2)将纳米硅加入氢氧化钠溶液(1mol/L)中，反应得到纳米硅酸钠；
(3)在螯合剂加入300g水溶解后，升温至70℃，然后加入纳米硅酸钠和紫苏提取物，混合搅拌6h，得到纳米硅酸钠螯合液；
(4)在纳米硅酸钠螯合液中加入尿素、腐植酸、磷酸二氢钾、硝酸钾、杨桃叶提取物、甘蔗发酵液混合均匀，加水至总重量为400g，得到混合液体肥料，然后调节混合液体肥料的pH值，使混合液体肥料用水稀释100后的pH值为5～6，得到所述纳米硅液体肥料(SiO2的质量百分含量为7.5％)。
实施例3
同实施例1，区别在于，将纳米硅液体肥料中的黄腐酸替换成糖醇。
实施例4
同实施例1，区别在于，将纳米硅液体肥料中的黄腐酸替换成质量比为1:1的黄腐酸和糖醇。
对比例1
同实施例1，区别在于，纳米硅液体肥料中不含有紫苏提取物。
对比例2
同实施例1，区别在于，将纳米硅液体肥料中的黄腐酸替换成乙二胺四乙酸。
对比例3
同实施例1，区别在于，将纳米硅液体肥料中的甘蔗发酵液替换成葡萄糖。
对比例4
同实施例1，区别在于，纳米硅液体肥料及其制备方法为：
(1)按以上重量称取各个原料；
(2)将纳米硅加入氢氧化钠溶液(1mol/L)中，反应得到纳米硅酸钠；
(3)将纳米硅酸钠、紫苏提取物、螯合剂(黄腐酸)、尿素、腐植酸、磷酸二氢钾、硝酸钾、杨桃叶提取物、甘蔗发酵液与300g水混合均匀，加水至总重量为400g，得到混合液体肥料，然后调节混合液体肥料的pH值，使混合液体肥料用水稀释100后的pH值为5～6，得到所述纳米硅液体肥料(SiO2的质量百分含量为10％)。
效果例1(在猕猴桃上的应用试验)
供试品种为徐香，树龄6年，密度为80株/亩，树势中庸偏弱。
试验地面积13亩，土壤为沙壤土，肥力中等，其中2亩作为保护行用地，11亩作为试验用地，试验用地划分为11个区，每个小区1亩地；第1个小区对应实施例1，第2个小区对应实施例2，第3个小区对应实施例3，第4个小区对应实施例4，第5个小区对应对比例1，第6个小区对应对比例2，第7个小区对应对比例3，第8个小区对应对比例4，第9个小区对应对照组1，第10个小区对应对照组2，第11个小区对应空白对照组。
实验组：在3月上旬(春季)猕猴桃落花期，灌施本发明实施例1～4及对比1～4制备的肥料(稀释50倍后灌施)，每株灌施12kg，并进行常规的田间管理。
对照组1：在3月上旬(春季)猕猴桃落花期，采用的是购自河南邦润化工产品有限公司的水溶性硅肥(SiO2的质量百分含量为50％)，用量为48g(含SiO2 24g)/株，稀释200后灌施，并进行常规的田间管理。
对照组2：在3月上旬(春季)猕猴桃落花期，采用的是购自河南邦润化工产品有限公司的水溶性硅肥(SiO2的质量百分含量为50％)，用量为36g(含SiO2 18g)/株，稀释200后灌施，并进行常规的田间管理。
空白对照组：在3月上旬(春季)猕猴桃落花期，施用氮磷钾复合肥(16:8:16)，用量为48g/株，稀释200后灌施，并进行常规的田间管理。
灌施10d后，测定灌施前后猕猴桃叶片中的SiO2含量，采用氟硅酸钾容量法进行测定，结果见表1。
表1
Figure BDA0003736318500000111
Figure BDA0003736318500000121
从表1中可以看出，采用本发明的纳米硅液体肥料灌施猕猴桃，可以显著提升猕猴桃叶片中的SiO2含量，本发明的纳米硅液体肥料可以快速吸收，从根部运输至叶片部位，不会造成在根部大量沉淀，而无法运输至其他部位的现象，具有显著的易吸收优势。
在4月上旬调查猕猴桃溃疡病的发病率，结果见表2。
发病率＝(发病株数/总株数)×100％。
表2
Figure BDA0003736318500000122
Figure BDA0003736318500000131
从表2中可以看出，本发明制备的纳米硅液体肥可以显著降低猕猴桃溃疡病的发病率。
采收后，统计并计算猕猴桃的亩产量，结果见表3。
表3
分组 亩产量(kg/亩)
实施例1 2215
实施例2 2194
实施例3 2141
实施例4 2287
对比例1 2011
对比例2 2057
对比例3 2131
对比例4 1952
对照组 1904
空白对照组 1815
从表3中可以看出，本发明制备的纳米硅液体肥可以显著提高猕猴桃的产量。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种纳米硅液体肥料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：纳米硅30～40份、紫苏提取物5～8份、螯合剂3～5份、尿素10～15份、腐植酸3～5份、磷酸二氢钾2～3份、硝酸钾3～5份、杨桃叶提取物3～5份、甘蔗发酵液10～15份；
所述纳米硅液体肥料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按以上重量份数称取各个原料；
(2)将纳米硅加入氢氧化钠溶液中，反应得到纳米硅酸钠；
(3)将螯合剂加水溶解后，升温至60～80℃，然后加入纳米硅酸钠和紫苏提取物，混合搅拌，得到纳米硅酸钠螯合液；
(4)在纳米硅酸钠螯合液中加入尿素、腐植酸、磷酸二氢钾、硝酸钾、杨桃叶提取物、甘蔗发酵液混合均匀，得到混合液体肥料；
(5)调节混合液体肥料的pH值，使混合液体肥料用水稀释100后的pH值为5～6，得到所述纳米硅液体肥料；
所述紫苏提取物的制备具体包括：
(1)将紫苏粉碎后，加水混匀后超声提取，得到提取液；
(2)在提取液中加入生物酶进行酶解，过滤，得到紫苏提取物；
所述超声提取的时间为120～150min，温度为35～45℃；
所述生物酶，包括以下重量份数的组分：1～2份蛋白酶、1～2份肽酶、2～3份胰酶；
所述螯合剂包括黄腐酸和/或糖醇；
所述杨桃叶提取物的制备具体包括：
(1)将杨桃叶阴干后粉碎，加入乙醇，水浴提取后得到杨桃叶提取液；
(2)将杨桃叶提取液过滤、离心后旋转蒸发浓缩至浸膏，得到杨桃叶提取物。
2.根据权利要求1所述纳米硅液体肥料，其特征在于，所述生物酶和紫苏的质量比为0.1～0.4：100。
3.根据权利要求1所述纳米硅液体肥料，其特征在于，所述甘蔗发酵液的制备具体包括：
将甘蔗粉碎后，加入水和混合发酵剂，发酵30～40d后，过滤，得到甘蔗发酵液；
所述混合发酵剂，包括以下重量份数的组分：2～3份枯草芽孢杆菌、1～2份巨大芽孢杆菌、1～2份地衣芽孢杆菌、2～3份植物乳杆菌。
4.根据权利要求1所述纳米硅液体肥料，其特征在于，所述混合搅拌的时间为4～6h。
5.一种权利要求1～3任一项所述的纳米硅液体肥料在制备猕猴桃抗病药物中的应用。
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