CN116751085A - 一种含透明质酸液体水溶肥料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含透明质酸液体水溶肥料及其制备方法和应用，属于肥料技术领域。含透明质酸液体水溶肥料包括水和如下成分：透明质酸发酵液100‑500mL/L、黄腐酸钾20‑90g/L、尿素100‑350g/L、三聚磷酸钾20‑60g/L、硝酸钾30‑60g/L。含透明质酸液体水溶肥料的制备方法包括分步溶解、搅拌、定容、升温、再搅拌。本发明以生物发酵法得到的透明质酸发酵液为保水剂制备液体水溶肥料，制备工艺简单，且不存在助剂残留，同时具有良好的水溶性，解决了目前以高吸水树脂作为保水剂的肥料水溶性不佳，且都需要化学合成工艺制备，过程复杂，易残留有毒助剂的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及肥料技术领域，具体涉及一种含透明质酸液体水溶肥料及其制备方法和应用。
背景技术
透明质酸(hyaluronic acid，HA)，俗称玻尿酸，是一种高分子量线性大分子酸性黏多糖，由D-葡萄糖醛酸和N-乙酰基氨基-D-葡萄糖的双糖单位重复交替连接组成。1934年，人们最先从牛眼玻璃体中分离得到HA，并发现动物和人体结缔组织细胞间质中也广泛存在HA。HA作为机体内的多功能基质，具有调控细胞增殖，分化，迁移、润滑关节，保护软骨、促进创伤愈合、抗氧化、抗衰老等重要的生理功能，被广泛应用于临床医学和化妆品生产等领域，HA在临床医学和化妆品生产领域的广泛应用足以证明其安全无毒的特性。由于HA分子链单糖间氢键的存在，低浓度HA也能形成独特的蜂窝状网络结构使HA能吸附约自身1000倍的水分。因此，HA具有极强的锁水保湿作用，保湿效果高于目前自然界发现的其它保湿物质，被誉为理想的天然保湿因子。
透明质酸目前主要有以下三种生产工艺：1、提取法，即从鸡冠、动物眼球等动物组织中提取透明质酸，该种方法原料来源有限且生产成本高，易混入硫酸软骨素导致透明质酸纯度降低，同时由于动物组织内含有透明质酸酶，透明质酸易被低分子量化；2、化学合成法，该种方法分子量可控，但是合成步骤较多，且易引入具有毒性的化学助剂；3、生物发酵法，即以葡萄糖作为碳源发酵，采用发酵法制造透明质酸，该种方法生产过程简单、环保，产品质量稳定，分子量可控。生物发酵法与提取法、化学合成法相比，具有生产工艺简单、环保的突出优势。
农作物幼苗期植株的生长特点是绝对生长量小，但生长迅速，对土壤水分和养分吸收绝对量不多，但要求严格，因此，农作物在幼苗期对土壤的含水量、疏松程度、土壤质量均有较高需求。现有技术中，为促进作物苗期生长，在农业上通常采用含有亲水基团和交联结构的高吸水树脂作为保水剂，常见的高吸水树脂主要有淀粉类(接枝物、羧甲基化等)、纤维素类(羧甲基化、接枝物等)、合成聚合物类(聚丙烯酸系列、聚乙烯醇系列、聚氧乙烯系列等)等，这几类高吸水树脂水溶性不佳，且都需要化学合成工艺制备，过程复杂，易残留有毒助剂。
发明内容
针对目前保水肥水溶性不佳，制备过程复杂，且易残留有毒助剂的技术问题，本发明提供一种含透明质酸液体水溶肥料及其制备方法和应用，显著改善了肥料的水溶性，工艺简单、无污染。
第一方面，本发明提供一种含透明质酸(HA)发酵液水溶肥料，每1L水溶肥料由以下成分组成：透明质酸发酵液100-500mL、黄腐酸钾20-90g、尿素100-350g、三聚磷酸钾20-60g、硝酸钾30-60g，其余为纯水。其中，透明质酸发酵液和黄腐酸钾为主要原料。
透明质酸发酵液为由生物发酵所得透明质酸发酵液原液，采用透明质酸发酵液原液能够缩减大量分离纯化工艺流程，节约时间和成本，且能减少化学试剂的使用。一方面，透明质酸易溶于水，由于分子中含有大量的羧基和羟基，在水溶液中能够形成分子内和分子间氢键，以物理交联的形式形成三维蜂窝网状结构，独特的结构使透明质酸具有极好的保水性和流变特性，在土壤中起到充分保水的作用，同时能够改进黏重土壤的膨松度及空隙度，促进土壤内空气流通，调节水分，有利于作物根系下扎。另一方面，透明质酸水溶液带有负电荷，能够与土壤中的钙离子、镁离子结合，有效阻止硫酸根、磷酸根与钙离子、镁离子结合产生低溶解性盐类，促进作物对土壤中钙、镁元素的吸收与利用，尤其促进作物根系生长，预防根系的腐烂与早衰，增产增收。
黄腐酸钾是一种纯天然矿物质活性钾元素肥，作为天然钾元素肥，能够完全替代含量相同的硫酸钾、硫酸镁，提高土壤养分利用率，疏松土壤，促进作物根系生长与发芽生长。由于黄腐酸钾中含有大量羧基、羰基、羟基、酚羧基等官能团，在水溶液中也能形成分子内和分子间的氢键，与透明质酸中的羧基、羟基共同作用，进一步提升了水溶肥的保水功效。黄腐酸钾中大量的官能团还能够通过交换和吸附作用，增加其与大量元素、中微量元素的相容性，一方面可以促进各种元素在水中溶解，另一方面更能够提高水溶肥的营养价值以及利用率。这使水溶肥具有显著保水保肥，提升肥料利用率，促进作物生长的功效。
尿素作为氮元素补充剂，可长期用于各种土壤和作物，不残留任何有害物质。尿素还能与黄腐酸钾中的羧基、酚羧基、羰基等活性基团结合，形成螯合态尿素，由于螯合剂具有对金属离子的“擒”(吞或捕捉)“纵”(吐或释放)的能力，让作物吸收营养更容易，营养供给更加充分合理，螯合态尿素不易挥发和流失，利用率高。
三聚磷酸钾具有良好的络合金属离子的能力与保湿性能，能够与土壤中金属离子络合，提高土壤养分的利用率，还能够起到保水增效的作用。
硝酸钾作为氮钾补充剂，由于具有高溶解性，有效成分氮和钾均能迅速被作物吸收，且不含氯化物以及无化学物质残留，使其更适用于对土壤要求严格的苗期作物。另一方面，硝酸钾中的硝酸盐还能够调节作物根部土壤微环境，促进根部生长。
进一步的，每1L水溶肥料由以下成分组成：透明质酸发酵液150-400mL、黄腐酸钾30-80g、尿素150-320g、三聚磷酸钾35-55g、硝酸钾40-60g，其余为纯水。
进一步的，每1L水溶肥料由以下成分组成：透明质酸发酵液200-300mL、黄腐酸钾45-70g、尿素250-300g、三聚磷酸钾40-50g、硝酸钾45-55g，其余为纯水。
进一步的，每1L水溶肥料由以下成分组成：透明质酸发酵液250mL、黄腐酸钾50g、尿素250g、三聚磷酸钾40g、硝酸钾45g，其余为纯水。
进一步的，每1L水溶肥料由以下成分组成：透明质酸发酵液250mL、黄腐酸钾60g、尿素270g、三聚磷酸钾43g、硝酸钾50g，其余为纯水。
进一步的，每1L水溶肥料由以下成分组成：透明质酸发酵液200mL、黄腐酸钾70g、尿素280g、三聚磷酸钾45g、硝酸钾53g，其余为纯水。
进一步的，每1L水溶肥料由以下成分组成：透明质酸发酵液300mL、黄腐酸钾40g、尿素200g、三聚磷酸钾35g、硝酸钾45g，其余为纯水。
进一步的，每1L水溶肥料由以下成分组成：透明质酸发酵液150mL、黄腐酸钾35g、尿素200g、三聚磷酸钾25g、硝酸钾35g，其余为纯水。
进一步的，透明质酸发酵液的质量百分比浓度为0.5％-3％，优选1％。
第二方面，本发明提供上述含透明质酸发酵液水溶肥料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：量取透明质酸发酵液，用纯水稀释后搅拌，配置成溶液。
步骤2：称取如下成分：黄腐酸钾、尿素、三聚磷酸钾、硝酸钾，将其依次加入至步骤1所得溶液中，匀速搅拌至完全溶解后，再加入下一成分，重复上述操作直至所有成分加入完毕，并完全溶解，得到混合溶液，其中，匀速搅拌的速度为100-180rpm，优选150rpm。
步骤3：将步骤2所得混合溶液用纯水定容至1L，升温至30-40℃后，充分搅拌均匀，得到含透明质酸发酵液水溶肥料；进一步的，将步骤2所得混合溶液定容后升温至35℃。将所得混合溶液定容后升温能够进一步促进溶液中各成分溶解，加速溶液中空气排出，有助于提高水溶肥料的稳定性。
第三方面，本发明提供上述含透明质酸液体水溶肥料在增加作物苗期株高、根长及鲜重中的应用，其中，作物种类包括但不限于谷类作物、薯芋类作物、豆类作物、蔬菜作物、藻类作物，优选苔菜或小麦。
本发明的有益效果在于：
本发明提供了一种含透明质酸液体水溶肥料，将具有良好生物相容性的透明质酸发酵液应用于液体水溶肥料中，显著提高了水溶肥的保水能力，改进了黏重土壤的膨松度及空隙度，促进了作物对土壤中钙、镁元素的吸收与利用。通过在液体水溶肥中加入黄腐酸钾、尿素、三聚磷酸钾，与透明质酸协同作用，进一步提升了水溶肥的保水能力与土壤养分利用率，同时也补充了氮、磷、钾元素，促进作物生长。通过在液体水溶肥中加入不含氯化物的硝酸钾，为作物根茎生长提供了氮元素与钾元素。本发明公开的水溶肥料所包含的成分均具有良好的溶解性、安全性，能够满足苗期作物对土壤与养分的要求，尤其促进了作物的根茎生长。
本发明还提供了一种含透明质酸发酵液水溶肥料的制备方法，该种制备方法主要以溶解和搅拌为主，简单易操作，明显简化了制备水溶肥的工艺流程，有效节约了时间与成本。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将对本发明实施例中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，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例中的含透明质酸(HA)发酵液水溶肥料，通过如下方法制备得到：
步骤1：按照表1量取质量百分比浓度为1％的透明质酸发酵液，用纯水稀释后搅拌，配置成溶液。
步骤2：按照表1称取黄腐酸钾，将其加入至步骤1所得溶液中，缓慢搅拌至完全溶解后，得到混合溶液。
步骤3：按照表1称取尿素，将其加入至步骤2所得溶液中，缓慢搅拌至完全溶解后，得到混合溶液。
步骤4：按照表1称取三聚磷酸钾，将其加入至步骤3所得溶液中，缓慢搅拌至完全溶解后，得到混合溶液。
步骤5：按照表1称取硝酸钾，将其加入至步骤4所得溶液中，缓慢搅拌至完全溶解后，得到混合溶液。
步骤6：将步骤5所得混合溶液用纯水定容至1L，升温至35℃后，充分搅拌均匀，得到一种含透明质酸发酵液水溶肥料。
实施例2-5
实施例2-5的含透明质酸发酵液水溶肥料与实施例1的制备方法及原料种类完全相同，不同之处在于原料用量不同，具体详见表1所示。
表1：实施例1-5的原料及用量，单位：g(mL)/L
| 原料及实施例 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 透明质酸发酵液 | 250 | 250 | 200 | 300 | 150 |
| 黄腐酸钾 | 50 | 60 | 70 | 40 | 35 |
| 尿素 | 250 | 270 | 280 | 200 | 200 |
| 三聚磷酸钾 | 40 | 43 | 45 | 35 | 25 |
| 硝酸钾 | 45 | 50 | 53 | 45 | 35 |
对比例1
本对比例提供一种不含透明质酸(HA)发酵液水溶肥料，每1L水溶肥料由以下成分组成：黄腐酸钾70g、尿素300g、三聚磷酸钾45g、硝酸钾55g，其余为纯水。
通过如下方法制备得到：
步骤1：将黄腐酸钾用纯水稀释后搅拌，配置成溶液。
步骤2：将尿素加入至步骤1所得溶液中，缓慢搅拌至完全溶解后，得到混合溶液。
步骤3：将三聚磷酸钾加入至步骤2所得溶液中，缓慢搅拌至完全溶解后，得到混合溶液。
步骤4：将硝酸钾加入至步骤3所得溶液中，缓慢搅拌至完全溶解后，得到混合溶液。
步骤5：将步骤4所得混合溶液用纯水定容至1L，升温至35℃后，充分搅拌均匀，得到一种不含透明质酸发酵液水溶肥料。
应用例1含透明质酸液体水溶肥料在苔菜幼苗盆栽中的应用
取长势一致的苔菜幼苗进行盆栽定植，盆栽定植的苔菜共设置7个组，其中第1-5成分别对应实施例1-5；第6组对应对比例1；第7组为空白对照，每个组设置3个盆栽。在苔菜生长期间，对第1-6组施用相同用量的水溶肥，第7组施用等体积的纯水，保证田间管理一致，20天后检测各组的苔菜的株高、根长与地上部鲜重，每组实验的结果取本组3个盆栽的平均值，结果见表2。
表2：第1-7组苔菜幼苗的生长的情况
| 组数 | 株高/cm | 根长/cm | 地上部鲜重/g |
| 1 | 20.53 | 12.53 | 23.87 |
| 2 | 21.38 | 13.57 | 25.67 |
| 3 | 20.46 | 12.36 | 23.11 |
| 4 | 19.77 | 11.50 | 20.86 |
| 5 | 19.23 | 10.83 | 19.83 |
| 6 | 18.13 | 9.80 | 15.93 |
| 7 | 16.27 | 7.97 | 14.36 |
如表2所示，实施例1与空白对照、对比例1相比，株高分别增加26.18％、13.24％，根长分别增加57.21％、27.86％，地上部鲜重分别增加66.23％、49.84％；实施例2与空白对照、对比例1相比，株高分别增加31.41％、17.93％，根长分别增加70.26％、38.47％，地上部鲜重分别增加78.76％、61.14％；实施例3与空白对照、对比例1相比，株高分别增加25.75％、12.85％，根长分别增加55.08％、26.12％，地上部鲜重分别增加60.93％、45.07％；实施例4与空白对照、对比例1相比，株高分别增加21.51％、9.05％，根长分别增加44.29％、17.35％，地上部鲜重分别增加45.26％、30.95％；实施例5与空白对照、对比例1相比，株高分别增加18.19％、6.07％，根长分别增加35.88％、10.51％，地上部鲜重分别增加38.09％、24.48％。可见在水溶肥中加入透明质酸发酵液对苔菜幼苗的株高、根长和地上部鲜重均有提升，尤其对根长和地上部鲜重有显著提升，施加含透明质酸液体水溶肥料能够有效促进苔菜幼苗的株高、根长和地上部鲜重增长。
应用例2含透明质酸液体水溶肥料在小麦幼苗盆栽中的应用
取相同数量的小麦种子进行盆栽播种，播种5天后小麦出苗，出苗后的小麦共设置7个组，其中第1-5成分别对应实施例1-5；第6组对应对比例1；第7组为空白对照，每个组设置3个盆栽。在小麦生长期间，对第1-6组施用相同用量的水溶肥，第7组施用等体积的纯水，保证田间管理一致，播种35天后检测各组的小麦的株高、根长与地上部鲜重，每组实验的结果取本组3个盆栽的平均值，结果见表3。
表3：第1-7组小麦幼苗的生长的情况
| 组数 | 株高/cm | 根长/cm | 植株鲜重/g |
| 1 | 29.83 | 30.00 | 2.86 |
| 2 | 31.39 | 32.50 | 3.25 |
| 3 | 29.67 | 29.88 | 2.80 |
| 4 | 28.77 | 28.50 | 2.63 |
| 5 | 28.23 | 27.37 | 2.57 |
| 6 | 27.30 | 23.00 | 2.44 |
| 7 | 25.70 | 21.50 | 1.66 |
如表3所示，实施例1与空白对照、对比例1相比，株高分别增加16.07％、9.27％，根长分别增加39.53％、30.43％，植株鲜重分别增加72.29％、17.21％；实施例2与空白对照、对比例1相比，株高分别增加22.14％、14.98％，根长分别增加51.16％、41.30％，植株鲜重分别增加95.78％、33.20％；实施例3与空白对照、对比例1相比，株高分别增加15.45％、8.68％％，根长分别增加38.98％、29.91％，植株鲜重分别增加68.67％、14.75％；实施例4与空白对照、对比例1相比，株高分别增加11.95％、5.38％，根长分别增加32.56％、23.91％，植株鲜重分别增加58.43％、7.79％；实施例5与空白对照、对比例1相比，株高分别增加9.84％、3.41％，根长分别增加27.30％、19.00％，植株鲜重分别增加54.82％、5.33％。可见在水溶肥中加入透明质酸发酵液对小麦幼苗的株高、根长和地上部鲜重均有提升，尤其对根长和地上部鲜重有显著提升，施加含透明质酸液体水溶肥料能够有效促进小麦幼苗的株高、根长和地上部鲜重增长。
应用例1和应用例2说明本发明提供的含透明质酸液体水溶肥料能够显著增加作物苗期株高、根长及地上部鲜重，明显促进作物地上部和根系生长，为作物收获期产量提高和品质提升打下坚实的基础。本发明提供的含透明质酸液体水溶肥料通过各成分协同增效，可以给作物生长提供充足的养分，通过提高作物对养分的吸收利用率，有效促进作物健壮生长，从而较大程度地提高作物收获期的产量和品质。
尽管通过结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种含透明质酸液体水溶肥料，其特征在于，包括水和如下成分：透明质酸发酵液100-500mL/L、黄腐酸钾20-90g/L、尿素100-350g/L、三聚磷酸钾20-60g/L、硝酸钾30-60g/L。
2.如权利要求1所述的一种含透明质酸液体水溶肥料，其特征在于，包括水和如下成分：透明质酸发酵液150-400mL/L、黄腐酸钾30-80g/L、尿素150-320g/L、三聚磷酸钾35-55g/L、硝酸钾40-60g/L。
3.如权利要求2所述的一种含透明质酸液体水溶肥料，其特征在于，包括水和如下成分：透明质酸发酵液200-300mL/L、黄腐酸钾45-70g/L、尿素250-300g/L、三聚磷酸钾40-50g/L、硝酸钾45-55g/L。
4.如权利要求3所述的一种含透明质酸液体水溶肥料，其特征在于，包括水和如下成分：透明质酸发酵液250mL/L、黄腐酸钾60g/L、尿素270g/L、三聚磷酸钾43g/L、硝酸钾50g/L。
5.如权利要求1所述的一种含透明质酸液体水溶肥料，其特征在于，透明质酸发酵液的质量百分比浓度为0.5％-3％。
6.如权利要求1-5任一项所述的一种含透明质酸液体水溶肥料，其特征在于，透明质酸发酵液通过兽疫链球菌发酵获得。
7.一种如权利要求1所述的含透明质酸液体水溶肥料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：将透明质酸发酵液用纯水稀释，配置成溶液；
步骤2：依次将黄腐酸钾、尿素、三聚磷酸钾、硝酸钾加入至步骤1所得溶液中，匀速搅拌至完全溶解后，再加入下一成分，重复上述操作直至所有成分加入完毕，并完全溶解，得到混合溶液；
步骤3：将步骤2所得混合溶液用纯水定容至1L，升温至30-40℃后，充分搅拌均匀，得到含透明质酸发酵液水溶肥料。
8.如权利要求7所述的一种含透明质酸液体水溶肥料的制备方法，其特征在于，匀速搅拌的速度为100-180rpm。
9.一种如权利要求1所述的含透明质酸液体水溶肥料在增加作物苗期株高、根长及鲜重中的应用。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，作物为苔菜或小麦。
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