CN116854545A - 一种液体海藻颗粒肥料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液体海藻颗粒肥料及其制备方法。具体地，所述的制备方法包括步骤：(1)提供海藻提取液的粘稠液，其中，所述粘稠液由海藻提取液和海藻酸盐混合形成；其中，所述海藻酸盐为海藻酸的碱金属盐；(2)将所述粘稠液滴落至定型液中并进行定型从而形成所述液体海藻颗粒，其中，所述定型的时间为20min～60min；分离所得的颗粒，即得液体海藻颗粒肥料，以及由该方法制备得到的液体海藻颗粒肥料。

Description

一种液体海藻颗粒肥料及其制备方法

技术领域

本申请属于肥料领域，具体涉及一种液体海藻颗粒肥料及其制备方法。

背景技术

海藻肥料是指用生长在海洋中的大型藻类为原料，通过化学、物理或生物的方法，提取海藻中的有效成分，制成的一种肥料产品。当前制备海藻肥料的先进技术为，使海藻的细胞壁破碎，细胞液等物质释放，并经浓缩形成高浓度海藻液。它保留了海藻中丰富的矿物质及多种中微量营养元素，同时还含有一定数量的多酚化合物，海藻多糖和天然的生长素与细胞分裂素等生长调节因子。因此，与常规化学肥料相比在抗逆性，如增强抗寒、抗旱能力，提高抗病性，改善作物品质，天然性和无毒副作物方面具有显著优势。

然而，由于海藻肥料本身的特殊性质，例如海藻内源的活性物质会因高温等环境被破坏。所以海藻肥料基本为液体，从而有效保留海藻细胞液中的有效成分，最大程度发挥它们的活性。而正是由于液体剂型，当前通用的海藻肥料使用方法多为蘸根、灌根、叶面喷施等方式。而在现代化的穴盘育苗又称容器育苗过程中，无法高效地机械化使用海藻肥。

综上所述，本领域迫切需要开发一种适于现代化的穴盘育苗(容器育苗)、同时有效保留并发挥海藻肥料中活性成分的新型液体海藻颗粒肥料。

发明内容

本申请的目的是解决当前液体海藻肥料在某些现代机械化领域应用(如现代化的穴盘育苗/容器育苗)上存在局限性的问题，以及满足本领域对液体海藻肥料的需求，例如可与常规使用的底肥(如缓释肥料颗粒)一样更高效精准施用，同时具有一定缓释功能，可以更大程度地发挥育苗前期海藻肥刺激萌发种子，育苗中后期促进幼苗根系生长发育等功能。

具体地，本申请提供了一款液体海藻的颗粒肥料产品。该液体颗粒产品可以与底肥颗粒一同施用，不需要增加施肥的工序。同时颗粒化后的液体海藻肥料还兼具有缓释功能，延长了海藻肥中活性成分的功效，肥效更加显著。尤其是在现代化的工厂自动化育苗过程中，施用效率高，一穴一籽配施定量无机有机肥料成为了可能。

在本发明的第一方面，提供了一种液体海藻颗粒肥料的制备方法，其中，所述液体海藻颗粒肥料包括一个或多个液体海藻颗粒；

并且所述的制备方法包括步骤：

(1)提供海藻提取液的粘稠液，其中，所述粘稠液由海藻提取液和海藻酸盐混合形成；其中，所述海藻酸盐为海藻酸的碱金属盐；

(2)将所述粘稠液滴落至定型液中并进行定型从而形成所述液体海藻颗粒，其中，其中，所述定型液为含有钙离子的溶液，且所述定型的时间为20min～60min；分离所得的液体海藻颗粒，即得液体海藻颗粒肥料。

在另一优选例中，所述液体海藻颗粒包括外层的壳层和壳层内部的海藻提取液粘稠液。

在另一优选例中，所述壳层为海藻酸钙壳层。

在另一优选例中，所述定型液中，钙离子的浓度为12g/L～25g/L。

在另一优选例中，所述定型液为硝酸钙水溶液。

在另一优选例中，硝酸钙水溶液的浓度为50g/L～100g/L。

在另一优选例中，所述壳层占液体海藻颗粒总质量的20wt％～30wt％。

在另一优选例中，海藻酸盐的用量为1wt％-2.5wt％，以海藻提取液和海藻酸盐总质量计。

在另一优选例中，所述液体海藻颗粒肥料的缓释周期为10-30天，优选为15-25天。

在另一优选例中，所述粘稠液在25℃下的粘度范围为800cP～1600cP。

在另一优选例中，所述海藻酸盐为海藻酸钠、海藻酸钾，或其组合。

在另一优选例中，所述海藻酸盐为海藻酸钾。

在另一优选例中，所述滴落是指从高度30cm～50cm处滴落。

在另一优选例中，所述滴落是指自由滴落，即在滴落过程中仅受到重力影响。

在另一优选例中，步骤(2)中，滴落的液滴体积为0.005mL～0.04mL。

在另一优选例中，所述海藻提取液还包括表面活性剂。

在另一优选例中，所述海藻提取液还包括0.1wt％～0.2wt％的表面活性剂，以海藻的总质量计。

在另一优选例中，所述海藻提取液还包括0.16wt％～0.33wt％的表面活性剂，以海藻提取液的总质量计。

在另一优选例中，所述表面活性剂为非离子表面活性剂。

在另一优选例中，所述表面活性剂为腰果酚聚氧乙烯醚。

在另一优选例中，所述海藻为褐藻。

在另一优选例中，所述海藻提取液为通过包括如下步骤的方法制备的海藻提取液：

(i)提供海藻碎片；

(ii)用表面活性剂溶液喷涂所述海藻碎片，得到喷涂有表面活性剂的海藻碎片；

(iii)将所述喷涂有表面活性剂的海藻碎片进行初次破壁处理，得到初次破壁产物；其中，所述初次破壁处理是指研磨均质处理；

(iv)将所述初次破壁产物进行第二次破壁处理，得到第二次破壁产物；其中，所述第二次破壁处理是指增压泄压处理；和

(v)分离出第二次破壁产物中的液体，所述液体即海藻提取液。

在另一优选例中，所述表面活性剂的用量为0.1wt％～0.2wt％，以海藻碎片的总质量计。

在另一优选例中，海藻碎片尺寸为≤3cm(较佳地，≤1cm)。

在另一优选例中，所述海藻碎片是指将海藻切断至≤3cm(较佳地，≤1cm)所获得的碎片。

在另一优选例中，所述增压泄压处理是指增压至0.3-0.7MPa(较佳地，0.4-0.6MPa，最佳地，0.5MPa)，停止增压并以10000Pa/s～20000Pa/s的速度泄压。

在另一优选例中，通过过滤分离出第二次破壁产物中的液体(即滤液)。

在本发明的第二方面，提供了一种液体海藻颗粒肥料，所述液体海藻颗粒肥料包括一个或多个液体海藻颗粒，所述液体海藻颗粒包括外层的壳层和壳层内部的海藻提取液粘稠液；其中，所述壳层为海藻酸钙壳层。

在另一优选例中，所述壳层占液体海藻颗粒总质量的20wt％～30wt％。

在另一优选例中，所述海藻提取液粘稠液在25℃下的粘度范围为800cP～

1600cP。

在另一优选例中，所述海藻提粘稠液由海藻提取液和海藻酸盐混合形成；其中，所述海藻酸盐为海藻酸的碱金属盐。

在另一优选例中，所述海藻酸盐为海藻酸钠、海藻酸钾，或其组合。

在另一优选例中，所述海藻酸盐为海藻酸钾。

在另一优选例中，所述液体海藻颗粒肥料的缓释周期为10-30天，优选为15-25天。

在另一优选例中，所述海藻颗粒肥料通过如第一方面所述的方法制备。

应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

附图说明

图1显示了海藻酸钾形成的凝胶层示意图。

图2显示了在液体海藻酸颗粒表面形成海藻酸钙膜层。

图3显示了实施例2制得的液体海藻颗粒肥料产品外观。

具体实施方式

发明人在广泛而深入地研究之后。意外地发现与其他包膜/成膜材料(如改性聚乙烯醇包膜材料)相比，以经特定时间固化形成地海藻酸钙膜尤其适合作为液体海藻酸肥料的缓释膜外壳，从而得到了一种能够有效保留并利用液体海藻中活性物质，并可与底肥颗粒一同施用的颗粒肥料而无需要增加施肥的工序，且兼具有缓释功能，延长了海藻肥中活性成分的功效，肥效更加显著的液体海藻颗粒。基于此，发明人完成了本发明。

术语

在本文中，底肥是指育苗前期加入到基质中的不同配方缓释肥料或者缓释掺混肥料颗粒。

在本文中，“海藻提取液”和“液体海藻提取液”是指以海藻如褐藻为原料，经多步处理后获得的含海藻中有效成分的提取液，优选地是以本申请中记载的方法制备得到的提取液。

液体海藻颗粒肥料

本发明所要解决的技术问题是提供一款可以与底肥一同施用，同时具有缓释功能的液体海藻颗粒肥料。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种液体海藻颗粒肥料的制备方法。

在一个具体实施例中，所述液体海藻颗粒肥料的制备方法，包括如下步骤：

a)首先制备得到液体海藻肥提取液；

b)然后称取一定质量的海藻提取液，并向提取液中缓慢添加总质量1.0％～2.5％海藻酸钾粉末，搅拌均匀并充分溶解。溶解温度为室温到40℃，超过该温度对海藻提取液中的活性成份有影响，导致活性下降；

c)待海藻酸钾充分溶解后，得到一定粘度范围的海藻提取液的粘稠液；

d)利用不同直径大小的吸管，吸取海藻提取液，并于高度30cm～50cm匀速向颗粒定型液中滴落，定型时间为20min～60min，即可过滤，即得到液体海藻颗粒肥料。

进一步地，海藻肥提取液的制备方法为：将褐藻洗净后，切断至1cm以下，表面均匀喷涂0.1wt％～0.2wt％(以褐藻的总质量计)非离子型表面活性剂腰果酚聚氧乙烯醚，后进入研磨分散机进行研磨均质初次破壁处理。研磨后的褐藻产物倒入压力罐中，并开始增压，当压力增至0.5MPa时停止，开始以10000Pa/s～20000Pa/s速度进行泄压，以进行第二次破壁处理。初次研磨处理后的褐藻细胞壁在上述巨大的压力差中迅速破碎，细胞质和细胞液等物质就被快速释放出来。最后，将这些产物进行过滤，得到的滤液即为待用的海藻肥提取液。

进一步地，海藻提取液粘稠液的合适粘度范围为800cP～1600Cp(25℃下)。本发明的优选粘度一方面提供了更规则圆形颗粒(粘度过低时所得颗粒形状各异)，提升了所制得的颗粒的外壳硬度且减少了定型所需的时间，另一方面保证了滴落操作的可操作性、以及滴落速度使粘稠液能够顺利滴落。

进一步地，吸管的直径大小约为2mm～4mm(即滴落时液滴大小约为0.005mL～0.04mL)，可根据不同作物的需要量来选择液体颗粒的粒径大小。

进一步地，颗粒定型液为硝酸钙水溶液，浓度为50g/L～100g/L。本发明所采用的优选定型液不仅不会对植物生长产生不利影响无需特意去除，而且硝酸根离子还提供了植物所需的氮养分。

进一步地，定型时间为20min～60min，可根据产品不同缓释周期需求而确定。

此液体海藻颗粒肥料的制备原理：参见图1和图2，海藻提取液与一定比例的海藻酸钾充分混合，完全溶化，得到含有一定浓度海藻酸钾分子的海藻提取粘稠液。海藻酸钾是一种水溶性的天然多糖产品。而海藻酸钙几乎不溶于水，性质与海藻酸钾明显不同。当含有一定浓度海藻酸钾的提取粘稠液滴入硝酸钙水溶液中，钙离子与钾离子发生离子交换形成了海藻酸钙。同时钙离子由于带2个正电荷，因此可以连接两条聚合链，发生了交联反应。使得液滴的表面形成了不溶于水的薄膜。

本发明的主要优点包括

1、液体海藻颗粒肥料，粒径大小即质量大小可调，缓释周期长短可调，相对于液体型速效的海藻肥有了更广的使用范围和更加灵活的施用方式。

2、可以同底肥颗粒一同施用，施用方式简单便利。同时也方便机械化设施施用，一穴一施精准高效。

3、同固体粉剂或其他颗粒剂型的海藻肥相比，它未经过高温或其他化学处理，产品中的天然活性成分完全保留，效果更显著。

4、腰果酚聚氧乙烯醚非离子型表面活性剂以天然腰果酚为原料，经生物降解后得到的产物，因此环境友好。同时与本发明中海藻提取液的生物相溶性好，大大提高了海藻细胞的破壁处理效率与细胞质、细胞液等活性成分的提取率。此外，海藻提取液中存在的表面活性剂，在形成颗粒料后还具有一定的促进养分吸收的作用，因为穴盘基质比较憎水，表面活性剂的释放可以促进养分溶液在基质中更均匀地扩散与吸收。

5、本申请的优选定型时间提供了特定厚度和强度的海藻酸钙壳层，从而使得颗粒的壳层满足施肥要求(甚至机械化施肥要求)和长时间在土壤环境中保持稳定的需求，从而使的本申请的肥料能够顺利施用并保证在所需周期内液体海藻稳定地缓慢释放。

6、在本申请的优选定型时间范围内定型时间越长，所形成的海藻酸钙壳层越厚、缓释周期的时间就越长，两者基本呈线性相关；因此，本申请的制备方法能够可控地调节缓释周期使液体海藻颗粒肥料的释放内部活性物质的周期能够与育苗所需周期相匹配从而更高效地提供育苗养分。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数是重量百分比和重量份数。

以生产100公斤的液体海藻颗粒肥料为例，说明具体的生产制备过程。

首先，制备海藻肥提取液待用。

将200公斤褐藻洗净后，切断至1cm以下，表面均匀喷涂0.15％即0.3公斤非离子型表面活性剂腰果酚聚氧乙烯醚后进入研磨分散机进行研磨均质初次地破壁处理。研磨后的褐藻产物全部倒入压力罐中，并开始增压，当压力增至0.5MPa时停止，开始以20000Pa/s速度进行泄压，以进行第二次破壁处理。初次研磨处理后的褐藻细胞壁在上述巨大的压力差中迅速破碎，细胞质和细胞液等物质就被快速释放出来。最后，将这些产物进行过滤，约得到120公斤的滤液即为待用的海藻肥提取液。经检测，提取液中：有机质≥20g/L，水溶性磷≥50g/L，水溶性钾≥5g/L，溶液pH值为5.0～6.0。

实施例1：

a)称取99.0公斤的海藻提取液，并向提取液中缓慢添加1.0公斤的海藻酸钾粉末，搅拌均匀并充分溶解。溶解温度为室温，不超过40℃即可，超过温度对海藻提取液中的活性成份有影响，导致活性下降。

b)待海藻酸钾充分溶解后，得到一定粘度的海藻提取液的粘稠液。利用粘度计检测得到25℃下粘度为800cP。

c)利用4mm直径大小的吸管，吸取海藻提取液，并于高度30cm匀速向50g/L硝酸钙水溶液颗粒定型液中滴落，定型时间为60min，即可过滤，即得到粒径4mm的液体海藻颗粒肥料。

实施例2：

a)称取98.5公斤的海藻提取液，并向提取液中缓慢添加1.5公斤的海藻酸钾粉末，搅拌均匀并充分溶解。溶解温度为室温，不超过40℃即可，超过温度对海藻提取液中的活性成份有影响，导致活性下降。

b)待海藻酸钾充分溶解后，得到一定粘度的海藻提取液的粘稠液。利用粘度计检测得到25℃下粘度为1200cP。

c)利用3mm直径大小的吸管，吸取海藻提取液，并于高度30cm匀速向75g/L硝酸钙水溶液颗粒定型液中滴落，定型时间为40min，即可过滤，即得到粒径3mm的液体海藻颗粒肥料(外观如图2所示)。

实施例3：

a)称取97.5公斤的海藻提取液，并向提取液中缓慢添加2.5公斤的海藻酸钾粉末，搅拌均匀并充分溶解。溶解温度为室温，不超过40℃即可，超过温度对海藻提取液中的活性成份有影响，导致活性下降。

b)待海藻酸钾充分溶解后，得到一定粘度的海藻提取液的粘稠液。利用粘度计检测得到25℃下粘度为1600cP。

c)利用2mm直径大小的吸管，吸取海藻提取液，并于高度30cm匀速向100g/L硝酸钙水溶液颗粒定型液中滴落，定型时间为20min，即可过滤，即得到粒径2mm的液体海藻颗粒肥料。

产品缓释性能试验：

将实施例1-3的样品，分别称取10g，浸泡于200mL去离子水中(参照缓释肥料产品行业标准，设置1:10的肥水比例)，放置于25℃恒温培养箱中，定期进行取样检测，测定浸提液中有机质含量，再除以产品中总有机质含量，以计算得到养分的释放率。直至有机质含量释放达到80％以上的时间，即为该产品的缓释周期。

表1、实施例1-3制备产品的缓释周期

项目	有机质累积释放率	缓释周期
			实施例1	81.5％	15天
实施例2	80.4％	20天
			实施例3	80.9％	25天

产品育苗试验：

育苗作物选择西瓜，品种为黑美人。前期晒种、浸种、催芽以及营养土的成分与比例均完全保持相同，育苗期间的补水、通风、温度等管理操作均完全相同。

由于西瓜育苗的周期约20-25天，因此，选择实施例3制备的液体海藻颗粒肥料进行育苗试验。实施例3产品的施肥情况为：一穴一粒籽+一粒14-14-14缓释复合肥料(缓释周期40天)+一粒液体海藻颗粒肥料；空白对照的施肥操作为：一穴一粒籽+一粒14-14-14缓释复合肥料(缓释周期40天)。同时第一次浇水时，空白对照浇施1:500倍稀释的海藻提取液，实施例3仅浇施等量清水。以下表2为育苗试验的结果：

表2、实施例3与空白对照育苗试验结果

注：地下部平均鲜重为随机选取10棵瓜苗，约同一部位剪下，洗净晾干后测得到的平均鲜重。

表2的试验结果表明，施用本发明的液体海藻颗粒肥料与对照组相比，在促进种子萌发和后期生长方面效果明显，出芽率提高10％。同时幼苗生长键壮，长势整齐，根系也发达，地下部鲜重平均增加29.4％。

对比例1

a)称取97.8公斤的氨基酸发酵液(pH＝3.5)，并向提取液中缓慢添加2.2公斤的海藻酸钾粉末，并于室温下搅拌均匀并充分溶解。

b)待海藻酸钾充分溶解后，得到一定粘度的氨基酸粘稠液。利用粘度计检测得到25℃下粘度为1580cP。

c)利用3mm直径大小的吸管，吸取氨基酸粘稠液，并于高度30cm匀速向100g/L硝酸钙水溶液颗粒定型液中滴落，定型时间为60min，仍然无法成型得到具有一定颗粒强度的颗粒氨基酸肥。

为了改善上述现象，进一步将海藻酸钾的加入量增加至3.0wt％，发现得到的氨基酸溶液太粘稠了，无法顺利滴落成球。但即使直接舀一勺氨基酸粘稠液倒入定型液中，60min后仍然无法得到具有一定强度的壳层，无法形成液体氨基酸颗粒。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种液体海藻颗粒肥料的制备方法，其特征在于，所述液体海藻颗粒肥料包括一个或多个液体海藻颗粒；

并且所述的制备方法包括步骤：

(1)提供海藻提取液的粘稠液，其中，所述粘稠液由海藻提取液和海藻酸盐混合形成；其中，所述海藻酸盐为海藻酸的碱金属盐；

(2)将所述粘稠液滴落至定型液中并进行定型从而形成所述液体海藻颗粒，其中，所述定型液为含有钙离子的溶液，且所述定型的时间为20min～60min；分离所得的颗粒，即得液体海藻颗粒肥料。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述定型液为硝酸钙水溶液，且硝酸钙水溶液的浓度为50g/L～100g/L。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，海藻酸盐的用量为1wt％-2.5wt％，以海藻提取液和海藻酸盐总质量计；和/或，所述海藻酸盐为海藻酸钠、海藻酸钾，或其组合。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，滴落的液滴体积为0.005mL～0.04mL。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述海藻提取液还包括0.1wt％～0.2wt％的表面活性剂，以海藻的总质量计；和/或，所述表面活性剂为腰果酚聚氧乙烯醚。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述海藻为褐藻。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述海藻提取液为通过包括如下步骤的方法制备的海藻提取液：

(i)提供海藻碎片；

(ii)用表面活性剂溶液喷涂所述海藻碎片，得到喷涂有表面活性剂的海藻碎片；

(iii)将所述喷涂有表面活性剂的海藻碎片进行初次破壁处理，得到初次破壁产物；其中，所述初次破壁处理是指研磨均质处理；

(iv)将所述初次破壁产物进行第二次破壁处理，得到第二次破壁产物；其中，所述第二次破壁处理是指增压泄压处理；和

(v)分离出第二次破壁产物中的液体，所述液体即海藻提取液。

8.一种液体海藻颗粒肥料，其特征在于，所述液体海藻颗粒肥料包括一个或多个液体海藻颗粒，所述液体海藻颗粒包括外层的壳层和壳层内部的海藻提取液粘稠液；其中，所述壳层为海藻酸钙壳层。

9.如权利要求8上述的液体海藻颗粒肥料，其特征在于，所述液体海藻颗粒肥料具有下述一个或多个特征：

所述壳层占液体海藻颗粒总质量的20wt％～30wt％；

所述海藻提取液粘稠液在25℃下的粘度范围为800cP～1600cP；

所述海藻提粘稠液由海藻提取液和海藻酸盐混合形成；其中，所述海藻酸盐为海藻酸的碱金属盐；

所述壳层占液体海藻颗粒总质量的20wt％～30wt％；和/或，所述液体海藻颗粒肥料的缓释周期为10-30天，优选为15-25天。

10.如权利要求8上述的液体海藻颗粒肥料，其特征在于，所述海藻颗粒肥料通过如权利要求1所述的方法制备。