CN117447262A - 一种富硒植物发酵营养液及其制备方法和应用 - Google Patents

一种富硒植物发酵营养液及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种富硒植物发酵营养液及其制备方法和应用，属于富硒肥料技术领域。本发明的富硒植物发酵营养液，由包括如下重量份的原料制备而成：尿素35～45份、黄腐酸钾15～20份、光合细菌发酵液20～40份、秸秆酶解物15～25份、水150～300份。本发明的营养液采用光合细菌对亚硒酸钠进行了还原脱毒，降低了亚硒酸钠对植物的危害，结合秸秆酶解物、蚯蚓酵素原液等原料，进一步促进了植物对硒的吸收富集，从而减少硒的浪费和污染，使富硒植物的培育更安全高效。

Description

一种富硒植物发酵营养液及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及富硒肥料技术领域，尤其涉及一种富硒植物发酵营养液及其制备方法和应用。
背景技术
硒是人体必需的一种微量元素，具有抗氧化、增强免疫力、清除自由基、保护生物膜、阻止癌细胞分裂与生长等功能。人体内的硒需要依靠膳食摄入进行补充，而硒的摄入量不足容易影响人们的身体健康。目前，自然界存在的硒元素主要包括化学硒和生物硒，化学硒存在很强的毒性，且人体吸收率很低。而生物硒由于是通过生物转化使硒与生物体内的有机物质结合而成，更为安全，且吸收率相对较高。
目前常见的生物硒来源于植物，人们通过食用含硒作物和蔬菜，补充硒元素。富硒植物通过施用含硒的基肥或叶面肥，利用植物吸收转化作用，富集植物体内。在植物转化过程中，通过根外喷施无机硒肥或者化学合成的有机硒化物，不仅硒的利用率很低，且有机硒的转化率也很低，最终获得的富硒农产品的有机硒含量低。并且，常用的含硒肥料多添加无机亚硒酸钠，而无机亚硒酸钠的用量需要严格控制，否则容易对植物本身造成不可逆的伤害，还可能会对土壤以及水质造成污染。为了减少不必要的污染，提高作物或蔬菜中的硒含量，减少硒资源的浪费，亟需提供一种安全高效的富硒肥料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种富硒植物发酵营养液及其制备方法和应用。本发明的营养液采用光合细菌对亚硒酸钠进行了还原脱毒，降低了亚硒酸钠对植物的危害，结合秸秆酶解物、蚯蚓酵素原液等原料，进一步促进了植物对硒的吸收富集，从而减少硒的浪费和污染，使富硒植物的培育更安全高效。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种富硒植物发酵营养液，由包括如下重量份的原料制备而成：尿素35～45份、黄腐酸钾15～20份、光合细菌发酵液50～80份、秸秆酶解物15～25份、水150～300份。
优选的，所述光合细菌发酵液的制备方法，包括如下步骤：
(1)将磷酸氢二钠、硫酸镁、亚硒酸钠、蚯蚓酵素原液与水混合，灭菌，得到液体培养基；
(2)向所述液体培养基中接种光合细菌菌液，发酵，得到所述光合细菌发酵液。
优选的，步骤(1)中所述磷酸氢二钠、硫酸镁、亚硒酸钠、蚯蚓酵素原液、水的质量比为(2～6)：(2～4)：(0.01～0.03)：(10～25)：200。
优选的，步骤(2)所述光合细菌菌液中包括沼泽红假单胞菌、红螺菌、红假单胞菌、固氮假单胞菌；所述沼泽红假单胞菌、红螺菌、红假单胞菌、固氮假单胞菌的菌种数比例为(2～5)：(1～3)：(4～8)：(5～10)；所述光合细菌菌液的浓度为108～1010CFU/mL；所述光合细菌菌液的接种量为5～20％。
优选的，步骤(2)所述发酵的温度为30～40℃，时间为140～180h。
优选的，所述秸秆酶解物的制备方法，包括如下步骤：
a.秸秆粉末与水按照1g：(8～12)mL的比例混合，得到酶解底物，再加入漆酶进行一次酶解，得到一次酶解液；
b.将所述一次酶解液进行微波处理；
c.向微波处理后的一次酶解液中加入纤维素酶和半纤维酶，进行二次酶解，得到秸秆酶解物。
优选的，步骤(a)所述漆酶的添加量为(2000～5000)U：1mL酶解底物，所述一次酶解的温度为20～30℃，时间为80～120min；
步骤(c)所述纤维素酶的添加量为(4000～8000)U/1mL酶解底物，所述半纤维素酶的添加量为(2000～5000)U/1mL酶解底物；所述二次酶解的温度为45～60℃，时间为100～140min。
优选的，步骤(b)所述微波处理的功率为100～250W，时间为5～15min。
本发明还提供了一种上述富硒植物发酵营养液的制备方法，将尿素、黄腐酸钾、光合细菌发酵液、秸秆酶解物、水混合，得到所述富硒植物发酵营养液。
本发明还提供了一种上述富硒植物发酵营养液在培育富硒植物中的应用。
本发明提供了一种富硒植物发酵营养液及其制备方法和应用。本发明采用光合细菌先对亚硒酸钠进行还原脱毒处理，将亚硒酸钠分解成生物活性单质硒，可以有效避免亚硒酸钠直接施用对植物产生危害。应用蚯蚓酵素原液能够增强光合细菌的还原能力，并能够提高植物对硒的吸收。本发明还采用漆酶降解秸秆中的木质素，打破木质素与纤维素酶之间的相互作用后，通过微波处理酶解秸秆，使秸秆软化，再使用纤维素酶和半纤维素酶，将秸秆充分降解，提高秸秆酶解物中的营养成分含量。本发明通过将光合细菌发酵液、秸秆酶解物、尿素、黄腐酸钾等组分结合，使各组分之间协同发挥作用，能够促进植物对硒元素的吸收和富集，并促进植物的生长发育，提高作物的产量，为富硒植物的培育提供新的指导思路。
具体实施方式
本发明提供了一种富硒植物发酵营养液，由包括如下重量份的原料制备而成：尿素35～45份、黄腐酸钾15～20份、光合细菌发酵液20～40份、秸秆酶解物15～25份、水150～300份。
在本发明中，所述富硒植物发酵营养液，优选由包括如下重量份的原料制备而成：尿素35～45份、黄腐酸钾15～20份、光合细菌发酵液50～80份、秸秆酶解物15～25份、水150～300份；进一步优选由包括如下重量份的原料制备而成：尿素40份、黄腐酸钾18份、光合细菌发酵液60份、秸秆酶解物20份、水200份。
在本发明中，所述光合细菌发酵液的制备方法，包括如下步骤：
(1)将磷酸氢二钠、硫酸镁、亚硒酸钠、蚯蚓酵素原液与水混合，灭菌，得到液体培养基；
(2)向所述液体培养基中接种光合细菌菌液，发酵，得到所述光合细菌发酵液。
在本发明中，所述磷酸氢二钠、硫酸镁、亚硒酸钠、蚯蚓酵素原液、水的质量比优选为(2～6)：(2～4)：(0.01～0.03)：(10～25)：200；进一步优选为5：3：0.02：20：200。
在本发明中，所述光合细菌菌液中优选包括沼泽红假单胞菌、红螺菌、红假单胞菌、固氮假单胞菌。
在本发明中，所述沼泽红假单胞菌、红螺菌、红假单胞菌、固氮假单胞菌的菌种数比例优选为(2～5)：(1～3)：(4～8)：(5～10)；进一步优选为4：2：6：8。
在本发明中，所述光合细菌菌液的浓度优选为108～1010CFU/mL，进一步优选为109CFU/mL。
在本发明中，所述光合细菌菌液的接种量优选为5～20％，进一步优选为15％。
在本发明中，所述发酵的温度优选为30～40℃，进一步优选为35℃。
在本发明中，所述发酵的时间优选为140～180h，进一步优选为160h。
在本发明中，所述秸秆酶解物的制备方法，包括如下步骤：
a.秸秆粉末与水按照1g：(8～12)mL的比例混合，得到酶解底物，再加入漆酶进行一次酶解，得到一次酶解液；
b.将所述一次酶解液进行微波处理；
c.向微波处理后的一次酶解液中加入纤维素酶和半纤维酶，进行二次酶解，得到秸秆酶解物。
在本发明中，所述秸秆粉末的长度优选为5～10mm，进一步优选为8mm。
在本发明中，所述秸秆粉末与水的质量体积比优选为1g：(8～12)mL，进一步优选为1g：10mL。
在本发明中，所述漆酶的添加量优选为(2000～5000)U：1mL酶解底物，进一步优选为3000U：1mL酶解底物。
在本发明中，所述一次酶解的温度优选为20～30℃，进一步优选为25℃。
在本发明中，所述一次酶解的时间优选为80～120min，进一步优选为90min。
在本发明中，所述微波处理的功率优选为100～250W，进一步优选为200W。
在本发明中，所述微波处理的时间优选为5～15min，进一步优选10min。
在本发明中，所述纤维素酶的添加量优选为(4000～8000)U/1mL酶解底物，进一步优选为6000U/1mL酶解底物。
在本发明中，所述半纤维素酶的添加量优选为(2000～5000)U/1mL酶解底物，进一步优选为3000U/1mL酶解底物。
在本发明中，所述二次酶解的温度优选为45～60℃，进一步优选为50℃。
在本发明中，所述二次酶解的时间优选为100～140min，进一步优选为120min。
本发明还提供了一种上述富硒植物发酵营养液的制备方法，将尿素、黄腐酸钾、光合细菌发酵液、秸秆酶解物、水混合，得到所述富硒植物发酵营养液。
本发明还提供了一种上述富硒植物发酵营养液在培育富硒植物中的应用。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种富硒植物发酵营养液，具体制备过程如下：
(1)将磷酸氢二钠、硫酸镁、亚硒酸钠、蚯蚓酵素原液、水按照5：3：0.02：20：200的质量比混合，于121℃下灭菌20min，得到液体培养基。
(2)将沼泽红假单胞菌、红螺菌、红假单胞菌、固氮假单胞菌制成浓度为109CFU/mL的光合细菌菌液，其中，沼泽红假单胞菌、红螺菌、红假单胞菌、固氮假单胞菌的菌种数比例为4：2：6：8。按照15％(v/v)的接种量，向液体培养基中加入光合细菌菌液，于35℃下培养160h，得到光合细菌发酵液。
(3)将秸秆粉碎成长度为8mm的粉末，按照1g：10mL的比例，将秸秆与水混合，得到酶解底物。按照3000U漆酶/1mL酶解底物的量，加入漆酶，于25℃，在150rpm的转速下，一次酶解90min，得到一次酶解液。
(4)将一次酶解液用200W的微波处理10min。处理结束后，按照6000U纤维素酶/1mL酶解底物，3000U半纤维素酶/1mL酶解底物的量，加入纤维素酶和半纤维素酶，于50℃，在150rpm的转速下，二次酶解120min，得到秸秆酶解物。
(5)取尿素40份、黄腐酸钾18份、光合细菌发酵液60份、秸秆酶解物20份、水200份，混合，搅拌均匀后，得到富硒植物发酵营养液。
实施例2
本实施例提供了一种富硒植物发酵营养液，具体制备过程如下：
(1)将磷酸氢二钠、硫酸镁、亚硒酸钠、蚯蚓酵素原液、水按照2：2：0.03：25：200的质量比混合，于121℃下灭菌20min，得到液体培养基。
(2)将沼泽红假单胞菌、红螺菌、红假单胞菌、固氮假单胞菌制成浓度为1010CFU/mL的光合细菌菌液，其中，沼泽红假单胞菌、红螺菌、红假单胞菌、固氮假单胞菌的菌种数比例为5：3：4：8。按照20％(v/v)的接种量，向液体培养基中加入光合细菌菌液，于30℃下培养180h，得到光合细菌发酵液。
(3)将秸秆粉碎成长度为10mm的粉末，按照1g：12mL的比例，将秸秆与水混合，得到酶解底物。按照5000U漆酶/1mL酶解底物的量，加入漆酶，于30℃，在150rpm的转速下，一次酶解80min，得到一次酶解液。
(4)将一次酶解液用250W的微波处理5min。处理结束后，按照8000U纤维素酶/1mL酶解底物，2000U半纤维素酶/1mL酶解底物的量，加入纤维素酶和半纤维素酶，于45℃，在150rpm的转速下，二次酶解140min，得到秸秆酶解物。
(5)取尿素35份、黄腐酸钾20份、光合细菌发酵液80份、秸秆酶解物15份、水300份，混合，搅拌均匀后，得到富硒植物发酵营养液。
实施例3
本实施例提供了一种富硒植物发酵营养液，具体制备过程如下：
(1)将磷酸氢二钠、硫酸镁、亚硒酸钠、蚯蚓酵素原液、水按照6：4：0.01：10：200的质量比混合，于121℃下灭菌20min，得到液体培养基。
(2)将沼泽红假单胞菌、红螺菌、红假单胞菌、固氮假单胞菌制成浓度为108CFU/mL的光合细菌菌液，其中，沼泽红假单胞菌、红螺菌、红假单胞菌、固氮假单胞菌的菌种数比例为2：1：7：10。按照5％(v/v)的接种量，向液体培养基中加入光合细菌菌液，于40℃下培养140h，得到光合细菌发酵液。
(3)将秸秆粉碎成长度为5mm的粉末，按照1g：10mL的比例，将秸秆与水混合，得到酶解底物。按照2000U漆酶/1mL酶解底物的量，加入漆酶，于25℃，在150rpm的转速下，一次酶解90min，得到一次酶解液。
(4)将一次酶解液用100W的微波处理15min。处理结束后，按照4000U纤维素酶/1mL酶解底物，5000U半纤维素酶/1mL酶解底物的量，加入纤维素酶和半纤维素酶，于60℃，在150rpm的转速下，二次酶解100min，得到秸秆酶解物。
(5)取尿素45份、黄腐酸钾15份、光合细菌发酵液50份、秸秆酶解物25份、水150份，混合，搅拌均匀后，得到富硒植物发酵营养液。
对比例1
本对比例为了探究影响植物富硒效果的因素，设置了以下对比组：
对比组1：与实施例1的区别在于，步骤(1)中省略蚯蚓酵素原液，用水替代。
对比组2：与实施例1的区别在于，步骤(2)中用枯草芽孢杆菌替换红假单胞菌。
对比组3：与实施例1的区别在于，省略步骤(2)发酵的过程，直接将步骤(1)的液体培养基加入到富硒植物发酵营养液中。
对比组4：与实施例1的区别在于，步骤(3)～(4)中，先用微波处理预处理酶解底物，再用漆酶进行一次酶解，用纤维素酶和半纤维素酶进行二次酶解。
对比组5：与实施例1的区别在于，步骤(4)中省略微波处理的过程。
对比组6：与实施例1的区别在于，步骤(5)中省略尿素和黄腐酸钾。
试验例1
本试验例以白菜为实验对象，将实施例1～3、对比组1～6的营养液作为叶面肥，验证不同方法制得的营养液对富硒植物的栽培效果。具体过程如下：
(1)分别将实施例1～3、对比组1～6的营养液用水稀释10倍制成叶面肥，备用。
(2)从白菜3叶期开始，分别施用水(空白组)、实施例1～3、对比组1～6的叶面肥，每种叶面肥处理10棵白菜，使用量为5mL/颗，每7天施用1次，共施用3次。
(3)白菜成熟后收获，检测各组白菜的硒含量、产量和增产量。检测结果如表1所示。
表1各组白菜的硒含量、产量和增产量检测结果
组别 硒含量(mg/kg) 产量(kg) 增产率(％)
空白组 0.013 12.4 -
实施例1 0.061 16.8 35.48％
实施例2 0.058 16.2 30.65％
实施例3 0.059 16.4 32.26％
对比组1 0.032 15.3 23.39％
对比组2 0.041 15.8 27.42％
对比组3 0.029 12.0 -3.23％
对比组4 0.055 14.5 16.94％
对比组5 0.052 13.9 12.10％
对比组6 0.048 14.7 18.55％
从表1可以看出，由于土壤中含有一定的硒元素，因此，空白组的白菜中也含有一定的硒。与空白组相比，实施例1～3、对比组1～6的营养液均能够显著提高白菜中的硒含量，其中，实施例1～3的营养液还能够显著提高白菜的产量。但相对于实施例1～3，对比组1的白菜硒含量和产量均降低，表明，蚯蚓酵素原液具有促进白菜富硒和增产的效果；对比组2的白菜硒含量和产量均降低，表明，使用本发明的光合细菌菌液制备的营养液能够促进白菜富硒和增产，替换某一菌种后，无法达到原有效果；对比组3的白菜硒含量更低，且产量低于空白组，表明，不经光合细菌还原脱毒处理，白菜虽然能够吸收富集亚硒酸钠，但亚硒酸钠会对白菜的生长产生一定抑制作用；对比组4和5的白菜硒含量和产量有一定的降低趋势，表明，秸秆酶解物的制备方法会对营养液的效果产生影响；对比组6的白菜硒含量和产量均降低，表明，尿素和黄腐酸钾具有促进白菜富硒和增产的效果。
试验例2
本试验例以小麦为实验对象，将实施例1～3、对比组1～6的营养液作为基肥，验证不同方法制得的营养液对富硒植物的栽培效果。具体过程如下：
(1)分别将实施例1～3、对比组1～6的营养液用水稀释10倍制成液体基肥，备用。
(2)小麦种植前，分别采用水(空白组)、实施例1～3、对比组1～6的液体基肥浇灌试验田，浇灌量为40L/亩。浇灌后1天，种植小麦，小麦播种量为8kg/亩。小麦苗期去除杂草；小麦拔节孕穗期进行追施氮磷钾肥，肥料中N：P：K＝60：20：20，及时浇水，防止小麦干旱。
(3)待小麦后收获，检测各组小麦籽粒中的硒含量、产量和增产量。检测结果如表2所示。
表2各组小麦籽粒的硒含量、产量和增产量检测结果
组别 硒含量(mg/kg) 产量(kg/亩) 增产率(％)
空白组 0.092 662 -
实施例1 0.395 963 45.47％
实施例2 0.383 924 39.58％
实施例3 0.358 955 44.26％
对比组1 0.242 736 11.18％
对比组2 0.271 771 16.47％
对比组3 0.220 672 1.51％
对比组4 0.305 872 31.72％
对比组5 0.315 856 29.31％
对比组6 0.321 812 22.66％
从表2可以看出，由于土壤中含有一定的硒元素，因此，空白组的小麦籽粒中也含有一定的硒。与空白组相比，实施例1～3、对比组1～6的营养液均能够显著提高小麦籽粒中的硒含量，其中，实施例1～3的营养液能够显著提高小麦的产量。相对于实施例1～3，对比组1和6小麦籽粒硒含量和产量均降低，表明，蚯蚓酵素原液、尿素和黄腐酸钾具有促进小麦富硒和增产的效果；对比组2的小麦籽粒硒含量和产量均降低，表明，使用本发明的光合细菌菌液制备的营养液能够促进小麦富硒和增产，替换某一菌种后，无法达到原有效果；对比组3的小麦籽粒硒含量更低，表明，不经光合细菌还原脱毒处理，营养液无法有效促进小麦的生长；对比组4和5的小麦籽粒硒含量和产量有一定的降低趋势，表明，秸秆酶解物的制备方法会对营养液的效果产生影响。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种富硒植物发酵营养液，其特征在于，由包括如下重量份的原料制备而成：尿素35～45份、黄腐酸钾15～20份、光合细菌发酵液50～80份、秸秆酶解物15～25份、水150～300份。
2.根据权利要求1所述的富硒植物发酵营养液，其特征在于，所述光合细菌发酵液的制备方法，包括如下步骤：
(1)将磷酸氢二钠、硫酸镁、亚硒酸钠、蚯蚓酵素原液与水混合，灭菌，得到液体培养基；
(2)向所述液体培养基中接种光合细菌菌液，发酵，得到所述光合细菌发酵液。
3.根据权利要求2所述的富硒植物发酵营养液，其特征在于，步骤(1)中所述磷酸氢二钠、硫酸镁、亚硒酸钠、蚯蚓酵素原液、水的质量比为(2～6)：(2～4)：(0.01～0.03)：(10～25)：200。
4.根据权利要求3所述的富硒植物发酵营养液，其特征在于，步骤(2)所述光合细菌菌液中包括沼泽红假单胞菌、红螺菌、红假单胞菌、固氮假单胞菌；所述沼泽红假单胞菌、红螺菌、红假单胞菌、固氮假单胞菌的菌种数比例为(2～5)：(1～3)：(4～8)：(5～10)；所述光合细菌菌液的浓度为108～1010CFU/mL；所述光合细菌菌液的接种量为5～20％。
5.根据权利要求4所述的富硒植物发酵营养液，其特征在于，步骤(2)所述发酵的温度为30～40℃，时间为140～180h。
6.根据权利要求5所述的富硒植物发酵营养液，其特征在于，所述秸秆酶解物的制备方法，包括如下步骤：
a.秸秆粉末与水按照1g：(8～12)mL的比例混合，得到酶解底物，再加入漆酶进行一次酶解，得到一次酶解液；
b.将所述一次酶解液进行微波处理；
c.向微波处理后的一次酶解液中加入纤维素酶和半纤维酶，进行二次酶解，得到秸秆酶解物。
7.根据权利要求6所述的富硒植物发酵营养液，其特征在于，步骤(a)所述漆酶的添加量为(2000～5000)U：1mL酶解底物，所述一次酶解的温度为20～30℃，时间为80～120min；
步骤(c)所述纤维素酶的添加量为(4000～8000)U/1mL酶解底物，所述半纤维素酶的添加量为(2000～5000)U/1mL酶解底物；所述二次酶解的温度为45～60℃，时间为100～140min。
8.根据权利要求7所述的富硒植物发酵营养液，其特征在于，步骤(b)所述微波处理的功率为100～250W，时间为5～15min。
9.一种权利要求1～8任一项所述富硒植物发酵营养液的制备方法，其特征在于，将尿素、黄腐酸钾、光合细菌发酵液、秸秆酶解物、水混合，得到所述富硒植物发酵营养液。
10.一种权利要求1～8任一项所述富硒植物发酵营养液或权利要求9所述制备方法制得的富硒植物发酵营养液在培育富硒植物中的应用。
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