一種肥料增效劑、增效肥料及其製備方法與流程
2023-11-11 20:36:37 1
本發明涉及農業肥料，具體涉及一種肥料增效劑、增效肥料及其製備方法。
背景技術：
我國是化肥使用大國，化肥年用量高達5000萬噸(折純氮磷鉀)以上，為農業發展和糧食增產做出了突出貢獻。但是肥料利用率普遍較低，當季氮肥利用率僅為35％，磷肥當季利用率約為25％，鉀肥利用率約為50％。大量肥料的流失，不僅造成巨大的經濟損失，而且還會造成嚴重的環境汙染。因此，為適應發展現代農業的要求，克服資源環境約束的瓶頸，在保證糧食產量的前提下減少化肥投入、提高肥料利用率、保護環境是農業面臨的一項迫切任務。近些年，在肥料增效劑方面的研究逐漸增多，但這些研究主要集中於化學抑制劑、植物調節劑的研究和應用上，天然物質在肥料增效劑上的研究較少。
眾所周知，多元有機酸作為多功能營養物質參與動植物TCA循環，為物質分解、代謝、合成提供更多能量及刺激因子。TCA循環既是物質分解代謝的組成部分，又是物質合成的重要步驟，為其它生物合成提供原料，為機體提供大量能量。多元有機酸可作為優質能量源與生長因子促進土壤微生物TCA循環，加快新陳代謝，實現微生物迅速富集，直接影響微生物菌群與菌量，提高微生物活性，並能使土壤微生物分泌大量黏性物質，鎖住肥料養分、土壤水分，活化、疏鬆、改良土壤，激發土壤活力。多元有機酸作為游離態鐵、鎂離子載體進入作物體內，轉移至莖葉，參與作物光合作用，增加葉綠素含量，提高光合作用效率，使葉片變厚、變寬，為作物提供更多能量。多元有機酸所攜帶的大量陰離子官能團，具有對流失率高的銨離子、鉀離子及其他大中微量陽離子良好的吸附能力，達到穩定、長效緩釋的效果，大大提高肥料利用率。多元有機酸由數十種酸性有機化合物組合而成，富有大量酸性官能團，可提高土壤H+濃度，提高固化態磷酸鈣到磷酸二氫鈣的轉化率，活化土壤磷素，提高作物對磷元素的吸收。多元有機酸能提高植物體內多種抗氧化酶的活性、滲透調節物質含量、葉綠素含量和光合作用水平，促進植物體內某些養分的吸收和運輸，最終有利於植物的生長和生物量積累，減輕逆境條件對植物的毒害，提高植物的抗逆性和適應力。但是目前未見將多種多元有機酸復配之後作為肥料增效劑的報導。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是提供一種含多元有機酸的肥料增效劑。
本發明還要解決的技術問題是提供包含上述肥料增效劑的增效肥料。
本發明最後要解決的技術問題是提供上述增效肥料的製備方法及在農業種植中的應用。
為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案如下：
一種肥料增效劑，所述肥料增效劑的主要成分為多元有機酸，包括蘋果酸、酒石酸、檸檬酸、草酸、丁二酸、腐植酸和聚穀氨酸。
所述蘋果酸、酒石酸、檸檬酸、草酸、丁二酸、腐植酸和聚穀氨酸的重量比為0.01～0.12：0.01～0.12：0.10～0.26：0.10～0.27：0.10～0.22：0.01～0.1：0.01～0.1。
本發明中的上述重量比與植物根系分泌物中幾種酸的比例相似，更利於保護植物根系，並且該特定比例能起到協同增效的作用。
上述蘋果酸、酒石酸、檸檬酸、草酸、丁二酸、腐植酸和聚穀氨酸還可以為其鹽的純品、或有機酸發酵液、或有機酸發酵液乾燥物。其中，有機酸鹽純品包括螯合了Na、K、Ca、Mn、Cu、Zn、Fe等一種或多種元素的有機酸酸鹽。
上述多元有機酸的相關產品均可從市場購買或者按照現有技術製備。
所述蘋果酸、酒石酸、檸檬酸、草酸、丁二酸、腐植酸和聚穀氨酸的重量比為0.05～0.12：0.05～0.12:0.15～0.26：0.15～0.27:0.15～0.22:0.04～0.1:0.04～0.1。
本發明所述的含多元有機酸的肥料增效劑可以為膏狀、水狀或粉狀。
包含上述肥料增效劑的增效肥料也在本發明的保護範圍內。
所述增效肥料中的肥料增效劑添加量為0.05-5wt％。
優選的，所述增效肥料中的肥料增效劑添加量為0.1-1wt％。
進一步優選的，所述增效肥料中的肥料增效劑添加量為0.5wt％。
上述增效肥料的製備方法，包括以下步驟：
(1)按照配方比例取蘋果酸、酒石酸、檸檬酸、草酸、丁二酸、腐植酸和聚穀氨酸，混合均勻得肥料增效劑；
(2)在肥料噴漿造粒製備工藝中，將步驟(1)所得肥料增效劑混進肥料熔融液中，然後在噴漿造粒乾燥機內進行塗布造粒，冷卻得增效肥料。
步驟(2)還可替換為：將步驟(1)所得肥料增效劑與市售常規肥料混合均勻即得。所述市售常規肥料為氮肥、鉀肥、磷肥或複合肥等。
製備所得增效肥料可顯著促進糧食作物、蔬菜類作物或瓜果類作物對肥料養分的吸收，增強作物抗逆能力。實施方式可以為水培、葉面噴施、灌根、機施、撒施或穴施。
天然多元有機酸作為植物體內重要的代謝成分在自然界中廣泛存在。蘋果酸、檸檬酸、丁二酸等小分子有機酸，是TCA循環的中間代謝產物，TCA循環是植物進行生命活動獲取能量的主要方式，通過外源補充上述有機酸，能活化加速整個TCA循環過程，為植物高效供能。此外，蘋果酸、酒石酸、檸檬酸、草酸、丁二酸也是植物最主要的根系分泌物，植物根系通過分泌這些有機酸能促進自身對氮磷鉀等養分的吸收，同時也能加強植物對鐵、鎂等有益礦物金屬的吸收。植物還可以通過根系有機酸分泌緩解鋁、鎘、鉻、鉛等重金屬對植物的毒害作用。作物在受到外界脅迫的條件下會使內部有機酸含量降低，容易引起離子含量失衡，對作物生長產生諸多不利。而且多元有機酸可平衡作物代謝過程，在作物生產代謝過程中對果實品質及產量都有決定性作用。腐植酸和聚穀氨酸是由植物根際微生物代謝分泌的高分子有機酸，微生物通過分泌高分子有機酸加強與植物的互作關係，促進作物抗逆抗病能力，此外腐植酸和聚穀氨酸還能改善根際土壤微生態，促進植物營養吸收。綜合而言，多元有機酸可以(1)活化土壤氮磷鉀元素，提高肥料利用率；(2)激活植物的TCA循環，提高能量供給；(3)促進鐵、鎂元素吸收，增強植物光合作用；(4)緩解根際重金屬及其他非生物脅迫；(5)改善土壤微環境，激發土壤活力。
有益效果：本發明的肥料增效劑綜合使用多種多元有機酸，通過合理的配比，並按照一定比例添加進肥料製成增效肥料，施用後能顯著提高糧食作物、蔬菜類作物或瓜果類作物的產量和品質，使得植物增產接近兩倍；並且可以有效減少肥料使用量，提高肥料的利用率。
具體實施方案
根據下述實施例，可以更好地理解本發明。然而，本領域的技術人員容易理解，實施例所描述的內容僅用於說明本發明，而不應當也不會限制權利要求書中所詳細描述的本發明。
實施例1
製備含多元有機酸的肥料增效劑：
所用多元有機酸為含各有機酸的可溼性粉劑，是由各有機酸發酵液經乾燥製備得到的。將蘋果酸、酒石酸、檸檬酸、草酸、丁二酸、腐植酸和聚穀氨酸按重量比(0.12：0.12：0.26：0.27：0.22：0.1：0.1)混合製得肥料增效劑。
實施例2
製備含多元有機酸的肥料增效劑：將蘋果酸、酒石酸、檸檬酸、草酸、丁二酸、腐植酸和聚穀氨酸按重量比(0.01：0.01：0.10：0.10：0.10：0.01：0.01)混合製得肥料增效劑。
實施例3
製備含多元有機酸的肥料增效劑：將蘋果酸、酒石酸、檸檬酸、草酸、丁二酸、腐植酸和聚穀氨酸按重量比(0.08：0.10：0.20：0.20：0.15：0.05：0.05)混合製得肥料增效劑。
實施例4
製備含多元有機酸的肥料增效劑：將蘋果酸、酒石酸、檸檬酸、草酸、丁二酸、腐植酸和聚穀氨酸按重量比(0.05：0.05：0.15：0.15：0.15：0.04：0.04)混合製得肥料增效劑。
實施例5
按照如下步驟製備含實施例1的肥料增效劑的增效肥料：
將硫銨溶液與磷酸混合後，再與低溫轉化後的硫酸氫鉀料漿形成混酸，混酸與氨氣在管式反應器內反應後形成料漿，然後添加實施例1製備的肥料增效劑，在噴漿造粒乾燥機內進行塗布造粒，然後輸送進冷卻塔進一步冷卻後即得到所述含多元有機酸肥料增效劑的添加肥(該製備方法具體步驟同常規複合肥的製備)。
所得增效肥料中營養元素為N：P2O5：K2O＝15：15：15，肥料增效劑的添加量為5‰。
實施例6
同實施例5，不同在於肥料增效劑的添加量為1％。
實施例7
同實施例5，不同在於肥料增效劑的添加量為0.1％。
實施例8
同實施例5，不同在於肥料增效劑的添加量為5％。
實施例9
同實施例5，不同在於肥料增效劑的添加量為0.05％。
實施例10
本發明增效肥料比單個或多個有機酸簡單混合效果更加優異
以盆栽小白菜為實驗對象，試驗設3個處理，小區長8m，寬3m，小區面積24m2。各處理均作為基肥施用，複合肥用量為450kg/hm2。其中各處理如下：
表1 小白菜試驗設計
表3 含多元有機酸增效複合肥對盆栽小白菜生長特性及產量的影響
本發明中製備的多元有機酸增效複合肥，能夠促進小白菜根部的發育，使根增粗、增大，對小白菜植株株高、地下部鮮重、地上部鮮重都有明顯的促進作用，可增產41.2％。而複合肥中簡單添加其中一種有機酸(T3-T9)的增產效果比本發明中增效肥增產效果低；複合肥中添加功效相同的有機酸(T10-T12)的增產效果也達不到本發明中增效肥增產效果。
實施例11
增效肥料促進作物增產試驗
以水稻為實驗對象進行小區試驗，試驗設2個處理，每個處理3次重複，小區長8m，寬3m，小區面積24m2，具體試驗處理如表1。各處理均作為基肥施用，複合肥用量為450kg/hm2。
表1 水稻試驗設計
表2 各處理對水稻的產量及其構成因素的影響
註：數值表示為平均值±標準差，同列數據後不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)
由表2可知，與普通複合肥對比，多元有機酸增效複合肥能顯著提高水稻有效穗數、千粒重和水稻產量，使水稻增產21.5％。
實施例12
增效肥料增效劑顯著提高肥料利用率試驗
以玉米為實驗對象，進行小區玉米試驗。試驗設計了3個處理，處理1為不施肥，處理2為施用普通複合肥(15-15-15，按照實施例5的方法製備，僅不含增效劑)，處理3為實施例6製備的增效肥料。小區長8m，寬3m，小區面積24m2，小區四周設置保護行。所施加的肥料為500kg/hm2。
通過對比玉米收穫後植株氮、磷、鉀的吸收量與播種前氮肥、磷肥、鉀肥的施入量，計算本發明中組合型肥料增效劑對肥料的利用率，試驗結果如下：
表4 含多元有機酸的肥料增效劑對肥料利用率的影響
由表4可知，本發明中多元有機酸增效複合肥與普通複合肥相比，對玉米N、P、K的利用率分別提高了32.1％、21.8％、23.9％。因此本發明中含多元有機酸的肥料增效劑能顯著促進糧食作物增產，提高肥料利用率。
實施例13
增效肥料顯著提高作物的抗鋁脅迫能力
以小白菜為實驗對象，進行小區玉米試驗。小區長8m，寬3m，小區面積24m2，小區四周設置保護行。試驗設計了3個處理，各處理土壤中Al的含量為50mg/kg，處理1為不施肥，處理2為施用普通複合肥(15-15-15，按照實施例5的方法製備，僅不含增效劑)，處理3為實施例7製備的多元有機酸增效複合肥。
表5 小白菜試驗設計
表6 含多元有機酸的肥料增效劑對小白菜鮮重和金屬吸收的影響
由表6可知，在Al脅迫的環境條件下，通過施加含多元有機酸的肥料增效劑，與不施肥的處理組相比，小白菜可增產20.3％，與只施普通複合肥相比增產15.6％。而且通過施加含多元有機酸的肥料增效劑，小白菜對Al的吸收大大降低。實驗結果表明，含多元有機酸的肥料增效劑能提高植物的抗Al脅迫的能力，從而促進植物的生長。
實施例14
增效肥料減少化肥的施用試驗
以盆栽小白菜為實驗對象，試驗設3個處理，其中處理1為試驗對照(普通複合肥15-15-15，按照實施例5的方法製備，僅不含增效劑)，施用量為400mg/kg土，處理2為實施例8製備的多元有機酸增效複合肥，施用量為400mg/kg土，處理3為實施例2製備的多元有機酸增效複合肥，施用量在處理2的基礎上減少15％，即施用量為340mg/kg土。
表3 含多元有機酸增效複合肥對盆栽小白菜生長特性及產量的影響
本發明中製備的多元有機酸增效複合肥，能夠促進小白菜根部的發育，使根增粗、增大，對小白菜植株株高、地下部鮮重、地上部鮮重都有明顯的促進作用，可增產41.2％。當減施15％質量的肥料時，依然可以對白菜產量提高17.5％，這說明本發明中含多元有機酸的肥料增效劑可以有效的減少化肥的使用量。