一种促进农作物生长的古龙酸组合物及其复合制剂与应用

1.本发明属于生物制剂技术领域，具体涉及一种促进农作物生长的古龙酸组合物、复合制剂及应用。


背景技术：

2.随着人口增加和人们物质生活水平提高，对高质量的农产品需求逐年增加，在当前耕地面积减少情况下，必须提高农作物产量和品质。但是农作物生长过程中受土壤条件、气候条件、秸秆还田、种子发芽情况、耕作状况以及病虫害的影响比较大。一旦植株种子发芽、出苗不好，根系扎得不深，发育不良，会严重影响植株的生长发育。农作物生长后期又容易碰到高温、低湿或阴雨天气，光照不好，光合作用受到严重影响。容易造成灌浆不足、成熟期推迟，千粒重减少，影响农作物的产量。
3.近年来，人们通过喷施叶面肥、植物生长调节剂来调控植物生长发育，来达到稳产增产，但是当前植物生长调剂和叶面肥在应用过程害存在一些问题，如药害问题和药肥残留问，对农产品品质有一定影响，对人体健康产生危害。
4.古龙酸(gulonic acid，，以下简称gul)是人工合成维生素c的中间体，古龙酸母液中的古龙酸主要为vc前体2-酮基-l-古龙酸(2-keto-l-gulonic,2-kga)，吕淑霞等在“维生素c前体2-酮基-l-古龙酸二步混菌发酵研究新进展”一文中总结古龙酸的发酵方法：第一步为醇糖转化：即利用生黑醋酸杆菌(gluconobacter melanogenus)发酵将d-山梨醇转化为l-山梨糖；第二步为糖酸转化：即采用伴生菌(巨大芽胞杆菌sacillus megaterium.)和产酸菌(普通生酮基古龙酸菌)进行混菌发酵，使l-山梨糖转化为合成vc重要前体物质2-酮基-l-古龙酸。文献“古龙酸母液和北虫草废弃培养基混制有机肥对设施蔬菜和土壤肥力的影响”公开了古龙酸在黄瓜栽培中的应用，其应用原理是通过提高土壤有机质含量来促进黄瓜的生长。目前，利用古龙酸母液复配产品促进植物生长，改善品质的尚未见报道。


技术实现要素：

5.针对以上问题，本发明提供一种促进农作物生长的古龙酸组合物及其复合制剂与应用。该复合制剂通过种子处理或叶面喷施，能提高种子发芽率，促进植物生长，增加叶绿素含量，促进光合作用，增加植物产量，综合提高农作物的产量和品质。
6.为了实现上述发明目的，本发明首先提供了一种促进农作物生长的古龙酸组合物，该组合物由由含有2-酮基-l-古龙酸的古龙酸母液和氨基酸组成；上述古龙酸母液为维生素c生产发酵过程中中间体，经300目过滤去除残渣，通过稀释或浓缩方法，将其中古龙酸有效成分(即2-酮基-l-古龙酸)的含量定量为质量百分比占古龙酸母液总质量的60％。
7.优选的，上述古龙酸组合物中，以质量份计，古龙酸母液占60～70份，氨基酸有效成分占3～4份。
8.优选的，上述古龙酸组合物中，以质量份计，古龙酸母液占60份，氨基酸有效成分占4份。
9.作为优选，上述古龙酸组合物中的氨基酸包括多种氨基酸的复合物，该复合氨基酸为利用常规方法使羽毛水解后形成的多种氨基酸混合物原粉(由南京宁粮生物科技有限公司提供)，总氨基酸含量(即氨基酸有效成分)为40％，其中，主要为天冬氨酸2.8％、丝氨酸4.4％、谷氨酸3.9％、甘氨酸5.2％、脯氨酸5.6％、缬氨酸3.2％、丙氨酸3.5％、苯丙氨酸2.6％，及其他氨基酸8.8％。
10.其次，本技术还提供了一种复合制剂，该复合制剂包括上述古龙酸组合物及辅料；所述辅料包含农业上可以接受的调酸剂、助剂(如乳化助剂)等。该复合制剂的剂型为农业上允许的任一种剂型，具体可选自水剂、水乳剂、悬浮剂中至少一种。
11.作为优选，上述复合制剂中，以质量百分比计，古龙酸组合物占所述复合制剂40-45％，余量为辅料。
12.作为优选，上述复合制剂中，所述辅料包括，以质量份计，消泡剂1-5份；防腐剂0.1-0.5份；碱性调酸剂1-10份；乳化助剂1-10份；蒸馏水15-30份。
13.作为优选，所述复合制剂中，所述辅料包括，以质量份计，消泡剂2-4份；防腐剂0.2-0.4份；碱性调酸剂2-6份；乳化助剂2-6份；蒸馏水8-50份。
14.在本技术的一个实施例中，以质量份计，所述辅料包括，以质量份计，有机硅消泡剂3份；防腐剂0.3份；碱性调酸剂4份；乳化助剂4份；蒸馏水44.7份。
15.作为优选，上述复合制剂中的防腐剂包括山梨酸钠、磷酸三钾、苯甲酸钠、山梨酸钾、脱氢乙酸钠、丙酸钙、双乙酸钠中的一种或多种组合。
16.作为优选，上述复合制剂中的消泡剂为有机硅消泡剂，优选硅油。
17.作为优选，上述复合制剂中的碱性调酸剂为农业常用的碱性肥料添加剂，优选硅酸钙、硫酸钾、磷酸二氢钾、尿素、钼酸铵、硝酸铵钙中一种或多种组合。
18.作为优选，上述复合制剂中的乳化助剂为各种常规表面活性剂，可选自阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性离子表面活性剂等作为乳化剂、防冻剂、消泡剂、润湿剂、粘附剂等；如乙二醇、丙三醇、烷基糖苷、1，2-丙二醇、聚乙二醇、椰油基聚氧乙烯醚、尿素、山梨醇、聚氧丙烯醚等中的一种或多种组合。
19.上述复合制剂采用常规制备农药/剂型的方法制备，包括将组合物与辅料进行混合，高速搅拌、高速剪切研磨等步骤，如本领域工具书《农药加工及使用技术》中公开的制备方法。
20.第三，本技术还提供了上述组合物及复合制剂在如下至少一种中的应用：
21.6)提高种子发芽率，促进根系和幼苗生长；
22.7)增加叶绿素含量，提高叶片光合作用，延缓功能叶衰老；
23.8)提高农作物的抗逆性(抗寒性/抗旱性)和抗病性；
24.9)促进农作物的生长；
25.10)提高农作物的产量。
26.本技术中术语“农作物”优选经济作物；具体而言，包括小麦、水稻、玉米等粮食及蔬菜、棉花、果树中的至少一种。
27.本技术中，术语“经济作物”指包括蔬菜、瓜果、花卉等园艺作物的广义经济作物；包括蔬菜、瓜果、花卉等园艺作物。按其用途分为：纤维作物(棉花、麻类、蚕桑)、油料作物(花生、油菜、芝麻、大豆、向日葵等)；糖料作物(甜菜、甘蔗)；饮料作物(茶叶、咖啡、可可)；
嗜好作物(烟叶)、药用作物(人参、贝母等)热带作物(橡胶、椰子、油棕、剑麻)。
28.上述复合制剂的应用方式包括浸种、拌种或叶面喷施，也可根据农业上实际需要采用其他使用技术。所述浸种是指将复合物制剂稀释500-1500倍后，作为药液进行浸种24-48，种子量为药液质量的80％，催芽6-24小时后播种。所述拌种施用方法如下，将有效成分含量(即古龙酸组合物)为30-300g的复合制剂，用适量水稀释后，与300-450kg小麦种子拌均匀，晾干后，用播种机进行播种。所述叶面喷施方法如下，在冬小麦分蘖拔节前，按照制剂有效成分含量(即古龙酸组合物)为300-1200g gai/hm2，兑水450kg喷细雾于小麦叶片。
29.本发明提供的古龙酸组合物搭配科学且配比合理，从多方面促进农作物生长发育，改善品质。经过室内试验和田间试验证明，本发明的复合制剂，通过浸种或拌种，可以提高种子发芽率，促进根系和幼苗生长；通过叶面喷施，可以显著地增加叶片叶绿素含量，促进光合作用；促进农作物营养生长和生殖生长，从而增加产量，改善农产品的品质。本技术实施例还验证了，组合物制剂的生物活性比单剂具有较大提升，因此混剂比单剂具备更大的市场开发价值。
附图说明
30.图1为古龙酸复合制剂水剂的生产工艺流程图。
31.图2为古龙酸复合制剂水乳剂的生产工艺流程图。
32.图3为古龙酸复合制剂对水稻根系和胚芽促生作用试验照片；
33.图3中，a-d依次为试验5天后，ck组、实施例1古龙酸复合物水剂稀释1500倍实验组、实施例1古龙酸复合物水剂稀释2000倍实验组、实施例1古龙酸复合物水剂稀释4000倍实验组的水稻根系和胚芽照片。
34.图4为古龙酸复合制剂及其他生长调剂对水稻秧苗的促生作用试验照片；
35.图4中，a-d依次为清水ck组、实施例1古龙酸复合物水剂稀释1500倍组、0.01％(浓度)芸苔素稀释4000倍组，3％(浓度)赤霉素稀释1500倍组。
36.图5为实施例1制备的古龙酸复合制剂水剂浸种对水稻秧苗的促生试验照片；
37.图5中，a-c依次为栽培稻清水浸种ck组、栽培稻实施例1古龙酸复合物水剂1500倍稀释组、杂草稻清水浸种ck组。
具体实施方式
38.下面结合具体实施实例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。下述实例中百分数为质量百分数。
39.实施例中的古龙酸母液购自江苏江山制药有限公司提供，其中古龙酸有效含量(即2-酮基-l-古龙酸含量)为50-70％，每批次的古龙酸含量有差异，低浓度的通过蒸发进行浓缩，高浓度的加入蒸馏水进行稀释，将古龙酸母液的有效成分定量为60％。
40.实施例中使用的氨基酸购自南京宁粮生物科技有限公司，为多种氨基酸的混合物，该混合氨基酸为羽毛水解后形成的多种氨基酸混合物原粉，总氨基酸含量为40％。其中，主要氨基酸为天冬氨酸2.8％、丝氨酸4.4％、谷氨酸3.9％、甘氨酸5.2％、脯氨酸5.6％、缬氨酸3.2％、丙氨酸3.5％、苯丙氨酸2.6％，及其他氨基酸8.8％。在具体实施中，亦可以使
用其他方法常规方法制备获得的氨基酸及氨基酸混合物。
41.实施例中的有机硅消泡剂购自广东中联邦精细化工有限公司，商品名称为有机硅油消泡剂b-313，其主要成分为硅油。
42.防腐剂为磷酸三钾，购自江苏科伦多食品配料有限公司。
43.助剂为市售的润湿剂-吐温20。
44.实施例中的42％(质量百分数)古龙酸水剂为实验室自配。利用60％古龙酸母液70克，加入调酸剂(氢氧化钾)5克、消泡剂(有机硅油)0.3克、防腐剂(磷酸三钾)0.3克、乳化助剂(润湿剂-吐温20)3克、蒸馏水21.4克，高速搅拌均匀配制而成。
45.实施例中施用的氨基酸水剂为10％(浓度)复合氨基酸，由南京宁粮生物科技有限公司提供。
46.实施例1 45％古龙酸复合物水剂的配制
47.古龙酸母液70克，氨基酸有效用量3克，调酸剂(氢氧化钾)5克，消泡剂(有机硅油)0.3克，磷酸三钾0.3克，乳化助剂(吐温20)3克，蒸馏水15.4克；
48.制备工艺流程如附图1所示，将古龙酸母液、防腐剂、调酸剂加入混合搅拌器中混合均匀，再加入氨基酸、有机硅消泡剂和防冻剂(1，2-丙二醇)，再次搅拌均匀后，加入乳化剂吐温20，充分搅拌后，即获得45％古龙酸复合物水剂。参照农药水剂产品标准hg/t 2467.6-2003的标准，经60℃恒温箱热储藏14天，液体外观保持均一透明，不沉降、不分层，即为合格产品。
49.具体应用中，本实施例获得的水剂可兑水稀释成任何所需浓度的溶液。
50.实施例2 40％古龙酸复合物水乳剂的配制
51.古龙酸母液60克，氨基酸(以有效用量计)4克，碱性调酸剂(磷酸二氢钾)4克；木质素磺酸钠3克，黄原胶0.3克，乙二醇5克，有机硅消泡剂0.3克，磷酸三钾0.3克，助剂(椰油基聚氧乙烯醚)4克，蒸馏水补足至100克；将上述材料加入混合搅拌器中混合均匀，即制得40％古龙酸复合物水乳剂。
52.该水乳剂采用本领域常规方法制备，具体制备流程如附图2所示，将古龙酸母液、防腐剂、有机硅消泡剂、调酸剂加入混合搅拌器中混合均匀，形成均一溶液a；再加入氨基酸、助剂和水，经高速剪切(高速剪切机10000rpm，剪切30分钟)形成均一溶液b，将溶液b加入到溶液a中，再次搅拌均匀后，即获得40％古龙酸复合物水乳剂。参照农药水乳剂的产品标准hg t 2467.9-2018的标准，经60℃恒温箱热储藏14天，液体外观保持均一透明，不沉降、不分层，即为合格产品。
53.本实施例制备的水乳剂在应用中，可兑水稀释成任何所需浓度的水乳液。
54.实施例3室内培养皿浸种、催芽试验
55.试验的水稻品种为南粳9108。该品种由江苏省农业科学院粮食作物研究所育成并在生产上大面积推广。
56.按照表1的配方，利用古龙酸母液复合制剂不同稀释浓度进行浸种处理水稻种子，通过与空白对照的种子发芽率和发芽势等农艺性状指标来衡量不同配制方法的合理性。
57.将实施例1和实施例2配制的古龙酸复合制剂的水剂和水乳剂分别稀释250、500、1000、2000和4000倍液进行水稻浸种。
58.空白对照组用蒸馏水处理，设为ck组。
59.将水稻种子分别浸种48小时后，沥干，放在30℃，湿度65％的人工气候室催芽，3天后调查统计发芽率、胚芽和胚根的长度；5天后调查统计发芽率、胚芽以及须根的数量和长度，检测结果如下表1、表2所示。
60.表1、古龙酸复合制剂的不同配方对水稻发芽影响(催芽后3天)
[0061][0062][0063]
注：同一行数据后的不同字母表示差异达显著水平(大写字母为p《0.01；小写字母为p《0.05)，下同。
[0064]
由表1的试验结果可知，催芽3天后，单独使用10％氨基酸水剂，无论是高浓度还是低浓度，对水稻种子的发芽率都没有显著影响，与对照相比也没有差异；对胚芽长度只有250倍液与对照相比有显著性差异，其他浓度间没有显著性差异；对胚根长度影响，只有500倍液与空白对照和其他浓度间有显著性差异，但没有极显著性差异。
[0065]
单独使用42％古龙酸水剂浸种催芽，对水稻发芽率有一定提高，比对照增幅为2-6个百分点，各浓度与对照之间没有显著性差异；但是各浓度的胚芽长度比空白对照显著增长，达到极显著差异，以500-1000倍的浓度促进胚芽生长最强；各浓度的胚根长度对对照之间有显著性，但没有极显著性差异。
[0066]
而45％古龙酸与氨基酸复合制剂水剂及40％古龙酸与氨基酸复合制剂水乳剂，浸种催芽3天后，对水稻发芽率具有显著促进作用，其中水剂1000-4000倍液的促进作用最强，比对照增幅为5.5～12.5个百分点，具有显著性差异。比单剂42％古龙酸水剂有明显增加，
比10％氨基酸水剂有显著性增加。进一步，两种复合制剂对水稻胚芽和胚根的生长影响较大，与空白对照和10％氨基酸水剂相比都有显著增长，达到极显著水平。其中45％古龙酸复合制剂水剂250-500倍液对胚芽促生作用最强，2000-4000倍液对胚根促生作用最强，说明古龙酸与氨基酸复配具有明显的增效作用。
[0067]
表2古龙酸复合制剂的不同配方对水稻发芽影响(催芽后5天)
[0068][0069]
由表2的试验结果可知，古龙酸复合制剂及单剂古龙酸和氨基酸不同浓度浸种催芽5天后，对水稻种子发芽率影响与3天相比没有变化。
[0070]
进一步分析发现，浸种催芽5天后，不同浓度的古龙酸复合制剂水剂和水乳剂对水稻胚芽和胚根生长都有较大的促进作用，与空白对照和10％氨基酸水剂处理都达到极显著水平。以水剂的高浓度(250-1000倍)对胚芽促生作用较强；低浓度(1000-4000倍)对胚根的促生作用较强，比空白对照、42％古龙酸单剂和10％氨基酸单剂都有极显著性差异。
[0071]
进一步研究还发现，不同浓度的古龙酸复合制剂水剂和水乳剂对水稻须根长度影响较大，可以极显著地提高水稻须根数量。无论是水剂和水乳剂都能显著提高根系数量，以浓度1000-2000倍液最为显著，其须根数量是空白对照和氨基酸单剂处理的2-3倍，是古龙酸单剂处理的1-2倍。处理间都达到了极显著水平。此外，图3为实施例1古龙酸复合制剂水剂稀释计浸种5天后对水稻的根系和胚芽促生试验结果照片。从图3可见，使用实施例配置
的古龙酸复合水剂的稀释浸种，不仅可以提高须根的数量和生长势，而且可以增加须根上的根毛数量,有利于植物对土壤中营养物质的吸收利用。
[0072]
实施例4室内盆栽幼苗生长试验
[0073]
按照实施实例3，在人工气候室内，选取含有古龙酸有效成分42％古龙酸复合物水剂(实施例1制备)，开展不同浓度浸种处理水稻种子。设置室内的温度为30℃，湿度65％。处理方法为稀释1000倍、1500倍和2000倍，浸种48小时，催芽24小时后，播种于有营养土的盆钵中进行培养。每处理100粒种子，重复3次。
[0074]
空白组用清水浸种，为处理ck；
[0075]
同时分别以0.01％芸苔素稀释4000倍、3％赤霉素稀释1500倍浸种处理，作为对照组。
[0076]
其他的水肥管理措施按常规的田间管理措施。
[0077]
在播种15天后，测量株高、地上部分鲜重和叶绿色含量。试验结果见表3、图4和图5所示。
[0078]
表3 42％古龙酸复合物水剂稀释剂对水稻生长发育的影响(播种后15天)
[0079]
稀释倍数株高cm地上鲜重g叶绿色1000倍14.56a16.80a44.56a1500倍15.50a17.54a39.90ab2000倍13.74a13.22aba41.74abck9.23b10.98bb36.55b
[0080]
图4为古龙酸复合制剂及其他生长调剂对水稻秧苗的促生作用试验照片；图4中，a-d依次为清水ck组、实施例1古龙酸复合物水剂稀释1500倍试验组、0.01％芸苔素稀释4000倍组，3％赤霉素稀释1500倍组；分别浸种48小时，催芽24小时，播种15天后的水稻秧苗照片。
[0081]
图5为实施例1制备的古龙酸复合制剂水剂浸种对水稻秧苗的促生试验照片；图5中，a-c依次为栽培稻清水浸种ck组、栽培稻实施例1古龙酸复合物水剂1500倍稀释组、杂草稻(即野生稻)清水浸种ck组；分别浸种48小时，催芽24小时，播种15天后的水稻秧苗照片。
[0082]
由表3、图4和图5可知，经古龙酸复合物水剂浸种处理水稻种子，播种15天后，不同稀释倍数的古龙酸复合物水剂对水稻幼苗生长发育具有显著促生作用。以稀释1500倍浸种的促生作用最好。与对照相比达到极显著水平。
[0083]
进一步分析可知，不同稀释倍数的古龙酸复合物制剂浸种水稻种子，对株高具有显著性促生长作用。以1500倍稀释液对株高促生作用最强，1000倍的次之。与对照相比达到极显著水平。
[0084]
同时，不同稀释倍数的古龙酸复合物制剂浸种水稻种子，对地上部分鲜重具有较大影响，以1500倍稀释液对地上部分鲜重促生作用最强，1000倍的次之。与对照相比达到极显著水平。
[0085]
此外，不同稀释倍数的古龙酸复合物制剂浸种水稻种子，对叶片中的叶绿素含量影响显著，1000倍稀释液浸种比对照之间有显著性差异，其他与空白对照相比，差异不显著。
[0086]
综合表1～表3及图3～图5的结果可知，本发明提供的复合制剂不仅可以促进水
稻、小麦等作物的生长发育；而且可以增加水稻等作物的产量，改善品质。
[0087]
经室内试验证明，本发明提供的复合制剂搭配科学且配比合理，将古龙酸母液与氨基酸通过一定比例组合研究发现，组合制剂的生物活性比单剂的生物活性有很大程度的提高，其中的氨基酸和助剂等可以激发植物对古龙酸母液中的物质吸收利用；通过将古龙酸废液开发为农业上可以使用的营养制剂，可以减少医药行业的发酵物对环境的污染，变废为宝。因此，通过优选的加工技术，可以使古龙酸母液具有更大的开发价值。
[0088]
以上所述仅是本发明的优选实施方案，应当指出，对于本技术领域的技术人员来讲，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和提高，这些改进和提高也应视为本发明的保护范围。