本发明属于肥料
技术领域：
，具体涉及一种含天然植物生长物质的肥料及其制备工艺。
背景技术：
：海藻中存在着可促进植物生长的天然植物生长物质，可作为植物的生长调节剂，以天然海藻为原料，提取海藻中的有效物质，生产出的含有海藻酸、内源植物激素等多种生物活性物质的可溶性肥料，是一类新型农用绿色有机肥料。海带是海藻源生物刺激素生产中最常用的原料之一。海带属于冷水性海藻，是一种在低温海水中生长的大型海生褐藻植物，在我国辽宁、山东、江苏、浙江、福建及广东省均有养殖，但自然生长的海带仅出现于青岛以北的黄海、渤海一带。海带既是一种营养价值很高的蔬菜，又是海藻肥料及饲料生产的优良原料。由于生长环境特殊，海带含有许多陆生生物不具有的碘、钾、镁、锰、锌、钛等微量元素以及海藻多糖、甘露醇等。此外，研究显示，海带中还含有大量的高活性成分和天然生物刺激素，如植物生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、多酚化合物等，这些物质可以刺激植物体内非特异性活性因子的产生和调节内源激素的平衡，能促进作物生长发育，提高产量，改善品质，增强作物抗旱、抗寒、抗病虫等多种抗逆功能等。利用海带生产海藻源生物刺激素的过程中，一方面要使藻体消解，使细胞壁尽可能达到完全破碎，进而使细胞内的内含物释放以及获取细胞内由大分子物质降解的、易于被吸收利用的小分子物质；另一方面要很好的保留其中的植物激素。在早期海藻源生物刺激素生产工艺中，人们过于重视其中的多糖、矿物质元素和微量元素等营养物质的提取，普遍采用的是高温、高压的提取方式，导致海藻中含有的植物激素被破坏，生产出来的肥料对作物的促生长作用不显著。中国专利CN104177136A公开了一种从海藻中提取肥料用活性物质的方法，海藻干粉经匀质、醇提、水提、冷碱液提取、纤维素-蛋白复合酶酶解、超滤膜分离等工艺，可提取海藻多糖、海藻酸、螯合态微量元素等有效成分用做海藻肥料生产。该方法提高了海藻多糖和海藻酸的提取率，但提取方法复杂，能耗大，成本高，且对植物激素的提取率低。目前制备海藻源生物刺激素的方法主要有物理机械法、化学提取法和生物法3种。物理机械法主要是采用现代化物理技术如均质、超声、研磨和渗透休克等使细胞破壁，但均质、研磨等操作细胞破壁率低，自由态的天然植物生长物质不能释放出来，且研磨法在其工艺流程中由于一直需要冷却而导致生产成本高；而超声波破壁技术成本高，且在工厂化生产中不易实施；渗透休克提取的目标化合物纯度高，但提取率低、操作麻烦且成本高。此外，物理机械法在提取过程中由于物理机械作用会产生大量的热量而影响提取效率。化学提取法一般指酸、碱水解法，采用酸性或碱性物质在高温条件下使海藻降解，可以提取得到高含量的海藻酸及其盐类，但高温作用和酸碱的长时间水解会对一部分植物激素造成破环，使其失去活性，不能充分提取植物激素。生物法主要指微生物发酵法，指在海藻中加入经过筛选的适宜微生物菌，经发酵的方式获得提取液，但由于微生物的筛选过程比较复杂和繁琐，在实际生产和应用中不易实施。因此，现有技术中从海带中提取天然植物生长物质的方法仍有待改进，如何最大程度地提取海带中的各种促生长活性成分是海带提取工艺改进的关键点。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有的技术缺陷，提供一种含天然植物生长物质的肥料及其制备工艺。本发明提供的含天然植物生长物质的肥料，含有丰富的海藻酸、海藻寡糖、细胞分裂素、脱落酸、赤霉素和甘露醇等生物活性物质，能有效促进作物的生长发育；同时，本发明含天然植物生长物质的肥料的制备工艺简单易行，可有效提取和保留海带中的生物活性物质，生产成本低，生产工艺易于控制，有利于大规模工厂化生产。本发明的技术方案如下：一种含天然植物生长物质的肥料的制备工艺，包括如下步骤：S1：将海带去杂洗净后晒干，粉碎，加入其质量0.5～2‰的六偏磷酸钠和3～8‰的无患子皂苷，混匀后按料液比1：(3～5)g/mL加水在温度为25～35℃的条件下浸提60～90min，过滤得浸提液I；将过滤后的海带按料液比1：(2～4)g/mL加水在温度为25～35℃的条件下浸提30～60min，过滤得浸提液II，保留海带渣备用；将浸提液I和浸提液II合并，混匀后减压浓缩至原体积的1/5～1/3，得浸提液浓缩液；S2：将海带渣按料液比1：(8～12)g/mL加水混匀，加入纤维素酶，在温度为50～65℃、pH值为5.8～6.5的条件下酶解1～2h；再加入果胶酶，在温度为45～60℃、pH值为3.0～5.0的条件下酶解0.75～1.5h；最后加入岩藻糖苷酶，在温度为45～60℃、pH值为5.5～7.0的条件下酶解0.75～1.5h，过滤，得酶解液；S3：调节酶解液的pH值为6.8～7.2，加入步骤S1所述浸提液浓缩液，混匀后减压浓缩至原体积的2/3～4/5，即得含天然植物生长物质的肥料。优选地，步骤S2加入的纤维素酶的用量为海带渣质量的1.2～1.8％。优选地，步骤S2加入的果胶酶的用量为海带渣质量的1.2～1.8％。优选地，步骤S2加入的岩藻糖苷酶的用量为海带渣质量的0.4～0.6％。本发明提供的含天然植物生长物质的肥料的制备工艺中，一方面，在浸提过程中加入六偏磷酸钠和无患子皂苷，可改变细胞膜的渗透性和改变细胞膜内的渗透压，促进有效物质外渗；另一方面，采用低温分级浸提可防止浸提过程中海带中有效成分的回吸，从而有效提高海带中赤霉素、细胞分裂素和脱落酸等内源植物激素、甘露醇等的浸出率，同时，将浸提液与海带渣分离，可避免后续对海带进行酶解处理过程对内源植物激素和甘露醇等生物活性成分的破坏，有效保留海带中内源植物激素、甘露醇等生物活性成分，提高肥料中天然植物生长物质的含量。在提高细胞壁破碎程度试验过程中，发明人意外地发现，在酶解过程中应用岩藻糖苷酶，可有效促进细胞壁破碎，促进细胞内的天然植物生长物质释放，提高肥料中天然植物生长物质的含量；同时，发明人经大量试验发现，采用纤维素酶-果胶酶-岩藻糖苷酶分级酶解技术，可使细胞壁破碎完全，不仅可以最大程度地使细胞内的内含物释放以及获取细胞内由大分子物质降解的、易于被吸收利用的小分子物质，且由于酶解过程条件温和，因此可以最大程度地保留海带中的天然植物生长物质，克服了酸解、碱解及高温对天然植物生长物质活性的破坏，使肥料中天然植物生长物质的含量得到很大的提高。经检测，本发明提供的含天然植物生长物质的肥料的制备工艺制得的含天然植物生长物质的肥料，其主要含有的天然植物生长物质种类及其含量如下：海藻酸18～25mg/g；海藻寡糖12～18mg/g；脱落酸0.3～0.4μg/L；赤霉素100～110μg/L；细胞分裂素140～160μg/L；甘露醇9～12g/L和有机质37～42g/L。本发明还提供一种含天然植物生长物质的水溶肥料，其包括如下成分：本发明所述的含天然植物生长物质的肥料、大量元素原料和/或微量元素原料和/或腐植酸原料。优选地，按质量比计，所述水溶肥料中含天然植物生长物质的肥料的含量为5～85％。优选地，所述大量元素原料选自尿素、磷酸二氢铵、硫酸钾、磷酸二氢钾和硝酸钾中的一种或多种。优选地，所述微量元素原料选自硫酸亚铁、硫酸锌、硫酸锰、硫酸铜、钼酸铵和硼酸中的一种或多种。优选地，所述腐植酸原料选自矿物源腐植酸、生化黄腐酸、黄腐酸钾中的一种或多种。优选地，所述水溶肥料还包括氢醌、木质素磺酸钠、壳聚糖谷氨酸盐和3，4二甲基吡唑磷酸盐。优选地，按质量比计，所述水溶肥料由如下成分组成：本发明所述的含天然植物生长物质的肥料10～20％、尿素15～25％、生化黄腐酸液10～20％、氢醌1～5％、木质素磺酸钠2～8％、壳聚糖谷氨酸盐5～15％、3，4二甲基吡唑磷酸盐1～5％和水5～50％。优选地，按质量比计，所述水溶肥料由如下成分组成：本发明所述的含天然植物生长物质的肥料15％、尿素20％、生化黄腐酸液18％、氢醌3％、木质素磺酸钠6％、壳聚糖谷氨酸盐10％、3，4二甲基吡唑磷酸盐4％和水24％。本发明提供的含天然植物生长物质的水溶肥料在土壤中的有效状态稳定，可促进作物对肥料和土壤中养分的吸收，促进和刺激作物生长，增强作物抗旱、抗寒、抗病虫等多种抗逆功能，同时可促进叶绿素的合成，增强光合作用，促进糖分积累和转化，提高作物品质和产量，肥料利用率高。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：1)本发明提供的含天然植物生长物质的肥料的制备工艺，通过加入六偏磷酸钠和无患子皂苷进行低温分级浸提和采用分级酶解技术，并创造性地将岩藻糖苷酶应用于海带天然植物生长物质提取工艺中，提高了海带中内源植物激素、甘露醇、海藻酸、海藻寡糖等的提取率，克服了酸解、碱解及高温对天然植物生长物质活性的破坏，使肥料中天然植物生长物质的含量得到很大的提高；2)本发明提供的含天然植物生长物质的肥料的制备工艺简单易行，生产成本低，生产工艺易于控制，有利于大规模工厂化生产；3)本发明提供的含天然植物生长物质的肥料，高活性天然植物生长物质的含量高，可以有效促进种子萌发，增加根系活力；增强作物抗旱、抗寒、抗病虫等多种抗逆功能；促进叶绿素的合成，增强光合作用，促进糖分积累和转化，提高作物品质和产量；4)本发明提供的含天然植物生长物质的水溶肥料在土壤中的有效状态稳定，可促进作物对肥料和土壤中养分的吸收，促进和刺激作物生长，增强作物抗旱、抗寒、抗病虫等多种抗逆功能，同时可促进叶绿素的合成，增强光合作用，促进糖分积累和转化，提高作物品质和产量，肥料利用率高。附图说明图1酶解处理前海带细胞细胞壁电镜图。图2酶解处理后海带细胞细胞壁电镜图。具体实施方式以下通过具体实施方式进一步描述本发明，但本发明不仅仅限于以下实施例。在本发明的范围内或者在不脱离本发明的内容、精神和范围内，对本发明进行适当修改、等同变化或修饰，对于本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明的范围之内。本发明实施例中所用原料，如无特殊说明，均可通过常规市售途径获得，如：纤维素酶购自青岛吉宝中新国际贸易有限公司，规格：700EGU/mL；果胶酶购自宁夏夏盛实业集团有限公司，规格：600U/mL；岩藻糖苷酶购自上海甄准生物科技有限公司，规格：10Uat25℃。实施例1含天然植物生长物质的肥料及其制备本发明实施例1含天然植物生长物质的肥料，其制备工艺包括如下步骤：S1：将海带去杂洗净后晒干，粉碎，加入其质量0.5‰的六偏磷酸钠和3‰的无患子皂苷，混匀后按料液比1：5g/mL加水在温度为25℃的条件下浸提90min，过滤得浸提液I；将过滤后的海带按料液比1：3g/mL加水在温度为25℃的条件下浸提60min，过滤得浸提液II，保留海带渣备用；将浸提液I和浸提液II合并，混匀后减压浓缩至原体积的1/3，得浸提液浓缩液；S2：将海带渣按料液比1：8g/mL加水混匀，加入海带渣质量1.2％的纤维素酶，在温度为50℃、pH值为5.8的条件下酶解2h；再加入海带渣质量1.5％的果胶酶，在温度为45℃、pH值为3.8的条件下酶解0.75h；最后加入海带渣质量0.4％的岩藻糖苷酶，在温度为45℃、pH值为7.0的条件下酶解1.5h，过滤，得酶解液；S3：调节酶解液的pH值为7.0，加入步骤S1所述浸提液浓缩液，混匀后减压浓缩至原体积的2/3，即得本发明实施例1含天然植物生长物质的肥料。实施例2含天然植物生长物质的肥料及其制备本发明实施例2含天然植物生长物质的肥料，其制备工艺包括如下步骤：S1：将海带去杂洗净后晒干，粉碎，加入其质量2‰的六偏磷酸钠和8‰的无患子皂苷，混匀后按料液比1：4g/mL加水在温度为35℃的条件下浸提60min，过滤得浸提液I；将过滤后的海带按料液比1：2g/mL加水在温度为35℃的条件下浸提30min，过滤得浸提液II，保留海带渣备用；将浸提液I和浸提液II合并，混匀后减压浓缩至原体积的1/5，得浸提液浓缩液；S2：将海带渣按料液比1：12g/mL加水混匀，加入海带渣质量1.8％的纤维素酶，在温度为55℃、pH值为6.2的条件下酶解1h；再加入海带渣质量1.8％的果胶酶，在温度为50℃、pH值为4.5的条件下酶解1h；最后加入海带渣质量0.6％的岩藻糖苷酶，在温度为55℃、pH值为6.0的条件下酶解0.75h，过滤，得酶解液；S3：调节酶解液的pH值为7.0，加入步骤S1所述浸提液浓缩液，混匀后减压浓缩至原体积的4/5，即得本发明实施例2含天然植物生长物质的肥料。实施例3含天然植物生长物质的肥料及其制备本发明实施例3含天然植物生长物质的肥料，其制备工艺包括如下步骤：S1：将海带去杂洗净后晒干，粉碎，加入其质量1‰的六偏磷酸钠和5‰的无患子皂苷，混匀后按料液比:1：4g/mL加水在温度为30℃的条件下浸提80min，过滤得浸提液I；将过滤后的海带按料液比1：3g/mL加水在温度为30℃的条件下浸提40min，过滤得浸提液II，保留海带渣备用；将浸提液I和浸提液II合并，混匀后减压浓缩至原体积的1/3，得浸提液浓缩液；S2：将海带渣按料液比1：10g/mL加水混匀，加入海带渣质量1.5％的纤维素酶，在温度为60℃、pH值为6.0的条件下酶解1.5h；再加入海带渣质量1.5％的果胶酶，在温度为60℃、pH值为4.0的条件下酶解1h；最后加入海带渣质量0.5％的岩藻糖苷酶，在温度为60℃、pH值为6.5的条件下酶解1h，过滤，得酶解液；S3：调节酶解液的pH值为7.0，加入步骤S1所述浸提液浓缩液，混匀后减压浓缩至原体积的2/3，即得本发明实施例3含天然植物生长物质的肥料。实施例4含天然植物生长物质的水溶肥料及其制备本发明实施例4所述含天然植物生长物质的水溶肥料，按质量比计，由如下成分组成：本发明实施例1制备的含天然植物生长物质的肥料85％，磷酸二氢钾15％。制备方法：在反应釜中加入85％本发明实施例1制备的的含天然植物生长物质的肥料和15％的磷酸二氢钾，搅拌混合均匀，即得含天然植物生长物质的水溶肥料。实施例5含天然植物生长物质的水溶肥料及其制备本发明实施例5所述含天然植物生长物质的水溶肥料，按质量比计，由如下成分组成：本发明实施例3制备的含天然植物生长物质的肥料10％，尿素23％和生化黄腐酸液67％。制备方法：在反应釜中加入10％本发明实施例3制备的的含天然植物生长物质的肥料，23％的尿素和67％的生化黄腐酸，搅拌混合均匀，即得含天然植物生长物质的水溶肥料。实施例6含天然植物生长物质的水溶肥料及其制备本发明实施例6所述含天然植物生长物质的水溶肥料，按质量比计，由如下成分组成：本发明实施例2制备的含天然植物生长物质的肥料8％，硝酸锌15％，硫酸亚铁15％，钼酸铵1％，硼酸1％，用水补足100％。制备方法：在反应釜中加入8％本发明实施例2制备的的含天然植物生长物质的肥料，再依次加入15％的硝酸锌、15％的硫酸亚铁，1％的钼酸铵和1％的硼酸，最后加60％的水，搅拌混合均匀，即得含天然植物生长物质的水溶肥料。实施例7含天然植物生长物质的水溶肥料及其制备本发明实施例7所述含天然植物生长物质的水溶肥料，按质量比计，由如下成分组成：本发明实施例3制得的含天然植物生长物质的肥料10％、尿素23％、生化黄腐酸液20％、氢醌1％、木质素磺酸钠2％、壳聚糖谷氨酸盐5％、3，4二甲基吡唑磷酸盐5％和水34％。制备方法：在反应釜中加入10％本发明实施例3制得的含天然植物生长物质的肥料，再依次加入23％的尿素、20％的生化黄腐酸液、1％的氢醌、2％的木质素磺酸钠、5％的壳聚糖谷氨酸盐、5％的3，4二甲基吡唑磷酸盐，最后加34％的水，搅拌混合均匀，即得含天然植物生长物质的水溶肥料。实施例8含天然植物生长物质的水溶肥料及其制备本发明实施例8所述含天然植物生长物质的水溶肥料，按质量比计，由如下成分组成：本发明实施例3制得的含天然植物生长物质的肥料15％、尿素20％、生化黄腐酸液18％、氢醌3％、木质素磺酸钠6％、壳聚糖谷氨酸盐10％、3，4二甲基吡唑磷酸盐4％和水24％。制备方法：在反应釜中加入15％本发明实施例3制备的的含天然植物生长物质的肥料，再依次加入20％的尿素、18％的生化黄腐酸液、3％的氢醌、6％的木质素磺酸钠、10％的壳聚糖谷氨酸盐、4％的3，4二甲基吡唑磷酸盐，最后加24％的水，搅拌混合均匀，即得含天然植物生长物质的水溶肥料。对比例1含天然植物生长物质的肥料及其制备与实施例3相比，本对比例含天然植物生长物质的肥料的区别仅在于：制备工艺步骤S1为：将海带去杂洗净后晒干，粉碎，加入其质量1‰的六偏磷酸钠和5‰的无患子皂苷，混匀后按料液比:1：7g/mL加水在温度为30℃的条件下浸提120min，过滤得浸提液，保留海带渣备用；将浸提液减压浓缩至原体积的1/3，得浸提液浓缩液。其余步骤同实施例3。对比例2含天然植物生长物质的肥料及其制备与实施例3相比，本对比例含天然植物生长物质的肥料的区别仅在于：制备工艺步骤S1中不加六偏磷酸钠。其余步骤同实施例3。对比例3含天然植物生长物质的肥料及其制备与实施例3相比，本对比例含天然植物生长物质的肥料的区别仅在于：制备工艺步骤S2中，不加岩藻糖苷酶进行酶解。其余步骤同实施例3。对比例4含天然植物生长物质的水溶肥料及其制备与实施例8相比，本对比例含天然植物生长物质的水溶肥料的区别仅在于：不含氢醌。其余同实施例8。对比例5含天然植物生长物质的水溶肥料及其制备与实施例8相比，本对比例含天然植物生长物质的水溶肥料的区别仅在于：不含壳聚糖谷氨酸盐。其余同实施例8。试验例一、天然植物生长物质的含量测定以实施例1-3，对比例1-3制备得到的含天然植物生长物质的肥料为试验样品，对其海藻酸、海藻寡糖、脱落酸、赤霉素、细胞分裂素、甘露醇和有机质的含量进行测定，测定结果见表1。表1含天然植物生长物质的肥料中各天然植物生长物质的含量由表1的结果可知：(1)本发明提供的含天然植物生长物质的肥料含有高含量的脱落酸、赤霉素、细胞分裂素、海藻酸、海藻寡糖、甘露醇等天然植物生长物质，促生长发育的活性高，因此可有效的促进作物生长发育；(2)本发明提供的含天然植物生长物质的肥料的制备工艺简单易行，克服了酸解、碱解及高温对天然植物生长物质活性的破坏，可有效提取和保留海带中的生物活性物质，用透射电子显微镜对实施例3含天然植物生长物质的肥料制备过程中酶解处理前后海带细胞细胞壁的破碎情况进行观察，结果如图1和图2所示，由图2可知，酶解处理后海带细胞的细胞壁破碎完全，因此可以使细胞内的内含物释放以及获取细胞内由大分子物质降解的、易于被吸收利用的小分子物质，提高肥料中天然植物生长物质的含量；(3)对比例1采用一次浸泡工艺，由于料液比高和浸泡时间长造成脱落酸、赤霉素、细胞分裂素和甘露醇等活性成分回吸，天然植物生长物质浸出率降低；对比例2肥料制备工艺中，浸提过程不加六偏磷酸钠，制得的肥料中脱落酸、赤霉素等成分含量显著下降；对比例3肥料制备工艺中酶解过程不使用岩藻糖苷酶，制得的肥料各种天然植物生长物质的含量均显著降低，说明岩藻糖苷酶可有效提高海带中天然植物生长物质的提取率。试验例二、小麦发芽试验1、试验样品：本发明实施3含天然植物生长物质的肥料，用蒸馏水稀释900倍后备用。2、试验方法：选取大小均匀、籽粒饱满的小麦种子，试验组和空白对照组各设4组，80颗小麦种子为一组，各组小麦种子用3％的过氧化氢消毒后浸种4小时，其中，试验组小麦种子用900倍稀释后的实施例3含天然植物生长物质的肥料进行浸种，空白对照组小麦种子用蒸馏水进行浸种。浸种结束后，将小麦种子放入铺有滤纸的培养皿中进行发芽试验，试验期间滤纸用蒸馏水保持润湿。记录24h和48h后各组小麦的发芽率以及72h和96h后各组发芽小麦种子的根数、茎长和根长，取平均值。3、试验结果：见表2和表3。表2小麦发芽率表3发芽小麦种子的根数、茎长和根长由表2的结果可知，试验组小麦种子24h后的发芽率显著高于空白对照组，说明本发明含天然植物生长物质的肥料可有效促进小麦种子快速发芽，提高小麦种子的发芽率；由表3的结果可知，试验组发芽小麦种子的根数与空白对照组相比，无显著差别，但试验组发芽小麦种子的茎长和根长均显著长于空白对照组，说明本发明含天然植物生长物质的肥料可有效促进发芽小麦种子茎和根的生长。综上可知，本发明含天然植物生长物质的肥料天然植物生长物质的含量高，可有效促进种子萌发，增加根系活力，促进作物的生长发育。试验例三、玉米增产试验1、试验样品：实施例8、对比例4和对比例5制得的含天然植物生长物质的水溶肥料。2、试验方法：将试验样品结合玉米灌溉施肥，分别在玉米苗期施用2kg/亩，拔节期施用5kg/亩，大喇叭口期施用8kg/亩，抽雄吐丝期施用10kg/亩，灌浆期施用5kg/亩，计算产量、增产率和肥料利用率。阳性对照组以同样的方法施用氮、磷含量相同的同样量的普通水溶肥料。3、试验结果：见表4。表4玉米增产试验结果项目施肥量kg/亩玉米产量kg/亩增产率％肥料利用率％普通水溶性肥料30736028.76实施例83098734.1043.54％对比例43089421.4735.07％对比例53087218.4833.75％由表4的结果可知，本发明提供的含天然植物生长物质的水溶肥料在土壤中的有效状态稳定，可促进作物对肥料和土壤中养分的吸收，促进和刺激作物生长，增强作物抗旱、抗寒、抗病虫等多种抗逆功能，同时，可促进叶绿素的合成，增强光合作用，促进糖分积累和转化，提高作物品质和产量，肥料利用率高。对比例4含天然植物生长物质的水溶肥料不含氢醌，对比例5含天然植物生长物质的水溶肥料不含壳聚糖谷氨酸盐，对玉米的增产效果不如本发明实施例8含天然植物生长物质的水溶肥料，说明氢醌和壳聚糖谷氨酸盐的应用有利于提高作物的产量和肥料利用率。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。当前第1页1 2 3