一种防治大黄糠心的组合物及其制备方法与流程

1.本技术涉及药用植物种植改良的技术领域，更具体地说，它涉及一种防治大黄糠心的组合物及其制备方法。


背景技术：

2.药用植物，是指医学上用于防病、治病的植物。其植株的全部或一部分供药用或作为制药工业的原料。如益母草、天麻、大黄等。如大黄这类药用植物，其栽培年限越久，其有效成分含量越高，但在栽培后期却会出现糠心现象，通过研究发现，环境是影响大黄组分的主要因素，其次才是种源。而环境主要是包括气候和土壤因素，土壤对药用植物的生长发育、活性成分的合成积累有较大影响。目前大多采用“3414”氮、磷、钾配比施肥方案进行施肥，长期使用化肥会导致土壤板结、药用植物的药用活性成分降低，作物出现糠心现象。
3.据统计，中国城市每年产生餐厨废弃物不低于6000万吨，数量庞大的餐厨废弃物不但处理问题让社会头疼不已，直接填埋、焚烧等传统处理方式对生态安全、食品安全及人类健康形成极大的潜在危害。餐厨废弃物富含淀粉、纤维素、蛋白质、脂类等有机组分，同时含有一定量的钙、镁、钾、铁等元素，因此对餐厨废弃物进行资源转化也成了目前的研究热点。
4.如公开号为cn111320497a的中国专利公开了一种利用餐厨废弃物制备的土壤修复肥料及其制备方法和应用，所述土壤修复肥料包括:经厌氧热处理后的餐厨废弃物、复合菌剂和增效成分；土壤修复肥料按质量百分比计包括:经厌氧热处理后的餐厨废弃物90-99％、复合菌剂0.5-5％和增效成分0.1-5％。
5.将上述土壤修复肥料用以种植大黄类药用植物，栽培一段时间后因有效养分流失较快和养分不足而导致大黄出现糠心，因此研发一种防治大黄糠心的组合物及其制备方法尤为重要。


技术实现要素：

6.本技术提供一种防治大黄糠心的组合物及其制备方法，通过将餐厨废弃物进行有效的资源化利用，有效防治大黄类药用植物在栽培过程中出现糠心。
7.第一方面，本技术提供一种防治大黄糠心的组合物，采用如下的技术方案：
8.一种防治大黄糠心的组合物，包括营养剂和调理剂；所述营养剂包括以下重量份的原料：餐厨废弃物80-100份，壳皮类废弃物5-15份，秸秆类废弃物10-20份，复合菌2-5份；
9.所述调理剂包括以下重量份的原料：钙型微孔分子筛粉12-28份，氮型阴离子交换树脂15-25份，3-甲氧基儿茶酚1-2份，二茂铁1-2.5份，海藻酸钠1-3份。
10.通过采用上述技术方案，采用餐厨废弃物、壳皮类废弃物和秸秆类废弃物与复合菌配合，通过复合菌对其进行大分子碳结构降解转化反应，使其具有丰富的腐植酸和有机质含量，作为药用植物的营养剂，提高组合物的肥力，减少大黄类作物因营养不足而出现糠心，在发酵反应过程中，生成具有胶结作用的有机物，在一定程度上改善组合物内部结构，
减少养分流失。
11.调理剂中的二茂铁中含有环戊二烯基团和铁离子，3-甲氧基儿茶酚分子上含有多个酚羟基，酚羟基可与铁离子发生络合作用，形成网状结构，促使土粒团聚，可有效改善组合物的保蓄养分的能力，提高组合物内部结构稳定性，减少大黄类作物种植因养分流失而出现糠心。
12.调理剂中采用钙型微孔分子筛粉和氮型阴离子交换树脂，钙型微孔分子筛粉中存储有一定含量的钙离子，当土壤中水分过多时，土壤内的水分子浓度增加，水分子进入分子筛孔道内，钙离子从分子筛孔道中游离出来，海藻酸钠在钙离子的作用下，迅速发生离子交换，生成凝胶，以使得土壤内形成大分子团粒结构，使得土壤更好的保蓄养分并具有良好的缓冲性能，有效减少养分的流失，从而减少大黄类作物土壤养分流失出现糠心。
13.水分子进入分子筛孔道内后，阴离子交换树脂周边的oh-浓度增加，也会促进硝酸根离子从阴离子交换树脂中游离出来，被生成的凝胶固定，有效减少硝酸根离子随水分流失，以利于植物长效补充氮源，促进作物生长。
14.通过本技术的调理剂与营养剂复配，调理剂不仅具有优良的分散性能，能均匀协助营养剂分散，促进作物长效吸收，同时还能有效减少养分流失，减少大黄类作物在栽培过程中出现糠心。
15.优选的，钙型微孔分子筛粉包括以下重量份的原料：葡萄糖酸钙2-6 份，微孔分子筛粉10-22份。
16.通过采用上述技术方案，优化葡萄糖酸钙和微孔分子筛粉的用量配比，选用葡萄糖酸钙，其具有表面活性作用，不仅能够提供有效的钙离子，使其储存在微孔分子筛内，而且能改善微孔分子筛的表面活性，同时还能在后期为作物提供相应的碳源，促进作物生长。
17.优选的，钙型微孔分子筛粉通过以下步骤制得：按配比称取葡萄糖酸钙和微孔分子筛粉，加入质量为2-4倍葡萄糖酸钙质量的水中，搅拌均匀，于50℃-80℃反应60min-80min，220℃-260℃焙烧50min-100min，制得钙型微孔分子筛粉。
18.通过采用上述技术方案，先将葡萄糖酸钙配制成水溶液，然后先与微孔分子筛粉反应，再进行焙烧，以使得钙型微孔分子筛具备优良的表面活性，分散性佳，且能良好的负载一定量的钙离子，以利于后续与海藻酸钠进行交联反应，调节大黄栽培过程中的水分情况，有效减少因外界水分过多时造成养分快速流失的现象。
19.优选的，所述氮型阴离子交换树脂包括以下重量份的原料：质量浓度为10-20％的硝酸5-8份，阴离子交换树脂10-17份。
20.通过采用上述技术方案，优化硝酸与阴离子交换树脂的用量配比，使阴离子交换树脂中含有适量的硝酸根离子，以便于为作物提供一定量的氮源。
21.优选的，氮型阴离子交换树脂通过以下步骤制得：按配比称取阴离子交换树脂，粉碎得树脂粉；将树脂粉加入硝酸中，于40-60℃的温度下反应，制得氮型阴离子交换树脂。
22.通过采用上述技术方案，将树脂粉与硝酸在一定温度下反应，提高阴离子交换树脂对硝酸根离子的存储效率，提高阴离子交换树脂的硝酸根容量。
23.优选的，壳皮类废弃物为棕榈皮和/或甘蔗渣。
24.通过采用上述技术方案，优化壳皮类废弃物的组分，以利于调整营养剂的碳氮比，转化生成更多易被氧化的有机质，促进作物吸收利用养分。
25.优选的，秸秆类废弃物为秸秆、玉米秆、棉花秆中的至少一种。
26.通过采用上述技术方案，优化秸秆类废弃物的组分，以利于调整营养剂的碳氮比，转化生成更多易被氧化的有机质，促进作物吸收利用养分。
27.第二方面，本技术提供一种防治大黄糠心的组合物的制备方法，采用如下的技术方案：
28.一种防治大黄糠心的组合物的制备方法，包括以下制备步骤：
29.步骤1，将餐厨废弃物筛选除杂，并进行干湿分离，将得到的餐厨废弃物的干物质与壳皮类废弃物、秸秆类废弃物和复合菌在70-80℃的温度下进行好氧反应，反应时间为8-12h，制得营养剂；
30.步骤2，将钙型微孔分子筛粉、氮型阴离子交换树脂、3-甲氧基儿茶酚、二茂铁和海藻酸钠，混合均匀后进行球磨，制得调理剂；
31.步骤3，将营养剂和调理剂混合均质，在温度为40-50℃反应5-10min，制得组合物。
32.通过采用上述技术方案，通过将餐厨废弃物、壳皮类废弃物、秸秆类废弃物和复合菌在高温好氧条件下进行大分子碳结构降解转化反应，以使得营养剂中富含腐植酸和有机质含量，有机物含量高。将营养剂与调理剂复配后并在一定温度条件下反应，以促进两者的协同作用，改善组合物肥力和养分的同时，更能减少养分的流失，有效防治大黄类作物在栽培过程中出现糠心。
33.优选的，步骤1中，将餐厨废弃物在压力为20-40mpa的条件下进行挤压，以实现干湿分离。
34.通过采用上述技术方案，将餐厨废弃物在一定压力条件下进行干湿分离，以将餐厨废弃物内的油脂和水分挤出，留下的干物质以利于后续发酵处理。
35.综上所述，本技术具有以下有益效果：
36.1.通过本技术的调理剂与营养剂复配，调理剂不仅具有优良的分散性能，能均匀协助营养剂分散，促进作物长效吸收，同时还能有效减少养分流失，减少大黄类作物在栽培过程中出现糠心。
37.2.调理剂中的二茂铁中含有环戊二烯基团和铁离子，3-甲氧基儿茶酚分子上含有多个酚羟基，酚羟基可与铁离子发生络合作用，形成网状结构，促使土粒团聚，可有效改善组合物的保蓄养分的能力，提高组合物内部结构稳定性，减少大黄类作物种植因养分流失而出现糠心。
38.3.调理剂中采用钙型微孔分子筛粉和氮型阴离子交换树脂，钙型微孔分子筛粉中存储有一定含量的钙离子，当土壤中水分过多时，土壤内的水分子浓度增加，水分子进入分子筛孔道内，钙离子从分子筛孔道中游离出来，海藻酸钠在钙离子的作用下，迅速发生离子交换，生成凝胶，以使得土壤内形成大分子团粒结构，使得土壤更好的保蓄养分并具有良好的缓冲性能，有效减少土壤中养分的流失，从而减少大黄类作物土壤养分流失出现糠心。水分子进入分子筛孔道内后，阴离子交换树脂周边的oh-浓度增加，也会促进硝酸根离子从阴离子交换树脂中游离出来，被生成的凝胶固定，有效减少硝酸根离子随水分流失，以利于植物长效补充氮源，促进作物生长。
具体实施方式
39.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。
40.1.本技术采用的餐厨废弃物的性能指标如表1。
41.表1餐厨废弃物的性能指标
[0042][0043]
2.本技术采用的原料均为普通市售原料，其中本技术采用的复合菌为申请号为200610083429.7、专利名称为“采用复合菌对餐厨有机废弃物进行资源循环处理的方法”的中国专利申请中公开的复合菌，购自北京嘉博文生物科技有限公司。阴离子交换树脂为含叔胺基团的苯乙烯型离子交换树脂，微孔分子筛粉的粒径为100μm。
[0044]
钙型微孔分子筛粉制备例
[0045]
制备例一
[0046]
钙型微孔分子筛粉通过以下步骤制得：称取葡萄糖酸钙0.2kg和微孔分子筛粉1kg，加入0.8kg水中，搅拌均匀，于80℃反应60min，220℃焙烧50min，制得钙型微孔分子筛粉。
[0047]
制备例二
[0048]
钙型微孔分子筛粉通过以下步骤制得：称取葡萄糖酸钙0.5kg和微孔分子筛粉2kg，加入1.5kg水中，搅拌均匀，于60℃反应70min，220℃焙烧60min，制得钙型微孔分子筛粉。
[0049]
制备例三
[0050]
钙型微孔分子筛粉通过以下步骤制得：称取葡萄糖酸钙0.5kg和微孔分子筛粉0.5kg，加入3kg水中，搅拌均匀，于60℃反应70min，220℃焙烧60min，制得钙型微孔分子筛粉。
[0051]
制备例四
[0052]
钙型微孔分子筛粉通过以下步骤制得：称取葡萄糖酸钙0.5kg和微孔分子筛粉2kg，加入1.5kg水中，搅拌均匀，于40℃干燥，制得钙型微孔分子筛粉。
[0053]
制备例五
[0054]
钙型微孔分子筛粉通过以下步骤制得：称取氯化钙0.5kg和微孔分子筛粉2kg，加入1.5kg水中，搅拌均匀，于60℃反应70min，220℃焙烧 60min，制得钙型微孔分子筛粉。
[0055]
氮型阴离子交换树脂
[0056]
制备例1
[0057]
氮型阴离子交换树脂通过步骤制得：将阴离子交换树脂1.7kg，粉碎得 100-150目的树脂粉；将树脂粉加入质量浓度为10％的硝酸0.8kg中，于 60℃的温度下反应5min，制得氮型阴离子交换树脂。
[0058]
制备例2
[0059]
氮型阴离子交换树脂通过步骤制得：将阴离子交换树脂1.5kg，粉碎得 100-150目的树脂粉；将树脂粉加入质量浓度为15％的硝酸0.6kg中，于 50℃的温度下反应10min，制得氮型阴离子交换树脂。
[0060]
制备例3
[0061]
氮型阴离子交换树脂通过步骤制得：将阴离子交换树脂0.5kg，粉碎得 100-150目的树脂粉；将树脂粉加入质量浓度为10％的硝酸1.6kg中搅拌均匀，于20℃的温度下干燥，制得氮型阴离子交换树脂。
[0062]
实施例
[0063]
实施例1
[0064]
一种防治大黄糠心的组合物通过以下制备步骤制得：
[0065]
步骤1，将餐厨废弃物8kg筛选除杂，去除塑料、金属碎片等杂质，在挤压压力为10mpa的条件下进行干湿分离，将得到的餐厨废弃物的干物质与棕榈皮0.5kg、秸秆0.8kg、玉米秆0.2kg和复合菌0.2kg在70℃中进行好氧反应，反应时间为12h，制得营养剂；
[0066]
步骤2，将制备例一制得的钙型微孔分子筛粉1.2kg、制备例1制得的氮型阴离子交换树脂1.5kg、3-甲氧基儿茶酚0.1kg、二茂铁0.1kg和海藻酸钠0.1kg，混合均匀后进行球磨，制得调理剂；
[0067]
步骤3，将步骤1制得的营养剂和步骤2制得的调理剂混合均质，在温度为40℃反应10min，制得组合物。
[0068]
实施例2
[0069]
一种防治大黄糠心的组合物通过以下制备步骤制得：
[0070]
步骤1，将餐厨废弃物10kg筛选除杂，去除塑料、金属碎片等杂质，在挤压压力为20mpa的条件下进行干湿分离，将得到的餐厨废弃物的干物质与甘蔗渣1.5kg、秸秆1.2kg、棉花秆0.8kg和复合菌0.5kg在80℃中进行好氧反应，反应时间为8h，制得营养剂；
[0071]
步骤2，将制备例一制得的钙型微孔分子筛粉2.8kg、制备例1制得的氮型阴离子交换树脂2.5kg、3-甲氧基儿茶酚0.2kg、二茂铁0.25kg和海藻酸钠0.3kg，混合均匀后进行球磨，制得调理剂；
[0072]
步骤3，将步骤1制得的营养剂和步骤2制得的调理剂混合均质，在温度为40℃反应10min，制得组合物。
[0073]
实施例3
[0074]
一种防治大黄糠心的组合物通过以下制备步骤制得：
[0075]
步骤1，将餐厨废弃物10kg筛选除杂，去除塑料、金属碎片等杂质，在挤压压力为16mpa的条件下进行干湿分离，将得到的餐厨废弃物的干物质与棕榈皮0.1kg、甘蔗渣1.2kg、玉米秆1kg、棉花秆0.7kg和复合菌 0.4kg在80℃中进行好氧反应，反应时间为10h，制得营养剂；
[0076]
步骤2，将制备例一制得的钙型微孔分子筛粉2.8kg、制备例1制得的氮型阴离子交换树脂2.5kg、3-甲氧基儿茶酚0.2kg、二茂铁0.25kg和海藻酸钠0.2kg，混合均匀后进行球磨，制得调理剂；
[0077]
步骤3，将步骤1制得的营养剂和步骤2制得的调理剂混合均质，在温度为40℃反应10min，制得组合物。
[0078]
实施例4
[0079]
与实施例3的区别在于，壳皮类废弃物为棕榈皮0.5kg和甘蔗渣1kg，其余均与实施例3相同。
[0080]
实施例5
[0081]
与实施例4的区别在于，秸秆类废弃物秸秆0.8kg、玉米秆0.5kg和棉花秆0.7kg，其余均与实施例4相同。
[0082]
实施例6
[0083]
与实施例5的区别在于，选用制备例二制得的钙型微孔分子筛粉，其余均与实施例5相同。
[0084]
实施例7
[0085]
与实施例5的区别在于，选用制备例三制得的钙型微孔分子筛粉，其余均与实施例5相同。
[0086]
实施例8
[0087]
与实施例5的区别在于，选用制备例四制得的钙型微孔分子筛粉，其余均与实施例5相同。
[0088]
实施例9
[0089]
与实施例5的区别在于，选用制备例五制得的钙型微孔分子筛粉，其余均与实施例5相同。
[0090]
实施例10
[0091]
与实施例6的区别在于，选用制备例2制得的氮型阴离子交换树脂，其余均与实施例6相同。
[0092]
实施例11
[0093]
与实施例6的区别在于，选用制备例3制得的氮型阴离子交换树脂，其余均与实施例6相同。
[0094]
实施例12
[0095]
与实施例10的区别在于，步骤2中各原料组分用量不同，步骤2具体为：将制备例二制得的钙型微孔分子筛粉2kg、制备例2制得的氮型阴离子交换树脂2kg、3-甲氧基儿茶酚0.15kg、二茂铁0.15kg和海藻酸钠0.22kg，混合均匀后进行球磨，制得调理剂；其余均与实施例10相同。
[0096]
对比例
[0097]
对比例1
[0098]
与实施例12的区别在于，将钙型微孔分子筛粉替换为等量的微孔分子筛粉，其余均与实施例12相同。
[0099]
对比例2
[0100]
与实施例12的区别在于，不加入3-甲氧基儿茶酚，其余均与实施例 12相同。
[0101]
对比例3
[0102]
一种防治大黄糠心的组合物通过以下制备步骤制得：
[0103]
步骤1，将餐厨废弃物10kg筛选除杂，去除塑料、金属碎片等杂质，然后与棕榈皮0.1kg、甘蔗渣1.2kg、玉米秆1kg、棉花秆0.7kg和复合菌0.4kg在25℃中进行好氧反应，反应
时间为10h，制得营养剂；
[0104]
步骤2，将制备例二制得的钙型微孔分子筛粉2kg、制备例2制得的氮型阴离子交换树脂2kg、3-甲氧基儿茶酚0.15kg、二茂铁0.15kg和海藻酸钠0.1kg，混合均匀后进行球磨，制得调理剂；
[0105]
步骤3，将步骤1制得的营养剂和步骤2制得的调理剂混合均质，制得组合物。
[0106]
对比例4
[0107]
与实施例12的区别在于，不加入调理剂，其余均与实施例12相同。
[0108]
性能检测试验
[0109]
将实施例1-12和对比例1-4制得的组合物，按照ny 525-2021《有机肥料》系列标准，进行有机质的质量分数(以烘干基计)、有机物总量、腐植酸含量，结果如表2所示。
[0110]
将实施例1-12和对比例1-4制得的组合物均匀填装在土槽中，土壤容重保持在1.3g/cm3，打开降雨机开始降雨强度的初步调试，待降雨均匀、雨强稳定后，开始进行人工降雨试验，每天人工降雨一次，连续进行20天试验，每次降水强度控制在12小时降水总量为10毫米，降雨时间为2小时，利用人工降雨试验对实施例1-12和对比例1-4制得的组合物中的有机质流失情况进行研究，测量经过人工降雨试验后各组合物中有机质的含量，并计算有机质流失率，结果记录在表2。
[0111]
表2
[0112][0113][0114]
通过实施例1-5并结合表2可以看到，在营养剂的制备中，壳皮类废弃物选用棕榈皮和甘蔗渣，秸秆类废弃物选用秸秆、玉米秆和棉花秆复配，可有效调整发酵过程中的碳氮比，更好的促进发酵反应的充分进行，从而提高组合物中的有机质含量、有机物总量、腐植酸含量，营养养分充足，有效减少作物因营养不足而出现糠心；经过充分的发酵反应后，营养剂中也含有一定量的具有胶结作用的有机物，与调理剂协同改善组合物保蓄养分的能力。
[0115]
通过实施例5-9并结合表2可以看到，选用不同制备例制得的钙型微孔分子筛粉，组合物中的有机质含量、有机物总量、腐植酸含量相差不大，实施例7和8分别采用制备例三
和制备例四制得的钙型微孔分子筛粉，但是由于制备例三中葡萄糖酸钙、微孔分子筛粉以及用水量相对失衡，制备例四中仅将各原料组分混合均匀后干燥成型，未进行反应和焙烧，以使得钙型微孔分子筛粉中钙离子的负载量少且负载不稳定，导致在外界水分过多时，无法很好的保蓄养分，有效成分流失率增加。制备例五中选用氯化钙替换葡萄糖酸钙，由于体系中含有氯离子，对作物吸收养分和减少养分流失具有一定的影响。通过表2可知，选用制备例二制得的钙型微孔分子筛粉与其它原料协同效果更佳。
[0116]
通过实施例6和实施例10-12并结合表2可知，采用不同制备例制得的氮型阴离子交换树脂，对组合物的养分保蓄能力具有一定的影响，采用制备例2制得的氮型阴离子交换树脂与其它原料协同效果更佳。实施例12 合理调整调理剂中的各原料组分用量，也能在一定程度上改善组合物的养分保蓄能力，降低养分流失率。
[0117]
通过实施例1和对比例1-2和对比例4并结合表2可知，不管是将钙型微孔分子筛粉替换为等量的微孔分子筛粉、不加入3-甲氧基儿茶酚，还是不加入调理剂，其对组合物中的最初的养分含量影响不大，但是经过人工降雨试验后其养分流失严重，有机质的养分流失率高，导致大黄作物在栽培过程中极易出现糠心现象，缺乏或更替上述物质，均无法起到有效防治大黄类作物糠心。通过实施例1和对比例3并结合表2可以看到，对比例2中在营养剂的制备过程中，进行常温发酵，组合物中养分含量低，也无法生成一定量的具有胶结作用的物质，且制得的营养剂和调理剂直接混合，两者无法更好的协同作用，养分流失率也明显上升。
[0118]
种植试验
[0119]
试验地为甘肃省陇南市礼县，土壤为山地褐色土，0-20cm耕层土壤有机质平均16.8g/kg，土壤全氮含量0.81g/kg，碱解氮68.2mg/kg,土壤速效磷平均10.29mg/kg，土壤速效钾平均149.2mg/kg，土壤中速效铁、速效锰、速效铜、速效锌、速效硼平均含量分别为8.301mg/kg、6.974 mg/kg、0.474mg/kg、1.26mg/kg、0.67mg/kg。
[0120]
试验地为1年生长期大黄苗，平均划分为18等份，分别编号1-18，依次对应实施例1-12、对比例1-4、常规化肥、空白对照。空白对照不做任何处理，常规化肥施肥量为：氮肥5kg/亩,磷肥为3.6kg/亩，钾肥为2.3 kg/亩；本技术肥料使用量为300kg/亩。在底肥期连续施用2年，在大黄累计生长3年后采收，大黄是以收获根茎为主的药用植物，其根的芦头长、主根粗、是否糠心和单根重是衡量大黄根部发育优劣的重要指标；从各试验地随机抽取15株大黄测定根部发育指标包括根长、主根粗、糠心直径和单根重，其中糠心直径以主根直径最大处横切开面为准，将结果记录在表 3。
[0121]
表3
[0122][0123][0124]
通过表3可以看到，使用实施例1-12制得的组合物的大黄糠心情况明显减少，平均糠心直径也未超过0.3cm，使用实施例10和实施例12制得的组合物种植大黄时无糠心现象。从表3中也可看到，实施例1-12的大黄生长效果均优于对比例1-4和空白对照以及常规化肥组。另外，大黄平均根长最高可达到35.1cm，平均主根粗最大达到8cm，平均单根重最大
1.7kg，由此可见本技术的方案不仅有效防治大黄糠心，而且能促进大黄植株根部的生长，进而有利于药用活性物质的积累。
[0125]
本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。