CN104446907B - 一种纳米针铁矿‑氨基酸复合叶面肥、制备方法和应用 - Google Patents

一种纳米针铁矿‑氨基酸复合叶面肥、制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于肥料制造领域，提供一种纳米针铁矿‑氨基酸复合叶面肥的制备方法及应用。该纳米针铁矿‑氨基酸叶面肥由纳米针铁矿、氨基酸水解液和去离子水组成。其中，针铁矿的浓度为1g/L。该纳米针铁矿‑氨基酸复合叶面肥的制备过程包括：(1)纳米针铁矿的制备；(2)氨基酸水解液的制备；(3)纳米针铁矿‑氨基酸复合叶面肥的获得。该纳米针铁矿‑氨基酸复合叶面肥中的纳米针铁矿能有效的吸附在植物叶片的表面，解决了叶面肥在植物叶子表面滞留时间短、稳定性差而引起的利用率低，促生效果不明显的问题，进而有效的延长氨基酸叶面肥的作用时间，提高叶面肥的利用率和喷施效果，极大的促进番茄植株的生长。

Description

一种纳米针铁矿-氨基酸复合叶面肥、制备方法和应用
技术领域
本发明属于肥料制造领域，提供一种纳米针铁矿-氨基酸复合叶面肥、该叶面肥的制备方法、利用该叶面肥制成的番茄促生剂及在番茄促生上的应用。
背景技术
叶面施肥是土壤根部施肥的重要补充，已成为现代农业生产中一项重要施肥技术。叶面肥的应用具有养分吸收快、针对性强、养分利用率高、施用方法简便，减少农业生产投资的特点。然而，植株叶片蜡质层由脂肪酸、脂类、酮、一级醇、二级醇等具有疏水性的有机物组成，对喷施液在叶片上的滞留和渗透产生不利的影响。因此如何克服叶片表皮对喷施叶面肥的不利影响，增加叶面肥在叶片的附着性，延长养分在叶面的滞留时间、减少喷施损失，对叶面肥的肥效就显得尤为重要。目前，人们通过添加化学合成的表面活性剂来软化叶表面蜡质层，促进养分进入叶面表皮层，但对于如何提高养分在叶面的附着力和滞留时间，则缺乏有效的方法。
发明内容
针对现有技术中，叶面肥喷施损失大，本发明通过纳米针铁矿作为叶面肥助剂，提高了叶面肥在叶片上粘着性，增长了滞留时间，使叶面肥养分得到充分利用。
本发明的目的具体通过以下技术手段获得：
1.本发明提供一种纳米针铁矿-氨基酸复合叶面肥，该叶面肥有纳米针铁矿、氨基酸和去离子水组成。
2.上述1所述的纳米针铁矿-氨基酸复合叶面肥，其特征在于：该叶面肥中的针铁矿浓度为1g/L。
3.上述2所述的纳米针铁矿-氨基酸复合叶面肥，其中，氨基酸水解液由猪瘦肉用浓硫酸水解得到，氨基酸的含量是34.00g/L，对番茄有促生作用。
猪瘦肉可以是任意品种任意部位的猪瘦肉，只要进行水解后能使得氨基酸的含量是34.00g/L即可。
4.上述3提供的纳米针铁矿-氨基酸复合叶面肥，其中，氨基酸水解液由江阴市联业生物科技有限公司提供。
5.上述1-4任一项提供的纳米针铁矿-氨基酸复合叶面肥的制备方法，包括如下步骤：(1)纳米针铁矿的制备：通过水热合成法用KOH溶液滴定Fe(NO3)3溶液，老化得到的悬液100小时，离心、干燥、研磨后得到纳米针铁矿；(2)氨基酸水解液的制备：将猪瘦肉与浓硫酸混合，加热水解后得到氨基酸水解液；(3)纳米针铁矿-氨基酸复合叶面肥的获得：将步骤(1)制得的纳米针铁矿与氨基酸水解液混合，超声、摇床振荡，得到纳米针铁矿-氨基酸复合叶面肥。
6.上述5所述的纳米针铁矿-氨基酸复合叶面肥的制备方法，具体步骤包括(1)纳米针铁矿的制备：在磁力搅拌的作用下，用2.5M 125ml的KOH溶液以每分钟10ml的速率来滴定0.5M 30ml的Fe(NO3)3溶液，待KOH全部滴定完后，将得到的悬液放在60℃烘箱中恒温老化100小时；冷却至室温后，在把得到的黄色沉淀通过8000rpm/min离心分离，然后用去离子水冲洗沉淀，该循环重复6次，最后将得到的沉淀40℃干燥，研磨即可获得纳米针铁矿。
(2)氨基酸水解液的制备：在80℃的水浴锅中，将瘦的猪肉切块放入三角瓶中，然后加入浓硫酸水解，待水解结束后将三角瓶拿出，冷却至室温后导入塑料桶中，用KOH中和水解液的pH，使其最终达到1，氨基酸的含量为34.00g/L，将水解液保存备用。
(3)纳米针铁矿-氨基酸复合叶面肥的获得：在三个塑料反应瓶中各加入1L氨基酸水解液，分别向其中加入0.1g、0.5g和1g的纳米针铁矿，然后超声分散20min，摇床振荡30min，即得到纳米针铁矿-氨基酸复合叶面肥。
7.本发明还提供一种番茄促生剂，该促生剂包括权利要求1-3任一项所述的纳米针铁矿-氨基酸复合叶面肥。
8.上述1-4任一项提供的纳米针铁矿-氨基酸复合叶面肥在番茄促生上的应用。
9.上述5或6提供的纳米针铁矿-氨基酸复合叶面肥的制备方法在番茄促生上的应用。
有益效果：
纳米颗粒指在三维空间中至少有一维是纳米尺度范围，即1-100nm之间，或由他们的基本单元构成的材料。纳米颗粒具有大的比表面积，高的化学活性和物理亲和性，被广泛应用在生物、医学、材料学领域。纳米针铁矿表面功能团主要是两性铁羟基、水合基和边缘不饱和铁原子。具有比表面积大、结构羟基多、表面电荷高、吸附能力强的特点，并且合成纯度高，方便易得，可重复制备，对环境无污染，是一种高效的吸附材料。它可以吸附在蜡质层表面的疏水表面，应用在叶面肥上可以提高其在叶片的粘着性和滞留时间，使养分得到充分利用。
1.本发明制备的纳米针铁矿-氨基酸叶面肥的原料之一，即纳米针铁矿的比表面积大、结构羟基多、表面电荷高和吸附能力强的特点，并且合成纯度高，方便易得，可重复制备，在合成之后通过TEM和红外光谱检测可以发现纳米针铁矿尺寸在14-15nm之间，达到了纳米颗粒的要求，并且含有F-OH和Fe-O官能团。氨基酸叶面肥的氨基酸含量经测定是34.00g/L。
2.由于纳米针铁矿可以吸附在蜡质表面的疏水表面，应用在叶面肥上可以提高其在叶片的粘着性、滞留时间，使养分得到充分利用。经过试验，本发明制备的纳米针铁矿-氨基酸叶面肥可以显著的促进番茄植株地上部、地下部、株高和茎粗的生长，与单独喷施氨基酸水解液相比有显著的差异，说明该纳米针铁矿-氨基酸叶面肥能有效的促进番茄生长。
3.本发明制备的纳米针铁矿-氨基酸叶面肥，通过添加不同量的纳米针铁矿来研究促生效果，结果表明当纳米针铁矿的添加量是1g/L时，该纳米针铁矿-氨基酸肥料对番茄的促生效果最好。
附图说明
图1纳米针铁矿的电镜(TEM)图和电子衍射图
图2纳米针铁矿的红外光谱(FTIR)图
图3纳米针铁矿-氨基酸叶面肥对番茄促生作用(p<0.05)
A.温室盆栽试验个处理对番茄株高的影响，不同小写字母表示显著差异
B.温室盆栽试验个处理对番茄地上部干重的影响，不同小写字母表示显著差异
C.温室盆栽试验个处理对番茄地下部干重的影响，不同小写字母表示显著差异
D.温室盆栽试验个处理对番茄茎粗的影响，不同小写字母表示显著差异
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，下列实例中未注明具体条件的实验方法，通常按照本领域的公知手段。
实施例1.
1.纳米针铁矿的合成与表征
在磁力搅拌的作用下,在聚乙烯塑料烧杯中，用2.5M 125ml的KOH溶液以每分钟10ml的速率来滴定0.5M 30ml的Fe(NO3)3溶液，待KOH全部滴定完后，将得到的悬液放在60℃烘箱中恒温老化100小时；冷却至室温后，在把得到的黄色沉淀通过8000rpm/min离心分离，然后用去离子水冲洗沉淀，该循环重复6次，最后将得到的沉淀40℃干燥，研磨即可获得纳米针铁矿。合成的纳米针铁矿用200kV场发射透射电子显微镜(TEM)来观察其形貌和颗粒尺寸大小，仪器型号为JEM-2100F。首先将纳米针铁矿制成悬液，超声分散10min，将悬液滴在铜网上，晾干后继续滴加重复3次，然后在TEM上分析。如图1所示，合成的纳米针铁矿结晶形状都为针状，平均宽度在14nm，电子衍射圈的出现表明合成出的矿物具有良好的结晶，符合纳米颗粒的要求。用NicoletiS10傅立叶红外光谱仪来分析纳米针铁矿的表面官能团，如图2所示，891、795、638和3380cm-1的峰代表Fe-OH和Fe-O的振动，它们可以与蜡质层的疏水表面亲和，延长叶面肥滞留时间。
2.氨基酸水解液的制备
在80℃的水浴锅中，将猪瘦肉切块放入三角瓶中，然后加入浓硫酸水解，待水解结束后将三角瓶拿出，冷却至室温后导入塑料桶中，用KOH中和水解液的pH，使其最终达到1，然后将水解液保存备用，最终得到的氨基酸的含量是34.00g/L。
3.不同纳米针铁矿添加量的纳米针铁矿-氨基酸复合叶面肥的制备
在三个聚乙烯塑料烧杯中各加入1L氨基酸水解液，分别向其中加入0.1g、0.5g和1g的纳米针铁矿，然后超生分散20min，摇床振荡30min，即得到纳米针铁矿-氨基酸复合叶面肥。使用时稀释500倍。
4.对番茄的促生试验
番茄促生的盆栽试验在江苏省固体有机废弃物资源化高技术研究重点实验室温室大棚内进行，试验设8个处理，方案如下：(1)CK，以喷施去离子水为对照；(2)G1，按10ml/株喷施稀释500倍的0.1g/L的纳米针铁矿悬液于番茄的叶面上；(3)G2，按10ml/株喷施稀释500倍的0.5g/L的纳米针铁矿悬液于番茄的叶面上；(4)G3，按10ml/株喷施稀释500倍的1g/L的纳米针铁矿悬液于番茄的叶面上；(5)A，按10ml/株喷施稀释500倍的氨基酸水解液于番茄的叶面上；(6)AG1，按10ml/株喷施稀释500倍的纳米针铁矿浓度为0.1g/L的氨基酸水解液于番茄的叶面上；(7)AG2，按10ml/株喷施稀释500倍的纳米针铁矿浓度为0.5g/L的氨基酸水解液于番茄的叶面上；(8)AG3，按10ml/株喷施稀释500倍的纳米针铁矿浓度为1g/L的氨基酸水解液于番茄的叶面上。每个处理10个重复，每盆装土2kg，使用等量的氮、磷、钾化肥。待幼苗移栽2周后，开始喷施叶面肥，每隔6天喷施一次，重复5次后，测定番茄植株的株高、茎粗、地上部干重和地下部干重。
如图3所示，纳米针铁矿浓度为1g/L的纳米针铁矿-氨基酸叶面肥的肥效显著高于CK和单施氨基酸叶面肥的A处理；纳米针铁矿的添加浓度效果最好的是1g/L，添加量是0.1g/L和0.5g/L时，促生效果不明显。通过方案(2)、(3)、(4)纳米针铁矿的单独喷施试验，其结果表明单独的使用纳米针铁矿对番茄植株的生长没有影响，与CK处理对比没有显著差异。
可以知道，上述实例仅为了说明发明原理而采用的示例性实施方式，然而本发明不仅限于此，本领域技术人员在不脱离本发明实质情况下，可以做出各种改进和变更，这些改进和变更也属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种纳米针铁矿-氨基酸复合叶面肥，其特征在于：该叶面肥由纳米针铁矿、氨基酸和去离子水组成；叶面肥中纳米针铁矿浓度为1g/L；
所述的纳米针铁矿-氨基酸复合叶面肥由以下制备方法制得：(1)纳米针铁矿的制备：在磁力搅拌的作用下，用2.5M 125ml的KOH溶液以每分钟10ml的速率来滴定0.5M 30ml的Fe(NO3)3溶液，待KOH全部滴定完后，将得到的悬液放在60℃烘箱中恒温老化100小时；冷却至室温后，再 把得到的黄色沉淀通过8000rpm/min离心分离，然后用去离子水冲洗沉淀，该循环重复6次，最后将得到的沉淀40℃干燥，研磨即可获得纳米针铁矿；
(2)氨基酸水解液的制备：在80℃的水浴锅中，将瘦的猪肉切块放入反应瓶中，然后加入浓硫酸水解，待水解结束后将反应瓶拿出，冷却至室温后导入塑料桶中，用KOH中和水解液的pH，使其最终达到1，氨基酸的含量为34.00g/L，将水解液保存备用；
(3)纳米针铁矿-氨基酸复合叶面肥的获得：在塑料反应瓶中加入1L氨基酸水解液，向其中加入1g纳米针铁矿，然后超声分散20min，用摇床振荡30min，即得到纳米针铁矿-氨基酸复合叶面肥。
2.权利要求1所述纳米针铁矿-氨基酸复合叶面肥在番茄促生上的应用。
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