CN106242816A - 一种海藻有机硅肥的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于肥料技术领域,涉及到一种海藻有机硅肥的制备方法。为了克服现有技术的不足,进一步提高海藻硅肥的肥效和作物对肥料的利用率,本发明目的是提供一种工艺简单、溶解性好、浓度高的水溶性海藻有机硅肥及其制备方法,其制备方法包括如下步骤:A、海藻提取物制备:所述海藻提取物是采用三级连续提取法,经过热水浸提、有机溶剂超声提取、酶降解三级提取制备得到;B、制备海藻有机硅肥:将海藻提取物50份‑1000份加入配料罐,然后往配料罐中加入微硅粉9000份‑9950份,混合后将混合物制备成海藻有机硅肥。本发明所述的海藻有机硅肥适用性广,可在水稻、甘蔗、牧草、硅藻、木贼属、番茄等需硅或喜硅的作物上广泛使用,而且其价格低廉理,使用效果好,适合大面积推广。
Description
技术领域
本发明属于肥料技术领域,涉及到一种海藻有机硅肥的制备方法。
背景技术
硅元素被国际土壤界认为继氮、磷、钾之后第四种植物营养元素,硅对植物生长的作用表现在以下方面:
1、提高作物的光合作用:硅提高水稻、大小麦、甘蔗等禾本科作物的光合效率,一方面是因为淀积在表皮细胞中的硅使植株挺拔,叶片与茎杆夹角变小,改善了植株的受光势,提高了植株对光的截获与利用。另一方面施硅植株叶片中硅化细胞对散射光的透射量远大于其他细胞,因而可显著促进光量子从表皮到叶片光合细胞以及在茎秆皮层组织中的传递,使植株冠层上部的光密度及冠层消光系数降低,群体内部的光照状况改善。
2、提高根系活性:硅提高根系的活性表现在硅可使水稻根系的白根数增加,提高水稻根系的ɑ-萘胺氧化力,增强水稻根的泌氧能力,提高根的脱氢酶活性,从而减轻厌氧条件下还原性有害、有毒物质如Fe2+、Mn2+、H2S等对根系的危害。又能提高根尖端和近尖端细胞壁的弹性和粘性,促进根的伸长生长。
3、提高抗倒伏能力:由于淀积在表皮细胞壁中的硅形成“角质-双硅层”,茎杆的机械强度增加,使植株拔,可有效地防止水稻、大小麦等作物的倒伏现象。
4、增强抗病能力:硅肥可显著减轻水稻的螟虫、稻飞虱和大小麦的蚜虫危害,可提高黄瓜、冬瓜、甜瓜、西瓜等葫芦科物对真菌病害如霜霉病、腐霉病、白粉病的抵抗力,减轻番茄脐腐病的发病率。一观点认为寄主细胞中聚集的硅可对病菌形成一种机械障碍,进而提高抗病虫性。另一观点认为,寄主与病原菌相互作用时硅起代谢调节作用,硅诱导植物产生与抗病性相联系的一系列生化反应,从而增强植物的抗病性。
5、提高植物的抗逆能力:(1)缓解金属离子毒害;(2)缓解盐胁迫;(3)增强抗旱性:降低气孔蒸腾速率,增强保水抗旱能力。
6、促进对养分的吸收,改善体内养分平衡:硅可以通过促进或抑制作物对某些必需营养元素的吸收与运输从而改善作物体内的养分不平衡状况。
7、提高作物产量、改善品质:水稻、大小麦、玉米、甘蔗等禾本科作物,黄瓜、冬瓜、西瓜、甜瓜等胡芦科作物以及番茄、大豆、草莓、棉花等作物对硅肥有较明显的反应。甘蔗、甜菜、甜菜、甜瓜施用硅肥后可显著提高含糖量,番茄施用硅肥后可提高维生素C含量。
土壤屮的硅有有机和无机两种存在形态。土壤有机物中硅的含量视有机物来源与种类而不同,但有机物中的硅仍以无机状态存在,只有少数可能和蛋白质等结合,90%以上是以氧化硅凝胶存在,其余为多硅酸和有机化合物存在于有机物中。土壤无机硅包含矿物态、胶体态和水溶态三种形态。矿物态硅主要是石英、硅酸盐矿物,呈固定晶格结构形态;胶体态硅包括硅酸溶胶和凝胶。硅酸溶胶或凝胶经脱水结晶后又可生成石英。胶体态硅通常以二氧化硅水合物(Si02.nH20)形式来表示,较易溶解,是活性二氧化硅的组成部分;水溶态硅存在于土壤溶液中,是植物可以吸收利用的硅,主要形式是单砝胶(KSiO3)。它实际上是一种极弱的酸,因此通常叫硅酸,常以二氧化硅表示其数量。
以往人们一直认为南方的酸性、微酸性土壤由于强烈的脱硅富铝化的成土作用,土壤有效硅含量较低。因此,酸性、微酸性土壤与砖红壤、砖砖红壤性红壤、红黄壤等土壤有效硅缺乏,而北方的石灰性土壤不缺硅。但时,近十年来的研究表明,北方的石灰性也存在缺硅现象。其原因是石灰性土壤中大量的碳酸钙对硅酸钙对硅酸的吸附与固定作用降低了硅的有效性。据粗略估计,我国大约有两亿亩水稻土存在缺硅现象。
目前市面上硅肥的的主要原料为高炉渣、磷渣、粉煤灰,也有使用造纸黑液的,使用这些原料制作出来的硅肥缺点是:(1)水溶性差,植物难于吸收利用;(2)只能作物长效的基肥使用,不能在植物喜硅时期灵活叶喷或滴灌使用,(3)只能在酸性及中性土壤上使用;使用水玻璃为原料制作的水溶性硅肥虽然溶解性好,但价格昂贵,推广难度大,而且水玻璃硅酸根阴离子容易发生聚集反应,生成大的团粒,发生老化,老化后粒子粒径增大,难以被植物吸收,肥效变差。
海藻提取物中含有丰富的活性有机物和一定数量的氨基酸、蛋白质和微量营养元素,还含有海洋生物特有的海藻多糖、藻朊酸、高度不饱和脂肪酸和陆生植物稀有的锌、溴、碘等矿物元素以及丰富的维生素等多种营养物质,具有提高作物产量、改善作物品质和增强作物的抗逆性的功能,由此和微硅粉复配得到的海藻有机硅肥溶剂性好,硅含量高,施用在作用上效果好且使用方便。
中国发明专利申请201610096492.8公开了一种硅肥和海藻素复配的组合物及其应用,该组合物由硅肥和海藻素组成,还可以加入增稠剂,黄腐酸,稻壳灰,腐殖酸,膨润土,尿素,蚯蚓粪等,其对于增加作物产量,改良土壤以及改善作物品质具有一定的效果,但其在组合物中仅仅使用了海藻素,海藻中的大部分有机物质被弃去,这不仅造成了严重的资源浪费,而且使得配制得到的复配肥料的肥效大大降低。另外,由于组合物中加入了大量的其他营养组分,造成了配制得到的复配肥料的水溶性不好,影响着作物对肥料的吸收。
发明内容
为了克服现有技术的不足,进一步提高海藻硅肥的肥效和作物对肥料的利用率,本发明目的是提供一种工艺简单、溶解性好、浓度高的水溶性海藻有机硅肥及其制备方法。
本发明所述的海藻有机硅肥的制备方法,其具体包括如下步骤:
A、海藻提取物制备:所述海藻提取物是采用三级连续提取法,经过热水浸提、有机溶剂超声提取、酶降解三级提取制备得到;
B、制备海藻有机硅肥:将海藻提取物50份-1000份加入配料罐,然后往配料罐中加入微硅粉9000份-9950份,混合后将混合物制备成海藻有机硅肥。
所述海藻提取物制备采用三级连续提取法,其包括如下步骤:
(1)海藻粉经过清洗、干燥、粉碎处理后过40-80目筛,按料液比1:20-40加入清水,反应釜升温至60℃-100℃,抽提1h-3h,然后分离过滤,分别收集得滤液a和滤渣a;
(2)取滤渣a按照料液比1:1-10加入95%乙醇,升温至60℃-90℃,超声辅助提取5-30min,设置功率200w-600w,分离过滤后得到滤液b和滤渣b;
(3)取滤渣b按1:1-10料液比加入清水,然后加入1‰-3‰混合酶(纤维酶、果胶酶),调节体系pH为3.0-5.0,升温至30℃-60℃,搅拌1h-3h,离心分离,得到滤液c和滤渣c;
(4)合并滤液a、b、c,升温至60℃-100℃,灭活0.5h-3h,即得到海藻提取物。
优选地,所述步骤3)中的混合酶为纤维酶和果胶酶的组合,其重量比为1:0.5-2,进一步优选为1:1。
优选地,所述海藻粉是通过将海藻烘干后粉碎过筛制备得到,其中所述的海藻为海带、马尾藻、泡叶藻、浒苔中的一种或多种。
优选地,所述的海藻有机硅肥为固态粉剂或液态肥料。其中海藻有机硅肥固态粉剂的制备方法为:将海藻提取物50份-1000份和微硅粉9000份-9950份混合后加水1000份-2000份,温度升至50℃-90℃,搅拌0.5h-2h,然后转移至干燥塔进行干燥喷粉,得到海藻有机硅肥粉剂。优选地,在干燥喷粉后还包括筛分步骤,其具体为,干燥喷粉后将海藻有机硅肥粉剂过50目-400目筛。
海藻有机硅肥液态肥料的制备方法为:将海藻提取物50份-1000份和微硅粉9000份-9950份混合后加水6000份-8000份,温度升至50℃-90℃,搅拌0.5h-2h,然后冷却至室温即可得到。
本发明还请求保护按照上述制备方法获得的海藻有机硅肥。
本发明海藻提取物是将海藻在特定工艺条件下进行降解,提取出活性物质,经过过滤、纯化、浓缩得到的液体,富含蛋白质、维生素、氨基酸等活性物质。微硅粉(学名“硅灰”,Microsilica或Silica Fume),是在冶炼硅铁和工业硅时,通过烟道排出的硅蒸汽氧化后,经特别设计的收尘器收集得到的无定形、粉末状的二氧化硅(SiO2)。微硅粉平均粒径在0.1-0.15µm,为水泥平均粒径的几百分之一,故有微硅粉之称。将海藻提取物与微硅粉混合后,海藻提取物不仅可以明显提高微硅粉的利用率,而且可以直接提供多种植物生长必需的氨基酸和维生素等多种营养物质。
本发明与现有技术相比具有如下优点和积极效果:
1、和现有技术中的硅肥相比较,本发明所制备得到的海藻有机硅肥水溶解性比较好,进行叶面喷施、冲施、滴灌均可,使用方便,在任何需要补硅元素的时期均可灵活使用。
2、将微硅粉中加入海藻提取物,海藻提取物可以明显能够提高微硅粉肥料的利用率;并提高农产品质量和品质,瓜果饱满,口感好,耐储运。
3、海藻提取物不仅可以明显提高微硅粉的利用率,而且可以直接提供多种植物生长必需的氨基酸和维生素等多种营养物质。本发明中的海藻提取物采取三级连续提取法,使海藻中活性成分和营养物质提取的更彻底,海藻提取物中的活性物质和营养成分含量更高,更利于作物吸收利用。
4、本发明所制备得到的海藻有机硅肥适用性广,可在水稻、甘蔗、牧草、硅藻、木贼属、番茄等需硅或喜硅的作物上广泛使用,而且其价格低廉理,使用效果好,适合大面积推广。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
本发明所述的海藻有机硅肥的制备步骤如下:
1、本海藻提取物制备:采用三级连续提取法,(1)取海藻粉(经过清洗、干燥粉碎处理)过60目筛,按料液比1:40加入清水,反应釜升温至100℃,抽提3h,然后分离过滤,分别收集得滤液a和滤渣a;(2)取滤渣a按照料液比1:1加入95%乙醇,升温至90℃,超声辅助提取30min,设置功率300w,分离过滤后得到滤液b和滤渣b;(3)取滤渣b按1:2料液比加入清水,然后加入1.5‰混合酶(纤维酶、果胶酶),调节体系pH为4.0,升温至45℃,搅拌2h,离心分离,得到滤液c和滤渣c;(4)合并滤液a、b、c,升温至90℃,灭活1h,即得到本发明所需要海藻提取液,备用。
2、制备海藻有机硅肥:将海藻提取物100kg加入配料罐,然后往配料罐中加入微硅粉9900kg,加水2000kg,温度升至90℃,搅拌1h,然后转移至干燥塔进行干燥喷粉,得到海藻有机硅肥Ⅰ。
田间试验设两个处理,试验组:海藻有机硅肥Ⅰ10公斤,对照组:市场购买的硅肥10公斤;移栽前撒施,试验面积1亩。其他管理措施均相同,试验调查结果如下:
表1 海藻有机硅肥对水稻田间长势的影响
处理 | 返青期 | 平均分蘖数/株 | 株高(cm) | 封行期 | 恶苗病穗数/平方 |
试验组 | 5月24日 | 2.6 | 83.3 | 6月30日 | 1.25 |
对照组 | 5月26日 | 2.3 | 84 | 7月5 日 | 2 |
较对照 | 提前两天 | 增加13.04% | 相当 | 提前5天 | 降低37.5% |
试验组的水稻提前2天返青,平均单株分蘖数增加13.04%,较对照提前5天封行,恶苗病感病率降低37.5%。
表2 海藻有机硅肥对水稻产量的影响
处理 | 亩穗数(万) | 穗长(cm) | 穗粒数 | 千粒重g | 平均单产kg | 增产量kg | 增产率% |
试验组 | 30.8 | 18.7 | 109.4 | 22.4 | 717 | 130.7 | 22.3 |
对照组 | 29.6 | 16.3 | 93.5 | 22.3 | 586.3 | —— | —— |
试验组的水稻穗大粒多,亩增产130.7公斤,增产率22.3%。
实施例2
1、海藻提取物制备:采用三级连续提取法,(1)取海藻粉(经过清洗、干燥、粉碎处理)过80目筛,按料液比1:30加入清水,反应釜升温至90℃,抽提2h,然后分离过滤,分别收集得滤液a和滤渣a;(2)取滤渣a按照料液比1:1.5加入95%乙醇,升温至80℃,超声辅助提取20min,设置功率400w,分离过滤后得到滤液b和滤渣b;(3)取滤渣b按1:1.5料液比加入清水,然后加入1‰混合酶(纤维酶、果胶酶),调节体系pH为4.5,升温至50℃,搅拌2.5h,离心分离,得到滤液c和滤渣c;(4)合并滤液a、b、c,升温至80℃,灭活1.5h,即得到本发明所需要海藻提取液,备用。
2、制备海藻有机硅肥:将海藻提取物50kg加入配料罐,然后往配料罐中加入微硅粉9950kg,加水1000kg,温度升至80℃,搅拌2h,然后转移至干燥塔进行干燥喷粉,得到海藻有机硅肥Ⅱ。
田间试验设两个处理,试验组:喷施海藻有机硅肥Ⅱ1500倍液,对照组:市场购买的液体硅肥1000倍液;进行3次喷施,均于花期、始果期和第一次采摘后每10天喷一次,小区面积0.02亩,三次重复,随机排列。各小区基本苗数,其他管理措施均相同,分区实产记录,结果如下:
表3 海藻有机硅肥对番茄田间长势的影响
喷施2次后对番茄进行调查,发现试验组在田间长势优于对照组,并能促进番茄早开花,早结果,结果量较对照增加18.75%
表4 海藻有机硅肥对番茄产量的影响
按照小区实际采收量进行记录,发现试验组小区平均产量较对照组增加11.97%,折合亩产后每亩较对照多收番茄425kg。
以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明,应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例,并不用于限制本发明,凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或等同替换等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种海藻有机硅肥的制备方法,其具体包括如下步骤:
A、海藻提取物制备:所述海藻提取物是采用三级连续提取法,经过热水浸提、有机溶剂超声提取、酶降解三级提取制备得到;
B、制备海藻有机硅肥:将海藻提取物50份-1000份加入配料罐,然后往配料罐中加入微硅粉9000份-9950份,混合后将混合物制备成海藻有机硅肥。
2.根据权利要求1所述的海藻有机硅肥的制备方法,其特征在于,所述海藻提取物制备采用三级连续提取法,其包括如下步骤:
(1)海藻粉经过清洗、干燥、粉碎处理后过40-80目筛,按料液比1:20-40加入清水,反应釜升温至60℃-100℃,抽提1h-3h,然后分离过滤,分别收集得滤液a和滤渣a;
(2)取滤渣a按照料液比1:1-10加入95%乙醇,升温至60℃-90℃,超声辅助提取5-30min,设置功率200w-600w,分离过滤后得到滤液b和滤渣b;
(3)取滤渣b按1:1-10料液比加入清水,然后加入1‰-3‰混合酶,调节体系pH为3.0-5.0,升温至30℃-60℃,搅拌1h-3h,离心分离,得到滤液c和滤渣c;
(4)合并滤液a、b、c,升温至60℃-100℃,灭活0.5h-3h,即得到海藻提取物。
3.根据权利要求2所述的海藻有机硅肥的制备方法,其特征在于,所述步骤3)中的混合酶为纤维酶和果胶酶的组合,其重量比为1:0.5-2。
4.根据权利要求3所述的海藻有机硅肥的制备方法,其特征在于,所述混合酶中纤维酶和果胶酶的重量比为1:1。
5.根据权利要求1所述的海藻有机硅肥的制备方法,其特征在于,所述海藻粉是通过将海藻烘干后粉碎过筛制备得到,其中所述的海藻为海带、马尾藻、泡叶藻、浒苔中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的海藻有机硅肥的制备方法,其特征在于,所述的海藻有机硅肥为固态粉剂或液态肥料。
7.根据权利要求6所述的海藻有机硅肥的制备方法,其特征在于,所述的海藻有机硅肥固态粉剂的制备方法为:将海藻提取物50份-1000份和微硅粉9000份-9950份混合后加水1000份-2000份,温度升至50℃-90℃,搅拌0.5h-2h,然后转移至干燥塔进行干燥喷粉,得到海藻有机硅肥粉剂。
8.根据权利要求7所述的海藻有机硅肥的制备方法,其特征在于,在干燥喷粉后还包括筛分步骤,其具体为,干燥喷粉后将海藻有机硅肥粉剂过50目-400目筛。
9.根据权利要求6所述的海藻有机硅肥的制备方法,其特征在于,海藻有机硅肥液态肥料的制备方法为:将海藻提取物50份-1000份和微硅粉9000份-9950份混合后加水6000份-8000份,温度升至50℃-90℃,搅拌0.5h-2h,然后冷却至室温即可得到。
10.一种按照权利要求1-9任一所述的方法制备得到的海藻有机硅肥。
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