CN109438100A - 一种果蔬专用抗逆型海藻水溶肥料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种果蔬专用抗逆型海藻水溶肥料，产品中富含海藻多糖、朊酸、高度不饱和脂肪酸、植物激素、水溶性有机氮等营养成分，产品机质含量100g/L,P2O 550g/L,K260g/L；本发明以海藻为主要原料，通过微生物二步发酵海藻原料制备新型海藻水溶肥料，充分利用海藻中陆生植物所没有的藻元酸、海藻多糖、高度不饱和脂肪酸等功能活性成分，增强土壤生物活力，促进速效养分的释放，提高土壤对酸碱的缓冲性和保肥、蓄水能力，显著提升了果蔬种植中的抗逆性，提高果蔬生产能力。

Description

一种果蔬专用抗逆型海藻水溶肥料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种果蔬专用抗逆型海藻水溶肥料，尤其是通过酶酵耦合提取技术降解提取的固定分子量海藻提取液制备海藻肥料的方法，属于海藻肥料领域。
背景技术
海藻肥是一类纯天然、无毒副作用的新型肥料,它含有丰富的非含N有机物和一定数量的氨基酸、蛋白质和微量营养元素外，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C、B1、B2、B12、D、E、K等多种营养物质，具有提高作物产量、改善品质和增强作物的抗旱、耐寒、抗病性等作用。目前海藻水溶肥料应用愈来愈广泛，如专利技术201810157830.3公开了一种海藻含腐植酸水溶肥料，由以下重量配比的原料组成：腐植酸10-18份，海藻提取物20-30份，尿素10-20份、磷酸二氢钾15-30份、磷酸一铵20-25份；专利技术201510320657.0公开了一种海藻水溶性肥料及其施用方法，其组分及质量份为：海藻提取物10-25份、尿素0-100份、磷酸二氢铵10-50份、硝酸钾10-140份、螯合钙1-80份、螯合镁1-30份、螯合铁1-2份、螯合铜1-2份、螯合锌1-2份、螯合锰1-2份、聚合硼酸1-2份、二氧化硅0.5-3份；专利技术201711444854.9公开了一种含海藻酸有机水溶肥料，由如下重量份的原料组成：海藻提取物20～26份，尿素硝铵溶液1～10份，亚磷酸钾2～20份，焦磷酸钾(TKPP)1～23.5份，EDTA-Fe为1.0～1.5份，EDTA-Mn为1.0～1.5份，EDTA-Zn为1.0～1.5份，四水八硼酸钠0.3～0.8份，钼酸铵0.05～0.1份，柠檬酸1～10份。经过分析现有技术，目前在海藻水溶肥料中原料仍以海带为主，关于绿藻、马尾藻等在海藻水溶肥料中的应用相对较小，部分文献报道了海藻之间存在显著的协同增效作用，如何集成功能活性成分提取最先进技术，充分利用海藻间的协同增效作用，开发果蔬专用抗逆型海藻水溶肥料，对促进海藻肥料产业发展和果蔬的绿色无公害具有十分重要的意义。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，满足果蔬产业绿色无公害发展，本发明提供一种果蔬专用抗逆型海藻水溶肥料，充分利用海藻中海藻多糖、藻朊酸、植物激素等的功能活性物质，提高养分利用率，提高作物对逆境的抗性，减少化肥农药用量，降低环境污染，促进农业健康可持续发展。
本发明通过下述技术方案实现上述技术效果：
一种果蔬专用抗逆型海藻水溶肥料，其特征在于制备工艺主要包括以下步骤：
(1)海藻预处理：用清水冲洗海藻,去除杂质,沥干；85℃条件下烘干，最后磨粉，过60目筛；
(2)海藻酶解：将预处理后的海藻50kg投入反应釜中，加入200kg清洁水和海藻降解酶，升温到50℃，保温降解8h；
(3)微生物发酵处理：发酵液调配：向酶解液中加入海藻质量比的5.0％葡萄糖、2.0％酵母膏、0.5％磷酸二氢钾、0.02％MgSO4.7H2O、0.01％CaCl2,pH调至7.0～7.2；
(4)一步好氧发酵：选用液体发酵罐，装液量为60～70％，接种枯草芽孢杆菌，接种量分别为2％，控制发酵温度28～37℃，转速150～300rpm，通气量10～20L/min；在此发酵条件下发酵24h；
(5)二步厌氧发酵：好氧发酵结束后，向发酵液中接种乳酸菌和产朊假丝酵母，接种量分别为3％、2％，控温28～40℃发酵36h；
(6)过滤：将发酵液通过料液泵打入板框过滤，过滤液即为制备好的分子量在2000道尔顿的海藻提取液；
(7)复配：按顺序将50kg磷酸二氢钾、45kg硝酸钾、30kg硫酸锌、20kg硼酸投入海藻提取液中，匀速搅拌15min。
(8)调节制品pH；向制品中添加KOH调节pH为7.0，经过过滤既得到有抗逆型海藻水溶肥料。
上述步骤(1)中的海藻可以是海带、浒苔、鼠尾藻、马尾藻、石莼中的一种或几种的混合物。
优选的，海藻的组成为海带和浒苔的混合物，其质量比为4:6。
上述步骤(1)中海藻的选择浒苔原料时可以采用专利“ZL200910313001.0浒苔无害化处理方法及其设备”中所述的方法对新鲜浒苔进行处理：将刚刚打捞上岸的新鲜浒苔用挤压脱水打包设备进行挤压脱水，脱去20-30％左右的游离水，含水含量降至60～70％，体积缩小为原来的1/4～1/5；用剪切机将浒苔破碎，释放浒苔管状结构中的游离水，然后进行二次挤压脱水，使含水量降至50％，此时利用热风进行气流干燥脱水，使水含量降至10％以下，利用旋风分离器除沙去杂；最后进入粉碎机进行粉碎，至此实现浒苔的无害化处理，再过60目筛得到浒苔粉。
所述海藻降解酶为木瓜蛋白酶和纤维素酶的混合物，其质量比为4:6，添加量为0.5Kg。
上述枯草芽孢杆菌种子液制备方法为：在无菌条件下，采用LB培养基在28～32℃条件下培养24h，制得液体枯草芽孢杆菌种子液，要求种子液的有效活菌数≥109cfu/mL。
本发明提供了一种果蔬专用抗逆型海藻水溶肥料，产品中富含海藻多糖、朊酸、高度不饱和脂肪酸、植物激素、水溶性有机氮等营养成分，产品机质含量100g/L,P2O550g/L,K260g/L；产品标准符合国家相关标准要求。试验结果表明，本发明产品具有显著的抗逆促生长的功效，是一种可用于果蔬种植的新型海藻液体肥料。
本发明提供一种果蔬专用抗逆型海藻水溶肥料，与现有技术相比，具有以下显著优势：
(1)本发明通过微生物二步发酵海藻原料制备新型海藻水溶肥料，利用海藻中陆生植物所没有的藻元酸、海藻多糖、高度不饱和脂肪酸等功能活性成分，显著提升了果蔬种植中的抗逆性，提高果蔬生产能力；
(2)本申请通过微生物二步发酵，产品富含枯草芽孢杆菌、乳酸菌和产朊假丝酵母，通过菌种间的协同作用使海藻中的功能活性成分最大程度的浸出，可显著提升海藻液体肥料的抗逆能力，提高生产能力；此外，在微生物生长过程中不仅分泌能够提高海藻活性成分的提取率，而且微生物繁殖过程中也会产生大量的多糖、多肽等功能活性物质，进一步提高产品的营养功效，试验结果表明一步好氧发酵和二步厌氧发酵具有显著的协同增效作用，取得了“1+1>2”的技术效果；
(3)本发明以海藻为主要原料，其功能活用成分带有天然的海洋特性，对提升果蔬的抗逆性具有无可比拟的优势，本发明充分利用海藻的功能性，在促进果蔬增产的同时，而且能够促进形成水稳性团粒结构不可缺少的皎洁物质—土壤胶体，促进、改良土壤团粒结构，改善土壤内部空隙，协调土壤中固、液、气三者的比例，增强土壤生物活力，促进速效养分的释放，提高土壤对酸碱的缓冲性和保肥、蓄水能力，对改良土壤、修复土壤生态环境具有显著功效；
(4)采用分段发酵，发酵菌株对温度、pH、通氧等要求不同，不同的反应控制条件，充分利用菌种的生长特性，提高了菌体的生长速率，缩短了发酵时间，提升了生产效率。
具体实施方式
以下实施例中的发酵菌种的种子液均采用如下工艺：
枯草芽孢杆菌种子液制备方法为：在无菌条件下，采用LB培养基在28～32℃条件下培养24h，制得液体枯草芽孢杆菌种子液，要求种子液的有效活菌数≥109cfu/mL。
实施例1
一种果蔬专用抗逆型海藻水溶肥料，通过以下步骤制备：
(1)海藻预处理：用清水冲洗海藻,去除杂质,沥干；85℃条件下烘干，最后磨粉，过60目筛；所述海藻的组成为海带和浒苔的混合物，其质量比为4:6；
(2)海藻酶解：将预处理后的海藻50kg投入反应釜中，加入200kg清洁水和海藻降解酶，升温到50℃，保温降解8h；
(3)微生物发酵处理：发酵液调配：向酶解液中加入海藻质量比的5.0％葡萄糖、2.0％酵母膏、0.5％磷酸二氢钾、0.02％MgSO4.7H2O、0.01％CaCl2,pH调至7.0～7.2；
(4)一步好氧发酵：选用液体发酵罐，装液量为60～70％，接种枯草芽孢杆菌，接种量分别为2％，控制发酵温度28～37℃，转速150～300rpm，通气量10～20L/min；在此发酵条件下发酵24h；
(5)二步厌氧发酵：好氧发酵结束后，向发酵液中接种乳酸菌和产朊假丝酵母，接种量分别为3％、2％，控温28～40℃发酵36h；
(6)过滤：将发酵液通过料液泵打入板框过滤，过滤液即为制备好的分子量在2000道尔顿的海藻提取液；
(7)复配：按顺序将50kg磷酸二氢钾、45kg硝酸钾、30kg硫酸锌、20kg硼酸投入海藻提取液中，匀速搅拌15min。
(8)调节制品pH；向制品中添加KOH调节pH为7.0，经过过滤既得到有抗逆型海藻水溶肥料。
实施例2
一种果蔬专用抗逆型海藻水溶肥料，通过以下步骤制备：
(1)海藻预处理：用清水冲洗海藻,去除杂质,沥干；85℃条件下烘干，最后磨粉，过60目筛；所述海藻为浒苔；
(2)海藻酶解：将预处理后的海藻50kg投入反应釜中，加入200kg清洁水和海藻降解酶，升温到50℃，保温降解8h；
(3)微生物发酵处理：发酵液调配：向酶解液中加入海藻质量比的5.0％葡萄糖、2.0％酵母膏、0.5％磷酸二氢钾、0.02％MgSO4.7H2O、0.01％CaCl2,pH调至7.0～7.2；
(4)一步好氧发酵：选用液体发酵罐，装液量为60～70％，接种枯草芽孢杆菌，接种量分别为2％，控制发酵温度28～37℃，转速150～300rpm，通气量10～20L/min；在此发酵条件下发酵24h；
(5)二步厌氧发酵：好氧发酵结束后，向发酵液中接种乳酸菌和产朊假丝酵母，接种量分别为3％、2％，控温28～40℃发酵36h；
(6)过滤：将发酵液通过料液泵打入板框过滤，过滤液即为制备好的分子量在2000道尔顿的海藻提取液；
(7)复配：按顺序将50kg磷酸二氢钾、45kg硝酸钾、30kg硫酸锌、20kg硼酸投入海藻提取液中，匀速搅拌15min。
(8)调节制品pH；向制品中添加KOH调节pH为7.0，经过过滤既得到有抗逆型海藻水溶肥料。
实施例3
一种果蔬专用抗逆型海藻水溶肥料，通过以下步骤制备：
(1)海藻预处理：用清水冲洗海藻,去除杂质,沥干；85℃条件下烘干，最后磨粉，过60目筛；所述海藻为海带；
(2)海藻酶解：将预处理后的海藻50kg投入反应釜中，加入200kg清洁水和海藻降解酶，升温到50℃，保温降解8h；
(3)微生物发酵处理：发酵液调配：向酶解液中加入海藻质量比的5.0％葡萄糖、2.0％酵母膏、0.5％磷酸二氢钾、0.02％MgSO4.7H2O、0.01％CaCl2,pH调至7.0～7.2；
(4)一步好氧发酵：选用液体发酵罐，装液量为60～70％，接种枯草芽孢杆菌，接种量分别为2％，控制发酵温度28～37℃，转速150～300rpm，通气量10～20L/min；在此发酵条件下发酵24h；
(5)二步厌氧发酵：好氧发酵结束后，向发酵液中接种乳酸菌和产朊假丝酵母，接种量分别为3％、2％，控温28～40℃发酵36h；
(6)过滤：将发酵液通过料液泵打入板框过滤，过滤液即为制备好的分子量在2000道尔顿的海藻提取液；
(7)复配：按顺序将50kg磷酸二氢钾、45kg硝酸钾、30kg硫酸锌、20kg硼酸投入海藻提取液中，匀速搅拌15min。
(8)调节制品pH；向制品中添加KOH调节pH为7.0，经过过滤既得到有抗逆型海藻水溶肥料。
实施例4比较不同海藻液体肥料对西瓜种植的影响
1、试验方法
选取7块土质相同，面积相等的西瓜地，向7块西瓜地上种植西瓜苗，且西瓜苗的长势，种植数量和间隔距离相同，向其中的三块西瓜地施加由实施例一，实施例二和实施例三的方法制成的海藻肥料，分别为实验1组，实验2组和实验3组，向其中的一块西瓜地不喷施海藻液体肥料为对照1组，向其中三块西瓜地施加缺陷型海藻粉料，分别为对照2-4组，其中对照2组海藻肥料不含微生物处理工艺，其余同实施例1；对照3组海藻肥料不含二步厌氧处理工艺，其余同实施例1；对照4组海藻肥料不含一步好氧处理工艺，其余同实施例1；在相同的栽培工艺条件下(其中海藻液体肥料的施用量为10Kg/亩)，测定西瓜的产量；
2、试验结果
表1不同海藻液体肥料对西瓜产量的影响
在实验过程中灌溉条件的选择仅为西瓜正常栽培的2/3，因此在本实验中西瓜处于较大的干旱胁迫条件下，上述实验结果表明了本发明海藻水溶肥料具有较好的抗逆、增产功效，实验1-3组的西瓜产量与对照1组相比差异均极显著(p<0.01)，增产效果显著，海带和浒苔混合原料的海藻肥料(实验1组)增产效果最为显著，说明海带和浒苔存在显著协同增效作用，本发明实施例1为最佳实施例。
比较对照2-4组的实验结果可以发现，微生物发酵对海藻水溶肥料的增产效果具有显著影响，能够显著提高干旱胁迫条件下的西瓜产量，一步好氧发酵和二步厌氧发酵具有显著的协同作用，取得了“1+1>2”的技术效果。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对被发明进行了详细的说明，但对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而对这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种果蔬专用抗逆型海藻水溶肥料，其特征在于制备工艺主要包括以下步骤：
(1)海藻预处理：用清水冲洗海藻,去除杂质,沥干；85℃条件下烘干，最后磨粉，过60目筛；
(2)海藻酶解：将预处理后的海藻50kg投入反应釜中，加入200kg清洁水和浒苔降解酶，升温到50℃，保温降解8h；
(3)微生物发酵处理：发酵液调配：向酶解液中加入海藻质量比的5.0％葡萄糖、2.0％酵母膏、0.5％磷酸二氢钾、0.02％MgSO4.7H2O、0.01％CaCl2,pH调至7.0～7.2；
(4)一步好氧发酵：选用液体发酵罐，装液量为60～70％，接种枯草芽孢杆菌，接种量分别为2％，控制发酵温度28～37℃，转速150～300rpm，通气量10～20L/min；在此发酵条件下发酵24h；
(5)二步厌氧发酵：好氧发酵结束后，向发酵液中接种乳酸菌和产朊假丝酵母，接种量分别为3％、2％，控温28～40℃发酵36h；
(6)过滤：将发酵液通过料液泵打入板框过滤，过滤液即为制备好的分子量在2000道尔顿的海藻提取液；
(7)复配：按顺序将50kg磷酸二氢钾、45kg硝酸钾、30kg硫酸锌、20kg硼酸投入海藻提取液中，匀速搅拌15min。
(8)调节制品pH；向制品中添加KOH调节pH为7.0，经过过滤既得到有抗逆型海藻水溶肥料。
2.根据权利要求1所述的一种果蔬专用抗逆型海藻水溶肥料，其特征在于所述步骤(1)中的海藻可以是海带、浒苔、鼠尾藻、马尾藻、石莼中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种果蔬专用抗逆型海藻水溶肥料，其特征在于所述海藻的组成为海带和浒苔的混合物，其质量比为4:6。
4.根据权利要求1所述的一种果蔬专用抗逆型海藻水溶肥料，其特征在于所述步骤(1)中海藻的选择浒苔原料时可以采用专利“ZL200910313001.0浒苔无害化处理方法及其设备”中所述的方法对新鲜浒苔进行处理：将刚刚打捞上岸的新鲜浒苔用挤压脱水打包设备进行挤压脱水，脱去20-30％左右的游离水，含水含量降至60～70％，体积缩小为原来的1/4～1/5；用剪切机将浒苔破碎，释放浒苔管状结构中的游离水，然后进行二次挤压脱水，使含水量降至50％，此时利用热风进行气流干燥脱水，使水含量降至10％以下，利用旋风分离器除沙去杂；最后进入粉碎机进行粉碎，至此实现浒苔的无害化处理，再过60目筛得到浒苔粉。
5.根据权利要求1所述的一种果蔬专用抗逆型海藻水溶肥料，其特征在于所述枯草芽孢杆菌种子液制备方法为：在无菌条件下，采用LB培养基在28～32℃条件下培养24h，制得液体枯草芽孢杆菌种子液，要求种子液的有效活菌数≥109cfu/mL。
6.按权利要求1-5所述工艺制备的海藻水溶肥料及其应用。
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