CN114276181B - 一种由不同分子量聚谷氨酸组成的多功能肥料增效剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及肥料增效剂，具体来说是涉及一种兼具快速和长效缓释能力、离子沉淀反应抑制能力、促生和抗胁迫功能的由不同分子量聚谷氨酸组成的多功能肥料增效剂。增效剂按重量分数计，50‑400份低分子量聚‑γ‑谷氨酸(1KD‑10KD)、50‑500份中分子量聚‑γ‑谷氨酸(10KD‑300KD)、100‑500份高分子聚‑γ‑谷氨酸(300KD‑1500KD)、100‑500份超高分子聚‑γ‑谷氨酸(1500KD‑8000KD)、20‑50份氨基丁酸、1‑10份DCD、1‑10份NBPT。本发明肥料增效剂能够同时实现对养分离子的短期和长期释放，解决当前缓控释肥等长效肥在作物生育前期养分供应不足、养分释放高峰供大于需的问题，同时通过高效吸附和螯合阳离子养分，解决肥料生产中或施入土壤后阴、阳养分离子发生沉淀反应而失活的问题，且该肥料增效剂具有明显的促生、抗胁迫功能。

Description

一种由不同分子量聚谷氨酸组成的多功能肥料增效剂

技术领域

本发明涉及肥料增效剂，具体来说是涉及一种兼具快速和长效缓释能力、离子沉淀反应抑制能力、促生和抗胁迫功能的由不同分子量聚谷氨酸组成的多功能肥料增效剂。

背景技术

肥料对作物产量的贡献达到40％-60％，施用肥料是保证粮食安全的重要举措，但是肥料利用率长期以来一直只有30％-45％左右。添加有脲酶抑制剂和硝化抑制剂的稳定性肥料和各类材质的包膜肥能延长氮肥释放周期60天左右，实现氮肥的长效释放，但在存在施用早期氮肥供应不及时和养分释放高峰供大于需的问题。另外，肥料生产和施用过程中更为突出的问题是酸根离子与阳离子之间的化学沉淀反应，如Ca²⁺易与磷酸根、硫酸根、碳酸根、硅酸根、硫产生沉淀，Mg易与碳酸根、氢氧根产生沉淀，Fe、Mn、Cu、Zn易于硫酸根、碳酸根和硫产生沉淀。阴阳离子之间的化学沉淀反应直接导致肥料和土壤中阳离子或酸根离子养分(主要是磷酸根)的低利用率和肥料生产时营养元素的不全面和生产成本的增加。目前主要的解决离子沉淀反应的技术主要包括添加小分子有机酸或碱性物质创造不利于沉淀反应发生的微环境、采用离子搭桥技术和离子交换机制形成配合体缓释物质、添加生物菌剂活化和机械活化等，但这些技术均存在成本过高、作用时间短、效果不明显等问题，实际应用困难

因而，如何阻抑阴阳离子之间的化学反应以保障它们在土壤中的活性赋存形态，以及如何实现肥料养分释放规律切合作物的养分需求规律，是急需解决的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种由不同分子量聚谷氨酸组成的多功能肥料增效剂。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种由不同分子量聚谷氨酸组成的多功能肥料增效剂，增效剂按重量分数计，50-400份低分子量聚-γ-谷氨酸(1KD-10KD)、50-500份中分子量聚-γ-谷氨酸(10KD-300KD)、100-500份高分子聚-γ-谷氨酸(300KD-1500KD)、100-500份超高分子聚-γ-谷氨酸(1500KD-8000KD)、20-50份氨基丁酸、1-10份DCD、1-10份NBPT。

优选，增效剂按重量份数计，50-200份低分子量聚-γ-谷氨酸(1KD-10KD)、50-200份中分子量聚-γ-谷氨酸(10KD-300KD)、300-500份高分子聚-γ-谷氨酸(300KD-1500KD)、300-500份超高分子聚-γ-谷氨酸(1500KD-8000KD)、20-50份γ-氨基丁酸、1-10份DCD、1-10份NBPT。

所述超高分子量聚-γ-谷氨酸(1500KD-3000KD)为首先将枯草芽孢杆菌发酵生产的高分子量的聚谷氨酸(8000KDa)发酵液高速离心(18000转/分钟)去除菌体后，上清液用3倍体积无水乙醇醇析后纯水复溶，透析膜透析后获得精制的超高分子聚-γ-谷氨酸溶液。

所述低分子量、中分子量、高分子量聚-γ-谷氨酸溶液为将超高分子聚-γ-谷氨酸溶液和浓盐酸溶液(1:1)在110℃高温真空水解3-20小时后，用氢氧化钾溶液调节溶液pH至7，根据不同水解时间分别得到分子量分别为8000-1500KDa、1500-300KDa、300-10KDa、10-1KDa的聚-γ-谷氨酸溶液。

由不同分子量聚谷氨酸组成的多功能肥料增效剂的制备：

1)首先将枯草芽孢杆菌发酵生产的超高分子量的聚谷氨酸发酵液高速离心去除菌体后，取上清液用3倍体积无水乙醇醇析后纯水复溶，透析膜透析后获得精制的超高分子聚-γ-谷氨酸溶液；

2)将超高分子聚-γ-谷氨酸溶液和浓盐酸溶液(1:1)在110℃高温真空水解3-20小时后，用氢氧化钾溶液调节溶液pH至7，根据不同水解时间分别得到分子量分别为8000-1500KDa、1500-300KDa、300-10KDa、10-1KDa的聚-γ-谷氨酸溶液。

各溶液冷冻真空干燥后获得分子量分别为8000-1500KDa、1500-300KDa、300-10KDa、10-1KDa的聚-γ-谷氨酸固体或粉末。

3)按上述比例将不同分子量聚-γ-谷氨酸溶液或粉末与γ-氨基丁酸、DCD、NBPT混合均匀即得到液态和粉剂两种形态的主要由不同分子量聚谷氨酸组成的多功能肥料增效剂。

所述增效剂为液体、粉状或颗粒。

所述增效剂添加至肥料中，其添加量为5‰-30‰。

在实际应用时，根据作物的种类、作物生长时期、土壤墒情或作物病虫害情况等条件，本发明的增效剂可以选择性的与一种或多种大量或微量元素施用，这些元素的应用技术均为行业内公开技术。

本发明增效剂使用时，根据使用用途，也可选择性复合添加一些农药或其它肥料(有机肥、植物生长调节剂等)。也可以选择性的将其它农药或肥料与本发明增效剂加工成合适的剂型。

本发明中，所述微量元素是指植物生长必不可少的阳离子营养元素，包括镁、钙、铁、锰、锌、铜、硼、钼、镍、硅、钠、钴中的一种或一种以上的元素。所述的大量元素包括氮、磷、钾中的一种或一种以上元素。

本发明的肥料增效剂可以为固体或液体形状。根据施用对象不同，可加工成颗粒状、片状、微粒状或粉末状形态，优选粉末状和颗粒状。液体制剂可加工成水溶型或悬浮型等形态，加工过程为本领域技术人员公知。

本发明的优势表现在：

本发明增效剂通过将不同分子量聚-γ-谷氨酸按特定比例混合，再添加γ-氨基丁酸、脲酶抑制剂NBPT、硝化抑制剂DCD。施用后，首先能阻断阴阳养分离子之间的化学沉淀；其次，低中分子量的聚-γ-谷氨酸在土壤中的分解时间短(3-7天)，其吸附和螯合养分的释放能解决长效肥早期养分不足的问题；另外，高分子和超高分子量的聚-γ-谷氨酸吸附和螯合的养分在土壤中逐步分解释放出来(15-30天)，解决长效肥养分释放高峰期供大于需的问题。因而本发明增效剂能在解决肥料生产时和肥料施入土壤后养分失活问题的同时实现养分短期和长期的缓释，达到肥料养分释放规律切合作物的养分的需求规律，促进植株的生长和提高植株的抗逆性。再进一步的说：

1、丰富肥料营养成分和多样化肥料类型。在肥料生产过程中，提前将阳离子养分，如铵根离子、钾、钙、镁、锌、铁、锰等，与该增效剂混合均匀，再加入大量元素肥料中，能有效解决肥料生产时某些养分无法共存问题和肥料养分不全面问题。

2、提高土壤阴、阳离子养分活性和利用率。本发明增效剂中的聚-γ-谷氨酸对养分的高效吸附、螯合和缓冲能阻抑施入土壤中阳离子养分和酸根离子(主要是磷酸根)的沉淀反应，且养分离子随聚谷氨酸的分解逐步释放，大大延长阳离子养分和磷酸根被植株利用的时间，同时增效剂中NBPT对尿素水解的抑制和DCD对硝化作用的抑制，能实现氮的长效释放，从而全面活化养分离子并延长养分离子的释放。

3、高效促进植株养分吸收。本发明增效剂中采用不同分子量聚谷氨酸，能持续和强化聚-γ-谷氨酸促进根系生长和养分吸收的功能，解决肥料养分释放高峰作物吸收有限的供需矛盾；将该增效剂用于液面肥喷施于作物时，由于聚谷氨酸的成膜性、粘性和保水性，还能够阻挡雨水冲刷，增加肥料在叶面的留存时间和作用效果。

4、提高作物抗逆能力。研究发现，聚-γ-谷氨酸(1000-2000kD)通过促进根系生长和调节新陈代谢过程中的通道和基因活性，促进植株生长，从而提高植株抵抗盐害、冻害、干旱等胁迫的抵抗力。聚-γ-谷氨酸作用的大小取决于其活性基团的数量和分子量的大小。本发明增效剂由不同分子量聚-γ-谷氨酸组成，能持续的提高作物抗逆能力。再加上γ-氨基丁酸能提高植株对各种胁迫的耐性，进一步强化该增效剂的抗逆功能。

5、普适性和绿色环保。该增效剂可制作成液体、粉末、颗粒等形状，能够广泛应用于大量元素肥料、微量元素肥料、水溶肥料、农药、有机肥等各种农业资料中，肥药合一，可减少使用者重复喷施肥料和杀菌剂，减少农业投入，节约劳动力成本。且聚-γ-谷氨酸本身就是一种氨基酸营养物质，完全不会对作物、土壤和环境带来任何负担，是一种理想的绿色农业增效剂。

具体实施方式

为了展示和明晰本发明的优势和特点，通过具体阐明以下实施例的过程，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

以下实施例所有配方中百分比均为重量百分比(折百)。本发明复合肥料的各种加工工艺均为现有技术，根据不同情况可以有所变化。

本发明利用不同分子量的聚-γ-谷氨酸按特定比例混合，使其的羧基解离出质子使其带负电，能高效吸附阳离子；羧基上的羟基可以形成大量氢键，使其具有强吸水性；同时羰基和酰胺基的亲核性使其具有强螯合性，能螯合大量金属离子；酰胺基能自然降解，使其具有完全的生物相容性；大分子结构使其具有很强的粘稠性和成膜性。聚-γ-谷氨酸超强的吸附性、螯合性以及酸碱缓冲性能有效阻止硫酸根、磷酸根、草酸根与金属元素产生沉淀作用，能解决肥料生产过程中或施用后酸根离子与阳离子养分之间的沉淀反应。

组成聚-γ-谷氨酸的谷氨酸单体越多，其分子量就越大且活性基团数量越多，其在土壤中分解的时间越长，其功能便更强效且持久。因而，通过设置不同配比的不同分子量聚谷氨酸，能实现其吸附或螯合养分的速效和长效缓释。解决当前长效肥施用早期养分供应不足和养分释放高峰期供大于需的问题，实现肥料养分释放规律切合作物的养分需求规律的目标。

实施例1本发明增效剂配方1

低分子量聚-γ-谷氨酸300份(1-10KDa)、中分子量聚-γ-谷氨酸400份(10-300KDa)、高分子聚-γ-谷氨酸200份(300-1500KDa)、超高分子聚-γ-谷氨酸100份、γ-氨基丁酸50份、DCD 10份、NBPT 10份

实施例2本发明增效剂配方2

低分子量聚-γ-谷氨酸(1-10KDa)100份、中分子量聚-γ-谷氨酸200份(10-300KDa)、高分子聚-γ-谷氨酸400份(300-1500KDa)、超高分子聚-γ-谷氨酸300份(1500-8000KDa)、γ-氨基丁酸50份、DCD 10份、NBPT 10份

实施例3本发明增效剂配方3

低分子量聚-γ-谷氨酸100份(1-10KDa)、中分子量聚-γ-谷氨酸400份(10-300KDa)、高分子聚-γ-谷氨酸250份(300-1500KDa)、超高分子聚-γ-谷氨酸250份(1500-8000KDa)、γ-氨基丁酸50份、DCD 10份、NBPT 10份

实施例4本发明增效剂配方4

低分子量聚-γ-谷氨酸250份(1-10KDa)、中分子量聚-γ-谷氨酸250份(10-300KDa)、高分子聚-γ-谷氨酸250份(300-1500KDa)、超高分子聚-γ-谷氨酸250份(1500-8000KDa)、γ-氨基丁酸50份、DCD 10份、NBPT 10份

实施例5不同分子量聚-γ-谷氨酸在土壤中的分解规律实验

实验共设置5个处理，分别为低分子量聚-γ-谷氨酸(1-10KDa)、中分子量聚-γ-谷氨酸(10-300KDa)、高分子聚-γ-谷氨酸(300-1500KDa)、超高分子聚-γ-谷氨酸(1500-8000KDa)处理和对照(加清水)处理，每处理4个平行。实验过程：称取30g风干后过10目筛的棕壤于50ml塑料离心管中，每管加入7.5ml质量分数为2.5％的聚谷氨酸溶液或清水，用Para膜封口后置于25℃恒温培养箱中培养1、3、5、7、10、15、20、25、30、40天之后，取2g左右的土壤样品测定其中剩余的聚-γ谷氨酸含量。

试验结果表明低分子量聚-γ-谷氨酸(1-10KDa)、中分子量聚-γ-谷氨酸(10-300KDa)、高分子聚-γ-谷氨酸(300-1500KDa)、超高分子聚-γ-谷氨酸(300-1500KDa)的降解时间平均分别长达3、7、15、30天。不同分子量聚谷氨酸的设计完全能实现养分的短期和长期释放。

应用例1不同分子量聚-γ-谷氨酸对中微量营养元素的吸附螯合效果

1、验证试验

以实施例4为例，试验开展地点在中科院沈阳应用生态研究所实验室。将1000ug/ml铵态氮、1000ug/ml钾、500ug/ml钙、500ug/ml镁、100ug/ml铁、500ug/ml锰、10ug/ml铜、10ug/ml锌、10ug/ml钼等营养元素的固体盐类物质溶解于100ml质量浓度为2.5％的本发明水溶液中，均匀混合24h达到吸附平衡后2um滤膜过滤，滤液中铵态氮用流动分析仪测定，钾、钙、镁用原子吸收分光光度仪测定，铁、锰、铜、锌、钼含量用等离子发射光谱仪测定。

2、对比试验1：

试验条件和地址与验证试验一致。1000ug/ml铵态氮、1000ug/ml钾、500ug/ml钙、500ug/ml镁、100ug/ml铁、500ug/ml锰、10ug/ml铜、10ug/ml锌、10ug/ml钼等营养元素的固体盐类物质溶解于100ml超纯水中，均匀混合24h后2um滤膜过滤，滤液中铵态氮用流动分析仪测定，钾、钙、镁用原子吸收分光光度仪测定，铁、锰、铜、锌、钼含量用等离子发射光谱仪测定。

3、对比试验2：

采用的增效剂为将实施例4中成分的低分子量聚-γ-谷氨酸去除，其余不同分子量聚-γ-谷氨酸等量的混合物即为对照试验2中样品，试验条件和地址与验证试验一致。1000ug/ml铵态氮、1000ug/ml钾、500ug/ml钙、500ug/ml镁、100ug/ml铁、500ug/ml锰、10ug/ml铜、10ug/ml锌、10ug/ml钼等营养元素的固体盐类物质溶解于100ml该混合物溶液中，均匀混合24h后2um滤膜过滤，滤液中铵态氮用流动分析仪测定，钾、钙、镁用原子吸收分光光度仪测定，铁、锰、铜、锌、钼含量用等离子发射光谱仪测定。

4、对比试验3：

采用的增效剂为实施例4中成分的中分子量聚-γ-谷氨酸去除，其余不同分子量聚-γ-谷氨酸等量的混合物即为对照试验3中样品，试验条件和地址与验证试验一致。1000ug/ml铵态氮、1000ug/ml钾、500ug/ml钙、500ug/ml镁、100ug/ml铁、500ug/ml锰、10ug/ml铜、10ug/ml锌、10ug/ml钼等营养元素的固体盐类物质溶解于100ml该混合物溶液中，均匀混合24h后2um滤膜过滤，滤液中铵态氮用流动分析仪测定，钾、钙、镁用原子吸收分光光度仪测定，铁、锰、铜、锌、钼含量用等离子发射光谱仪测定。

5、对比试验4：

采用的增效剂为实施例4中成分的高分子量聚-γ-谷氨酸去除，其余不同分子量聚-γ-谷氨酸等量的混合物即为对照试验4中样品，试验条件和地址与验证试验一致。1000ug/ml铵态氮、1000ug/ml钾、500ug/ml钙、500ug/ml镁、100ug/ml铁、500ug/ml锰、10ug/ml铜、10ug/ml锌、10ug/ml钼等营养元素的固体盐类物质溶解于100ml该混合物溶液中，均匀混合24h后2um滤膜过滤，滤液中铵态氮用流动分析仪测定，钾、钙、镁用原子吸收分光光度仪测定，铁、锰、铜、锌、钼含量用等离子发射光谱仪测定。

6、对比试验5：

采用的增效剂为实施例4中成分的无超高分子量聚-γ-谷氨酸去除，其余不同分子量聚-γ-谷氨酸等量的混合物即为对照试验4中样品，试验条件和地址与验证试验一致。1000ug/ml铵态氮、1000ug/ml钾、500ug/ml钙、500ug/ml镁、100ug/ml铁、500ug/ml锰、10ug/ml铜、10ug/ml锌、10ug/ml钼等营养元素的固体盐类物质溶解于100ml该混合物溶液中，均匀混合24h后2um滤膜过滤，滤液中铵态氮用流动分析仪测定，钾、钙、镁用原子吸收分光光度仪测定，铁、锰、铜、锌、钼含量用等离子发射光谱仪测定。

由上述各试验测定可知，验证试验过滤液中的铵态氮、钾、钙、镁、铁、锰、铜、锌、钼含量分别比对比试验1组的降低了92％、91％、75％、73％、76％、81％、79％、85％，即本发明对铵态氮、钾、钙、镁、铁、锰、铜、锌、钼的吸附螯合率分别高达92％、91％、75％、73％、76％、81％、79％、85％。说明本发明增效剂对阳离子吸附螯合能力很强，是解决土壤中阴阳离子沉淀反应的有效途径。

对比试验2组滤液中的铵态氮、钾、钙、镁、铁、锰、铜、锌、钼含量分别比验证试验组中的降低了15.2％、14.9％、12.5％、11.7％、9.9％、11.7％、11.2％、11.5％，说明本发明中低分子量聚-γ-谷氨酸对铵态氮、钾、钙、镁、铁、锰、铜、锌、钼的吸附螯合率较低，在15.2％-9.9％之间，远低于其质量组成比例25％。

对比试验3组滤液中的铵态氮、钾、钙、镁、铁、锰、铜、锌、钼含量分别比验证试验组中的降低了20.1％、19.4％、17.8％、17.7％、16.6％、17.0％、17.9％、19.4％，即本发明中的中分子量聚-γ-谷氨酸对铵态氮、钾、钙、镁、铁、锰、铜、锌、钼的吸附螯合率不高，在201.1％-16.6％之间。

对比试验4组滤液中的铵态氮、钾、钙、镁、铁、锰、铜、锌、钼含量分别比验证试验组中的降低了23.1％、23.6％、22.4％、22.8％、20.8％、22.6％、21.7％、19.4％，即本发明中高分子量聚-γ-谷氨酸对铵态氮、钾、钙、镁、铁、锰、铜、锌、钼的吸附螯合率在23.6％-20.8％之间。

对比试验5组滤液中的铵态氮、钾、钙、镁、铁、锰、铜、锌、钼含量分别比验证试验组中的降低了24.1％、23.9％、22.9％、23.2％、22.1％、23.4％、23.8％、19.4％，即本发明中超高分子量聚-γ-谷氨酸对铵态氮、钾、钙、镁、铁、锰、铜、锌、钼的吸附螯合率很高，在24.1％-22.1％之间。

由上述各试验的样品测定可知由特定比例和特殊不同分子量聚-γ-谷氨酸混合组成的多功能肥料增效剂具有强大的阳离子吸附螯合能力，且分子量越大的聚-γ-谷氨酸其吸附能力越大，将本发明增效剂吸附螯合微肥施入土壤后，能延长微肥肥效30天以上。

应用例2本发明用做增效剂的喷施效果

1、验证试验

以实施例1和硫酸铵为例，在中国科学院沈阳应用生态研究所沈北新区的温室开展小青菜土壤盆栽试验。称取适量实施例1增效剂和硫酸铵配制叶面肥，该叶面肥中实施例1增效剂和硫酸铵水溶液(以铵态氮计)铵态氮中的终浓度分别为2g/L和5g/L。在小青菜的三叶一心时期将该液面肥均匀喷施于小青菜叶面，喷湿为止。第一次喷施后的第5天和第10天喷施第2次和第3次。第3次喷施之后一个月收获小青菜，测定小青菜地上部和根系鲜重和干重。

2、对比试验1：

试验条件、地址和步骤与验证试验一致。但在小青菜的三叶一心时期喷施的是与验证试验中液面肥等体积的硫酸铵水溶液，硫酸铵水溶液中的铵态氮浓度同样为5g/L。

3、对比试验2：

试验条件、地址和步骤与验证试验一致。但在小青菜的三叶一心时期喷施的是按实施例1增效剂中记载的DCD、NBPT、γ-氨基丁酸(无聚-γ-谷氨酸)的重量份数进行混合再与硫酸铵水溶液配制成叶面肥，其中DCD、NBPT、γ-氨基丁酸的浓度分别为18.7mg/L、18.7mg/L和93.4mg/L，铵态氮浓度同样为5g/L。

4、对比试验3：

试验条件、地址和步骤与验证试验一致。但在小青菜的三叶一心时期喷施的是实施例1增效剂中低分子聚-γ-谷氨酸去除，其余不同分子量聚-γ-谷氨酸等量的混合物，即得增效剂，再与硫酸铵水溶液配制成的叶面肥，其中，增效剂施用浓度为1.44g/L，铵态氮浓度同样为5g/L。

5、对比试验4：

试验条件、地址和步骤与验证试验一致。但在小青菜的三叶一心时期喷施的是实施例1增效剂中中分子聚-γ-谷氨酸去除，其余不同分子量聚-γ-谷氨酸等量的混合物，即得增效剂，再硫酸铵水溶液配制成的等体积叶面肥，其中，增效剂施用浓度为1.25g/L，铵态氮浓度同样为5g/L。

6、对比试验5：

试验条件、地址和步骤与验证试验一致。但在小青菜的三叶一心时期喷施的是实施例1增效剂中高分子聚-γ-谷氨酸去除，其余不同分子量聚-γ-谷氨酸等量的混合物，即得增效剂，再硫酸铵水溶液配制成的等体积叶面肥，其中，增效剂施用浓度为1.63g/L，铵态氮浓度同样为5g/L。

7、对比试验6：

试验条件、地址和步骤与验证试验一致。但在小青菜的三叶一心时期喷施的是实施例1增效剂中超高分子聚-γ-谷氨酸去除，其余不同分子量聚-γ-谷氨酸等量的混合物，即得增效剂，再硫酸铵水溶液配制成的等体积叶面肥，其中，增效剂施用浓度为1.81g/L，铵态氮浓度同样为5g/L。

8、结果：

收获时，验证试验组小青菜地上部的鲜重分别比对比试验组1、试验组2、试验组3、试验组4、试验组5、试验组6的分别高出13.7％、5.5％、5.9％、6.0％、9.8％、10.1％；验证试验组小青菜地上部的干重分别比对比试验组1、试验组2、试验组3、试验组4、试验组5、试验组6的分别高出16.9％、6.1％、6.3％、6.9％、14.1％、14.2％；验证试验组小青菜根系的鲜重分别比对比试验1、试验组2、试验组3、试验组4、试验组5、试验组6的分别高出14.4％、6.3％、6.4％、5.8％、11.3％、11.7％；验证试验组小青菜根系的干重分别比对比试验1、试验组2、试验组3、试验组4、试验组5、试验组6高出14.1％、6.4％、6.8％、6.2％、12.0％、11.9％。

以上结果说明本发明由不同分子量聚-γ-谷氨酸组成的多功能肥料增效剂用作叶面肥增效剂时能显著促进小白菜茎叶(13.7％)和根系(14.4％)的生长，增加肥效和利用率，表现出比DCD、NBPT、γ-氨基丁酸更好的增产促生效果。并且，本发明增效剂用作液面肥增效剂时，低分子和中分子量聚-γ-谷氨酸的增产效果比高分子和超高分子量的聚-γ-谷氨酸效果更好。

应用例3本发明用做增效剂的田间实验效果

1、验证试验

以实施例2为例，地点在中科院沈阳应用生态研究所辽宁沈阳农田生态***国家野外科学观测研究站。将本发明增效剂按9‰的质量比添加到N-P₂O₅-K₂O＝24-9-12的复合肥中，混匀后当做基肥施入土壤中，肥料施用量为50kg/亩，后期不再施用其它肥料。

2、对比试验1：

试验条件、地址和步骤与验证试验一致。将N-P₂O₅-K₂O＝24-9-12的复合肥以基肥形式施入土壤中，复合肥施用量为50kg/亩，后期不再施用其它肥料。

3、对比试验2：

试验条件、地址和步骤与验证试验一致。但施用的按实施例2增效剂中记载的DCD、NBPT、γ-氨基丁酸(无聚-γ-谷氨酸)的重量份数进行混合的增效剂，所得增效剂按9‰的质量比添加到N-P₂O₅-K₂O＝24-9-12的复合肥的混合物。

4、对比试验3：

试验条件、地址和步骤与验证试验一致。但施用的按实施例2增效剂中记载去除无低分子和中分子聚-γ-谷氨酸，而后按实施例2中记载质量份数混合，即增效剂；所得增效剂按9‰的质量比添加到N-P₂O₅-K₂O＝24-9-12的复合肥中的混合物。

5、对比试验4：

试验条件、地址和步骤与验证试验一致。但施用的按实施例2增效剂中记载去除高分子和超高分子聚-γ-谷氨酸，而后按实施例2中记载质量份数混合，即增效剂；所得增效剂按9‰的质量比添加到N-P₂O₅-K₂O＝24-9-12的复合肥中的混合物。

6、结果：

收获时，验证组的玉米果实产量比对比组1、对比组2、对比组3、对比组4分别高出12.7％、7.7％、8.5％、11.9％；玉米果实长度比对比组1、对比组2、对比组3、对比组4分别高出长0.5-1cm、0.5cm、0.5cm、0.5-1cm左右；收获时，验证组的玉米叶色偏绿，而对比组1和对比组4的叶色已全黄，对比组2和对比组3的叶色黄中带绿。

以上结果说明本发明由不同分子量聚谷氨酸组成的多功能肥料增效剂应用于田间时，能高效延长养分的释放和提高养分利用率，具有显著的增产效果(12.7％)，比脲酶抑制剂NBPT和硝化抑制剂DCD的增产效果更明显，其中高分子和超高分子量聚-γ-谷氨酸在田间的增产效果比低分子和中分子量的聚-γ-谷氨酸效果更好。

综上所述本发明按照特定比例，特定不同分子量聚-γ-谷氨酸混合，再添加γ-氨基丁酸、脲酶抑制剂NBPT、硝化抑制剂DCD。施用后，首先能阻断阴阳养分离子之间的化学沉淀；其次，低中分子量的聚-γ-谷氨酸在土壤中的分解时间短(3-7天)，其吸附和螯合养分的释放能解决长效肥早期养分不足的问题；另外，高分子和超高分子量的聚-γ-谷氨酸吸附和螯合的养分在土壤中逐步分解释放出来(15-30天)，解决长效肥养分释放高峰期供大于需的问题。因而本发明增效剂能在解决肥料生产时和肥料施入土壤后养分失活问题的同时实现养分短期和长期的缓释，达到肥料养分释放规律切合作物的养分的需求规律，促进植株的生长和提高植株的抗逆性。

Claims (2)

1.一种由不同分子量聚谷氨酸组成的多功能肥料增效剂，其特征在于：增效剂按重量份数计，50-200份低分子量为1KD -10KD的聚-γ-谷氨酸、50-200份中分子量为10KD -300KD的聚-γ-谷氨酸、300-500份高分子量为300KD-1500KD的聚-γ-谷氨酸、300-500份超高分子量为1500KD-8000KD的聚-γ-谷氨酸、20-50份γ-氨基丁酸、1-10份DCD、1-10份NBPT。

2.根据权利要求1所述的由不同分子量聚谷氨酸组成的多功能肥料增效剂的制备，其特征在于：

1）首先将枯草芽孢杆菌发酵生产的超高分子量的聚谷氨酸发酵液高速离心去除菌体后，取上清液用3倍体积无水乙醇醇析后纯水复溶，透析膜透析后获得精制的超高分子聚-γ-谷氨酸溶液；

2）将体积比为1:1的超高分子聚-γ-谷氨酸溶液和浓盐酸溶液在110℃高温真空水解3-20小时后，用氢氧化钾溶液调节溶液pH至7，根据不同水解时间分别得到分子量分别为8000-1500KDa的超高分子量聚-γ-谷氨酸、1500-300KDa的高分子量聚-γ-谷氨酸、300-10KDa的中分子量聚-γ-谷氨酸、10-1KDa的低分子量聚-γ-谷氨酸溶液；

3）按上述比例将不同分子量聚-γ-谷氨酸溶液或粉末与γ-氨基丁酸、DCD、NBPT混合均匀即得到液态和粉剂两种形态的主要由不同分子量聚谷氨酸组成的多功能肥料增效剂；

所述增效剂为液体、粉状或颗粒；

所述增效剂添加至肥料中，其添加量为5‰-30‰。