本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)肥料，具體涉及一種肥料增效劑、增效肥料及其制備方法。

背景技術(shù)：

我國(guó)是化肥使用大國(guó)，化肥年用量高達(dá)5000萬噸(折純氮磷鉀)以上，為農(nóng)業(yè)發(fā)展和糧食增產(chǎn)做出了突出貢獻(xiàn)。但是肥料利用率普遍較低，當(dāng)季氮肥利用率僅為35％，磷肥當(dāng)季利用率約為25％，鉀肥利用率約為50％。大量肥料的流失，不僅造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且還會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，為適應(yīng)發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的要求，克服資源環(huán)境約束的瓶頸，在保證糧食產(chǎn)量的前提下減少化肥投入、提高肥料利用率、保護(hù)環(huán)境是農(nóng)業(yè)面臨的一項(xiàng)迫切任務(wù)。近些年，在肥料增效劑方面的研究逐漸增多，但這些研究主要集中于化學(xué)抑制劑、植物調(diào)節(jié)劑的研究和應(yīng)用上，天然物質(zhì)在肥料增效劑上的研究較少。

眾所周知，多元有機(jī)酸作為多功能營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)參與動(dòng)植物TCA循環(huán)，為物質(zhì)分解、代謝、合成提供更多能量及刺激因子。TCA循環(huán)既是物質(zhì)分解代謝的組成部分，又是物質(zhì)合成的重要步驟，為其它生物合成提供原料，為機(jī)體提供大量能量。多元有機(jī)酸可作為優(yōu)質(zhì)能量源與生長(zhǎng)因子促進(jìn)土壤微生物TCA循環(huán)，加快新陳代謝，實(shí)現(xiàn)微生物迅速富集，直接影響微生物菌群與菌量，提高微生物活性，并能使土壤微生物分泌大量黏性物質(zhì)，鎖住肥料養(yǎng)分、土壤水分，活化、疏松、改良土壤，激發(fā)土壤活力。多元有機(jī)酸作為游離態(tài)鐵、鎂離子載體進(jìn)入作物體內(nèi)，轉(zhuǎn)移至莖葉，參與作物光合作用，增加葉綠素含量，提高光合作用效率，使葉片變厚、變寬，為作物提供更多能量。多元有機(jī)酸所攜帶的大量陰離子官能團(tuán)，具有對(duì)流失率高的銨離子、鉀離子及其他大中微量陽離子良好的吸附能力，達(dá)到穩(wěn)定、長(zhǎng)效緩釋的效果，大大提高肥料利用率。多元有機(jī)酸由數(shù)十種酸性有機(jī)化合物組合而成，富有大量酸性官能團(tuán)，可提高土壤H⁺濃度，提高固化態(tài)磷酸鈣到磷酸二氫鈣的轉(zhuǎn)化率，活化土壤磷素，提高作物對(duì)磷元素的吸收。多元有機(jī)酸能提高植物體內(nèi)多種抗氧化酶的活性、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量、葉綠素含量和光合作用水平，促進(jìn)植物體內(nèi)某些養(yǎng)分的吸收和運(yùn)輸，最終有利于植物的生長(zhǎng)和生物量積累，減輕逆境條件對(duì)植物的毒害，提高植物的抗逆性和適應(yīng)力。但是目前未見將多種多元有機(jī)酸復(fù)配之后作為肥料增效劑的報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種含多元有機(jī)酸的肥料增效劑。

本發(fā)明還要解決的技術(shù)問題是提供包含上述肥料增效劑的增效肥料。

本發(fā)明最后要解決的技術(shù)問題是提供上述增效肥料的制備方法及在農(nóng)業(yè)種植中的應(yīng)用。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種肥料增效劑，所述肥料增效劑的主要成分為多元有機(jī)酸，包括蘋果酸、酒石酸、檸檬酸、草酸、丁二酸、腐植酸和聚谷氨酸。

所述蘋果酸、酒石酸、檸檬酸、草酸、丁二酸、腐植酸和聚谷氨酸的重量比為0.01～0.12：0.01～0.12：0.10～0.26：0.10～0.27：0.10～0.22：0.01～0.1：0.01～0.1。

本發(fā)明中的上述重量比與植物根系分泌物中幾種酸的比例相似，更利于保護(hù)植物根系，并且該特定比例能起到協(xié)同增效的作用。

上述蘋果酸、酒石酸、檸檬酸、草酸、丁二酸、腐植酸和聚谷氨酸還可以為其鹽的純品、或有機(jī)酸發(fā)酵液、或有機(jī)酸發(fā)酵液干燥物。其中，有機(jī)酸鹽純品包括螯合了Na、K、Ca、Mn、Cu、Zn、Fe等一種或多種元素的有機(jī)酸酸鹽。

上述多元有機(jī)酸的相關(guān)產(chǎn)品均可從市場(chǎng)購(gòu)買或者按照現(xiàn)有技術(shù)制備。

所述蘋果酸、酒石酸、檸檬酸、草酸、丁二酸、腐植酸和聚谷氨酸的重量比為0.05～0.12：0.05～0.12:0.15～0.26：0.15～0.27:0.15～0.22:0.04～0.1:0.04～0.1。

本發(fā)明所述的含多元有機(jī)酸的肥料增效劑可以為膏狀、水狀或粉狀。

包含上述肥料增效劑的增效肥料也在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

所述增效肥料中的肥料增效劑添加量為0.05-5wt％。

優(yōu)選的，所述增效肥料中的肥料增效劑添加量為0.1-1wt％。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述增效肥料中的肥料增效劑添加量為0.5wt％。

上述增效肥料的制備方法，包括以下步驟：

(1)按照配方比例取蘋果酸、酒石酸、檸檬酸、草酸、丁二酸、腐植酸和聚谷氨酸，混合均勻得肥料增效劑；

(2)在肥料噴漿造粒制備工藝中，將步驟(1)所得肥料增效劑混進(jìn)肥料熔融液中，然后在噴漿造粒干燥機(jī)內(nèi)進(jìn)行涂布造粒，冷卻得增效肥料。

步驟(2)還可替換為：將步驟(1)所得肥料增效劑與市售常規(guī)肥料混合均勻即得。所述市售常規(guī)肥料為氮肥、鉀肥、磷肥或復(fù)合肥等。

制備所得增效肥料可顯著促進(jìn)糧食作物、蔬菜類作物或瓜果類作物對(duì)肥料養(yǎng)分的吸收，增強(qiáng)作物抗逆能力。實(shí)施方式可以為水培、葉面噴施、灌根、機(jī)施、撒施或穴施。

天然多元有機(jī)酸作為植物體內(nèi)重要的代謝成分在自然界中廣泛存在。蘋果酸、檸檬酸、丁二酸等小分子有機(jī)酸，是TCA循環(huán)的中間代謝產(chǎn)物，TCA循環(huán)是植物進(jìn)行生命活動(dòng)獲取能量的主要方式，通過外源補(bǔ)充上述有機(jī)酸，能活化加速整個(gè)TCA循環(huán)過程，為植物高效供能。此外，蘋果酸、酒石酸、檸檬酸、草酸、丁二酸也是植物最主要的根系分泌物，植物根系通過分泌這些有機(jī)酸能促進(jìn)自身對(duì)氮磷鉀等養(yǎng)分的吸收，同時(shí)也能加強(qiáng)植物對(duì)鐵、鎂等有益礦物金屬的吸收。植物還可以通過根系有機(jī)酸分泌緩解鋁、鎘、鉻、鉛等重金屬對(duì)植物的毒害作用。作物在受到外界脅迫的條件下會(huì)使內(nèi)部有機(jī)酸含量降低，容易引起離子含量失衡，對(duì)作物生長(zhǎng)產(chǎn)生諸多不利。而且多元有機(jī)酸可平衡作物代謝過程，在作物生產(chǎn)代謝過程中對(duì)果實(shí)品質(zhì)及產(chǎn)量都有決定性作用。腐植酸和聚谷氨酸是由植物根際微生物代謝分泌的高分子有機(jī)酸，微生物通過分泌高分子有機(jī)酸加強(qiáng)與植物的互作關(guān)系，促進(jìn)作物抗逆抗病能力，此外腐植酸和聚谷氨酸還能改善根際土壤微生態(tài)，促進(jìn)植物營(yíng)養(yǎng)吸收。綜合而言，多元有機(jī)酸可以(1)活化土壤氮磷鉀元素，提高肥料利用率；(2)激活植物的TCA循環(huán)，提高能量供給；(3)促進(jìn)鐵、鎂元素吸收，增強(qiáng)植物光合作用；(4)緩解根際重金屬及其他非生物脅迫；(5)改善土壤微環(huán)境，激發(fā)土壤活力。

有益效果：本發(fā)明的肥料增效劑綜合使用多種多元有機(jī)酸，通過合理的配比，并按照一定比例添加進(jìn)肥料制成增效肥料，施用后能顯著提高糧食作物、蔬菜類作物或瓜果類作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，使得植物增產(chǎn)接近兩倍；并且可以有效減少肥料使用量，提高肥料的利用率。

具體實(shí)施方案

根據(jù)下述實(shí)施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實(shí)施例所描述的內(nèi)容僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)也不會(huì)限制權(quán)利要求書中所詳細(xì)描述的本發(fā)明。

實(shí)施例1

制備含多元有機(jī)酸的肥料增效劑：

所用多元有機(jī)酸為含各有機(jī)酸的可濕性粉劑，是由各有機(jī)酸發(fā)酵液經(jīng)干燥制備得到的。將蘋果酸、酒石酸、檸檬酸、草酸、丁二酸、腐植酸和聚谷氨酸按重量比(0.12：0.12：0.26：0.27：0.22：0.1：0.1)混合制得肥料增效劑。

實(shí)施例2

制備含多元有機(jī)酸的肥料增效劑：將蘋果酸、酒石酸、檸檬酸、草酸、丁二酸、腐植酸和聚谷氨酸按重量比(0.01：0.01：0.10：0.10：0.10：0.01：0.01)混合制得肥料增效劑。

實(shí)施例3

制備含多元有機(jī)酸的肥料增效劑：將蘋果酸、酒石酸、檸檬酸、草酸、丁二酸、腐植酸和聚谷氨酸按重量比(0.08：0.10：0.20：0.20：0.15：0.05：0.05)混合制得肥料增效劑。

實(shí)施例4

制備含多元有機(jī)酸的肥料增效劑：將蘋果酸、酒石酸、檸檬酸、草酸、丁二酸、腐植酸和聚谷氨酸按重量比(0.05：0.05：0.15：0.15：0.15：0.04：0.04)混合制得肥料增效劑。

實(shí)施例5

按照如下步驟制備含實(shí)施例1的肥料增效劑的增效肥料：

將硫銨溶液與磷酸混合后，再與低溫轉(zhuǎn)化后的硫酸氫鉀料漿形成混酸，混酸與氨氣在管式反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)后形成料漿，然后添加實(shí)施例1制備的肥料增效劑，在噴漿造粒干燥機(jī)內(nèi)進(jìn)行涂布造粒，然后輸送進(jìn)冷卻塔進(jìn)一步冷卻后即得到所述含多元有機(jī)酸肥料增效劑的添加肥(該制備方法具體步驟同常規(guī)復(fù)合肥的制備)。

所得增效肥料中營(yíng)養(yǎng)元素為N：P₂O₅：K₂O＝15：15：15，肥料增效劑的添加量為5‰。

實(shí)施例6

同實(shí)施例5，不同在于肥料增效劑的添加量為1％。

實(shí)施例7

同實(shí)施例5，不同在于肥料增效劑的添加量為0.1％。

實(shí)施例8

同實(shí)施例5，不同在于肥料增效劑的添加量為5％。

實(shí)施例9

同實(shí)施例5，不同在于肥料增效劑的添加量為0.05％。

實(shí)施例10

本發(fā)明增效肥料比單個(gè)或多個(gè)有機(jī)酸簡(jiǎn)單混合效果更加優(yōu)異

以盆栽小白菜為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，試驗(yàn)設(shè)3個(gè)處理，小區(qū)長(zhǎng)8m，寬3m，小區(qū)面積24m²。各處理均作為基肥施用，復(fù)合肥用量為450kg/hm²。其中各處理如下：

表1 小白菜試驗(yàn)設(shè)計(jì)

表3 含多元有機(jī)酸增效復(fù)合肥對(duì)盆栽小白菜生長(zhǎng)特性及產(chǎn)量的影響

本發(fā)明中制備的多元有機(jī)酸增效復(fù)合肥，能夠促進(jìn)小白菜根部的發(fā)育，使根增粗、增大，對(duì)小白菜植株株高、地下部鮮重、地上部鮮重都有明顯的促進(jìn)作用，可增產(chǎn)41.2％。而復(fù)合肥中簡(jiǎn)單添加其中一種有機(jī)酸(T₃-T₉)的增產(chǎn)效果比本發(fā)明中增效肥增產(chǎn)效果低；復(fù)合肥中添加功效相同的有機(jī)酸(T₁₀-T₁₂)的增產(chǎn)效果也達(dá)不到本發(fā)明中增效肥增產(chǎn)效果。

實(shí)施例11

增效肥料促進(jìn)作物增產(chǎn)試驗(yàn)

以水稻為實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行小區(qū)試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)2個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，小區(qū)長(zhǎng)8m，寬3m，小區(qū)面積24m²，具體試驗(yàn)處理如表1。各處理均作為基肥施用，復(fù)合肥用量為450kg/hm²。

表1 水稻試驗(yàn)設(shè)計(jì)

表2 各處理對(duì)水稻的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

注：數(shù)值表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)

由表2可知，與普通復(fù)合肥對(duì)比，多元有機(jī)酸增效復(fù)合肥能顯著提高水稻有效穗數(shù)、千粒重和水稻產(chǎn)量，使水稻增產(chǎn)21.5％。

實(shí)施例12

增效肥料增效劑顯著提高肥料利用率試驗(yàn)

以玉米為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，進(jìn)行小區(qū)玉米試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)計(jì)了3個(gè)處理，處理1為不施肥，處理2為施用普通復(fù)合肥(15-15-15，按照實(shí)施例5的方法制備，僅不含增效劑)，處理3為實(shí)施例6制備的增效肥料。小區(qū)長(zhǎng)8m，寬3m，小區(qū)面積24m²，小區(qū)四周設(shè)置保護(hù)行。所施加的肥料為500kg/hm²。

通過對(duì)比玉米收獲后植株氮、磷、鉀的吸收量與播種前氮肥、磷肥、鉀肥的施入量，計(jì)算本發(fā)明中組合型肥料增效劑對(duì)肥料的利用率，試驗(yàn)結(jié)果如下：

表4 含多元有機(jī)酸的肥料增效劑對(duì)肥料利用率的影響

由表4可知，本發(fā)明中多元有機(jī)酸增效復(fù)合肥與普通復(fù)合肥相比，對(duì)玉米N、P、K的利用率分別提高了32.1％、21.8％、23.9％。因此本發(fā)明中含多元有機(jī)酸的肥料增效劑能顯著促進(jìn)糧食作物增產(chǎn)，提高肥料利用率。

實(shí)施例13

增效肥料顯著提高作物的抗鋁脅迫能力

以小白菜為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，進(jìn)行小區(qū)玉米試驗(yàn)。小區(qū)長(zhǎng)8m，寬3m，小區(qū)面積24m²，小區(qū)四周設(shè)置保護(hù)行。試驗(yàn)設(shè)計(jì)了3個(gè)處理，各處理土壤中Al的含量為50mg/kg，處理1為不施肥，處理2為施用普通復(fù)合肥(15-15-15，按照實(shí)施例5的方法制備，僅不含增效劑)，處理3為實(shí)施例7制備的多元有機(jī)酸增效復(fù)合肥。

表5 小白菜試驗(yàn)設(shè)計(jì)

表6 含多元有機(jī)酸的肥料增效劑對(duì)小白菜鮮重和金屬吸收的影響

由表6可知，在Al脅迫的環(huán)境條件下，通過施加含多元有機(jī)酸的肥料增效劑，與不施肥的處理組相比，小白菜可增產(chǎn)20.3％，與只施普通復(fù)合肥相比增產(chǎn)15.6％。而且通過施加含多元有機(jī)酸的肥料增效劑，小白菜對(duì)Al的吸收大大降低。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，含多元有機(jī)酸的肥料增效劑能提高植物的抗Al脅迫的能力，從而促進(jìn)植物的生長(zhǎng)。

實(shí)施例14

增效肥料減少化肥的施用試驗(yàn)

以盆栽小白菜為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，試驗(yàn)設(shè)3個(gè)處理，其中處理1為試驗(yàn)對(duì)照(普通復(fù)合肥15-15-15，按照實(shí)施例5的方法制備，僅不含增效劑)，施用量為400mg/kg土，處理2為實(shí)施例8制備的多元有機(jī)酸增效復(fù)合肥，施用量為400mg/kg土，處理3為實(shí)施例2制備的多元有機(jī)酸增效復(fù)合肥，施用量在處理2的基礎(chǔ)上減少15％，即施用量為340mg/kg土。

表3 含多元有機(jī)酸增效復(fù)合肥對(duì)盆栽小白菜生長(zhǎng)特性及產(chǎn)量的影響

本發(fā)明中制備的多元有機(jī)酸增效復(fù)合肥，能夠促進(jìn)小白菜根部的發(fā)育，使根增粗、增大，對(duì)小白菜植株株高、地下部鮮重、地上部鮮重都有明顯的促進(jìn)作用，可增產(chǎn)41.2％。當(dāng)減施15％質(zhì)量的肥料時(shí)，依然可以對(duì)白菜產(chǎn)量提高17.5％，這說明本發(fā)明中含多元有機(jī)酸的肥料增效劑可以有效的減少化肥的使用量。