一种以艾粉为原料的天然抑草剂及其制备方法
阅读：502发布：2021-12-02
专利汇可以提供一种以艾粉为原料的天然抑草剂及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种以 艾 粉为原料的天然抑草剂及其制备方法，开发艾粉在生态种植领域的新用途，属于 生物 农药 制剂领域。以艾粉为原料，其 水 提液来浇灌 种子 ，或者直接向田间施撒艾粉，可以有效抑制种子的萌发，且在种子萌发后抑制胚根和胚芽的生长。，下面是一种以艾粉为原料的天然抑草剂及其制备方法专利的具体信息内容。
1.一种以艾粉为原料的天然抑草剂，其特征在于，所述天然抑草剂的有效成分为艾的提取物。
2.如权利要求1所述的天然抑草剂，其特征在于，所述天然抑草剂的有效成分为艾叶的水提物、醇提物、水热回流的滤液或艾叶粉末。
3.如权利要求1所述的天然抑草剂，其特征在于，所述艾叶粉末的制备方法为：将艾叶粉碎、过筛，剔除筛上叶绒部分，留取叶粉部分，即得。
4.如权利要求1所述的天然抑草剂，其特征在于，所述艾叶的水提物的制备方法为：将艾叶粉末浸泡在水中36～48h，每隔一段时间超声提取30～40min；将浸泡液过滤、离心，取上清液，即得；
所述超声条件为240～250W，温度22～25℃。
5.如权利要求1所述的天然抑草剂，其特征在于，所述艾叶的水提物中含有绿原酸、柚皮苷、异泽兰黄素等类成分。
6.如权利要求1所述的天然抑草剂，其特征在于，所述离心条件为：3000～3200r/min；
温度22～25℃；离心时间3～5min。
7.一种用于马齿苋、酢浆草或狗尾草的天然抑草剂，其特征在于，所述天然抑草剂包括：权利要求1-6任一项所述的天然抑草剂。
8.一种用于白菜、生菜、水稻或大豆的天然抑草剂，其特征在于，所述天然抑草剂包括：
权利要求1-6任一项所述的天然抑草剂。
9.一种用于田间杂草的天然抑草剂，其特征在于，所述天然抑草剂包括：权利要求1-6任一项所述的天然抑草剂。
10.艾叶的水溶性成分在抑制白菜、生菜、水稻、大豆、马齿苋、酢浆草或狗尾草种子的萌发和萌发后胚根和胚芽的生长中的应用。
一种以艾粉为原料的天然抑草剂及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于生物农药制剂领域，具体涉及一种以艾叶制绒后的副产物艾粉为原料的抑草剂及其制备方法，发现艾粉及其提取液具有抑制杂草生长的效果，具体来说，就是艾粉及其提取液可通过抑制种子的萌发从而达到抑草目的。
背景技术
[0002] 公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003] 艾粉为菊科植物艾(Artemisia argyi Levl.et Van)的叶子艾叶在制作艾绒过程中，剩下的细屑、叶柄及叶脉的粉末状固体。与艾绒的广泛应用不同，艾粉的有效利用率极低。据了解，现在市售黄金艾绒比例为30:1，即30公斤艾叶生产1公斤艾绒，这就意味着艾绒生产过程中，有大量的副产物——艾粉产生。艾粉密度小、体积大，且没有较为广泛的用途，需要消耗大量空间存储。因此，找到一条合理的艾粉利用途径、实现资源的综合利用，解决艾叶产业链废弃物处理问题、变废为宝，成为一项亟待解决的问题。本发明以容易获取、来源丰富的艾粉为原料来进行新用途的开发利用，旨在充分利用现有资源，实现废物利用的可持续发展。
[0004] 目前，在种植领域劳动成本高涨，为了节约高额的拔草人工成本，农业生产上大量使用化学除草剂来清除田间杂草。但化学除草剂的过量使用，造成农药残留量不断增加,环境严重污染,并已威胁到了人类的生命健康，例如草甘膦、百草枯等化学除草剂已明确被报道会对人体产生致癌性。因此社会对产品的质量要求越来越高，“生态种植”、“有机产品”概念的提出，要求减少化肥、化学农药的使用，寻找新的安全、有效、无污染的可替代产品。然而近年来，开发出的生态农药品种很少，远远满足不了现代绿色和有机产品的生产需要，其中除草剂尤为明显。本发明以天然的艾粉为原料，不会造成污染，植物也不会产生毒害物质的积累，能对生态环境和人体健康起到良好的保护作用。且抑草效果较为明显，能替代一部分化学除草剂的使用，具有深远的生态学意义。
[0005] 中国专利CN109232688A公开了一种具有高除草活性的天然木脂素类化合物(TSC—3) 及其应用。该化合物TSC-3对多种杂草尤其是难防控的入侵杂草具有显著的除草作用，能高效抑制其萌发和生长，效果显著优于商品化除草剂草甘膦和氟乐灵。并且该化合物来自于植物，在自然界存在顺畅的降解途径，低毒、环保。但该化合物需要从秃杉植物中提取或者人工合成，秃杉作为国家一级保护植物，原料来源会受到严重限制，而人工合成将会提高生产成本。
[0007] 论文《艾蒿水浸提液对冰草和披碱草种子萌发及幼苗生长的化感作用-刘桂霞》研究3种不同梯度(50,100,200g/m2)的艾蒿(Artemisia vulgaris)茎、叶水浸提液对冰草和披碱草种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明：在种子萌发时期，艾蒿茎、叶水浸提液对冰草和披碱草的化感作用不明显，只有冰草的萌发指数受到艾蒿茎不同处理水浸提液的影响显著：在幼苗生长时期，艾蒿茎、叶水浸提液对冰草和披碱草幼苗芽长和根长的化感作用显著，其中冰草和披碱草的根长受到了艾蒿水浸提液的显著抑制，且抑制作用随水浸提液梯度升高而加强。
[0008] 另一方面，从植物学角度讲，艾(Artemisia argyi)、北艾(艾蒿)(Artemisia vulgaris)、南艾蒿(Artemisia eriopoda)、南牡蒿(Artemisia eripopda)、滨艾(Artemisia fukudo)、山艾(Artemisia kawakamii)、川南蒿(Artemisia rosthornii)均为菊科蒿属不同种植物，功效成分也不同，其中只有艾(Artemisia argyi)能作为艾灸的原材料来制作艾绒，其同一部位提取物的组成也与其他几种植物不同。
发明内容
[0009] 为了克服上述问题，本发明提供了一种实现废物利用、生产成本低、防治效果好的以艾粉为原料的天然抑草剂，同时提供一种工艺简单、操作简便的艾粉提取物的制备方法。
[0010] 本发明的目的之一是发现了：艾粉或其水提物相对于之前的植物源除草剂，除草效果显著、低毒环保，且具有原料来源广泛、生产成本低、制备工艺简便易行的突出优点，具有广泛的应用和开发前景。
[0012] 为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
[0013] 一种以艾粉为原料的天然抑草剂，所述天然抑草剂的有效成分为艾的提取物。
[0014] 本申请研究发现：对于某几种特定的植物，不同提取方法获得的艾的提取物对种子的萌发和萌发后胚根和胚芽的生长都有一定的抑制效果，因此，在一些实施例中，所述天然抑草剂的有效成分为艾叶的水提物、醇提物、水热回流的滤液或艾叶粉末。
[0015] 在一些实施例中，所述艾叶粉末的制备方法为：将艾叶粉碎、过筛，剔除筛上叶绒部分，留取叶粉部分，即得。
[0016] 本申请中艾叶粉末即：艾粉，在日常生产中，艾粉为在制作艾绒过程中，剩下的艾叶细屑、叶柄及叶脉的粉末状固体。
[0017] 在水提过程中，增加超声处理可以提高水溶性成分的提取率，增加提取物对植物种子萌发和萌发后胚根和胚芽的生长抑制效果，但长时间的超声处理也会导致能耗过高、有效成分被破坏等问题，因此，本申请经过实验摸索和系统研究提出了一种艾叶的水提物的制备方法为：将艾叶粉末浸泡在水中36～48h，每隔一段时间超声提取30～40min；将浸泡液过滤、离心，取上清液，即得。采用上述方法既可以获得较高水溶性成分的提取率，增加提取物对植物种子萌发和萌发后胚根和胚芽的生长抑制效果，又能够有效地降低提取能耗、避免有效成分的破坏。
[0018] 在一些实施例中，所述超声条件为240～250W，温度22～25℃。
[0019] 在一些实施例中，所述离心条件为：3000～3200r/min；温度22～25℃；离心时间3～5min。
[0020] 本申请的所述艾叶的水提物中含有绿原酸、柚皮苷、异泽兰黄素等类成分。
[0021] 本发明还提供了一种用于马齿苋、酢浆草或狗尾草的天然抑草剂，所述天然抑草剂包括：任一上述的天然抑草剂。
[0022] 本发明还提供了一种用于白菜、生菜、水稻或大豆的天然抑草剂，所述天然抑草剂包括：任一上述的天然抑草剂。
[0023] 本发明还提供了一种用于田间杂草的天然抑草剂，所述天然抑草剂包括：任一项上述的天然抑草剂。
[0024] 本发明还提供了艾叶的水溶性成分在抑制白菜、生菜、水稻、大豆、马齿苋、酢浆草或狗尾草种子的萌发和萌发后胚根和胚芽的生长中的应用。
[0025] 本发明的有益效果在于：
[0026] (1)本申请发现了：艾粉或其水提物相对于之前的植物源除草剂，除草效果显著、低毒环保。
[0027] (2)本发明以艾粉为原料的天然抑草剂及其制备方法，对十字花科、菊科、禾本科、豆科、马齿苋科、酢浆草科等均有不同程度的抑制效果，其中艾粉抑草的成分主要为水溶性成分。
[0030] 图1为实施例1培养箱条件下不同浓度水提液对植物种子生长的抑制；
具体实施方式
[0032] 应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0033] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0034] 正如背景技术所介绍的，针对目前化学抑草剂有毒性、成本高、抑制效果有待提高的问题。因此，本发明提出一种以艾粉为原料的天然抑草剂及其制备方法，就是将中药艾叶打粉过筛，将过筛后的艾粉直接施用于田间，或者将艾粉制成水提物后喷施。抑草机理为抑制种子的萌发和抑制种子萌发后胚根和胚芽的生长，属于在种子萌发前使用的预防性抑草剂，因此需要在杂草未萌发前施用。
[0035] 艾叶打粉，优选的，将当年采收的干燥艾叶，在中草药粉碎机中粉碎，转速5000r/min 以上。
[0036] 艾粉过筛，优选的，打粉后过40目筛，剔除筛上叶绒部分，留取叶粉部分。
[0037] 将过筛后的艾粉直接施用于田间抑草，能产生良好抑草效果的施用量为0.1kg/m2及以上。
[0038] 将艾粉制成提取物，包括步骤如下：
[0039] (1)称取艾粉为原料，将原料和水置于提取容器中；
[0040] (2)浸泡提取48小时；
[0041] (3)浸泡液每隔12小时超声提取30min；
[0042] (4)将超声后的浸泡液过滤；
[0043] (5)将浸泡液放入离心装置中离心，取上清液；
[0044] 上述步骤(1)中，优选的:原料与水的料液比控制在1:(4-6)；
[0045] 上述步骤(2)中，优选的:浸泡过程中每隔6小时充分摇匀一次；
[0046] 上述步骤(3)中，优选的:超声仪的工作功率为240W，温度25℃；
[0047] 上述步骤(4)中，优选的:浸泡液使用双层滤药袋过滤；
[0048] 上述步骤(5)中，优选的:所述离心装置为冷冻高速离心机，离心时间转速为3000r/min；温度25℃；离心时间5min；
[0049] 所述喷施，优选的：能产生良好抑草效果的水提液浓度为0.05g/ml及以上；
[0050] 实施例1：
[0051] 培养箱实验：不同浓度水提液对植物种子萌发率及胚根生长的抑制[0052] 取125g艾粉浸没于500ml水中，每12小时超声30分钟，48小时后双层滤药袋过滤，离心取上清液4℃避光保存，能到最终产品，相当于含原艾粉0.25g/ml的提取液母液。分别精密量取母液0ml、20ml、40ml、60ml、80ml、100ml于100ml容量瓶中，定容。配置成相当于原艾粉浓度为0.00g/ml(CK组)、0.05g/ml(实验组1)、0.10g/ml(实验组2)、0.15g/ml (实验组3)、0.20g/ml(实验组4)、0.25g/ml(实验组5)的艾粉提取液。将白菜、生菜、水稻、大豆消毒后，置于铺有2层滤纸的9cm培养皿中，白菜、生菜、水稻每皿20颗种子、大豆每皿10颗种子，各处理组3个重复，加入对应浓度提取液5ml，放置培养箱中培养7天， 7天后观察并测量种子的萌发率、根长及生物量。7天后萌发率、根长及生物量结果及见表1、表2、表3；部分图片见图1。
[0053] 表1实施例1中培养种子，7天后的发芽率情况(单位：％)
[0054] 白菜 生菜 水稻 大豆
CK组 100.00 71.67 93.33 86.67
实验组1 10.00 20.00 78.33 83.33
实验组2 0.00 5.00 58.33 80.00
实验组3 0.00 0.00 20.00 80.00
实验组4 0.00 0.00 0.00 73.33
实验组5 0.00 0.00 0.00 60.00
CK组 100.00 71.67 93.33 86.67
实验组1 10.00 20.00 78.33 83.33
实验组2 0.00 5.00 58.33 80.00
实验组3 0.00 0.00 20.00 80.00
实验组4 0.00 0.00 0.00 73.33
实验组5 0.00 0.00 0.00 60.00
[0055] 表2实施例1中培养种子，7天后的根长(单位：cm)
[0056]
[0057]
[0058] (注：“—”代表种子未萌发，或萌发后无可测量数据)
[0059] 表3实施例1中培养种子，7天后的生物量(单位：g/皿)
[0060] 白菜 生菜 水稻 大豆
CK组 0.3354 0.0707 0.5524 8.6872
实验组1 0.0956 0.0153 0.3734 7.9061
实验组2 — 0.0033 0.2468 7.0591
实验组3 — 0.0019 0.0881 6.8315
实验组4 — — — 5.0826
实验组5 — — — 4.0178
CK组 0.3354 0.0707 0.5524 8.6872
实验组1 0.0956 0.0153 0.3734 7.9061
实验组2 — 0.0033 0.2468 7.0591
实验组3 — 0.0019 0.0881 6.8315
实验组4 — — — 5.0826
实验组5 — — — 4.0178
[0061] (注：“—”代表种子未萌发，或萌发后无可测量数据)
[0062] 以上实验表明，在相当于原药材0.05g/ml的低浓度下，十字花科白菜、菊科生菜发芽率已受到极大抑制，在高浓度下，十字花科白菜、菊科生菜、禾本科水稻等种子粒径较小的植物发芽完全受到抑制，豆科大豆种子粒径较大，发芽率随提取物浓度升高也逐渐降低，在较小浓度范围内，发芽后种子的胚根生长受到极大程度的抑制。
[0063] 实施例2：
[0064] 盆栽实验：艾粉对植物种子萌发率及生长株高的抑制
[0065] 将细土：艾粉按照100:0(CK组)、100:2(实验组1)、100:4(实验组2)、100:8(实验组3)、100:12(实验组4)、100:16(实验组5)的比例充分混合均匀后，再加入10％细沙。向每个实验组中加水使土壤浸透、放置2天后播种。每天定时浇水，保证土壤表面湿度一致，统计各植物的发芽率、株高等数据。实验结果见表4、表5；部分图片见图2。
[0066] 表4实施例2中盆栽种子的发芽率情况(单位：％)
[0067]
[0068]
[0069] 表5实施例2中种子10天后的株高(单位：cm)
[0070] 白菜 生菜 大豆 马齿苋 酢浆草 狗尾草
0 4.27 3.67 8.28 3.72 2.19 3.82
2 2.19 1.35 6.42 2.45 2.26 3.19
4 2.08 1.25 5.69 2.11 1.46 3.13
8 2.06 1.70 4.27 2.21 1.36 2.60
12 1.92 1.05 3.21 1.92 1.60 1.80
16 1.92 0.00 2.27 1.80 — 1.70
0 4.27 3.67 8.28 3.72 2.19 3.82
2 2.19 1.35 6.42 2.45 2.26 3.19
4 2.08 1.25 5.69 2.11 1.46 3.13
8 2.06 1.70 4.27 2.21 1.36 2.60
12 1.92 1.05 3.21 1.92 1.60 1.80
16 1.92 0.00 2.27 1.80 — 1.70
[0071] (注：“—”代表种子未萌发，无可测量数据)
[0072] 以上实验表明，随着土壤中艾粉比例的增加，十字花科白菜、菊科生菜、禾本科狗尾草、豆科大豆、马齿苋科马齿苋、酢浆草科酢浆草等种子的发芽率逐渐降低并受到较大程度抑制，胚芽生长形成的株高也随艾粉浓度的增高而降低。
[0073] 实施例3：
[0074] 田间实验：艾粉对田间杂草种类、数量及生物量的抑制
[0075] 向新翻的地中依次按照0kg/m2(CK组)、0.1kg/m2(实验组1)、0.2kg/m2(实验组2)的2
浓度施撒艾粉。本次实验以5m 为一个小区，每个处理组3个重复，观察并测量一段时间后，每个小区内杂草生长的种类数、杂草总数和杂草总生物量。
浓度施撒艾粉。本次实验以5m 为一个小区，每个处理组3个重复，观察并测量一段时间后，每个小区内杂草生长的种类数、杂草总数和杂草总生物量。
[0076] 表6田间实验各处理组的杂草种类、杂草总数和总生物量
[0077] 杂草种类(种) 杂草总数(株) 杂草总生物量(kg)
CK组 6 42.67 0.41
实验组1 3 23.67 0.16
实验组2 1 17.33 0.07
CK组 6 42.67 0.41
实验组1 3 23.67 0.16
实验组2 1 17.33 0.07
[0078] 以上实验表明，向田间施撒艾粉后，田间杂草种类、数量及生物量明显降低，起到良好的抑草作用。当施撒艾粉浓度0.2kg/m2时，对田间杂草种类抑制率达83.33％；杂草数量抑制率达59.22％、杂草总生物量抑制率达82.93％。
[0079] 实施例4：
[0080] 艾粉不同提取溶剂和提取方法对植物种子萌发的抑制
[0081] 取125g艾粉分别浸没于500ml水、50％乙醇(体积浓度)、100％乙醇(体积浓度)中，每12小时超声30分钟，48小时后双层滤药袋过滤；另外取125g艾粉与圆底烧瓶中加水500ml，加热回流48小时后双层滤药袋过滤。得到四种提取方式提取液，将4种提取液离心取上清液，含有乙醇的提取液水浴锅上挥去乙醇并用超纯水定容，4℃避光保存，能到最终产品，相当于含原艾粉0.25g/ml的4种提取液母液。分别精密量取母液0ml、20ml、40ml、60ml、
80ml、 100ml于100ml容量瓶中，定容。配置成相当于原艾粉浓度为0.00g/ml(CK组)、0.05g/ml (实验组1)、0.10g/ml(实验组2)、0.15g/ml(实验组3)、0.20g/ml(实验组4)、0.25g/ml(实验组5)的艾粉不同提取方式提取液。将白菜、生菜、水稻、大豆消毒后，置于铺有2层滤纸的9cm培养皿中，白菜、生菜、水稻每皿20颗种子、大豆每皿10颗种子，各处理组3个重复，加入对应浓度提取液5ml，放置培养箱中培养7天，7天后观察并测量种子的萌发率、根长及生物量。7天后萌发率、根长及生物量结果及见表7。
80ml、 100ml于100ml容量瓶中，定容。配置成相当于原艾粉浓度为0.00g/ml(CK组)、0.05g/ml (实验组1)、0.10g/ml(实验组2)、0.15g/ml(实验组3)、0.20g/ml(实验组4)、0.25g/ml(实验组5)的艾粉不同提取方式提取液。将白菜、生菜、水稻、大豆消毒后，置于铺有2层滤纸的9cm培养皿中，白菜、生菜、水稻每皿20颗种子、大豆每皿10颗种子，各处理组3个重复，加入对应浓度提取液5ml，放置培养箱中培养7天，7天后观察并测量种子的萌发率、根长及生物量。7天后萌发率、根长及生物量结果及见表7。
[0082] 表7不同提取方式和浓度下植物种子的萌发率(单位：％)
[0083]
[0084]
[0085] 综合以上实验结果表明，不同提取液方式对种子萌发的抑制程度为常温水提>水加热回流>50％醇提>100％醇提，表明艾粉能够抑草的成分主要为水溶性成分。
[0086] 实施例5：
[0087] 艾粉提取物的高效液相色谱分析
[0088] 供试品溶液制备：分别取艾粉0.5g，加入20ml水、20ml50％乙醇、20ml100％乙醇，静置过夜，超声一小时后补足重量，过0.45μm滤膜后得到提取液。
[0089] 色谱条件：Agilent Eclipse XDB-C18色谱柱(4.6mm×250mm,5μm)；流动相：乙腈(A) -0.2％磷酸水溶液(B)，梯度洗脱(梯度洗脱程序见下表)；流速：0.8ml/min，温度：30℃；检测波长：330nm。
[0090]
[0091] 实验结果如图3所示，由以上艾叶提取物指纹图谱可知，根据标准品对照，可明确艾叶水提液中含有绿原酸、柚皮苷、异泽兰黄素三种成分。且在指纹图谱中，水提液有一个很高的成分出峰(图3中矩形所示部分)而其他两种提取方式未出峰或者出峰后含量很低，推测此处峰形所代表的成分可能为艾粉水提液抑草的有效成分。
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