一种生物刺激素及其制备方法和在调理酸性土壤中的应用
阅读：294发布：2020-05-23
专利汇可以提供一种生物刺激素及其制备方法和在调理酸性土壤中的应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种 生物 刺 激素 及其制备方法和在调理酸性 土壤 中的应用，涉及农业生物技术及 肥料 领域。本发明提供的 生物刺激素 包括以下 质量 份数的组份：秸秆萃取液600～700份、 黄腐酸 钾 80～100份、氢 氧 化钾25～50份、 磷酸 50～60份、聚磷酸铵100～150份、改性 腐殖酸 40～80份、尿素100～150份。本发明基于作物生物生理化学的理论知识，采用改性腐殖酸和黄腐酸钾螯合，大大增强了制剂中元素的 稳定性 ；通过添加秸秆萃取液提高土壤pH，增强土壤缓冲性能，提高土壤阳离子交换量；添加聚磷酸铵增加肥料稳定性与缓冲性能，提供磷元素；添加改性腐殖酸和秸秆萃取液还能增加土壤有机质含量，改善土壤结构，促进作物生长。，下面是一种生物刺激素及其制备方法和在调理酸性土壤中的应用专利的具体信息内容。
1.一种生物刺激素，其特征在于，包括以下质量份数的组份：
2.根据权利要求1所述的生物刺激素，其特征在于，所述秸秆萃取液的pH值为9.5～10；
所述秸秆萃取液中有机质的含量为50～60g/L，腐殖酸的含量为30～40g/L。
3.根据权利要求1所述的生物刺激素，其特征在于，所述改性腐殖酸的制备方法包括以下步骤：将碱性物质和腐殖酸进行混合，得到改性腐殖酸。
4.根据权利要求3所述的生物刺激素，其特征在于，所述碱性物质为氢氧化钾；所述碱性物质和腐殖酸的质量比为1～3:1。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的生物刺激素，其特征在于，所述生物刺激素中腐殖酸的质量分数≥3％。
6.权利要求1～5任意一项所述生物刺激素的制备方法，包括以下步骤：
(1)将秸秆萃取液、黄腐酸钾、改性腐殖酸和氢氧化钾混合进行第一螯合反应，得到第一反应液；
(2)将所述第一反应液和磷酸、聚磷酸铵混合进行第二螯合反应，得到第二反应液；
(3)将所述第二反应液和尿素混合，得到生物刺激素。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中第一螯合反应的时间为0.5～2h；所述步骤(2)中第二螯合反应的时间为0.1～2h；所述步骤(3)中混合的时间为
10～15min。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)～(3)均在搅拌条件下进行，所述搅拌的转速独立地为60～80r/min。
9.权利要求1～5任意一项所述生物刺激素在调理酸性土壤中的应用。
一种生物刺激素及其制备方法和在调理酸性土壤中的应用
技术领域
背景技术
[0002] 土壤酸化指土壤pH值不断降低、土壤交换性酸不断增加的过程，它是伴随土壤发生和发育的一个自然过程，主要由碳酸和有机酸离解产生氢离子(H+)驱动。土壤酸化的特点是活化土壤中的重金属离子，降低土壤养分有效性从而加速养分流失，使肥力下降，不利于作物生长。土壤酸化对农林业生产和生态环境会造成严重危害，酸化土壤治理势在必行。我国酸性土壤面积也在不断扩大，20世纪80年代强酸性土壤(pH值<5.5)的面积约为1.69亿亩，21世纪初已增加到2.26亿亩。土壤盐酸化不仅严重影响植物的正常生长还对生态环境构成潜在威胁，因此对酸化土壤进行有效治理是重要的生态工程，对我国耕地农业生产能力的提升，耕地数量的增加，国家粮食安全的保障均具有重要意义。
[0003] 目前酸性土壤的改良方式主要有测土配方施肥、优化种植制度、增施优质有机肥、秸秆还田以及生物改良等。研究表明，种植格拉姆柱花草三五年后的土壤中重要营养元素均大幅度增加，而且随着种植年限增长，土壤肥力增幅越大。蚯蚓能通过取食土壤中有机物料后产生的蚯蚓粪明显降低土壤酸度，促进根系对养分的吸收。对长期施用化肥的烟地，施用小麦和玉米秸秆均能提高土壤中微生物的数量。果园地里种植白三叶草能高效提高土壤有机质含量，肥田沃土，实现土地的种养结合，对果业生产节本增收和提质增效具有重要意义。但是，这些改良方法较为复杂，不易实施且通常改良周期较长。
发明内容
[0004] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种生物刺激素及其制备方法和在调理酸性土壤中的应用。本发明提供的生物刺激素能够有效的调理酸性土壤、提高土壤pH值，且施用方便、见效快。
[0005] 为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
[0006] 一种生物刺激素，包括以下质量份数的组份：
[0007]
[0008] 优选的，所述秸秆萃取液的pH值为9.5～10；所述秸秆萃取液中有机质的含量为50～60g/L，腐殖酸的含量为30～40g/L。
[0009] 优选的，所述改性腐殖酸的制备方法包括以下步骤：将碱性物质和腐殖酸进行混合，得到改性腐殖酸。
[0011] 优选的，所述生物刺激素中腐殖酸的质量分数≥3％。
[0012] 优选的，所述生物刺激素的pH值为2.5～9.8。
[0013] 本发明提供了上述方案所述生物刺激素的制备方法，包括以下步骤：
[0014] (1)将秸秆萃取液、黄腐酸钾、改性腐殖酸和氢氧化钾混合进行第一螯合反应，得到第一反应液；
[0015] (2)将所述第一反应液和磷酸、聚磷酸铵混合进行第二螯合反应，得到第二反应液；
[0016] (3)将所述第二反应液和尿素混合，得到生物刺激素。
[0017] 优选的，所述步骤(1)中第一螯合反应的时间为0.5～2h；所述步骤(2)中第二螯合反应的时间为0.1～2h；所述步骤(3)中混合的时间为10～15min。
[0018] 优选的，所述步骤(1)～(3)均在搅拌条件下进行，所述搅拌的转速独立地为60～80r/min。
[0019] 本发明提供了上述方案所述生物刺激素在调理酸性土壤中的应用。
[0020] 本发明提供了一种生物刺激素，包括以下质量份数的组份：秸秆萃取液600～700份、黄腐酸钾80～100份、氢氧化钾25～50份、磷酸50～60份、聚磷酸铵100～150份、改性腐殖酸40～80份、尿素100～150份。本发明基于作物生物生理化学的理论知识，采用改性腐殖酸和黄腐酸螯合，大大增强了制剂中元素的稳定性；通过添加秸秆萃取液提高土壤pH，增强土壤缓冲性能，提高土壤阳离子交换量；通过添加聚磷酸铵增加肥料稳定性与缓冲性能，并提供磷元素；并且添加改性腐殖酸和秸秆萃取液还能增加土壤有机质含量，改善土壤结构，促进作物生长；本发明通过多种组份的合理复配，得到的生物刺激素能够有效调理酸性土壤，且分散性好，见效快，容易被作物吸收利用。实施例结果表明，在稀释本生物刺激素800倍，田间持水量为100％的情况下，施用本发明的生物刺激素15天后，酸化土壤的pH值能够从4.4上升至5.0左右，交换钾含量能够上升至235g/kg以上。附图说明
[0021] 图1为实施例1制备的生物刺激素对酸化土壤pH值的影响；
[0022] 图2为实施例1制备的生物刺激素对酸化土壤交换性钾含量的影响。
具体实施方式
[0023] 本发明提供了一种生物刺激素，包括以下质量份数的组份：
[0024]
[0025] 如无特殊说明，本发明对所述生物刺激素用到的具体原料的来源均无特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的市售商品即可。
[0026] 本发明提供的生物刺激素包括秸秆萃取液600～700份，优选为620～680份，更优选为650份。在本发明中，所述秸秆萃取液的pH值优选为9.5～10，更优选为9.6～9.8；所述秸秆萃取液中有机质的含量优选为50～60g/L，更优选为55～59.5g/L，最优选为59.03g/L；所述秸秆萃取液中腐殖酸的含量优选为30～40g/L，更优选为32～38g/L，最优选为34g/L。
[0027] 在本发明中，所述秸秆萃取液是以农业废弃物秸秆为原料，利用生物发酵与高温蒸煮萃取相结合的工艺提取纤维素、木质素等物质后的副产物，为黑色液体；所述秸秆萃取液是通过植物蒸馏得到的一种可降解有机酸，含腐殖酸、铁、锰、铜、锌等约200多种成分，发明人研究发现，秸秆萃取液灌施于土壤后有利于团聚体的形成，能够改善土壤的物理性质，同时施用秸秆萃取液可调节土壤pH值，提高土壤有机质以及有效磷的含量；在改善酸化土壤物理和化学性质的同时，施入秸秆萃取液能显著影响微生物数量以及土壤微生物利用碳源的能力和代谢活性。本发明对秸秆萃取液的来源无特殊要求，直接购买符合上述方案所述要求的秸秆萃取液即可。
[0028] 以所述秸秆萃取液的质量份数为基准，本发明提供的生物刺激素包括黄腐酸钾80～100份，优选为83～87份，更优选为85份。在本发明中，所述黄腐酸钾能够吸附活化矿质养分。
[0029] 以所述秸秆萃取液的质量份数为基准，本发明提供的生物刺激素包括氢氧化钾25～50份，优选为30～45份，更优选为35～40份。在本发明中，所述氢氧化钾具有提高土壤pH值的作用，且能够为土壤提供钾离子。
[0030] 以所述秸秆萃取液的质量份数为基准，本发明提供的生物刺激素包括磷酸50～60份，优选为52～58份，更优选为55份。在本发明中，所述磷酸为生物刺激素中磷元素的主要来源，且磷酸的加入还能够中和秸秆萃取液等强碱性物质的pH值，避免使生物刺激素的pH值过高而影响作物的生长和土壤养分的有效性。
[0031] 以所述秸秆萃取液的质量份数为基准，本发明提供的生物刺激素包括聚磷酸铵100～150份，优选为110～140份，更优选为120～130份。在本发明中，所述聚磷酸铵起到生物表面活性剂的作用，能够增加肥料稳定性与缓冲性能，并提供磷元素。
[0032] 以所述秸秆萃取液的质量份数为基准，本发明提供的生物刺激素包括改性腐殖酸40～80份，优选为50～70份，更优选为60份。
[0033] 在本发明中，所述改性腐殖酸的制备方法优选包括以下步骤：将碱性物质和腐殖酸进行混合，得到改性腐殖酸；在本发明中，所述碱性物质优选为氢氧化钾；所述碱性物质和腐殖酸的质量比优选为1～3:1，更优选为1～2:1；在本发明的具体实施例中，优选先将碱性物质溶解于部分秸秆萃取液中，再将腐殖酸缓慢加入碱性物质溶液中，本发明对所述溶解碱性物质用的秸秆萃取液的用量没有特殊要求，能够保证将碱性物质完全溶解即可；本发明使用碱性物质对腐殖酸进行改性，改性后的腐殖酸在具有其原有特性的基础上更易与生物刺激素中的其他原料混合。
[0034] 本发明利用改性腐殖酸和黄腐酸钾螯合，大大增强生物刺激素中各元素的稳定性，且改性腐殖酸的加入能够增加土壤有机质的含量，改善土壤结构。
[0035] 以所述秸秆萃取液的质量份数为基准，本发明提供的生物刺激素包括尿素100～150份，优选为110～130份，更优选为115～120份。在本发明中，所述尿素能够为土壤提供氮源。
[0036] 在本发明中，所述生物刺激素中腐殖酸的含量优选≥3％，更优选为3.5～6％；所述生物刺激素中的腐殖酸来自于秸秆萃取液和改性腐殖酸，本发明的生物刺激素具有较高的腐殖酸含量，有助于提高土壤缓冲能力，改善土壤结构。
[0037] 本发明将具有提高土壤pH的秸秆萃取液等碱性有机物，及具有分散性、螯合性的聚磷酸铵与其他元素螯合，配以可增强土壤缓冲性能的改性腐殖酸，配制成功能型生物刺激素，该生物刺激素可有效提高土壤pH值、提高土壤缓冲能力、改善土壤结构，且见效快、分散性好，容易被作物吸收。
[0038] 本发明提供了上述方案所述生物刺激素的制备方法，包括以下步骤：
[0039] (1)将秸秆萃取液、黄腐酸钾、改性腐殖酸和氢氧化钾混合进行第一螯合反应，得到第一反应液；
[0040] (2)将所述第一反应液和磷酸、聚磷酸铵混合进行第二螯合反应，得到第二反应液；
[0041] (3)将所述第二反应液和尿素混合，得到生物刺激素。
[0042] 在本发明中，所述第一螯合反应的时间优选为0.5～2h，更优选为1～1.5h；本发明优选在反应釜中进行第一螯合反应；在本发明的具体实施例中，优选先将秸秆萃取液投入反应釜中进行搅拌，然后在搅拌状态下将所述黄腐酸钾、改性腐殖酸和氢氧化钾加入秸秆萃取液中。在第一螯合反应过程中，黄腐酸钾和改性腐殖酸进行螯合，增加团聚体的含量，并将钾吸附在所形成的团聚体上，增加肥料中钾元素的有效性，并为下一步磷酸、聚磷酸铵的螯合做铺垫。
[0043] 在本发明中，所述第二螯合反应的时间为优选0.1～2h，更优选为0.5～1h；本发明优选直接将所述磷酸和聚磷酸铵投入第一反应液中进行搅拌；在第二螯合反应过程中，反应液中的团聚体对磷元素进行吸收，同时磷酸的加入会对秸秆萃取液等强碱性物质起到中和作用，降低生物刺激素的pH值。
[0044] 在本发明中，所述第二反应液和尿素混合的时间优选为10～15min，更优选为12～13min。
[0045] 在本发明中，所述步骤(1)～(3)均在搅拌条件下进行，所述搅拌的转速独立地优选为60～80r/min，更优选为70r/min。
[0046] 本发明提供了上述方案所述生物刺激素在调理酸性土壤中的应用。在本发明中，所述生物刺激素应用时优选使用水稀释800～1000倍，更优选稀释850～950倍；在实际使用中，所述生物刺激素优选随灌溉施用，根据田间持水量确定生物刺激素的具体用量即可。
[0047] 下面结合实施例对本发明提供的方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
[0048] 实施例1
[0049] 本实施例的生物刺激素包括以下质量份数的组份：秸秆萃取液700份、黄腐酸钾80份、氢氧化钾25份、磷酸50份、聚磷酸铵100份、改性腐殖酸40份、尿素100份，其中秸秆萃取液的pH值为9.5，秸秆萃取液中有机质的含量为59.03g/L、腐殖酸的含量为34g/L；所述生物刺激素的腐殖酸含量≥50g/L。
[0050] 生物刺激素的制备步骤如下：
[0051] 将秸秆萃取液计量后投入反应釜，开始搅拌，转速为70r/min，然后加入黄腐酸钾、改性腐殖酸、氢氧化钾螯合反应1h；然后加入磷酸、聚磷酸铵，继续螯合反应1小时；然后加入尿素，搅拌混合15分钟，得到生物刺激素。
[0052] 室内模拟实验：
[0053] 采用室内模拟试验，验证所制备的生物刺激素在酸性土壤改良中的作用。试验依据土壤田间持水量设置60％、80％、100％三个灌溉梯度，具体步骤如下：定量称取混合均匀的酸性土壤于小型花盆中，依靠水肥一体化灌溉设备将生物刺激素(稀释800倍)定量施入到土壤中，含水量测定频率为2天1次，含水量测定完成后依据测定含水量进行灌溉，以将土壤含水量分别维持在60％、80％、100％范围内。不同灌溉梯度灌溉时期相同。灌溉之前取样进行土壤指标测定。
[0054] 所得结果如图1～2所示。
[0055] 图1为不同生物刺激素添加量对酸化土壤pH的影响。试验结果表明，不同生物刺激素添加量对酸化土壤pH均有促进作用。含水量为田间持水量的100％的处理pH值大于含水量为田间持水量的80％的处理。不同含水量的酸化土壤pH随生物刺激素添加量的增加均呈上升趋势。不同灌水量处理土壤pH随时间增长、生物刺激素添加总量的增加而增加。灌水量为田间持水量80％的条件下，生物刺激素对酸化土壤pH的影响较其他两种处理更稳定。综合来看，本实施例所制得的生物刺激素有助于提高酸化土壤pH，处理15天后土壤的pH值能够达到5.0左右，见效较快。
[0056] 图2为不同生物刺激素添加量对酸化土壤交换性钾含量的影响。根据图2可以看出，酸化土壤中交换性钾的含量随生物刺激素施用量的增加而增加，且随着时间增长，土壤中交换性钾含量也逐渐增加。说明本实施例制备的生物刺激素可以提高土壤阳离子交换量，增强土壤缓冲性能。
[0057] 实施例2
[0058] 其他条件和实施例1相同，仅将各组分的质量份数改为：秸秆萃取液600份、黄腐酸钾100份、氢氧化钾50份、磷酸60份、聚磷酸铵150份、改性腐殖酸80份、尿素120份。
[0059] 实施例3
[0060] 其他条件和实施例1相同，仅将各组分的质量份数改为：秸秆萃取液650份、黄腐酸钾85份、氢氧化钾30份、磷酸52份、聚磷酸铵110份、改性腐殖酸45份、尿素150份。
[0061] 按照实施例1的方法对实施例2～3得到的生物刺激素进行室内模拟实验，所得结果和实施例1相似。
[0062] 根据以上实施例可以看出，本发明提供的生物刺激素能够快速有效的调理酸性土壤、提高土壤pH值，提高土壤中交换阳离子的含量，且使用方便，具有广阔的应用前景。
[0063] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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