一种碳量子点中药水溶肥的制备方法及其应用专利检索-肥料肥料制造专利检索查询-专利查询网

一种碳量子点中药水溶肥的制备方法及其应用
申请号	CN202311837634.8	申请日	2023-12-28	公开(公告)号	CN117843410A	公开(公告)日	2024-04-09
申请人	中医农业(高密)研究院;			发明人	王代军; 王德相; 夏天平; 李侠;
摘要	本发明属于生态有机肥技术领域，涉及一种碳量子点中药水溶肥的制备方法及其应用，中药水溶肥组分包括：黄连80g‑120g、枸杞80g‑120g、大黄230g‑270g、艾叶130g‑170g和天麻180g‑220g，水溶肥制备步骤如下：S1、将黄连、枸杞、天麻、大黄和艾叶药材进行充分混合打碎并过筛，得到混合粉末；S2、取上述混合粉末80g‑120g完全浸泡于1000ml液体中14h‑18h，然后在45℃‑55℃的温度下酶解3小时，再将上述溶液浓缩至180mL‑220mL；S3、在滤渣中加入蒸馏水40ml‑90ml，合并提取液；S4、在上述提取物中加入碳量子点5g及水溶性有机肥料 20g；S5、将上述中药有机肥稀释70〜90倍后充分搅拌混匀，本发明用于生态农作物的生长，中药水溶肥采用常见植物提取的有效活性成分，由于植物成分本身无毒，再通过药材搭配，无毒对环境非常友好。
权利要求	1.一种碳量子点中药水溶肥，其特征在于，该中药水溶肥每公斤中所含药材组分包括：黄连80g‑120g、枸杞80g‑120g、大黄230g‑270g、艾叶130g‑170g和天麻180g‑220g。 2.根据权利要求1所述的一种碳量子点中药水溶肥，其特征在于，该中药水溶肥每公斤中所含药材组分包括：黄连100g、枸杞100g、大黄250g、艾叶150g和天麻200g。 3.根据权利要求1所述的一种碳量子点中药水溶肥的制备方法，其特征在于，该碳量子点中药水溶肥的制备方法包括如下步骤： S1、将黄连、枸杞、天麻、大黄和艾叶药材进行充分混合打碎并过筛，得到混合粉末； S2、取上述混合粉末80g‑120g完全浸泡于1000ml液体中14h‑18h，然后在45℃‑55℃的温度下酶解3小时，再将上述溶液浓缩至180mL‑220mL； S3、在滤渣中加入蒸馏水40ml‑90ml，合并提取液； S4、在上述提取物中加入碳量子点5g、水溶性有机肥料20g（腐殖酸、氨基酸、黄腐酸、黄腐酸钾、腐殖酸钠、海藻酸钠、壳聚糖等）； S5、将上述中药有机肥稀释70〜90倍后充分搅拌混匀，可作为高效环保的生态肥料。 4.根据权利要求3所述的一种碳量子点中药水溶肥的制备方法，其特征在于：所述黄连、枸杞、天麻、大黄和艾叶的含水量均为10%‑14%。 5.根据权利要求3所述的一种碳量子点中药水溶肥的制备方法，其特征在于：所述黄连、枸杞、天麻、大黄和艾叶充分混合打碎后经过3号筛或4号筛进行过筛处理。 6.根据权利要求3所述的一种碳量子点中药水溶肥的制备方法，其特征在于：所述碳量子点选取适当的植物作为碳源，清洗并干燥。 7.根据权利要求6所述的一种碳量子点中药水溶肥的制备方法，其特征在于：所述碳源为新鲜的玉米秸杆。 8.根据权利要求7所述的一种碳量子点中药水溶肥的制备方法，其特征在于：所述将所选的玉米秸杆植物进行破碎成粉末并搅拌成匀浆，并将与去离子水按一定比例混合，然后在搅拌机中充分搅拌得到匀浆，再将匀浆在一定温度下进行水热反应。 9.根据权利要求8所述的一种碳量子点中药水溶肥的制备方法，其特征在于：所述充分搅拌的匀浆水热反应温度为140℃‑220℃，反应时间为8‑24小时。 10.根据权利要求9所述的一种碳量子点中药水溶肥的制备方法，其特征在于：所述加热反应后的溶液通过超速离心机进行离心分离，得到荧光碳量子点溶液，完成后再通过针筒式过滤器对上清液进行过滤纯化，得到纯化的荧光碳量子点溶液。
说明书全文	一种碳量子点中药水溶肥的制备方法及其应用技术领域 [0001] 本发明属于生态有机肥技术领域，具体为一种使用植物源提取的碳量子点制备中药水溶有机肥的方法及应用。背景技术 [0002] 中药生态有机肥是一类以天然植物提取物成分为原料的水溶有机肥，它们通常以水溶液形式出现。中药生态有机肥被看作是全世界有机肥料中使用最安全、最广泛、最受欢迎的肥料，也被称为有机农业肥料，中药生态有机肥具有低毒或者无毒性，且不会造成对人、动物及环境的负面影响。 [0003] 目前所使用的肥料主要以化学肥料为主，长期大量的使用，造成土壤板结、营养单一、农作物产量低以及品质下降，使病虫害增加，对人体和生活环境造成了危害。 [0004] 因此，鉴于上述方案于实际制作及实施使用上的缺失之处，而加以修正、改良，同时本着求好的精神及理念，并由专业的知识、经验的辅助，以及在多方巧思、试验后，方创设出本发明，特再提供一种碳量子点中药水溶肥的制备方法及其应用，用于解决的问题。发明内容 [0005] 发明的目的是为了解决上述背景技术中存在的问题，而提出一种碳量子点中药水溶肥的制备方法及其应用。 [0006] 本发明的技术方案是这样实现的：一种碳量子点中药水溶肥，该中药水溶肥每公斤中所含药材组分包括：黄连80g‑120g、枸杞80g‑120g、大黄230g‑270g、艾叶130g‑170g和天麻180g‑220g。 [0007] 作为一种优选的实施方式，该中药水溶肥每公斤中所含药材组分包括：黄连100g、枸杞100g、大黄250g、艾叶150g和天麻200g。 [0008] 作为一种优选的实施方式，该碳量子点中药水溶肥的制备方法包括如下步骤：S1、将黄连、枸杞、天麻、大黄和艾叶药材进行充分混合打碎并过筛，得到混合粉末； S2、取上述混合粉末80g‑120g完全浸泡于1000ml液体中14h‑18h，然后在45℃‑55℃的温度下酶解3小时，再将上述溶液浓缩至180mL‑220mL； S3、在滤渣中加入蒸馏水40ml‑90ml，合并提取液； S4、在上述提取物中加入碳量子点5g、水溶性有机肥料20g（腐殖酸、氨基酸、黄腐酸、黄腐酸钾、腐殖酸钠、海藻酸钠、壳聚糖等）； S5、将上述中药有机肥稀释70〜90倍后充分搅拌混匀，可作为高效环保的生态肥料。 [0009] 作为一种优选的实施方式，所述黄连、枸杞、天麻、大黄和艾叶的含水量均为10%‑14%。 [0010] 作为一种优选的实施方式，所述黄连、枸杞、天麻、大黄和艾叶充分混合打碎后经过3号筛或4号筛进行过筛处理。 [0011] 作为一种优选的实施方式，所述碳量子点选取适当的植物作为碳源，清洗并干燥。 [0012] 作为一种优选的实施方式，所述碳源为新鲜的玉米秸杆。 [0013] 作为一种优选的实施方式，所述将所选的玉米秸杆植物进行破碎成粉末并搅拌成匀浆，并将与去离子水按一定比例混合，然后在搅拌机中充分搅拌得到匀浆，再将匀浆在一定温度下进行水热反应。 [0014] 作为一种优选的实施方式，所述充分搅拌的匀浆水热反应温度为140℃‑220℃，反应时间为8‑24小时。 [0015] 作为一种优选的实施方式，所述加热反应后的溶液通过超速离心机进行离心分离，得到荧光碳量子点溶液，完成后再通过针筒式过滤器对上清液进行过滤纯化，得到纯化的荧光碳量子点溶液。 [0016] 采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：1、本发明用于生态农作物的生长，可以解决现有化学肥料存在的问题，该中药生态有机肥采用常见植物提取的有效活性成分，由于植物成分本身无毒，再通过药材搭配，基本实现无毒或低毒，对环境非常友好。 [0017] 2、植物源碳量子点是一种新型的肥料增效剂它不仅能够替代化肥使用，而且是一种纯生物制剂，使用后不污染环境，是中国发展有机农业、生态农业的先导产品。具体实施方式 [0018] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0019] 以下结合实施例对本发明做进一步说明：实施例1 [0020] 一种碳量子点中药水溶肥，该中药水溶肥每公斤中所含药材组分包括：黄连100g、枸杞100g、大黄250g、艾叶150g和天麻200g。 [0021] 进一步的，该碳量子点中药水溶肥的制备方法包括如下步骤：S1、将黄连、枸杞、天麻、大黄和艾叶药材进行充分混合打碎并过筛，得到混合粉末； S2、取上述混合粉末80g‑120g完全浸泡于1000ml液体中14h‑18h，然后在45℃‑55℃的温度下酶解3小时，再将上述溶液浓缩至180mL‑220mL； S3、在滤渣中加入蒸馏水40ml‑90ml，合并提取液； S4、在上述提取物中加入碳量子点5g、水溶性有机肥料20g（腐殖酸、氨基酸、黄腐酸、黄腐酸钾、腐殖酸钠、海藻酸钠、壳聚糖等）； S5、将上述中药有机肥稀释70〜90倍后充分搅拌混匀，可作为高效环保的生态肥料。实施例2 [0022] 一种碳量子点中药水溶肥，该中药水溶肥每公斤中所含药材组分包括：黄连80g、枸杞80g、大黄230g、艾叶130g和天麻180g。 [0023] 进一步的，该碳量子点中药水溶肥的制备方法包括如下步骤：S1、将黄连、枸杞、天麻、大黄和艾叶药材进行充分混合打碎并过筛，得到混合粉末； S2、取上述混合粉末80g‑120g完全浸泡于1000ml液体中14h‑18h，然后在45℃‑55℃的温度下酶解3小时，再将上述溶液浓缩至180mL‑220mL； S3、在滤渣中加入蒸馏水40ml‑90ml，合并提取液； S4、在上述提取物中加入碳量子点5g、水溶性有机肥料20g（腐殖酸、氨基酸、黄腐酸、黄腐酸钾、腐殖酸钠、海藻酸钠、壳聚糖等）； S5、将上述中药有机肥稀释70〜90倍后充分搅拌混匀，可作为高效环保的生态肥料实施例3 [0024] 一种碳量子点中药水溶肥，该中药水溶肥每公斤中所含药材组分包括：黄连120g、枸杞120g、大黄270g、艾叶170g和天麻220g。 [0025] 进一步的，该中药水溶肥每公斤中所含药材组分包括：黄连100g、枸杞100g、大黄250g、艾叶150g和天麻200g。 [0026] 进一步的，该碳量子点中药水溶肥的制备方法包括如下步骤：S1、将黄连、枸杞、天麻、大黄和艾叶药材进行充分混合打碎并过筛，得到混合粉末； S2、取上述混合粉末80g‑120g完全浸泡于1000ml液体中14h‑18h，然后在45℃‑55℃的温度下酶解3小时，再将上述溶液浓缩至180mL‑220mL； S3、在滤渣中加入蒸馏水40ml‑90ml，合并提取液； S4、在上述提取物中加入碳量子点5g、水溶性有机肥料20g（腐殖酸、氨基酸、黄腐酸、黄腐酸钾、腐殖酸钠、海藻酸钠、壳聚糖等）； S5、将上述中药有机肥稀释70〜90倍后充分搅拌混匀，可作为高效环保的生态肥料。 [0027] 以下为该中草药水溶肥应用实施例1、实施例2和实施例3中药材含量效果的实验数据；通过在香菜上使用该水溶肥进行对比试验，验证本发明不同药材含量的水溶肥的增效以及提质增产等效果。 [0028] 试验作物：香菜使用肥料：实施例1、实施例2和实施例3的配方进行加工植物源提取碳量子点水溶肥：实验条件：实验时间：70天；测产方法为：每试验小区随机量取长势均匀地块0.36平方米，调查株数、测量株高及称量产量，分别计算亩株数、株高及亩产量； [0029] 通过对香菜试验，试验处理有实施例1中药材含量、实施例2中药材含量和实施例3中药材含量三个处理。 [0030] 从上表对比中可看出，使用本不同含量药材的植物源提取碳量子点水溶肥，可有效提高香菜株数、株高及产量，并且可实现水溶肥无毒，植物不会出现病虫害现象以及土壤板结现象，通过数据可看出实施例1的水溶肥效果明显要高于实施例2和实施例3，使提质增产效果更加明显。实施例4 [0031] 以下为该中草药水溶肥、45%硫酸钾型复合肥料和平衡水溶肥应用效果的实验数据；通过在香菜上使用该植物源提取碳量子点水溶肥与常规种植使用肥料进行对比试验，验证本发明的水溶肥的减肥增效、提质增产等效果。 [0032] 试验作物：香菜使用肥料：实施例1：植物源提取碳量子点水溶肥；对比例1：45%硫酸钾型复合肥料（15‑15‑15），山东农大肥业科技股份有限公司；对比例2：平衡水溶肥（20‑20‑20），山东农大肥业科技股份有限公司；实验条件：实验时间：70天；测产方法为：每试验小区随机量取长势均匀地块0.36平方米，调查株数、测量株高及称量产量，分别计算亩株数、株高及亩产量。 [0033] [0034] [0035] [0036] 通过对香菜种植从种到收全程试验，试验处理有常规种植、化学肥料减半+本发明实施例和有机肥+全程本发明实施例三个处理，试验结果真实可靠。 [0037] 长势及产量对比：从表2可以看出，各处理小区皆长势良好，尤以处理C(有机肥+实施例水溶肥）试验田长势最好，比处理A（常规种植田）亩株数增加9.94%，株高增加14.7%，亩产量增加20.9%。处理B（化学肥料减半+实施例试验田）较处理A亩株数增加13.4%，株高降低1.9%，亩产量增加3.7%。 [0038] 肥料投入情况比较：从表3可以看出，处理B(化学肥料减半+实施例水溶肥)处理肥料成本最低，比处理A（常规种植田）成本降低44.7%，处理 C(有机肥+全程实施例水溶肥）成本比处理A成本相近，只增加了0.028%。 [0039] 使用本发明植物源提取碳量子点水溶肥可有效降低化学肥料施用量及投入成本，香菜种植通过叶面喷施本发明植物源提取碳量子点水溶肥，在肥料减半使用和投入成本降低40%以上的情况下，产量不仅不会降低，反而略有增产，且使用植物源提取碳量子点水溶肥，增产效果明显，香菜种植通过浸种、冲施和叶面喷施等方法使用植物源提取碳量子点水溶肥，和常规种植田相比，在不增加投入成本的情况下，可增产20%以上。实施例5 [0040] 本发明还通过开展不同用量碳量子溶胶对直播油菜生长及籽粒产量的影响研究，探讨分析该产品在直播油菜上的实际应用效果及合理施用量，为后续新产品开发及推广应用提供理论依据。 [0041] 碳量子溶胶产品含量：原液纳米碳质量分数为0.4%,粒径小于15nm;pH2.0，电导率ms≥1.4;ORPmv≥220。 [0042] 试验作物：直播油菜，品种为德油杂1号。 [0043] 试验设计：设计5个用量处理，每个处理3次重复，小区面积30m²(长5m、宽6m),随机区组排列。具体处理如下：处理1:对照(喷施清水450 kg/hm²); 处理2:施纳米碳溶胶1.875kg/hm²(兑清水450 kg/hm²喷施，相当于300倍稀释液); 处理3:施纳米碳溶胶3.75kg/hm²(兑清水450kg/hm²喷施，相当于120倍稀释液); 处理4:施纳米碳溶胶7.50kg/hm²(兑清水450 kg/hm² 喷施，相当于60 倍稀释液); 处理5:施纳米碳溶胶15.00kg/hm²(兑清水450kg/hm²喷施，相当于30倍稀释液)。 [0044] 施用方法：按设计用量在油菜苗期和初花期叶面喷施各一次。 [0045] 试验过程：采用种肥同播的方式，播种量为6kg/hm²,基施(N:P2Os:K2O=25‑7‑8)，油菜专用复合肥750kg/hm²。 [0046] 病虫害管理过程：苗期主治蚜虫、菜青虫，花期主治菌核病，第1次纳米碳溶胶喷施处理，配合打药施用(每667m²加20mL阿维比虫啉+25g 50%多菌灵兑水30 kg)。于3个月后进行纳米碳溶胶第2次喷施处理，配合打药施用(每667m²加48%甲硫戊唑醇1袋，兑水30kg)，统一飞机防治菌核病(每667m²加25%米鲜胺50mL+21%冷水硼20g,兑水3kg)，半月后统一飞机防治菌核病(每667m²加40%戊唑米鲜胺50g,兑水3kg)。 [0047] 取样调查产量构成因子，样方面积1.5 m²,测定指标包括密度、株高、分枝数、单株角果数、角粒数和千粒重；按小区单收单打，称量实际产量，并换算公顷产量(单位kg/hm²)结果与分析：①、不同用量纳米碳溶胶下油菜安全性和生育进程调查从油菜整个生长过程的田间长势长相定期观察结果来看，施纳米碳溶胶各处理的油菜均没有产生叶斑症等不良反应，说明在油菜生产中在本试验浓度范围内将纳米碳溶胶与多菌灵、啊维比虫啉等农药进行复配后使用安全，不会产生药害。 [0048] 从油菜生育进程观测结果上来看(表1),各用量处理下直播油菜的生育进程时间均无明显差异，说明在设计施用量范围内纳米碳溶胶的施用不会影响直播油菜正常生育进程 [0049] 注：表中的用量处理为单次施用量。在油菜苗期和初花期按设计用量各施一次，全生育期的总用量为表注量的2倍。 [0050] ②、不同用量纳米碳溶胶对直播油菜籽粒产量的影响表2小区试验产量实测结果表明，喷施不同量的纳米碳溶胶后的油菜产量均高于不施对照处理，增幅为4.0% 14.0%，本试验条件下的油菜产量随着纳米量子碳溶胶用量增~ 加呈现先增加后降低的趋势，当纳米碳溶胶用量为3.75kg/hm²时产量最高，平均增产 350.2kg/hm²,幅度为14.0%。 [0051] [0052] ③、不同用量纳米碳溶胶下直播油菜产量构成分析在油菜成熟期调查了油菜成苗株度、株高和产量构成因子等生物学性状指标结果见表3，结果表明，纳米碳溶胶施用后对油菜生物学性状有一定影响，与对照处理相比，纳米碳溶胶用量3.75 15.00kg/hm²处理的油菜成苗株数、株高、分枝数、角粒数和千粒重均有所~ 增加的趋势，而油菜单株角果数略有减少的趋势。 [0053] [0054] 纳米碳量子点碳溶胶是近年来引用到农业生产中的一种新型纳米材料，为了验证其在直播油菜上的应用效果，开展田间试验探究了不同用量碳纳米溶胶对直播油菜生长、籽粒产量及产量构成因子的影响，分析了碳纳米溶胶在直播油菜上的合理用量，本研究中纳米碳溶胶用量设计为：0(CK),1.875,3.75,7.50和15.00kg/hm²,兑水450kg/hm²,分别在油菜苗期和初花期各喷施一次，试验小区面积30m²,3次重复，试验结果表明，纳米碳溶胶施用不会造成油菜叶斑症等不良反应，不会影响直播油菜正常生育进程，纳米碳溶胶施用后导致油菜成苗株数、株高、分枝数和角粒数均有所增加，而油菜单株角果数略有减少，纳米碳溶胶施用后可以提高直播油菜的籽粒产量，平均增加量了100.1 350.2kg/hm²,增幅为~4.0 14.0%,其中以3.75kg/hm²纳米碳溶胶用量两次施用后的油菜产量增幅最大。 ~ [0055] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

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