專利名稱：一種用于制備具有抗旱性黃腐酸肥料的組合物及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制備具有抗旱性能的黃腐酸肥料的組合物及利用組合物制備抗性黃腐酸的方法，屬于化工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
水分條件是決定農(nóng)業(yè)發(fā)展類型的主要條件。干旱由于其發(fā)生頻率高，持續(xù)時(shí)間長， 影響范圍廣、后延影響大，從古至今都是危害農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)的第一災(zāi)害。隨著人類的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口膨脹，水資源短缺現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，干旱化趨勢(shì)已成為全球關(guān)注的問題。因此，干旱成為我國農(nóng)業(yè)發(fā)展中存在的制約性因素之一。甜菜堿是從植物中提取的一種次生代謝產(chǎn)物_季銨型水溶性生物堿，是非常重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，對(duì)于植物增強(qiáng)抗逆性比如耐旱和抗鹽堿均十分重要，很低濃度的外源甜菜堿即有良好作用。自20世紀(jì)70年代以來，甜菜堿的研究漸成熱點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于農(nóng)林、 畜牧等領(lǐng)域。植物中甜菜堿在植物體中主要有以下生理功能①維持細(xì)胞滲透壓當(dāng)受水分脅迫或鹽堿時(shí)，細(xì)胞質(zhì)中積累大量甜菜堿，且植物體內(nèi)甜菜堿的積累量與植物耐旱(鹽)性呈正相關(guān)。②對(duì)許多酶及其他生物大分子有保護(hù)作用。甜菜堿可保護(hù)甜菜根細(xì)胞膜，防止熱傷害，提高酶熱變性所需的溫度；保護(hù)菠菜類囊體膜抵御冰凍脅迫；解除高濃度鹽對(duì)酶活性的毒害；防止脫水誘導(dǎo)的蛋白質(zhì)熱動(dòng)力學(xué)干擾；對(duì)有氧呼吸和能量代謝過程也有良好的保護(hù)作用。③提高抗旱(鹽)的持久性甜菜堿在體內(nèi)能迅速合成和積累到很高濃度，其在生物合成的反應(yīng)中沒有反饋抑制，并產(chǎn)生ΝΑ0Η。當(dāng)脅迫解除后，葉片和根中的脯氨酸含量立即下降，而甜菜堿的含量基本上保持穩(wěn)定。這說明脯氨酸的積累是植物對(duì)脅迫的暫時(shí)反應(yīng)， 而甜菜堿的積累則可能是永久性或半永久性的。④影響無機(jī)離子的分布大麥在鹽脅迫下可以積累甜菜堿。劉俊等通過施加外源甜菜堿來觀察大麥對(duì)鹽脅迫的緩解效應(yīng)，結(jié)果表明， 甜菜堿可以降低膜脂過氧化程度，提高鹽脅迫下大麥幼苗根系含水量及幼苗的鮮重。甜菜堿處理時(shí)可以顯著降低根系中的Na+水比。甜菜堿可以將Ca2+截留在根系，這種截留可能對(duì)根系抵抗鹽害有重要意義。除此以外，甜菜堿對(duì)逆境條件下氣孔運(yùn)動(dòng)、呼吸作用及相關(guān)基因表達(dá)都有一定的調(diào)控作用。甜菜堿來源廣泛，主要從以下植物中提取旋花科植物土丁桂；爵床科植物鴨咀花；茄科植物枸杞；莧科植物尾穗莧；藜科植物刺沙蓬；甜菜；鬼傘科植物墨汁鬼傘；松節(jié)藻科植物海人草；梧桐科植物梧桐；豆科植物黃蓍；錦葵科植物草棉等。植物廢物是取之不盡、用之不竭的可再生自然資源。小麥和玉米是我國的主要糧食產(chǎn)物，在其生產(chǎn)中，每年都會(huì)產(chǎn)生大量的秸稈廢棄物。統(tǒng)計(jì)資料表明，我國每年作物秸稈資源總量達(dá)6億多噸。這些秸稈過去主要作生活燃料、肥料和飼料，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，石油液化氣和煤炭燃料逐步取代了秸稈燃料，化肥和復(fù)混肥代替了傳統(tǒng)有機(jī)肥，配合飼料頂替了部分粗飼料，使秸稈大量積余。每到收獲季節(jié)，我國從南到北普遍采用秸稈就地焚燒，造成了資源的浪費(fèi)及環(huán)境的污染，甚至釀成交通事故。因此，秸稈的出路成為當(dāng)前亟待解決的資源和環(huán)境問題之一，已引起各級(jí)政府和專家的關(guān)注，如何合理加工、有效利用植物秸稈，是農(nóng)業(yè)生態(tài)領(lǐng)域面臨的一項(xiàng)重要課題。因此，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N對(duì)經(jīng)濟(jì)作物廢棄物(廢棄枸杞和甜菜根)及農(nóng)作物秸稈進(jìn)行綜合利用的新方法——將其作為工業(yè)原料，生產(chǎn)出一種具有抗旱性能的黃腐酸肥料。 該黃腐酸是一種溶于水的灰黑色粉末狀物質(zhì)，是植物生長調(diào)節(jié)劑之一，能促進(jìn)植物生長，對(duì)抗旱有重要作用，能顯著增產(chǎn)和改善品質(zhì)，主要應(yīng)用各種糧食及經(jīng)濟(jì)作物上。本法所制取的黃腐酸，其最大的特點(diǎn)是不但為作物提供各種養(yǎng)分，而且具有一定的抗旱性，并能徹底解決經(jīng)濟(jì)作物及作物秸稈的浪費(fèi)及對(duì)環(huán)境造成污染的問題，能取得良好的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種具有抗旱作用的黃腐酸的組合物，本發(fā)明所述組合物主要原料由物料A、作物秸稈組成。本發(fā)明中，所述用于制備具有抗旱性能黃腐酸肥料的組合物還可進(jìn)一步包括一定量的催化劑和氧化劑。本發(fā)明中，所述物料A均選自枸杞和甜菜根等有效部分及成分提取后的殘次品中的任意一種或多種，所述作物秸稈選自小麥秸稈、玉米秸稈、稻草秸稈或棉秸稈中的任意兩種。經(jīng)濟(jì)作物次品以及小麥、玉米等作物秸稈廢棄物可以在本發(fā)明中得到充分有效的利用。本發(fā)明中，所述的催化劑選自硫酸或硫酸鋅，所述氧化劑選自硝酸和雙氧水。當(dāng)然在本領(lǐng)域中的技術(shù)人員也可知道，除硫酸和硫酸鋅外，其它適合本發(fā)明目的的催化劑也可用于本發(fā)明中，其它，例如硝酸和雙氧水的并且適合本發(fā)明目的的氧化劑也可用于本發(fā)明中，這些適合的催化劑和氧化劑，本發(fā)明技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，根據(jù)本發(fā)明的目的需要可較容易的得到。本發(fā)明中，所述組合物原料中的農(nóng)作物秸稈與物料A之間的重量比為 3 · 5 6 · 5 · 3 · 5 ο進(jìn)一步地，本發(fā)明中，所述催化劑和氧化劑總量與所述農(nóng)作物秸稈和所述物料 A總重量之間的配比為0.7-0.9 1。其中，所述催化劑與所述氧化劑的重量配比為 1 1600-1800。本發(fā)明的目的在于提供一種利用物料A和作物秸稈生產(chǎn)具有抗旱性能的黃腐酸肥料的方法，是以經(jīng)濟(jì)作物生產(chǎn)中產(chǎn)生的殘次品及小麥玉米等農(nóng)作物生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢棄秸稈為原料，通過以下步驟制得(1)預(yù)處理取物料A粉碎，攪拌混合均勻。將農(nóng)作物秸稈置于粉碎機(jī)中，快速切碎，然后與物料A按比例混合；(2)混合及反應(yīng)將混合后的物料A與農(nóng)作物秸稈混合物放入反應(yīng)釜中，并向其噴灑水，在被水充分濕潤后，向物料A與農(nóng)作物秸稈的混合物噴灑催化劑和氧化劑；(3)陳化將氧化后的物料A與農(nóng)作物秸稈混合物放入陳化池中，對(duì)陳化池進(jìn)行加熱，通入蒸汽并保持一段時(shí)間；(4)萃取將陳化池中已經(jīng)被氧化降解后的物料A與農(nóng)作物秸稈的混合物移至萃取器中，并邊攪拌邊向其加入一定量的萃取劑；(5)分離將攪拌后的物料移至固液分離機(jī)中擠壓，所得液體為具有抗旱性能的抗性黃腐酸肥料。 所述步驟(1)中，將物料A與農(nóng)作物秸稈之間的重量比為1 1。 本發(fā)明中，所述物料A，可以選自例如枸杞或甜菜根中的任意一種或兩種混合，所
述農(nóng)作物秸稈為優(yōu)選自小麥和玉米秸稈。玉米稈被為長2cm，直徑2cm-4cm左右的小段，小麥秸稈被切為長2cm左右的段，各成分的混合時(shí)重量比為，小麥秸稈玉米秸稈物料A重量=0.5 0.5 I0所述方法中，催化劑與氧化劑間的重量比為1 1600-1800。所述步驟(2)中，噴水量秸稈和物料A重量=0. 4-0. 6:1，催化劑與氧化劑的總用量秸稈和物料A重量=0. 7-0. 9:1。所述步驟(2)中，催化劑和氧化劑的加入量為每重量份秸稈和物料A混合物加入催化氧化劑0. 7-0. 9重量份，其中催化劑為硫酸或硫酸鋅，氧化劑為硝酸、雙氧水。且每1-2 重量份秸稈中加入硝酸0.2-0. 4重量份，雙氧水為0.3-0. 7重量份。所述步驟(2)中，氧化劑硝酸由濃硝酸稀釋配制而成，濃度為20-40% ；雙氧水濃度30-35%。所述步驟(3)中，加熱溫度達(dá)95-100°C，保持時(shí)間2_4h。所述步驟(4)中，萃取劑為氫氧化鈉或氫氧化鉀，氫氧化鈉或氫氧化鉀的濃度為 1-5%。其它一些鈉、鉀鹽，比如其碳酸鹽、草酸鹽、乙酸鹽、枸櫞酸鹽等無機(jī)或有機(jī)鹽均可作為本發(fā)明步驟(4)中的萃取劑。氫氧化鈉或氫氧化鉀的加入量秸稈和物料A重量=0. 8-0. 9 1，且物料液的 PH 彡 5. 5。本發(fā)明中，物料A不僅僅局限于上述所列的具體實(shí)例中，其他植物，如旋花科植物，土丁桂；爵床科植物，鴨咀花；莧科植物，尾穗莧；藜科植物，刺沙蓬；鬼傘科植物，墨汁鬼傘；松節(jié)藻科植物，海人草；梧桐科植物，梧桐；豆科植物，黃蓍；錦葵科植物，草棉等，根據(jù)不同目的及需要，也可以用來和本發(fā)明所述的作物秸稈一起，以制備所需的黃腐酸。本發(fā)明是一種利用經(jīng)濟(jì)作物生產(chǎn)中產(chǎn)生的殘次品以及小麥玉米等農(nóng)作物生產(chǎn)中產(chǎn)生的秸稈等廢棄物為原料，制造具有抗旱性能的黃腐酸的方法，黃腐酸是一種具有膠體化學(xué)性質(zhì)的聚合物，能提高土壤的緩沖能力，從而對(duì)化肥和微肥起到增效的作用。本法所制取的黃腐酸含有一定量的枸杞等作物中提取的甜菜堿等抗旱物質(zhì)，同時(shí)也含有氮、磷、鉀、 纖維素、木質(zhì)素、鈣、鎂以及微量元素。因此，既能為作物提供養(yǎng)料促進(jìn)生長，又對(duì)提高植物抗逆能力有重要作用，與此同時(shí)，此產(chǎn)品具有一定的抗旱性，是一種抗性黃腐酸肥料，是適用于大田作物、經(jīng)濟(jì)作物的高效葉而肥料。本發(fā)明是一種將經(jīng)濟(jì)作物生產(chǎn)中產(chǎn)生的殘次品及作物秸稈進(jìn)行生態(tài)化利用的新方法。其優(yōu)點(diǎn)在于，不但減少了經(jīng)濟(jì)作物殘次品及作物秸稈廢棄堆積對(duì)環(huán)境造成的污染，而且也能消除由作物秸稈堆積所引發(fā)的資源浪費(fèi)及環(huán)境污染問題，為企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益，并適當(dāng)?shù)奶岣咿r(nóng)民收入。本發(fā)明中，經(jīng)濟(jì)作物次品及作物秸稈廢棄物利用率較高，反應(yīng)速度快，反應(yīng)時(shí)間短；工藝簡潔、生產(chǎn)率高。
具體實(shí)施例方式
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本發(fā)明通過下述實(shí)施示例進(jìn)一步闡明，但任何實(shí)施示例或其組合不應(yīng)當(dāng)理解為對(duì)本發(fā)明的范圍或?qū)嵤┓绞降南拗啤１景l(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書限定，結(jié)合本說明書和本領(lǐng)域一般常識(shí)，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以清楚地明白權(quán)利要求書所限定的范圍。在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行任何修改或改變，這種修改和改變也包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。下文采用非限定性實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。實(shí)施示例1先將甜菜根粉碎，再將廢棄枸杞和甜菜根混合，攪拌均勻。將玉米秸稈切碎成長 2cm,直徑3-4cm的節(jié)，并將等量的小麥秸稈切碎為2cm左右的節(jié)。之后與廢棄枸杞和甜菜根的混合物按小麥秸稈玉米秸稈枸杞甜菜根混合物量為0. 85 0.85 1混合，其中廢棄枸杞和甜菜根混合物組合為0. 3 0.7(重量比)。將100份總的混合物置于混合反應(yīng)器中，邊攪拌邊噴水50份，至秸稈及枸杞甜菜根被充分濕潤后，再噴硫酸0. 05份作為催化劑，加40%的硝酸80份作為氧化劑，秸稈及枸杞甜菜根被均勻噴灑到催化劑和氧化劑后， 將秸稈及枸杞甜菜根混合物放置于陳化池中，并向池內(nèi)通入蒸汽，物料溫度達(dá)到95°C時(shí)開始計(jì)時(shí)，將溫度控制在95-100°C，保持2h，然后將氧化降解后的物料移到黃腐酸萃取器中， 加3%氫氧化鈉液85份作為提取劑攪拌，再將物料移到固液分離機(jī)中擠壓，液體即為具有抗旱性能的抗性黃腐酸肥料。將所得的黃腐酸肥料施用在陜西雨養(yǎng)果園紅富士蘋果上的部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果列出，如表1所示。表1抗性黃腐酸對(duì)陜西雨養(yǎng)果園紅富士蘋果產(chǎn)量、品質(zhì)和抗旱性能的影響
權(quán)利要求
1.一種用于制備具有抗旱性能黃腐酸肥料的組合物，所述組合物原料主要由物料A和農(nóng)作物秸稈組成，所述物料A為選自枸杞或甜菜根中的任意一種或其組合。
2.權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于所述的農(nóng)作物秸稈選自小麥秸稈、玉米秸稈、稻草秸稈、棉秸稈中的任意一種或兩種，所述農(nóng)作物秸稈與物料A的重量比為 3 · 5 6 · 5 · 3 · 5 ο
3.權(quán)利要求1所述的用于制備具有抗旱性能黃腐酸肥料的組合物，所述組合物還進(jìn)一步含有催化劑和氧化劑，其中所述催化劑選自硫酸或硫酸鋅；所述氧化劑選自硝酸和雙氧水。
4.一種利用權(quán)利要求1-4中任意一權(quán)利要求所述組合物生產(chǎn)抗旱性能黃腐酸肥料的方法，其特征在于，以物料A和作物廢棄秸稈為主要原料，通過以下步驟制得(1)預(yù)處理取物料A，攪拌混合均勻，再將農(nóng)作物秸稈置于粉碎機(jī)中，快速切碎，然后與物料A按比例混合；(2)混合及反應(yīng)將混合后的物料A與農(nóng)作物秸稈放入反應(yīng)釜中，并向其噴灑水，在被水充分濕潤后，向物料A與農(nóng)作物秸稈的混合物噴灑催化劑和氧化劑；(3)陳化將氧化后的物料A與農(nóng)作物秸稈混合物放入陳化池中，對(duì)陳化池進(jìn)行加熱， 通入蒸汽并保持一段時(shí)間；(4)萃取將陳化池中已經(jīng)被氧化降解后的物料A與農(nóng)作物秸稈的混合物移至萃取器中，并邊攪拌邊向其加入一定量的萃取劑；(5)分離將攪拌后的物料移至固液分離機(jī)中擠壓，所得液體為具有抗旱性能的抗性黃腐酸肥料。
5.權(quán)利要求4所述的方法，其中所述農(nóng)作物秸稈與物料A的重量比為1 1。
6.權(quán)利要求4所述的方法，其中所述農(nóng)作物秸稈為玉米桿和小麥秸稈的混合物，所述玉米稈被為長2cm，直徑2cm-4cm左右的小段，小麥秸稈被切為長2cm左右的段，各原料混合時(shí)重量比為，小麥秸稈玉米秸稈物料A = 0. 5 0. 5 1。
7.權(quán)利要求4所述的方法，其中所述催化劑與氧化劑的重量比為1 1600-1800。
8.權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述步驟(2)中，噴水重量秸稈和物料A重量=0. 4-0. 6 1，催化劑與氧化劑的總重量秸稈和物料A = 0. 7-0. 9 1。
9.權(quán)利要求4或8所述的方法，其特征在于所述催化劑為硫酸或硫酸鋅，氧化劑為硝酸和雙氧水，氧化劑加入量為每1-2份秸稈中加入硝酸0. 2-0. 4重量份，雙氧水0. 3-0. 7重量份。
10.權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述氧化劑硝酸由濃硝酸稀釋配制而成，濃度為20-40% ；雙氧水濃度為30-35%。
11.權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述步驟(3)中，加熱溫度為95-100°C，保持時(shí)間2-4h。
12.權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述步驟(4)中，萃取劑為氫氧化鈉或氫氧化鉀，氫氧化鈉或氫氧化鉀的重量百分比濃度為1_5%。
13.權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于氫氧化鈉或氫氧化鉀的加入量秸稈和物料A重量=0. 8-0. 9 1，且物料液的pH彡5. 5。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備具有抗旱性黃腐酸肥料的組合物，以及利用組合物廢棄枸杞、甜菜和作物秸稈生產(chǎn)具有抗旱性能的黃腐酸肥料的方法。以枸杞、甜菜等及秸稈為原料，將秸稈切碎，與枸杞、甜菜根混合，向混合物噴水濕潤，噴灑催化劑和氧化劑；放入陳化池中；對(duì)氧化降解后的物料進(jìn)行萃取和分離，將得到的液體為具有抗旱作用的黃腐酸肥料。本發(fā)明能在短時(shí)間內(nèi)制取有高效抗旱性能的抗性黃腐酸。
文檔編號(hào)C05G3/04GK102515928SQ20111031736
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月18日
發(fā)明者張立新, 馬巧榮, 高梅 申請(qǐng)人:西北農(nóng)林科技大學(xué)