一种花生专用糖醇螯合钙肥及其制备方法

：
1.本发明设及农业生产技术领域，尤其涉及一种花生专用糖醇螯合钙肥及其制备方法。
技术背景：
2.随着我国经济水平的提高，食用油结构正在经历调整，如2016～2019年期间，我国花生油需求量增长20.5％，大豆油增长4.8％，远低于花生油增长幅度，而同期油料作物进口量增长72.2％。因此，通过技术手段提高花生产量与品质，是解决植物油供需矛盾、保障我国食用油脂安全的有效途径。
3.钙是植物生长所必须的中量元素之一，是除硼外唯一质外体起作用的元素，能够与钙调蛋白结合调节代谢过程，具有维持细胞壁、细胞膜及膜蛋白稳定等功能。而作为典型的喜钙作物，花生对钙素的需求量高于磷，为第三大营养元素，每形成100kg荚果吸收的钙高达2.0-2.5kg。花生对钙素极度敏感，缺钙能够影响花生的生长发育、形态建成及物质生产的全过程，不仅会导致花生根系活力降低，叶绿素含量和光合速率下降，影响碳水化合物的转运，还会导致过氧化物酶、过氧化氢酶活性降低，产生过氧化作用，增大质膜透性，加速植株衰老，最终导致花生空壳、减产等。已有研究证实，施钙可以提高花生饱果率、出仁率，荚果较为饱满，同时还能提高籽仁粗脂肪和粗蛋白含量，提高脂肪酸中油酸/亚油酸比值，增加限制性氨基酸赖氨酸和蛋氨酸的含量等。因此钙对维持花生正常生育过程，保证花生优质高产等具有不可替代的作用。
4.尽管某些土壤中钙素含量较高，但容易被固定，直接影响根系及荚果对钙素的吸收。此外，花生栽培过程中多进行一次性基施，一般不进行根外追施，以防追施过程中发生断根现象。然而，即使在土壤表面进行撒施也会因挥发，雨水径流等而损失，影响钙素吸收效率。由于花生叶片蜡质层较薄，叶面喷施养分利用效率高，吸收转运快，能够迅速在植株体内同化。同时，花生开花下针期和结荚期对养分需求量大，基施难以有效快速释放养分，而叶面喷施作为根施的有效补充，能够迅速满足花生生长关键期对养分的需求。因此，叶面喷施的投入产出比高，能够较好地为农民实现增产增收。
5.目前技术中，有关花生专用肥的制备已有研究，中国专利cn 109809891 a公开了一种花生专用叶面肥，所述花生专用叶面肥的组分按照重量份如下所示：素面沙土20-30份、厩肥土20-30份、胡户子粉10-15份、发酵鸽粪5-10份、腐叶土5-10份、十八烷基三甲基氯化铵1-2份、硅酸镁铝1-2份、丹宁酸粉末0.3-0.6份、硼酸0.5-1份、氨基酸0.5-1份、硫酸钾0.2-0.5份、螯合剂1-2份和氨基酸类发酵剂0.5-1份。但其原料复杂，且鸽粪等原料可能存在潜在重金属、抗生素等污染，此外，虽专用肥中添加了螯合剂，但实际螯合率未知，肥料中养分含量不清。中国专利cn 105418230 a公开了一种改良型花生耐冷专用叶面肥，能够提高复合肥的悬浮性、保稠性、保湿性、润滑性，促进植物生根，协同增效提供花生生长所需的各种营养元素和矿物质，整体提高花生的抗冷性。但其生产过程需要破碎、加水搅拌、压制、高温焙烧再破碎等步骤，生产过程繁琐、耗时较长，且所得产品为颗粒悬浮态，养分难以释
放。中国专利cn 102976811 a公开了一种花生耐冷专用叶面肥，按照下列比例进行配比：0.2kg硝酸钙、0.4-0.6kg的普通白糖、0.15-0.3kg的葡萄糖、100kg的蒸馏水，上述原料均匀混合形成叶面肥喷施液。但该肥料中钙营养元素为仍为无机态，且钙素养分含量较低，喷施所需用量大。
6.糖醇是植物内源产生的营养物质，不仅能够作为光合产物参与细胞代谢，还可作为载体促进营养元素在植物体内的迁移。此外，糖醇能通过维持细胞渗透压、清除活性氧、调节关键酶活性等方式提高植物的抗逆性，信号传导功能还可改变细胞的代谢过程，间接调控植物生理代谢，从而影响植物的生长发育。因此研发一种工艺流程简单，螯合率明确，吸收效率高的花生专用糖醇螯合钙肥，对促进花生产量及品质提高具有重要现实意义。


技术实现要素：

7.本发明为解决现有技术的上述缺点，提供一种花生专用糖醇钙肥，用于缓解花生生长过程中钙营养缺乏症状，强化植物营养，解决传统化学肥料生产工艺过程复杂，且其生产成本低廉，叶面喷施省时省力见效更快。
8.为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
9.一种花生专用糖醇螯合钙肥。其特征在于，以重量份计，按下列原料配制而成：软化水20-45份，糖醇10-50份，钙肥25-70份，助剂1-5份，表面活性剂0.2-0.5份，营养强化剂0.01-1份及防腐剂0.1-0.5份。
10.其中，
11.糖醇包括甘露醇、山梨醇、木糖醇、赤藓糖醇中的一种或多种。
12.钙肥包括氯化钙、硝酸钙、乙酸钙中的一种或多种。
13.助剂包括甘油、乙二醇、edta-2na中的一种或多种,用于维持糖醇螯合钙的稳定性。
14.表面活性剂包括吐温80、十二烷基甜菜碱、十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种，用于增大糖醇螯合钙肥润湿性能，降低表面张力，喷施后更容易附着在叶片上。
15.营养强化剂包括肌醇、芸苔素及矮壮素中的一种或多种。将花生常用营养素与糖醇螯合钙肥一起使用，省工省力。
16.因糖醇类物质容易滋生细菌，花生专用糖醇螯合钙肥中加入适量防腐剂，防腐剂包括山梨酸钾、苯甲酸钠中的一种或多种。
17.本发明还提供所述花生专用糖醇螯合钙肥的制备方法，包括如下步骤：
18.(1)按照重量份分别称取软化水20-45份，糖醇10-50份，钙肥25-70份，助剂1-5份，表面活性剂0.2-0.5份，营养强化剂0.01-1份及防腐剂0.1-0.5份备用；
19.(2)将步骤(1)中称量好的软化水与糖醇加入反应釜内，保持60-70℃恒温并不断搅拌直至溶液均匀澄清；
20.(3)保持反应釜中温度为60-70℃，向步骤(2)中澄清溶液中依次加入钙肥及助剂并不断搅拌，液体澄清后加入表面活性剂并设置搅拌速度为150-200转/分钟螯合30-60分钟，冷却后，加入营养强化剂和防腐剂，继续搅拌至澄清即可制得花生专用糖醇螯合钙肥。
21.于晴天的上午10点之前或下午4点之后且花生叶面干燥时喷施叶面肥。此时叶片气孔开放程度较大，对肥料吸收量大，能够迅速诱导关键酶的代谢，实现促生增产效果。可
于花生开花下针初期进行第一次喷施，每亩用量0.1-1.0kg，稀释50-500倍后使用(控制钙离子浓度范围为0.4-2.0g/l)，每隔7-14天喷施一次，连续喷施不宜超过5次，每次喷施以至叶面及叶背喷洒均匀且无液滴形成为佳。在土壤或作物表现严重缺钙时，施用次数可适当增加。喷施前一天应为晴天，若喷后4小时内遇雨则需进行一次补喷。
22.本发明的叶面肥钙元素以螯合态形式为主，且螯合剂糖醇生物利用度高，能够改变钙素化学形态，具有一定润湿性能，减少叶面肥的光学接触角，从而增强钙肥的叶面渗透能力，提高肥料利用效率。与现有技术相比，该肥料制备方法简单、成本较低、生产过程简易，能在不改变现有花生生产现状条件下，通过叶面合理喷施促进叶面对钙素的吸收，提高花生关键生育期的光合作用及碳氮代谢能力，促进花生生长，增强植物抗逆性，能够明显改善花生荚果性状，最终促进花生增产10-30％。
附图说明：
23.图1为不同溶液在花生叶面上的光学接触角对比图，其中，a为清水、b为硝酸钙、c为未经过螯合反应的，仅糖醇与钙盐简单溶解混合的糖醇混合钙，d为经过螯合反应的糖醇螯合钙。
具体实施方式：
24.下面结合实施例对本发明的技术方案作如下详细说明。
25.实施例1：
26.本实施例涉及的一种花生专用糖醇螯合钙肥，其特征在于，所述专用肥原料按重量份如下所示：软化水25份，糖醇45份，钙肥30份，助剂2份，表面活性剂0.2份，营养强化剂1份及防腐剂0.5份。其中糖醇45份包括甘露醇10份、山梨醇30份和赤藓糖醇5份，钙肥30份包括氯化钙5份和硝酸钙25份，助剂2份包括甘油1份和edta-2na 1份，营养强化剂1份为肌醇1份，表面活性剂0.2份包括吐温80 0.1份和十二烷基甜菜碱0.1份，防腐剂0.5份为山梨酸钾0.5份。
27.具体制备步骤如下：
28.(1)按照重量份分别称取软化水25份，糖醇45份，钙肥30份，助剂2份，表面活性剂0.2份，营养强化剂1份及防腐剂0.5份备用；
29.(2)将步骤(1)中称量好的软化水与糖醇加入反应釜内，保持60-70℃恒温并不断搅拌直至溶液均匀澄清；
30.(3)保持反应釜中温度为65℃，向步骤(2)澄清溶液中依次加入钙肥和助剂并不断搅拌，液体澄清后加入表面活性剂并设置搅拌速度为180转/分钟螯合40分钟，冷却后，加入营养强化剂和防腐剂，继续搅拌至澄清即可制得花生专用糖醇螯合钙肥，经测定螯合率≥90％。
31.采用中国专利cn110015945b、cn109100312b、cn109142450b、cn106290315b所示方法对本发明涉及的糖醇螯合钙肥进行螯合率的测定。
32.对本实施例制备的花生专用糖醇螯合钙肥在青岛即墨区后花园村进行肥效试验，供试花生品种为“花育22”，试验采取随机区组设计，共设3个处理：清水对照、无机硝酸钙盐和花生专用糖醇螯合钙肥(钙含量≥80g/l)，所用钙素浓度为1.8g/l，重复4次，喷施时间为
干燥晴朗无风的早晨，在开花下针中期进行第一次喷施，每隔12-14天喷施一次，共喷施5次，收获后对花生进行考种。
33.表1：花生专用糖醇螯合钙肥对产量及全株干物质含量的影响
[0034][0035]
表1为花生专用糖醇螯合钙肥对产量及全株干物质含量的影响，从表中可以发现施用实施例1的花生专用糖醇螯合钙肥后，花生产量比清水对照及无机钙盐处理分别提高12.35％和6.32％，全株干物质含量分别提高17.00％和13.48％。结果表明施用花生专用糖醇螯合钙肥能够显著提高花生产量和干物质含量，增产效果突出。
[0036]
表2：花生专用糖醇螯合钙肥对荚果性状的影响
[0037][0038]
表2为花生专用糖醇螯合钙肥对荚果性状的影响，收获期花生专用糖醇螯合钙肥能够明显改善花生的荚果性状，其中双仁果数、饱果数及总果数分别比对照提高28.43％、35.40％及9.24％，比无机钙盐处理分别提高2.02个、2.35个和3.52个。对饱果率进行测算后发现，花生专用糖醇螯合钙肥显著提高花生荚果的饱果率，说明本实施例1的花生专用糖醇螯合钙肥能够有效促进荚果发育，提高果实的饱满度，从而提高花生产量。
[0039]
表3：花生专用糖醇螯合钙肥对花针期、结荚期和饱果期叶片钙素含量的影响
[0040][0041]
表3为花生专用螯合钙肥对花生叶片花针期、结荚期和饱果期钙素含量的影响，对结果进行分析发现，随着生育期的推进花生叶片钙素不断积累，在成熟期达到最大。喷施花生专用糖醇螯合钙肥的叶片钙素含量在三个时期分别比对照高18.98％、27.83％和28.21％，比无机钙盐处理分别高9.76％、10.40％和15.43％。说明本实施例1所公开的花生专用糖醇螯合钙肥能够有效补充钙素，为花生叶片提供养分，缓解生育期养分缺乏现象，提高钙素含量。
[0042]
实施例2：
[0043]
本实施例涉及的花生专用糖醇螯合钙肥原料用量按重量份如下：软化水41份，糖醇12份，钙肥46份，助剂3份，表面活性剂0.5份，营养强化剂0.05份及防腐剂0.2份，其中糖醇12份包括甘露醇4份和山梨醇8份，钙肥46份包括硝酸钙40份和乙酸钙6份，助剂3份包括乙二醇1份和edta-2na 2份，表面活性剂0.5份为十二烷基苯磺酸钠0.5份，营养强化剂0.05份为芸苔素0.05份，防腐剂0.2份为苯甲酸钠0.2份。本实施例具体制备步骤与实施例1不同之处在于通过水浴加热控制螯合温度为65℃，150转/分钟螯合50分钟，其余步骤与实施例1相同，经测定本实施例2花生专用糖醇螯合钙肥螯合率≥60％。
[0044]
对本实施例制备的花生专用糖醇螯合钙肥在青岛即墨区移风店镇进行肥效试验，花生品种为“鲁花11”，试验采取随机区组设计，重复3次，共设5个钙素浓度梯度处理：0、0.4、0.8、1.6、2.4g/l，喷施时间为干燥晴朗无风的早晨，在花生苗期、开花下针期、结荚期、饱果期进行叶面喷施，试验期间共喷施4次，收获后对花生进行考种。
[0045]
表4：花生专用糖醇螯合钙肥浓度对花生产量及其构成因素的影响
[0046][0047]
从表4可以发现，喷施不同浓度花生专用糖醇螯合钙肥能够显著提高花生的单株结果数、单株饱果数、百仁重、单株荚果重和总产量，增产范围为5.97％～28.69％，其中喷施1.6g/l钙素浓度的花生专用肥的各项指标均优于其他处理。将不同处理的产量进行数据拟合发现，本实施例2所公开的花生专用肥钙素喷施浓度在1.5g/l-1.8g/l之间，花生增产效果突出。
[0048]
表5：花生专用糖醇螯合钙肥浓度对籽仁脂肪含量的影响
[0049][0050]
表5为花生专用糖醇螯合钙肥浓度对籽仁脂肪含量的影响，从结果中可以发现，叶面喷施本实施例2所公开的花生专用肥均能有效提高花生籽仁的脂肪含量，其中相比喷施
清水对照处理，钙素浓度为1.6g/l的花生专用糖醇螯合钙肥在结荚期、饱果期和成熟期分别提高了12.14％、2.75％及4.95％，品质提高效果突出，说明该实施例2提供的花生专用钙肥在花生上的最适喷施钙素浓度为1.6g/l。
[0051]
实施例3：
[0052]
实施例涉及的一种花生专用糖醇螯合钙肥，所用原料按重量份数为软化水28份，糖醇18份，钙肥70份，助剂5份，表面活性剂0.5份，营养强化剂0.05份及防腐剂0.1份。其中糖醇18份包括甘露醇5份、山梨醇8份和木糖醇5份，钙肥70份包括氯化钙5份、硝酸钙60份和乙酸钙5份，助剂5份包括甘油1份、乙二醇2份和edta-2na 2份，表面活性剂0.5份包括吐温80 0.3份和十二烷基甜菜碱0.2份，营养强化剂0.05份为矮壮素0.05份，防腐剂0.1份为山梨酸钾0.1份。本实施例3具体制备步骤与实施例1不同之处在于通过水浴加热控制螯合温度为60℃，200转/分钟螯合35分钟，制得花生专用糖醇螯合钙肥，经测定螯合率≥60％。
[0053]
对本实施例制备的花生专用糖醇螯合钙肥在青岛即墨区后花园村进行试验探究，花生品种为“花育22”，试验采取随机区组设计，重复3次，设置钙素浓度0、1.6、1.8、2.0g/l等4个梯度处理，喷施时间为干燥晴朗无风的早晨，在花生结荚初期进行第一次喷施，此后每隔12-14天喷施一次，试验期间共喷施4次，收获后对花生进行考种。
[0054]
表6：花生专用糖醇螯合钙肥浓度对花生产量及品质的影响
[0055][0056]
对试验结果(表6)分析发现，施肥处理均能提高花生产量、籽仁粗脂肪和粗蛋白含量，其中喷施1.6g/l的花生专用螯合肥对产量和籽仁品种的提升效果最大，分别比喷施清水处理提高11.48％、5.74％及7.82％。喷施2.0g/l的花生专用螯合肥对产量的影响较小，但能显著提高花生品质，其籽仁粗脂肪和粗蛋白含量分别提高了1.11％和7.86％。
[0057]
实施例4：
[0058]
本实施例涉及的花生专用糖醇螯合钙肥的原料用量如下：软化水33份，糖醇29份，钙肥38份，助剂5份，表面活性剂0.4份，营养强化剂1份及防腐剂0.3份。其中糖醇29份包括甘露醇15份、山梨醇5份、木糖醇5份和赤藓糖醇4份，钙肥38份包括硝酸钙30份和乙酸钙8份，助剂5份包括甘油0.3份和乙二醇0.2份，表面活性剂0.4份为吐温80 0.4份，营养强化剂1份为肌醇1份，防腐剂0.3份为苯甲酸钠0.3份。本实施例具体制备步骤与实施例1不同之处
在于螯合过程保持反应釜中温度为70℃，200转/分钟反应60分钟，冷却后制得花生专用糖醇螯合钙肥，经检测螯合率≥80％。
[0059]
实施例5：
[0060]
本实施例涉及的花生专用糖醇螯合钙肥与实施例4不同之处在于：软化水36份，糖醇21份，钙肥42份，助剂2份，表面活性剂0.5份，营养强化剂0.02份及防腐剂0.2份。其中糖醇21份包括甘露醇10份、山梨醇5份、木糖醇3份和赤藓糖醇3份，钙肥42份包括氯化钙10份、硝酸钙24份、乙酸钙8份，助剂2份包括甘油0.2份，表面活性剂0.5份为吐温80 0.2份、十二烷基甜菜碱0.2份及十二烷基磺酸钠0.1份，营养强化剂0.02份为矮壮素0.02份，防腐剂0.2份为山梨酸钾0.2份。本实施例具体制备步骤与实施例1不同之处在于螯合过程需保持反应釜中温度为70℃，180转/分钟反应45分钟，冷却后制得花生专用糖醇螯合钙肥，经检测螯合率≥70％。
[0061]
实施例6：
[0062]
表7：花生专用糖醇螯合钙肥醇钙质量比与螯合率间相互关系
[0063]
n＝m
(糖醇)
：m
(钙肥)
螯合率n》0.8≥80％0.8》n》0.4≥60％0.4》n》0.25≥40％n《0.25≤40％
[0064]
表1为本实施例主要涉及花生专用糖醇钙肥中螯合率与醇钙质量比之间关系。螯合率越高，花生专用螯合肥中糖醇螯合态钙素含量越高，在相同喷施浓度条件下，花生叶片对螯合态钙吸收速率越快，螯合率越低，无机钙素含量越高。由于花生叶片吸收有机螯合钙速率快，吸收无机钙离子速率慢，因此通过控制螯合率，可以调整螯合肥料中有机螯合钙和无机钙离子的比例，进而调整花生叶片对钙素的吸收速率，以适应不同土质条件、不同生育期的花生对钙素需要。
[0065]
同时，为探究花生专用糖醇螯合钙肥关键组分的润湿性能，利用光学接触角仪测量清水及各钙肥与花生叶面的接触角大小，进而比较螯合反应前后浸润性能差异。供试肥料分别为清水(a)、硝酸钙(b)、未经过螯合反应的，仅糖醇与钙盐简单溶解混合的糖醇混合钙(c)以及糖醇与钙经过螯合反应的糖醇螯合钙(d)。糖醇混合钙(c)与糖醇螯合钙(d)组成成分一致，均只含有糖醇和无机钙盐，其区别在于是否经过螯合反应。糖醇螯合钙(d)的具体实施步骤与实施例1类似，但未添加表面活性剂、营养强化剂及防腐剂等；
[0066]
图1为不同溶液在花生叶面上的光学接触角对比图，由接触角图像可知，糖醇螯合钙肥(d)平均接触角为75.41
°
，小于糖醇混合钙(c)、无机硝酸钙盐(b)及清水(a)，说明糖醇螯合钙肥具有良好的亲水性。接触大，浸润性低，而由于糖醇本身具有一定的润湿性能，因此能够一定程度上降低肥料表面张力，同时表面活性剂具有为乳化、分散的功能，两者共同添加可构成协同作用，有效降低液-固界面的张力。此外，尽管未经过螯合反应的糖醇与钙盐的混合物同样能够降低叶面表面张力，但其在花生上的作用效果远不及经过螯合反应的糖醇螯合钙肥。花生叶表面存在大量气孔，因此喷施糖醇螯合钙肥后，钙素可以通过角质层和气孔被叶片快速吸收，从而迅速强化花生钙素营养。
[0067]
本发明具有以下优点：
[0068]
1、采用糖醇螯合技术合成的花生专用糖醇螯合钙肥中钙素主要以螯合态存在，螯合率≥60％，最大可达99％。
[0069]
2、钙素赋存形态改变且螯合剂具有润湿渗透功能，养分吸收和转运效率高，能够促进花生对钙素的吸收，提高生育期碳氮代谢酶能力，从而提高产量及品质。
[0070]
3、花生专用糖醇螯合钙肥能够显著提高作物抗逆性，在缺钙地区或应对恶劣天气及胁迫环境等施用效果更加突出。
[0071]
4、生产过程简单便捷、成本较低且叶面喷施用量较少、安全方便、投入产出比高，农民易于接受。
[0072]
综上所述，本发明通过较低投入，改变钙素形态(螯合态)促进花生对钙素的吸收，能够缓解土壤钙素难以吸收或植株钙素难以迁移而导致花生钙素缺乏的难题，从而促使产量和品种的提高，获得较大收益，增产增收效果明显。