一种离子硼液体肥料及其制备方法

1.本发明属于肥料技术领域，具体涉及一种离子硼液体肥料及其制备方法。


背景技术：

2.随着农业的快速发展，化肥的使用量越来越大，虽然能够增产、增收，但是作为植物生长发育必需的微量营养元素，硼是不可缺少的，是植物必需的营养元素之一。硼能够促进根系生长，对光合作用的产物—碳水化合物的合成与转运有重要作用，对受精过程的正常进行有特殊作用。对防治油菜“花而不实”、棉花“蕾而不花”和果树“落蕾、落花、落果”、小麦“不稔”等症均有明显能力。即适量硼肥的使用是不可避免的，但是现有水溶性肥料中由于硼的溶解度较低，导致肥料中硼含量较低，且作物对硼的吸收率不足，要想使硼元素发挥作用，必须加大硼肥的施用量。而大量施用肥料会有很多的弊端：一、破坏土壤，导致土壤内的有机质含量下降，各类营养成分比例失调，土壤的理化性状及土壤微生物区系受到严重破坏，导致其保水、保肥、透气性差，难以满足农作物的实际生长的需要；二、农作物对化肥农药的依赖性较强，必须逐年增加其使用量，否则，农作物生长缓慢，病虫害严重，造成减产；三、农业生态环境恶化，化肥施入农田后，实际利用率低，大部分随农田排水流入江河湖泊或残留于土壤和植株及农作物体内，不仅造成了环境污染，而且危及到人类的安全和健康，这些都成为农业可持续性发展的障碍。因此，如何在避免化肥所带来的危害的同时提高硼肥中有效硼含量和硼元素利用率是目前亟需解决的重要难题。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明旨在提出一种离子硼液体肥料及其制备方法，通过提高硼肥的溶解率来提高作物的吸收率，从而提高肥效，进而达到提高果实甜度、增产增收的目的。
4.为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：
5.一种离子硼液体肥料，按质量百分比计，硼元素的含量为12wt.％；还包括碳酸氢铵2-8wt.％，复合微生物菌剂0.5-1.5wt.％，螯合剂0.5-1.5wt.％，糖醇2-3％，甘油1.5-2wt.％、微量元素0.1-0.8wt.％，余量水；
6.且所述糖醇与所述螯合剂含量之和≤所述硼元素质量的1/3。
7.进一步地，所述硼元素来源为硼酸。
8.进一步地，所述复合微生物菌剂由固氮类芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢短芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和光合细菌构成。
9.进一步地，所述固氮类芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢短芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和光合细菌质量比为(1-2):1:1:1:1:(1-2)。
10.进一步地，所述螯合剂为水杨酸、柠檬酸、酒石酸或氨基酸。
11.进一步地，所述糖醇为山梨醇与甘露醇以1:2质量比的混合物。
12.进一步地，所述微量元素包括以下质量份的组成成分：铁0.1-0.3份、锌4-8份、锰0.3-0.6份、铜0.2-0.5份、钼0.1-0.8份。
13.本发明还提供一种离子硼液体肥料的制备方法，包括以下步骤：
14.按质量称取原料，首先将糖醇、甘油和硼酸混合进行螯合反应，得到糖醇硼，然后加入螯合剂进行二次螯合，调节ph至7.8-8.3后静置20-30min，再加入碳酸氢铵、微量元素、复合微生物菌剂和水，混匀，最后调节ph至5-6，即得离子硼液体肥料。
15.所述螯合反应温度为55-65℃，时间为25-35min。
16.所述二次螯合温度为70-80℃，时间为10-15min。
17.本发明还提供一种离子硼液体肥料作为农作物肥料的应用。
18.进一步地，所述离子硼液体肥料在应用时需要加水稀释，稀释至浓度为100g/l。
19.糖醇可与多种营养物质结合形成稳定的复合体，同时也是唯一能携带矿质养分在韧皮部中进行运输的物质，本发明利用该优点，采用硼酸和甘油与糖醇进行螯合反应形成糖醇硼，糖醇硼移动性好，硼元素以糖醇为载体，使硼元素被作物更快的吸收，提高硼元素利用率。同时，糖醇类物质分子量低，很容易被叶片吸收，因此糖醇硼进入植株体内易降解从而释放出养分，耗能低。
20.然后，本发明利用螯合剂与糖醇硼进一步进行螯合反应，不仅能够弥补第一次螯合的不足，还提高了养分的利用率。
21.并且糖醇硼在碱性溶液中溶解度更高，故将制备好的糖醇硼静置放置一段时间，提高其溶解度。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
23.本发明制备的离子硼液体肥料可以进行叶面喷施，施用方便迅速，可根据作物生长情况灵活、适时补硼，效果显著。该离子硼液体肥料溶解度高，易于作物吸收，增产增收效果明显，既可减少农田施肥次数，节省人力和物力消耗，又可使作物增产28-35％，大大提高了离子硼液体肥料的利用率。本发明经过大量试验发现当糖醇与螯合剂含量之和≤所述硼元素质量的1/3时，液体肥中硼的利用率提升尤其显著。
24.本发明制备的离子硼液体肥料为弱酸性，能够促进作物对硼离子的吸收，同时还能够提高土壤养分。
25.本发明还通过不同菌剂的组合制备出了复合微生物菌剂，使其促进土壤中难溶性养分的溶解、释放。复合微生物菌剂在代谢过程中能够促进土壤中微量元素硅、铝、铁、镁、钼等的释放及螯合，有效打破土壤板结，促进团粒结构的形成，使被土壤固定的无效肥料转化成有效肥料，改善了土壤中养分的供应情况、通气状况及疏松程度，而且释放出来的微量元素与增加的微量元素会进一步被作物吸收，促进作物生长。
具体实施方式
26.现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
27.应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
28.除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
29.在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本技术说明书和实施例仅是示例性的。
30.关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
31.一种离子硼液体肥料，按质量百分比计，硼元素的含量为12wt.％；还包括碳酸氢铵2-8wt.％，复合微生物菌剂0.5-1.5wt.％，螯合剂0.5-1.5wt.％，糖醇2-3％，甘油1.5-2wt.％、微量元素0.1-0.8wt.％，余量水；
32.且所述糖醇与所述螯合剂含量之和≤所述硼元素质量的1/3。
33.所述硼元素来源为硼酸。
34.所述复合微生物菌剂由固氮类芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢短芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和光合细菌构成。
35.所述固氮类芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢短芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和光合细菌质量比为(1-2):1:1:1:1:(1-2)。在一些优选实施例中，所述固氮类芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢短芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和光合细菌质量比为1:1:1:1:1:1。
36.所述枯草芽孢杆菌的活菌数为2.5
×
109cfu/g；所述巨大芽孢杆菌的活菌数为3.2
×
109cfu/g；所述氮类芽孢杆菌的活菌数为1.5
×
109cfu/g；地衣芽孢杆菌的活菌数为5.2
×
108cfu/g；侧孢短芽孢杆菌的活菌数为8.6
×
109cfu/g；光合细菌的活菌数为6.5
×
108cfu/g。光合细菌包括红硫细菌、紫硫细菌或绿硫细菌。
37.所述螯合剂为水杨酸、柠檬酸、酒石酸或氨基酸。
38.所述糖醇为山梨醇与甘露醇以1：2质量比的混合物。
39.所述微量元素包括以下质量份的组成成分：铁0.1-0.3份、锌4-8份、锰0.3-0.6份、铜0.2-0.5份、钼0.1-0.8份。
40.本发明还提供一种离子硼液体肥料的制备方法，包括以下步骤：
41.按质量称取原料，首先将糖醇、甘油和硼酸混合进行螯合反应，得到糖醇硼，然后加入螯合剂进行二次螯合，调节ph至7.8-8.3后静置20-30min，再加入碳酸氢铵、微量元素、复合微生物菌剂和水，混匀，最后调节ph至5-6，即得离子硼液体肥料。
42.所述螯合反应温度为55-65℃，时间为25-35min。
43.所述二次螯合温度为70-80℃，时间为10-15min。
44.本发明还提供一种离子硼液体肥料作为农作物肥料的应用。
45.所述离子硼液体肥料在应用时需要加水稀释，稀释至浓度为100g/l。
46.本发明采用硼酸、甘油和糖醇进行第一次螯合反应形成糖醇硼，糖醇可与多种营养物质结合形成稳定的复合体，同时也是唯一能携带矿质养分在韧皮部中进行运输的物
质，并且是植物韧皮部汁液中的天然提取物，无毒，对植物、人体无任何损伤；糖醇类物质分子量低，很容易被叶片吸收，因此糖醇硼进入到植株体内易降解从而释放出养分，耗能低。
47.为提高养分的利用率，将制备的糖醇硼与螯合剂混合进行二次螯合，一方面能够弥补第一次螯合的不足，另一方面由于螯合剂的加入提高了养分的吸收利用率。
48.并且糖醇硼在碱性溶液中溶解度更高，故将制备好的糖醇硼静置放置一段时间，提高其溶解度。
49.本发明中所述的“份”如无特别说明，均按质量份计。
50.本发明所用固氮类芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢短芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和光合细菌均为市场上购买。
51.碳酸氢铵购买自武汉吉业升化工有限公司。
52.螯合剂购买自康迪斯化工(湖北)有限公司。
53.以下实施例中：
54.糖醇的制备方法为：山梨醇与甘露醇以1:2质量比混合。
55.实施例1
56.一种离子硼液体肥料，按质量百分比计，硼元素(原料为硼酸)的含量为12wt.％；碳酸氢铵6wt.％，复合微生物菌剂1wt.％，水杨酸1wt.％，糖醇2.5％，甘油1.8wt.％、微量元素0.5wt.％，余量水。
57.复合微生物菌剂中，固氮类芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢短芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和光合细菌质量比为1:1:1:1:1:1。
58.微量元素中，按元素质量份数计，由以下成分组成：铁0.2份、锌6份、锰0.5份、铜0.3份、钼0.5份。
59.离子硼液体肥料的制备方法，步骤如下：
60.按上述质量称取原料，首先将糖醇、甘油和硼酸混合，溶于2倍质量水中(即水的用量为糖醇、甘油和硼酸总量的两倍)，加入乙醇胺(乙醇胺的量为硼酸质量的1/3)，在60℃条件下螯合30min，得到糖醇硼；然后加入水杨酸进行二次螯合，螯合温度为75℃，时间为12min；反应完成后，调节ph至8，静置25min；再加入碳酸氢铵、微量元素、复合微生物菌剂和水，混匀，最后调节ph至5.5，即得离子硼液体肥料。
61.实施例2
62.一种离子硼液体肥料，按质量百分比计，硼元素(原料为硼酸)的含量为12wt.％；碳酸氢铵8wt.％，复合微生物菌剂1.5wt.％，柠檬酸0.5wt.％，糖醇2％，甘油1.5wt.％、微量元素0.8wt.％，余量水。
63.复合微生物菌剂中，固氮类芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢短芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和光合细菌质量比为2:1:1:1:1:1。
64.微量元素中，按质量份数计，由以下成分组成：铁0.3份、锌4份、锰0.6份、铜0.2份、钼0.1份。
65.离子硼液体肥料的制备方法，步骤如下：
66.按上述质量称取原料，首先将糖醇、甘油和硼酸混合，溶于2倍质量水中(即水的用量为糖醇、甘油和硼酸总量的两倍)，加入乙醇胺(乙醇胺的量为硼酸质量的1/3)，在55℃条件下螯合35min，得到糖醇硼；然后加入柠檬酸进行二次螯合，螯合温度为80℃，时间为
10min；反应完成后，调节ph至7.8，静置20min；再加入碳酸氢铵、微量元素、复合微生物菌剂和水，混匀，最后调节ph至6，即得离子硼液体肥料。
67.实施例3
68.一种离子硼液体肥料，按质量百分比计，硼元素(原料为硼酸)的含量为12wt.％；碳酸氢铵2wt.％，复合微生物菌剂0.5wt.％，酒石酸1.5wt.％，糖醇2.1％，甘油2wt.％、微量元素0.1wt.％，余量水。
69.复合微生物菌剂中，固氮类芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢短芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和光合细菌质量比为2:1:1:1:1:2。
70.微量元素中，按质量份数计，由以下成分组成：铁0.1份、锌8份、锰0.3份、铜0.5份、钼0.8份。
71.离子硼液体肥料的制备方法，步骤如下：
72.按上述质量称取原料，首先将糖醇、甘油和硼酸混合，溶于2倍质量水中(即水的用量为糖醇、甘油和硼酸总量的两倍)，加入乙醇胺(乙醇胺的量为硼酸质量的1/3)，在65℃条件下螯合25min，得到糖醇硼；然后加入酒石酸进行二次螯合，螯合温度为70℃，时间为15min；反应完成后，调节ph至8.3，静置30min；再加入碳酸氢铵、微量元素、复合微生物菌剂和水，混匀，最后调节ph至5，即得离子硼液体肥料。
73.实施例4
74.一种离子硼液体肥料，按质量百分比计，硼元素(原料为硼酸)的含量为12wt.％；碳酸氢铵4wt.％，复合微生物菌剂0.6wt.％，氨基酸1.2wt.％，糖醇2.5％，甘油1.6wt.％、微量元素0.6wt.％，余量水。
75.复合微生物菌剂中，固氮类芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢短芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和光合细菌质量比为2:1:1:1:1:2。
76.微量元素中，按质量份数计，由以下成分组成：铁0.1份、锌5份、锰0.5份、铜0.2份、钼0.4份。
77.离子硼液体肥料的制备方法，步骤如下：
78.按上述质量称取原料，首先将糖醇、甘油和硼酸混合，溶于2倍质量水中(即水的用量为糖醇、甘油和硼酸总量的两倍)，加入乙醇胺(乙醇胺的量为硼酸质量的1/3)，在58℃条件下螯合32min，得到糖醇硼；然后加入氨基酸进行二次螯合，螯合温度为78℃，时间为11min；反应完成后，调节ph至8.1，静置28min；再加入碳酸氢铵、微量元素、复合微生物菌剂和水，混匀，最后调节ph至5.7，即得离子硼液体肥料。
79.对比例1
80.同实施例1，区别在于，按质量百分比计，硼元素(原料为硼酸)的含量为12wt.％；碳酸氢铵6wt.％，复合微生物菌剂1wt.％，水杨酸1.5wt.％，糖醇3％，甘油1.8wt.％、微量元素0.5wt.％，余量水。即糖醇与螯合剂含量之和＞硼离子质量的1/3。
81.对比例2
82.同实施例1，区别在于，复合微生物菌剂中，固氮类芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、侧孢短芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌质量比为1:1:1:1。
83.对比例3
84.同实施例1，区别在于，离子硼液体肥料的制备方法为：按质量称取原料，将所有原
料混合，调节ph至5.5，即得到离子硼液体肥料。
85.对比例4
86.同实施例1，区别在于，按质量百分比计，硼元素的含量为12wt.％；碳酸氢铵10wt.％，复合微生物菌剂3wt.％，螯合剂3wt.％，糖醇5％，甘油4wt.％、微量元素2wt.％，余量水，即原料全部超量。
87.试验例1
88.以湖北省汉川市产区进行试验示范。选取番茄(大红一号)种植地5亩，平均分成10片，每片0.5亩，设为实验组(实施例1-4和对比例1-4)、对照组(市场上购买的普通肥料，由胺鲜酯10份、有机硼600份、烷基糖苷80份及水310份组成)和空白组(清水)。选取同样的地设定平行试验，将番茄增产的平均值记录于表1中。
89.使用方法：将实验组和对照组制备的离子硼液体肥料进行稀释，稀释至浓度为100g/l，得到水溶性肥料，作为叶面肥进行喷施。在番茄苗期、初花期、果实膨大期各喷1次，喷施量为0.2g/亩。其它基肥正常实施。
90.表1
[0091] 亩产番茄/kg增产率/％实施例11729635实施例21678431实施例31639928实施例41704033对比例11550321对比例21575923对比例31499017对比例41460614对照组1409310空白组12812-[0092]
从表1中可以看出，通过与空白组进行对比，利用本发明实施例1-4制备的离子硼液体肥料对番茄进行喷施时，其增产率可达28-35％，而通过改变原料用量、改变制备方法等操作的对比例1-4制备的离子硼液体肥料，其增产率只有14-21％，增产率大大降低，原因是本发明设定的原料用量都是最佳用量，超过限定范围后增产率会明显下降。而现有技术中的硼肥，由于溶解度低，导致其利用率低，使得其增产率仅能达到10％，远远低于本发明实施例1-4。
[0093]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。