一種緩釋型水葫蘆生長調控劑及制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于植物生長調控劑領域，具體涉及一種緩釋型水萌蘆生長調控劑及制備 方法。
【背景技術】
[0002] 20世紀50年代我國大量引入和種植水萌蘆用作飼料，然而由于水萌蘆繁殖速度 極快以及人類的管理不善，水萌蘆侵入了大量湖泊，造成了嚴重的危害，例如破壞航道、影 響水體生態系統等，被列為了 "十大惡草"，因此如何防范水萌蘆的危害成為了社會的關注 熱點之一。
[0003] 為消除水萌蘆的入侵破壞，目前的解決方案為抑制水萌蘆的生長或消滅水萌蘆， 主要有物理、化學和生物三類方法：（1)打撈和機械破碎的物理方法，該方法不能夠破碎水 萌蘆的幼葉芽，當溫度等環境條件適宜時，水萌蘆幼芽能夠死而復生；（2)化學類或植物源 除草劑的殺滅方法，該方法通過葉面噴灑方式起效，但殺滅水萌蘆的效果受日照、溫度等環 境條件影響較大，滅殺效果不穩定，此外，受污染的水萌蘆莖葉失去進一步利用開發的價 值，并且死亡的水萌蘆容易沉入水底，造成二次污染；（3)引入生物類或微生物類天敵消除 水萌蘆，這種方法見效緩慢，且可能誘發新物種入侵的風險。
[0004]總的來說，現有的水萌蘆防治方法著眼于減少水萌蘆的存在，以消除水萌蘆的破 壞作用。然而，事實上水萌蘆不僅具有水體治理作用，還能夠被加工為飼料、肥料、消毒劑、 燃料，甚至是藥物輔助材料。目前已有的防治水萌蘆的方法并不能達到既控制水萌蘆危害， 又保留水萌蘆的水體治理作用和資源優勢的效果。
【發明內容】
[0005] 本發明目的在于針對現有水萌蘆治理技術的不足，開發一種緩釋型水萌蘆生長調 控劑，能夠有計劃地實現對水萌蘆生長的促進和抑制作用，從而在較長的水萌蘆生長期內 更好地發揮水萌蘆的污水治理及其他資源化利用途徑。
[0006] 為完成本發明任務，本發明人在已有的防治或抑制水萌蘆所公開的方法的基礎 上，深入研究了入侵植物飛機草對水萌蘆的化感作用。在此基礎上，提出將飛機草的提取物 經過粗分離處理后，以吸附型材料為載體，制備緩釋型水萌蘆生長調控劑。
[0007] 本發明提供的一種緩釋型水萌蘆生長調控劑，其特征在于該物質以飛機草提取物 為活性成分，以自制的生物炭、大孔硅膠或活性炭等市售的大孔吸附材料為載體，每克調控 劑中含有多酚210~230毫克，黃酮420~450毫克，緩釋周期至少為20天。該調控劑可 裝入透水無紡布袋后直接投入到水體中使用，按照每平方米水域折算，當本發明提供的調 控劑用量< 25克時，可明顯促進水萌蘆生長，而用量彡35克時，可明顯抑制水萌蘆生長。
[0008] 為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：一種緩釋型水萌蘆生長調控劑的制 備方法，該方法的工藝步驟和條件如下：
[0009] (1)原料處理：將飛機草的葉自然干燥后，粉碎為尺寸為1厘米左右的顆粒備用；
[0010] (2)提取物的制備：稱取飛機草葉顆粒，加入8倍重量的pH值為5~9的水溶液， 將溫度控制在30~50°C，用28kHz、300W超聲波處理30分鐘，然后在相同溫度、30r/min攪 拌條件下提取4小時，分離飛機草殘渣和水提取液，將水提取液在50°C、0. 07MPa真空度條 件下濃縮，得到膏狀物a，接著將飛機草殘渣用8倍重量的含有乙醇的pH值為5~9的水溶 液，在常溫（彡30°C )、30r/min攪拌條件下提取4小時，得到飛機草的乙醇水溶液提取液， 將提取液在50°C、0. 07MPa真空度條件下濃縮，回收乙醇并得到膏狀物b，最后，將膏狀物a 和b按照質量比1 :1混合，得到膏狀粗提物；
[0011] ⑶提取物的分離：室溫下，準備裝填好1〇〇~200目硅膠（青島海洋化工）的層 析柱，按照層析柱中硅膠質量的1/40將上述膏狀粗提物裝入到層析柱中，然后用乙醇水溶 液進行洗脫，洗脫劑流速1. 5mL/min，當洗脫液在248nm吸光度值大于0. 3后，收集洗脫液， 洗脫劑的總用量為層析柱中硅膠質量的20倍，將收集的洗脫液在50°C、0. 07MPa真空度條 件下濃縮，回收乙醇，并得到固體物質含量為30~40%的飛機草提取物；
[0012] (4)緩釋型調控劑的制備：稱取上述飛機草提取物50份，加入2份磷酸和15~20 份載體材料，攪拌混合均勻，然后將此混合物用1~2kW微波輻照15分鐘，最后在50°C烘箱 中干燥，得到水萌蘆生長調控劑。
[0013] 所述的一種緩釋型水萌蘆生長調控劑的制備方法，其特征在于所述步驟（1)中飛 機草可以為30~45厘米高度的飛機草幼苗植株或110~130厘米高度的無花飛機草成株。
[0014] 所述的一種緩釋型水萌蘆生長調控劑的制備方法，其特征在于所述步驟（2)中提 取物的制備用乙醇水溶液中乙醇的體積分數為40 %~60 %。
[0015] 所述的一種緩釋型水萌蘆生長調控劑的制備方法，其特征在于所述步驟（3)中提 取物的分離用乙醇水溶液中乙醇的體積分數為60 %~80 %。
[0016] 所述的一種緩釋型水萌蘆生長調控劑的制備方法，其特征在于所述步驟（4)中載 體材料可以為自制的生物炭、大孔硅膠或活性炭等市售的大孔吸附材料。
[0017] 所述的一種緩釋型水萌蘆生長調控劑的制備方法，其特征在于所屬步驟（4)中自 制的生物炭載體材料是指將飛機草葉顆粒在1800W微波條件下輻照15分鐘得到活化的生 物炭。
[0018] 本發明采用超聲波處理物料后，溫水溶液和乙醇水溶液依次輔助提取的方法，提 高飛機草中化感活性物質的提取率，并且提取、分離和濃縮溫度控制在50°C以下，可有效避 免破壞活性成分。本發明采用硅膠柱層析方法對飛機草提取物粗分離，不僅能夠有效淺化 飛機草提取物的顏色，還能夠提高單位重量提取物中活性物質含量，有利于后續吸附過程 的進行以制備緩釋型調控劑。微波輻射具有穿透性，可同時在物質內部和表面產生作用。在 利用載體材料吸附飛機草提取物的同時采用微波輻照，可對載體材料內部孔洞以及載體材 料表面的基團產生活化作用，從而進一步增強飛機草提取物在載體材料中的吸附。微波輻 射產生的能量有助于帶走吸附在載體材料中飛機草提取物的水分，使提取物進一步固化在 載體材料中，達到活性物質高含量和緩釋目的。
[0019] 本發明提供的緩釋型水萌蘆生長調控劑，巧妙地利用了飛機草中水溶和醇溶物質 對水萌蘆的化感作用，具體表現為：低濃度促進、高濃度抑制水萌蘆根系活力，從而促進或 抑制根系生長。植物根系是活躍的吸收器官和合成器官，根的生長情況和活力水平直接影 響莖葉的營養狀況及產量水平。水萌蘆可有性繁殖，也可無性繁殖。當溫度高于13°C時，便 可通過匍匐枝與母株分離的方式進行大量地無性繁殖（宋任彬，楊璉，何鋒，等.水萌蘆控 制性種養技術研究[J].環境科學導刊，2011，30(4) :5-7，16.)。本發明提供的生長調控劑 通過對水萌蘆的根系的生長產生促進或抑制作用，從而影響水萌蘆植株的生長發育，可達 到避免水萌蘆過度繁殖或水萌蘆死亡的效果。本發明提供的生長調控劑是通過投入到水體 中發揮作用的，不會直接作用于水萌蘆葉面，因此，不會影響水萌蘆在水體中的飄浮狀態， 即不會存在生長受抑制的水萌蘆沉入水底產生二次污染的風險。
[0020] 本發明提供的生長調控劑以吸附材料為載體，當這些調控劑投入到水體中時，利 用載體材料與水體中飛機草提取物濃度差作用原理可實現緩釋的功能，實驗測定當生長調 控劑采用透水無紡布袋以每包100克重量封裝投入水體后，以飛機草提取物中多酚和黃酮 物質的釋放量表征，該調控劑的緩釋時間至少為20天，在此期間可穩定發揮促進或抑制水 萌蘆生長的效果。當調控劑失效后，可通過打撈出無紡布袋的方式，避免載體材料產生二次 污染，并且這些載體材料可反復用于吸附飛機草提取物制備生長調控劑，達到循環利用目 的。此外，調控劑中包含的吸附材料自身具有水體治理的作用，因此該調控劑不僅可用于有 計劃地調節和控制水萌蘆幼苗和成株生長，還附帶有污水處理的功能。
[0021] 本發明具有以下優點：
[0022] (1)新源開發，變廢為寶：飛機草是一種入侵性雜草，繁殖能力極強，對生態破壞 嚴重，本發明所述的緩釋型水萌蘆生長調控劑以