一種基于分離技術的高純度殼寡糖緩釋肥料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于緩控釋肥生產技術領域，具體涉及一種基于分離技術的高純度殼寡糖 緩釋肥料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 殼寡糖（Chitosanoligosaccharide)，是指D-氨基葡萄糖以0 - 1. 4糖苷鍵 連接的低聚糖，由幾丁質降解得殼寡糖后再降解制得，或由微生物發酵提取的低毒殺菌劑， 是一種水溶性好、功能作用大、生物活性高的低分子量產品。殼寡糖可用于農業領域，殼寡 糖本身含有豐富的C、N，可被微生物分解利用并作為植物生長的養分，而且殼寡糖還能夠 誘導植物的抗病性，可以開發為生物農藥、生長調節劑和肥料等。
[0003] 研宄表明，殼寡糖可有效提高水果和蔬菜產量，防治病蟲害，增殖土壤和生物菌肥 的有益菌，被譽為"不是農藥的農藥"、"不是化肥的化肥"，殼寡糖的這種藥肥雙效的特殊作 用決定其在農業領域的廣泛應用。農業專用殼寡糖，是根據植物的生長需要，采用獨特的生 物技術生產而成，分為固態和液態兩種類型，其具體功能如下： 1、誘導殺菌劑 殼寡糖以其來源廣泛、誘抗活性高并能調節植物生長發育等優勢，逐漸成為國內外關 注熱點。作為生物農藥，殼寡糖在防病和抗病方面有著多種機制，除了作為活性信號分子， 迅速激發植物的防衛反應，啟動防御系統，使植物產生酚類化合物、木質素、植保素、病程相 關蛋白等抗病物質，并提尚與抗病代謝相關的防御酶和活性氧清除酶系統的活性，殼暴糖 對植物病原菌直接的抑制作用也是其抗病的必要組成部分。
[0004] 抗菌機理是：在酸性條件下，殼寡糖分子中銨離子與細菌細胞壁所含硅酸、磷酸脂 等解離出陰離子結合，從而阻礙細菌大量繁殖；然后，殼寡糖進一步低分子化，通過細胞壁， 進入微生物細胞內，使遺傳因子從DNA到RNA轉錄過程受阻，造成微生物徹底無法繁殖。將 殼寡糖用于制造生物農藥是未來的發展方向，它在環境中易于降解，完全不會對環境造成 污染，兼有藥效和肥效雙重生物調節功能的特點，可誘導激活植物免疫系統，提高植物抗病 毒能力。
[0005]、植物功能調節劑 殼寡糖可作為植物功能調節劑，具有活化植物細胞，促進植物生長，調節植物抗性基團 的關閉與開放，激活植物防御反應，啟動抗病基因表達等作用。日本已將殼寡糖制成植物生 長調節劑，用于提高某些農作物產量。研宄表明，殼寡糖處理過的黃瓜植物不但對霜霉病的 抗性增強，而且對果實采收期可提前3~5d，產量明顯提高。
[0006]、種子被膜劑 殼寡糖作為一種植物生長調節劑及抗菌劑，可誘導植物產生PR蛋白和植保素，利用殼 寡糖為基本成分研制的新型種衣劑，具有巨大的生產潛力。陸引罡等對殼寡糖油菜種衣劑 劑型應用效果進行研宄，利用殼寡糖酶降解殼寡糖獲得的殼寡糖為基本成分，配以化肥、微 量元素及防腐劑等成分進行混合，調制成較穩定的膠體溶液后拌種，對油菜種子發芽和出 苗均無明顯影響，但可促進油菜生長，提高壯苗率，增加產量，增產幅度在4. 33%~9. 67%， 增產以增加每角果粒數為主。殼寡糖拌種可明顯抑制油菜菌核病的發生，油菜品種的防治 率為 34. 19% ~44. 1%。
[0007]、作物抗逆劑 殼寡糖誘導作物的抗性不僅表現在抗病（生物逆境）方面，也表現在抵抗非生物逆境 方面。施用殼寡糖對作物的抗寒冷、抗高溫、抗旱澇、抗鹽堿、抗肥害、氣害、抗營養失衡等方 面均有良好作用。這是由于殼寡糖對作物本身以及土壤環境均產生了多方面的良好影響， 譬如殼寡糖誘導作物產生的多種抗性物質中，有些具有預防、減輕或修復逆境對植物細胞 的傷害作用；另殼寡糖能促使作物生長健壯，健壯植株自然也有較強的抗逆能力。
[0008] 研宄表明，殼寡糖可誘導草莓懸浮培養細胞的活性氧迸發，同時也可誘導活性氧 清除酶活性上升，可以認為殼寡糖處理能直接誘導活性氧產生速率的早期直接增加。這可 能有利于啟動活性氧信號系統，并引起抗性信號的轉導。而在處理后期活性氧清除酶一一 CAT和SOD活性顯著增加，可以清除過多活性氧，避免活性氧積累對細胞的傷害作用。因而 殼寡糖處理草莓細胞可以誘導產生抗性反應。實踐中，當作物幼苗遇低溫冷害而萎蔫時，及 時施用殼寡糖，很快植株就恢復了長勢；當作物不論是什么原因導致根系老化時，施用殼寡 糖能促發有活力的新根；當作物遭受農藥藥害導致枝葉枯萎時，施用殼寡糖可以輔助解毒 并使之很快就抽出新的枝葉。
[0009] 因此，殼寡糖在農業上應用具有微量（PPM級）、高效、低成本、無公害等特點，對我 國農業可持續性發展具有重要意義。
[0010] 目前，國內學者主要研宄利用無機包膜材料、水溶性高分子包膜材料等生產緩控 釋肥。與普通肥料相比，這些肥料有一定的緩控釋效果，但由于包膜材料是水溶性的，其養 分釋放速度受水份影響很大，因此，對于種生長期長、澆水量大的作物適應性較差，肥料養 分釋放規律很難與作物養分吸收規律相吻合。因此研制和開發新型、高效、低廉、可生物降 解的包膜材料是今后努力的方向。
[0011] 由于殼寡糖具備生物可降解性，因此可制備成包膜材料，利用殼寡糖的滲透和降 解速度來控制對養分的釋放。本發明利用廢棄甲殼資源采用生物技術進行分離提取的高純 度殼寡糖作為包膜材料來對尿素中的氮進行控制釋放，為甲殼素的資源利用和開發新型肥 料提供了一條新的思路。
【發明內容】
[0012] 本發明是根據作物生產的需肥規律、抗病機制開發的一種新型多功能殼寡糖緩釋 肥料產品，含有獨特的抗病因子，能提高肥料的利用率，顯著改善作物品質，達到增產增收 的效果。
[0013] 本發明的主要內容包括殼寡糖緩釋肥料原料的選擇、各原料的復配、混合、包裝。 本發明的技術方案如下： 本發明的殼寡糖緩釋肥料，原料組分如下，均為重量份： 4%殼寡糖包膜尿素 30-100份， 6%殼寡糖包膜尿素 30-100份， 尿素 160-350份， 硫酸銨 50-150份， 過磷酸鈣 80-260份， 鈣鎂磷肥 40-150份， 硫酸鉀 200-550份， 腐植酸 20-60份， EDTA螯合微量元素 2-10份； 上述原料均為市售產品，其中： 所述4%殼寡糖包膜尿素是指包膜層質量為總質量的4%，氮磷鉀質量百分比為 43-0-0 ； 所述6%殼寡糖包膜尿素是指包膜層質量為總質量的6%，氮磷鉀質量百分比為 43-0-0 ； 所述殼寡糖包膜尿素的制備方法，是將100 °c溫度下溶解的殼寡糖溶液均勻地噴灑到 尿素顆粒表面，烘干即可； 所述尿素中氮的含量為46%，為質量百分比； 所述硫酸銨中氮的含量為21%，硫的含量為24%，均為質量百分比； 所述過磷酸鈣中五氧化二磷的含量為16%，氧化鈣的含量為24%，硫的含量為14%，均為 質量百分比； 所述鈣鎂磷肥中五氧化二磷的含量為18%，氧化鈣的含量為45%，氧化鎂的含量為12%， 氧化硅的含量為20%，均為質量百分比； 所述硫酸鉀中氧化鉀含量為60%，為質量百分比； 所述腐植酸分子量為2000~5000,氮含量為1% -6%，為質量百分比； 所述EDTA螯合微量元素含EDTA螯合鋅、EDTA螯合錳等多種螯合態微量元素； 上述所有原料的粒徑均在2-5毫米范圍內為佳。
[0014]目前，制備殼寡糖的方法主要有降解法和合成法，其中降解法包括酸解法、氧化降 解法、物理降解法和酶降解法，酶降解法通常優于化學降解法，在較溫和的反應條件下進 行，不需要加入大量的反應試劑，綠色無污染。本發明產品中的殼寡糖采用酶解法制備，使 用專一性的殼聚糖酶進行降解，采用有機溶劑法提取殼寡糖，是一種基于分離技術的高純 度殼寡糖。
[0015] 進一步優選的殼寡糖緩釋肥料，原料組分如下，按重量份： 4%殼寡糖包膜尿素 50-95份， 6%殼寡糖包膜尿素 50-95份， 尿素 180-260份， 硫酸銨 80-120份， 過磷酸鈣 140-190份， 鈣鎂磷肥 90-100份， 硫酸鉀 300-340份， 腐植酸 30-50份， EDTA螯合微量元素 5-8份。
[0016] 最優選的殼寡糖緩釋肥料，原料組分如下，按重量份： 4%殼寡糖包膜尿素 50份， 6%殼寡糖包膜尿素 50份， 尿素 190份， 硫酸銨 90份， 過磷酸鈣 175份， 鈣鎂磷肥 100份， 硫酸鉀 330份， 腐植酸 10份， EDTA螯合微量元素 5份。
[0017]本發明殼寡糖緩釋肥料的制備方法，將上述各原料一起放入攪拌機中攪拌5-10 分鐘，充分混勻，然后計量、包裝，即得成品。
[0018] 本發明產品的優良效果如下： 1、本發明產品對植物生長有著獨特的作用，具有活化植物細胞、促進植物生長等功效