一种多功能生态有机液肥及其制备方法
技术领域
本发明属于液体肥料技术领域，具体涉及一种多功能生态有机液肥及其制备方法。
背景技术
化学肥料的长期使用，易造成土壤板结、土壤中各类养分比例失调、农田生态系统遭到破坏、土壤中的有益菌群减少、农作物抗病能力变差、重金属和有毒元素增加、农产品品质下降和引起环境污染等问题。
生态有机液肥是一种高肥效、多功能、全营养增效型的新型肥料。相对传统的化肥它能够在极短时间里被植物吸收，避免流失，且施用简单方便，容易运输储存。能够改善土壤理化性状，增强土壤保水、保肥、供肥的能力。并且生态有机肥中的有益微生物进入土壤后与土壤中微生物形成相互间的共生增殖关系，抑制有害菌生长并转化为有益菌，相互作用，相互促进，起到群体的协同作用，是一种环保型肥料。
现有的生态有机液肥虽然种类繁多，但主要用于促进植物的营养生长或者提高作物产量，却很少存在兼具防病害、提高植物抗逆性等功能的生态有机液肥。
发明内容
针对现有技术中存在的问题的一个或多个，本发明的一个方面提供一种多功能生态有机液肥，所述多功能生态有机液肥包含以下重量份的原料：大豆渣100-200份、养殖业废弃物100-200份、红糖5-10份、黄腐酸50-100份、磷酸二氢钾50-100份、谷氨酸钠10-20份、硫酸镁10-20份、纳米复合材料1-5份、褪黑素1-5份、karrikins 1-5份和水800-1000份。
上述纳米复合材料包含硅藻土和凹凸棒土，其中所述硅藻土和凹凸棒土的质量比为（3-5）：1。
上述硅藻土和凹凸棒土的质量比为4:1。
上述硅藻土和凹凸棒土为改性的硅藻土和凹凸棒土，所述改性的硅藻土和凹凸棒土的具体获得方法为：用低能离子束对硅藻土和凹凸棒土进行间歇性辐照处理，获得所述改性的硅藻土和凹凸棒土；其中所述低能离子束的电压为20-40keV，辐射剂量为1-1000kGy；所述硅藻土和凹凸棒土的粒径大小为100-200目；所述间歇性辐照处理为处理10-15分钟，停2-5分钟，总有效辐照时间为30-50分钟。
上述养殖业废弃物选自以下中的一种或多种：猪粪、牛粪、羊粪和鸡粪。
本发明另一方面还提供了上述的多功能生态有机液肥的制备方法，包括以下步骤：
1）将100-200份大豆渣、5-10份红糖、100-200份养殖业废弃物与800-1000份水投入加热容器中加热至沸腾，加热期间不断搅拌至溶液沸腾10-20min，随后冷却至室温，获得混合液；
2）将步骤1）获得的混合液置于密封容器中在室温条件下厌氧发酵30-50天，获得发酵液，随后对所述发酵液进行过滤，得到滤液；
3）制备纳米复合材料：将硅藻土和凹凸棒土在水中混合均匀，干燥后得到所述纳米复合材料；
4）将所需量的黄腐酸、硫酸镁、磷酸二氢钾、谷氨酸钠、褪黑素、karrikins以及步骤3）获得的纳米复合材料在步骤2）获得的滤液中充分混匀，得到所述多功能生态有机液肥。
上述方法中，在步骤3）之前还包括以下步骤：
用低能离子束对硅藻土和凹凸棒土进行间歇性辐照处理；其中所述低能离子束的电压为20-40keV，辐射剂量为1-1000kGy；所述硅藻土和凹凸棒土的粒径大小为100-200目；所述间歇性辐照处理为处理10-15分钟，停2-5分钟，总有效辐照时间为30-50分钟。
基于以上技术方案提供的多功能生态有机液肥及其制备方法可以将能够防病害和提高植物抗逆性的内源激素、外源酯类物质以及其他含有丰富的N、P、K、Mg等营养物质的成分结合起来，并且以纳米复合材料作为载体，使得制备得到的多功能生态有机液肥中多种有效物质结合存在于液体中，协同发挥防病害、提高抗逆性以及营养的功效，为防治病害、提高植物的抗逆性以及提高作物产量提供技术支持，可用于蔬菜、水果、花卉以及园林观赏植物用液肥。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1）本发明将防病害、提高植物抗逆性的物质与多种营养物质结合起来，不仅能够显著促进营养生长，提高作物的产量，而且还能够有效防控植物病害的发生，尤其是防控白粉病病害的发生，并且还能够提高植物的抗逆性，尤其是能够促进种子的萌发等；
2）本发明采用的所有材料皆为绿色环保产品，无毒无害，不会造成环境污染、农田盐碱化、以及威胁粮食品质和人畜健康等问题；并且采用大豆渣以及养殖业废弃物发酵获得丰富的营养成分，提高了资源的有效利用；
3）本发明利用经过改性的纳米材料，改善其纳米性能，作为多种营养物质的载体，可以减少有效成分流失，并提高营养物质的作用效率。
附图说明
图1为本发明的多功能生态有机液肥的抗旱效果；
图2为本发明的多功能生态有机液肥的耐盐效果。
具体实施方式
褪黑素作为一种生物内源激素，在动植物中普遍存在，本发明人研究发现这种物质在抵御作物病害（如白粉病）、抗损伤（如根部损伤修复）等方面具有突出的作用。karrikins是野火中分离的一类酯类化合物，无毒无害，本发明人研究发现，它能够提高植物的抗逆性和抗病害能力，对于提高植物耐寒、耐旱、耐盐碱、耐病害侵袭等具有重要作用，有利于植物的生殖生长和营养生长。
基于以上发现，本发明人首先通过发酵将大豆渣和养殖业废弃物转化为能够被植物直接利用的物质，随后将该物质与能够防控病害以及提高植物抗逆性能的内源激素、外源酯类物质以及其他利于植物生长并提高产量的多种营养物质结合起来，以纳米材料作为载体，提供一种多功能生态有机液肥。
下面结合具体实施例，对本发明进一步阐述。应理解的是，具体实施例仅用于进一步说明本发明，而不是用于限制本发明的内容。
实施例中描述到的各种材料或试剂的取得途径仅是提供一种实验获取的途径以达到具体公开的目的，不应成为对本发明材料或试剂来源的限制。事实上，所用到的材料或试剂的来源是广泛的，任何不违反法律和道德伦理能够获取的材料或试剂都可以按照实施例中的提示替换使用。
以下实施例中使用的黄腐酸、红糖、磷酸二氢钾、硫酸镁、谷氨酸钠、褪黑素、karrikins均为市售。
实施例1：多功能生态有机液肥的制备和抗白粉病效果
1.1、将150份大豆渣、8份红糖、150份养殖业废弃物与900份水投入加热容器中加热至沸腾，加热期间不断搅拌至溶液沸腾15min，随后冷却至室温，获得混合液；
1.2、将步骤1.1获得的混合液置于密封容器中在室温条件下厌氧发酵40天，获得发酵液，随后对所述发酵液进行过滤，得到滤液；
1.3、用低能离子束（20-40keV，1-1000kGy）对硅藻土和凹凸棒土（100-200目，购自明光市国星凹土有限公司）进行间歇性辐照处理改性，处理15分钟，停5分钟，总有效辐照时间45分钟，获得改性硅藻土和凹凸棒土。
1.4、将改性硅藻土和凹凸棒土以质量比为4:1在水中混合均匀，干燥后即得到多空隙纳米复合材料，作为多功能生态有机液肥的载体。
1.5、将所75份黄腐酸、15份硫酸镁、75份磷酸二氢钾、15份谷氨酸钠、3份褪黑素、3份karrikins以及3份上述步骤1.4获得的纳米复合材料在步骤1.2获得的滤液中充分混匀，得到液肥A（即本发明的多功能生态有机液肥）。
1.6、将所75份黄腐酸、15份硫酸镁、75份磷酸二氢钾、15份谷氨酸钠、3份karrikins以及3份上述步骤1.4获得的纳米复合材料在步骤1.2获得的滤液中充分混匀，得到液肥B。
1.7、将所75份黄腐酸、15份硫酸镁、75份磷酸二氢钾、15份谷氨酸钠、3份褪黑素以及3份上述步骤1.4获得的纳米复合材料在步骤1.2获得的滤液中充分混匀，得到液肥C。
利用喷雾器将步骤1.5获得的液肥A、步骤1.6获得的液肥B和步骤1.7获得的液肥C分别均匀喷洒于生长三个星期的10株拟南芥叶片表面，直到形成微小液滴滴下为止，作为处理组，同时设立空白对照，空白对照组采用等量的水对10株生长三个星期的拟南芥叶片表面进行处理，在温度为22℃，湿度为75%的条件下培养。在生长期间内，统计各组拟南芥植株白粉病发病情况，发病率=发病叶片数/总叶片数×100%，统计结果如下表1所示。
表1：白粉病发病情况统计结果
由上表1结果可知，液肥A（即本发明的多功能生态有机液肥）相对于液肥B（相对于液肥A未添加褪黑素）和液肥C（相对于液肥A未添加karrikins）以及空白对照组能够显著提高拟南芥的抗白粉病效果，证明了褪黑素和karrikins可以协同发挥抗白粉病的功效，并且根据叶片总数，可以间接证明液肥A、液肥B和液肥C均能够促进拟南芥植株的营养生长，并且液肥A（即本发明的多功能生态有机液肥）的促进植物生长的效果更为突出。
实施例2：多功能生态有机液肥的制备和抗旱、耐盐特性
2.1、多功能生态有机液肥的制备
2.1.1、将100份大豆渣、5份红糖、100份养殖业废弃物与800份水投入加热容器中加热至沸腾，加热期间不断搅拌至溶液沸腾10min，随后冷却至室温，获得混合液；
2.1.2、将步骤2.1.1获得的混合液置于密封容器中在室温条件下厌氧发酵30天，获得发酵液，随后对所述发酵液进行过滤，得到滤液；
2.1.3、用低能离子束（20-40keV，1-1000kGy）对硅藻土和凹凸棒土（100-200目，购自明光市国星凹土有限公司）进行间歇性辐照处理改性，处理10分钟，停2分钟，总有效辐照时间30分钟，获得改性硅藻土和凹凸棒土。
2.1.4、将改性硅藻土和凹凸棒土以质量比为3:1在水中混合均匀，干燥后即得到多空隙纳米复合材料，作为多功能生态有机液肥的载体。
2.1.5、将所50份黄腐酸、20份硫酸镁、100份磷酸二氢钾、10份谷氨酸钠、1份褪黑素、1份karrikins以及1份上述步骤2.1.4获得的纳米复合材料在步骤2.1.2获得的滤液中充分混匀，得到多功能生态有机液肥。
2.2、多功能生态有机液肥的抗旱特性
2.2.1、将小麦种子分为5组，每组种子数量为50颗，将各组种子均匀撒在使用不同浓度（0mM、100mM、200mM、300mM、300mM）的甘露醇溶液浸透的滤纸（五层）上，其中对于使用300mM甘露醇处理的一组种子提前用上述2.1制备得到的多功能生态有机液肥进行浸泡处理，处理时间为20min，命名为300+液肥。随后将各组种子放在直径为20 cm密封培养皿中，置于25℃、湿度为75%条件下进行种子萌发实验，每组重复三次。
2.2.2、分别统计播种后各组种子的萌发情况，通过观察小麦种子胚根露白情况，统计种子的萌发数量，种子萌发率=萌发的种子数量/种子总数。
2.2.3、种子萌发率结果如图1所示，可见随着甘露醇处理浓度的增加，小麦种子萌发率不断下降，当甘露醇处理浓度为300mM时，小麦种子的萌发率仅为20%左右，而提前使用上述2.1制备得到的多功能生态有机液肥进行浸泡处理的小麦种子在使用浓度为300mM的甘露醇进行处理后的种子萌发率为65%左右，表明本发明提供的多功能生态有机液肥能够显著提高干旱胁迫下的小麦种子萌发率。
2.3、多功能生态有机液肥的耐盐特性
2.3.1、将小麦种子分为5组，每组种子数量为50颗，将各组种子均匀撒在使用不同浓度（0mM、50mM、100mM、150mM、150mM）的NaCl溶液浸透的滤纸（五层）上，其中对于使用150mMNaCl处理的一组种子提前用上述2.1制备得到的多功能生态有机液肥水溶液进行浸泡处理，处理时间为20min，命名为150+液肥。随后将各组种子放在直径为20 cm密封培养皿中，置于25℃、湿度为75%条件下进行种子萌发实验。
2.3.2、分别统计播种后各组种子的萌发情况，通过观察小麦种子胚根露白情况，统计种子的萌发数量，种子萌发率=萌发的种子数量/种子总数。
2.3.3、种子萌发率结果如图2所示，可见随着NaCl处理浓度的增加，小麦种子萌发率不断下降，当NaCl处理浓度为150mM时，小麦种子的萌发率仅为20%左右，而提前使用上述2.1制备得到的多功能生态有机液肥水溶液进行浸泡处理的小麦种子在使用浓度为150mM的NaCl进行处理后的种子萌发率为65%左右，表明本发明提供的多功能生态有机液肥能够显著提高盐胁迫下的小麦种子萌发率。
实施例3：多功能生态有机液肥的制备和蔬菜增产效果
3.1、多功能生态有机液肥的制备
3.1.1、将200份大豆渣、10份红糖、200份养殖业废弃物与1000份水投入加热容器中加热至沸腾，加热期间不断搅拌至溶液沸腾20min，随后冷却至室温，获得混合液；
3.1.2、将步骤2.1.1获得的混合液置于密封容器中在室温条件下厌氧发酵50天，获得发酵液，随后对所述发酵液进行过滤，得到滤液；
3.1.3、用低能离子束（20-40keV，1-1000kGy）对硅藻土和凹凸棒土（100-200目，购自明光市国星凹土有限公司）进行间歇性辐照处理改性，处理15分钟，停2分钟，总有效辐照时间45分钟，获得改性硅藻土和凹凸棒土。
3.1.4、将改性硅藻土和凹凸棒土以质量比为5:1在水中混合均匀，干燥后即得到多空隙纳米复合材料，作为多功能生态有机液肥的载体。
3.1.5、将所100份黄腐酸、10份硫酸镁、50份磷酸二氢钾、20份谷氨酸钠、5份褪黑素、5份karrikins以及5份上述步骤3.1.4获得的纳米复合材料在步骤3.1.2获得的滤液中充分混匀，得到液肥D，即本发明的多功能生态有机液肥。
3.1.6、将所100份黄腐酸、10份硫酸镁、50份磷酸二氢钾、20份谷氨酸钠、5份褪黑素、5份karrikins以及5份纳米复合材料（未改性的硅藻土和凹凸棒土以质量比为5:1混合制备得到）在步骤3.1.2获得的滤液中充分混匀，得到液肥E。
3.1.7、将所100份黄腐酸、10份硫酸镁、50份磷酸二氢钾、20份谷氨酸钠、5份褪黑素、5份karrikins在步骤3.1.2获得的滤液中充分混匀，得到液肥F。
3.2、多功能生态有机液肥的增产效果评价
将上述3.1.5获得的液肥D、3.1.6获得的液肥E和3.1.7获得的液肥F分别以叶面喷施的方式施用于小青菜（上海青，品种夏帝，生育期大约30天，柱间距15cm×15cm），从小青菜发芽至收获之间的2叶1心期、4叶1心期、6叶1心期和8叶1心期各喷施一次（试验组，每次用量为每亩10L），10叶1心时收获；对照组为同一大田（蔬菜大棚）的小青菜植株，在小青菜与试验组相同时期时未施加液肥，至10叶1心时收获。其中在试验组和对照组的小青菜播种之前，对大田土壤进行了相同的施加基肥（每亩施用60kg的复合肥，市售，有机质≥45％，总养分≥5％）处理，在小青菜生长期间每天进行一次喷灌（喷灌时间与喷施液肥时间间隔至少6h）。统计结果如下表2所示。
表2：小青菜植株生长情况统计
由上表2结果可知，在小青菜生长周期内施用液肥D、液肥E和液肥F相对于对照组，均能够提高小青菜的产量，并且均可以提前收获，其中施用液肥D（即本发明的多功能生态有机液肥）相对于对照组，小青菜产量提高40.92%，并且收获期可提前3天，而且收获的小青菜的叶片鲜嫩、叶片也较大肥厚；施用液肥E（相对于液肥D施用未经改性的纳米复合材料作为载体）相对于对照组，小青菜产量提高34.98%，并且收获期可提前2天，而且收获的小青菜的叶片鲜嫩、叶片也较大肥厚；施用的液肥F（相对于液肥D未添加纳米复合材料作为载体）相对于对照组也能够提高小青菜的产量，达到24.95%，且收获期可提前1天。因此，根据上述结果，可知本发明提供的多功能生态有机液肥能够显著提高小青菜的产量，并且可提前收获期，其中添加有改性的纳米复合材料作为载体，可以更加有效的使得液肥中的营养物质发挥功效，提高液肥中营养物质的利用率。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
