一种基于天然发酵的三七肥料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于天然发酵的三七肥料及其制备方法，涉及微生物发酵复合肥料领域。基于三七茎/叶等非主要药用部位或其提取残渣进行发酵处理制备三七肥料，由载体和填充的凝胶组分组成。本发明专利技术在该肥料的制备中采用了富含贯通孔的载体骨架，通过先填充凝胶基质，再混合含促凝离子的三七酶解和发酵液实现凝胶单元在载体内的反式包裹，通过凝胶交联后形成具有多个凝胶单元的巢式结构。本发明专利技术复合肥料特殊的结构以及特定的组分搭配，不仅使得该肥料的凝胶单元具有优良的持水性和机械强度，还尤其适用于三七的生长需求。还尤其适用于三七的生长需求。还尤其适用于三七的生长需求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于天然发酵的三七肥料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及微生物发酵复合肥料领域，更具体的涉及一种适用于三七种植的复合肥料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]三七是五加科人参属的一种多年生草本宿根植物，是常用的中药材。随着目前市场上对三七的需求在不断增加，种植规模也在逐年扩大，随着产量的提升，每年剩下的三七废弃物料也数量极大。这部分废弃物料主要为三七茎叶等非主要药用部位（提取成本过高，皂苷品质不佳）以及根部的提取残渣，这部分废弃料通常当作副产垃圾处理掉，而不是还田用作三七有机肥料。
[0003]目前对三七专用有机肥料的研究较少，传统的三七施肥往往为无机化肥，而大量使用有机肥不仅使得三七吸收慢、肥效低，而且普通的有机肥缺乏三七生长必须的微量元素，营养不全面。而三七茎叶以及提取皂苷后的残渣，则含有丰富的三七生长必须的有机质及多种微量元素，但目前的普通发酵工艺难以释放这些营养物质并加以应用。这是由于三七生长的特性决定的。尽管三七是多年宿根植物，但根系不发达，且大多分布在不超过10cm深度的浅土中，对肥料和土壤水分要求较高，且有机肥施肥过重容易导致三七产生病害。然而目前并未有针对三七根部特点尤其是展叶期生长的专业肥料或辅助肥料制剂。
[0004]现有的三七肥料主要包括化学肥料和微生物肥料，微生物肥料是将微生物与肥料直接进行混合造粒(例如将发酵物料、粘土和无机肥料等原料，通过化学聚合或物理交联，以及混合复配的方式)，但无机肥料对微生物有杀伤力，对活性造成不利影响。另外一种肥料是包膜缓释肥料，通过包膜的形式来控制肥料养分释放速度，但是即使采用可降解的有机天然高分子包膜材料，也会导致内部肥料的缓释特性较差，而且存在弹性差、不利于机械化施肥等较强的机械作业（容易破损）。而且大部分包膜材料还存在难以降解，或者制备时采用大量有机溶剂或化学试剂，存在着环境污染及成本较高等问题。
[0005]目前来看，可降解型包膜材料是主流材料，但是该类膜存在显著的强度不足、耐水性较差等缺陷，难以用于三七种植。因此，采用特定技术手段提高包膜材料的机械强度或进行包膜保护，且不受正常的施肥和翻耕作业的影响，具有十分重要的意义。
[0006]专利申请201811376290.4公开了一种促进三七药材中三七总 皂苷累积的方法，对2年生三七及3年生三七施以不同比例的氮钾肥，同时进行不同比例的基施或追施； 实验证明该施肥配方及施用方式下三七主根中 总皂苷含量较市售三七药材高10%
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15%。
[0007]专利申请202310026730公开了一种微生物复合肥料及其制备方法、应用，所述微生物复合肥料是水凝胶和肥料混合物为壁材，以 复合多孔载体对复合微生物菌进行负载后交联 包覆形成芯材，通过壁材对芯材包覆形成；所述 芯材为碳基多孔载体和改性海泡石均负载复合 微生物菌后进行交联形成。该专利技术以载体负载复合微生物菌后再进行交联包覆，仅仅可以提高复合微生物菌的活性和存储稳定性，不能克服表面包覆肥料的相应缺陷。
[0008]专利申请201711483530 .6公开了一种海藻有机水溶性肥料及 其制备方法，属于肥料制备
所述海藻 有机水溶性肥料，以重量份为单位，包括以下原 料：海藻酸、复合维生素、复合氨基酸、中药渣提取物、黄腐酸钾、酒糟、硅藻土、螯合态微量元素、 尿素螯合物、调理剂。
[0009]专利申请202210316491 .5提供了一种环保型缓释包膜尿素肥料及其制备方法，该缓释包膜尿素肥料包括尿素、内缓释层和外保护层，内缓释层为水基共聚 物
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粉煤灰沸石复合膜，外保护层为棕榈油。称取 聚乙烯醇和去离子水，加热搅拌；待聚乙烯醇完 全溶解后降温，加入聚乙烯吡咯烷酮和水性丙烯 酸酯乳液，恒温搅拌，完全混合均匀后再加入粉 煤灰沸石粉，继续搅拌，得到水基复合溶液；将水 基复合溶液经高速热空气流雾化均匀喷涂于预 热的尿素颗粒表面，通风干燥，形成缓释层；将棕 榈油喷洒于缓释层表面，出料，自然冷却，即得环 保型缓释包膜尿素肥料。该申请采用丙烯酸、丙烯酰胺等化学交联剂作为复合保水剂的主要原料，添加引发剂和交联剂，在水溶液中经接枝共聚、交联制成缓释型保水剂。但大量使用丙烯酸等化学交联原料使得其生物降解性差，难以自然降解，长期使用会造成严重环境污染。
[0010]现有的三七加工中，三七的药用部位主要为主根，通常将采收后的鲜三七修剪须根支根剪口后得到三七主根，干燥入药。由于其他部位的皂苷含量较低且品质不高，提取产率低成本高，因此通常废弃。由于每公顷三七产量多达2
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3吨，产生了大量的茎叶和须根等废弃物。然而，三七茎叶和须根等部位仍含有大量的三七生长所需营养的微量元素。
[0011]由于三七的栽培技术要求较高，主要从土壤中吸收养分，除了对传统肥料中的氮、钾的需求量大，培肥土壤中的有机组分和微量元素也是三七高品质生产中的关键因素。有机质组分尤其是发酵后的活性生物肥和微量元素对刺激三七的根系生长，提升抗病力以及促进植株生长发育具有重要作用。然而现有技术中对于三七废弃料的深度利用和发酵加工尚无报道，尤其是用三七废弃料进行酶解和天然发酵生产三七专用肥。三七残渣或三七酶解物可基于生产中提取总皂苷后所剩的废料三七渣或茎叶等非主药用部位，酶解物中多糖等有益三七生长的有机质和微量元素很多，含量可达5%以上。
[0012]现有三七种植中，通常指的是三七底肥，一般作盖种肥和盖芽肥（覆盖种苗）。肥料的使用一般为农家肥和化肥的复合，例如将农家肥、草木灰、豆粕和化肥掺杂使用，营养组分和用量均不稳定，导致种植产量和品质难以稳定；因此开发一种针对三七的专用肥用于上述常规肥料的代替和/或补充以提高和稳定三七品质(例如皂甙含量）是非常必要的。而现有技术中缺少针对三七的专用肥。
[0013]综合上述现有技术可知，当前的包膜缓释肥料在三七种植中的应用存在以下主要缺点：
[0014]1) 多数现有技术中包膜的制备材料有丙烯酰胺等化学交联剂，且基本用来包覆肥料颗粒的外部表面。这就导致了两个突出的问题，一个是包覆的颗粒本身不具备连通外部的孔隙（即使存在孔隙，也主要来自于肥料制剂本身材料的孔隙），缓释效果差，且三七须根难以扎根深入肥料颗粒内部；二是凝胶覆盖面的机械强度差易破损，而且与土壤直接接触，容易受外部环境影响，例如翻耕作业带来的机械压力，和灌溉作业带来的水分的剧烈变化。目前的大多数包覆型肥料颗粒不具备较高的强度和抗压性，即使存在的个别化学交联膜强度较高，但是降解性极差，且不适宜三七根须的生长性需求。
[0015]2）即使采用可降解性持水凝胶，由于现有的包膜或包覆通常属于表面型负载，内部肥料组分暴露出来的少，无法具有高的肥力活性和营养利用；且率凝胶在表面的包覆颗粒肥料的缓释效果受外界影响较大，除了外界压力和摩擦影响而破裂（凝胶吸水膨胀导致硬度降低，结构变得柔软），凝胶的溶胀也受外界水分的剧烈变化而导致频繁变化，影响了肥料的持续稳定释放，且三七植物的须根扎根其中时容易受阻或无法扎根其中。而将凝胶单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于天然发酵的三七肥料，其特征在于，由含贯通孔的载体及其内部填充的凝胶基质组成；所述载体由三七酶解残渣、凹凸棒粉、固体发酵制剂、低温成孔剂以及粘合剂经过造粒成型及造孔处理步骤制备得到；所述凝胶基质由离子化发酵基液和双组分凝胶基液混合制备得到，其中所述双组分凝胶基液为海藻酸钠组分与选自聚乙烯醇或明胶的另一组分组成。2.根据权利要求1所述的三七肥料，其特征在于，所述离子化发酵基液通过如下步骤制备得到：三七酶解液与芽孢杆菌二级发酵液按照1
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5：1的重量比混合，得到混合液；基于混合液重量计，加入氯化钙或硝酸钙，黄腐酸钾，磷酸二氢钾和/或磷酸二氢钙，以及PH调节剂硼酸，混合均匀得到离子化发酵基液；所述载体通过如下步骤制备得到：1）按如下重量份比例准备物料：50
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60份三七酶解残渣粉，20
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30份凹凸棒粉， 5
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10份固体发酵制剂，0.5
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5份碳酸氢钠，1
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3份粘合助剂，得到干性固体物料；2）基于重量份数比例，向三七酶解液中加入可降解型有机聚合物粘合剂，并加入黄腐酸钾，在水浴下搅拌进行混匀处理得到含有三七酶解液基质的黏合型有机基质液；3）室温下，将上述干性固体物料与黏合型有机基质液混合，充分搅拌润湿，搅拌过程中加入碳酸氢铵颗粒，得到半固体型混合浆料；在造粒机中造粒，得到颗粒预成型品；4）加热处理：首先加热至30
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35℃进行初步造孔；初步造孔处理后，加热至50
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60℃，在该温度下进行贯通造孔处理，干燥后得到富含贯通孔的大颗粒载体。3.一种权利要求1所述的三七肥料的制备方法，其特征在于，包括以下主要步骤：（S1）基于三七茎叶原料或提取皂苷组分后的提取残渣进行酶解，制备三七酶解液及三七酶解残渣；（S2）基于三七酶解液及三七酶解残渣，发酵制备含菌二级发酵液以及固体发酵制剂；（S3）由三七酶解残渣粉、固体发酵制剂、凹凸棒粉以及成孔剂为原料制备富含高贯通孔的大颗粒载体；（S4）基于三七酶解液，含菌二级发酵液为制备离子化发酵基液；由离子化发酵基液和含高分子聚合物的双组分凝胶制备持水凝胶基质；（S5）对大颗粒载体进行孔隙凝胶化填充处理，得到三七复合肥料。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（S1）具体操作如下：1）取干燥的三七茎叶或提取皂苷后的茎叶根残渣烘干，进行除杂粉碎处理并过100
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200目筛，与水混合，在50
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60℃条件下保温浸泡120
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180min后，煮沸15
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30min，然后在磨浆机中进行磨浆处理，得到三七浆化液，冷却待用；2）在浆化液中加入淀粉酶，在pH为7、温度65℃下酶解2h； 再加入纤维素酶以及半纤维素酶，在pH 6.5、温度为45
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50℃的条件下，震荡酶解3h，然后将酶解液灭酶处理，冷却至室温，调节pH至中性；采用双层纱布过滤或板压过滤进行固液分离，收集滤液，进行蒸发浓缩，得到水溶性的三七酶解液；所得残渣干燥后进行粉碎处理，得到三七酶解残渣粉。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（S2）具体操作如下：1) 配制种子培养液，每升包含：三七酶解液500
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700 ml，可溶性金属盐溶液50
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100ml，葡萄糖5
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10g，牛肉膏10
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15g，酵母粉3
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5g，硫酸铵0.5
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1g，氯化钠2
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3g，磷酸钠1.5
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2 g，甜
菜碱3
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5g，调pH值6.8，加蒸馏水定容至1000ml，加热溶解，121℃下蒸汽灭菌20min；其中，每升可溶性金属盐溶液内含磷酸氢二钾或磷酸氢二钾3
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5g，过磷酸钙2
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3g，硫酸镁0.5
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1g，硫酸锰0.05
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0.1g；2）种子培养：将菌种悬液接种于种子培养液中， 32℃、200r/min摇床振荡培养12h，得到初级种子液；将所得初级种子液接种到种子培养液中，25℃、200r/min摇床振荡培养24h，获得次级种子培养液；所述菌种选自芽孢杆菌；将次级种子培养液接种到...

【专利技术属性】
技术研发人员：文智弘，赵兰海，吕垒，何浩铭，王磊，孙敏，
申请(专利权)人：云南泽润三七种植有限公司，
类型：发明
国别省市：