一种缓释营养驱虫颗粒及其制备方法

技术领域

本发明属于农业种植、肥料生产、园艺栽培、废弃物资源化利用等领域，具体涉及一种缓释营养驱虫颗粒及其制备方法。

背景技术

农业是社会和经济发展的基础，农业安全关乎国家安全与稳定。由于土壤肥力的差异及其他因素的影响，农作物生长过程需要施入更多的营养物质。一般是通过施用肥料来提供作物生长所需养分。还有通过种绿肥增辟肥源，各种绿肥的幼嫩茎叶一旦在土壤中腐解，能大量地增加土壤中的有机质和氮、磷、钾、钙、镁和各种微量元素。每千公斤绿肥鲜草，一般可供出氮素6.3公斤，磷素1.3公斤，钾素5公斤，相当于13.7公斤尿素，6公斤过磷酸钙和10公斤硫酸钾。但要充分发挥绿肥的增产作用，必须做到合理施用。绿肥中的氮磷钾等需要通过微生物的腐解进行转化成作物可利用形态。但是由于施入土壤后绿肥的腐解较慢，绿肥释放的养分不能很好的被作物吸收利用。

农作物的病虫害发生往往给农业生产造成巨大损失。化学农药在使用过程中会带来环境污染、农药残留、病虫产生抗药性以及对非靶生物的毒性等。与化学农药相比，自然来源的生物农药毒性较小、选择性强、残留少、环境兼容性好、资源丰富。对植物源农药的研究，不仅有利于植物资源的开发利用，而且其还具有特异的靶向性和自然可降解性，无残留，无重金属，环境友好或环境相容性。因此，从野生植物中提取分离和纯化到抗菌驱虫化合物是研制与开发新型生物农药的重要途径之一。樟树是常绿乔木，分布广泛。樟树枝叶有芳香味，其中的芳樟醇、黄樟油素、樟脑、龙脑、橙花叔醇、异橙花叔醇、柠檬醛、香叶醇等化合物是樟树枝叶精油的主要成分。有研究表明，樟树的茎、叶、根、果实、樟树籽等各部分粗提物都具有一定的生物活性，主要涉及抑菌、防腐保鲜、驱虫、抗氧化、消炎、细胞毒活性等方面，其开发利用前景广阔。解福双等(2018)实验结果表明,樟树枝叶提取物对菜青虫具有中等拒食作用；对立枯丝核病菌，稻瘟病菌，灰霉病菌具有显著的抑制作用。由于樟树枝叶提取物或气分离组分具有毒性低，易降解，无重金属，无有机磷，不易残留等优点，因此具有开发出新型生物农药的巨大潜力。虽然也有很多有关樟树在生物农药方面的研究，但还停留在实验室阶段。如何将樟树的成分研究从实验室走向产业，开发出创新型绿色生物农药以取代化学农药，是目前科研工作的重点。由于樟树资源极为丰富，作为生物农药开发资源，具有广阔的市场前景和科学意义。

另外农业可以大量使用的生物物质如糯玉米有糯性，其栽培技术简单、周期短，具有较高的经济价值、营养价值和加工价值，被人类鲜食外，用作牲畜饲料可提高饲喂效率。也有工业用途。乳酸菌是一类能利用可发酵碳水化合物产生大量乳酸的细菌的统称。这类细菌在自然界分布极为广泛，具有丰富的物种多样性。乳酸菌不仅是研究分类、生化、遗传、分子生物学和基因工程的理想材料(在理论上具有重要的学术价值)，而且在工业、农牧业、食品和医药等与人类生活密切相关的重要领域具有极高的应用价值。也应用于发酵制品中。水产壳粉如牡蛎粉、虾壳粉、龙虾壳粉、螃蟹壳粉等具有丰富的应用物质。如牡蛎壳粉是采用牡蛎外壳磨成的粉末，含有丰富的蛋白质、脂质以、锌元素、活性钙粉等，对于眩晕耳鸣、胃痛泛酸、自汗盗汗等疾病具有一定的作用，并且还可以促进血液循环，改善低血压等问题，还具有一定的防癌作用。其粉状物质具有水溶性。而螃蟹的外壳可用以提炼工业原料甲壳素，甲壳素被用于水和废水净化，作为食品添加剂应用到和药品中起到增稠作用稳定食品和药品状态。甲壳素还可以作为染料、织物、黏合剂。加工纸的大小和强度也使用甲壳素。

上述几种农业资源在不同领域均有其利用价值，但是对其综合利用还未见报道。研制新型的具有缓释养分兼具驱虫的物质几乎没有。怎样利用现有的农业生物资源达到高效的资源化利用施现今研究的焦点。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种缓释营养驱虫颗粒及其制备方法，以利用农林废弃物变废为宝，创造经济价值，降低运行成本，防治作物病虫害，提高作物生长、产量和品质。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种缓释营养驱虫颗粒的制备方法，

包括如下步骤：

(1)分别制备如下组份：

混合物A：将新鲜的绿肥、樟树枝叶分别切成段，混合后加入水进行打浆，随后过滤得到混合物A和滤液a；

混合物A提供有机物质以进行发酵以及樟树叶中特有的驱虫性能。

黏糊物B：将糯玉米粒在水中煮至糊状，得到黏糊状物B；

黏糊物B提供有机物质以进行发酵以及为后面制备颗粒提供粘性，以及发酵提供更好的C源。

樟树提取物C：将干樟树枝叶粉碎用甲醇水溶液提取，提取液减压浓缩后得到浸膏a；随后将浸膏a加水制成悬浮液，采用乙酸乙酯萃取，萃取产物减压浓缩成浸膏，得到乙酸乙酯相粗提物；同时，将樟树果实与水混合，打成浆状物，过滤得果实粗提物及滤液b；然后将乙酸乙酯相粗提物和果实粗提物混合，得到樟树提取物C；

樟树提取物C提供有机物质以进行发酵以及为后面乳酸菌、酵母发酵成其他物质。

(2)制备有机物D：

将脱粒的糯玉米棒切碎，与步骤(1)得到的混合物A、黏糊物B混合，经水煮后保温放置，取出过滤冷却制成有机物D；

糯玉米棒切碎提供粗纤维，与其他物质水煮后成为新的有机发酵原料，且进一步提高粘合物质的孔隙。

(3)制备发酵物E：

在步骤(2)得到的有机物D中，加入乳酸菌素片搅拌均匀，然后加水并覆膜发酵，得到发酵物E；

利用乳酸菌发酵，有机物D中的黏糊状物B是乳酸菌繁殖的更好的能量来源。

(4)制备多元营养物F：

在步骤(3)得到的发酵物E中，加入氯化钙、氯化镁、氯化钾、磷酸二铵、富硒酵母以及复合维生素B，加水搅拌均匀后水浴制得多元营养物F；

新加入的化合物都是为了提供更好的营养成分，尤其是一些中微量元素(钙镁硒等)。以及速效N、K养分。富硒酵母是为了活化所有有机物质中本身含有的硒，另外也能进一步协助乳酸菌后期繁殖发酵。另外维生素B也有利于发酵过程中其他微生物的生长。

(5)驱虫颗粒的制备：

在步骤(4)得到的多元营养物F中加入到壳粉，然后再加入乳酸菌素片、樟树提取物C、以及滤液a和滤液b，搅拌成糊状，经水浴、冷却后调整含水量，最后造粒即得。

本步骤之前的都是使加入土壤后可以快速进入土壤环境中，供给作物前期吸收利用。然后壳粉的加入是为了后期以及作物采收后下一茬提供钙元素。再次加入乳酸菌片、樟树提取物C是为了补充前期发酵中消耗的驱虫特性，另外滤液a和滤液b含有的一些物质也是可以进行一定的驱虫消菌的，保证原材料的充分利用，以及提高本发明颗粒的持续养分释放及驱虫效果的。

具体地，步骤(1)中，所述的绿肥为黑麦草、紫云英、红花草中的任意一种或两种以上的组合物；所述的樟树枝叶中枝干与叶片的重量比例为1:3；绿肥和樟树枝叶按照重量比10:1混合后，加入3倍体积的水然后在打浆机中打成浆状。

具体地，步骤(1)中，所述的糯玉米粒与水按照重量比1:3在高压锅中煮约1～2h，然后保温放置24-36h。

具体地，步骤(1)中，干樟树枝叶粉碎用70％甲醇水溶液常温超声辅助提取三次，固液比为1g；5ml，每次4h，合并提取液，减压浓缩后得到浸膏a；随后将浸膏a加水制成悬浮液置于萃取器中，固液比为1g:5ml，再加与水一样体积的乙酸乙酯搅拌，静置1h后分层，水相反复萃取三次，合并乙酸乙酯相，减压浓缩成浸膏，得到乙酸乙酯相粗提物；乙酸乙酯相粗提物和果实粗提物按照(5-10):1混合成樟树提取物C。

具体地，步骤(2)中，糯玉米棒、混合物A、黏糊物B以及水的重量比1:3:1:5；搅拌均匀后高压煮1～2h，然后60℃保温放置24h，取出过滤冷却制成有机物D。

具体地，步骤(3)中，所述的乳酸菌素片为市场售江中牌乳酸菌素片，每片中乳酸菌素含量不低于0.4克，辅料为蔗糖、阿司帕坦、香精、硬脂酸镁；有机物D按照1kg加入50g乳酸菌素片进行搅拌均匀，加少量水在外界35℃下覆盖黑色薄膜发酵；当发酵堆中心温度大于50℃时揭膜，边喷洒一定量的水边翻堆，然后继续覆盖黑色薄膜发酵；按照上述方法发酵2-3次后制成发酵物E。

具体地，步骤(4)中，每100g发酵物E中，加入2g氯化钙、2g氯化镁、5g氯化钾、5g磷酸二铵、1g富硒酵母以及3g复合维生素B混合均匀，加入一定水搅拌后在温度60℃中水浴1～2h制成多元营养物F。

具体地，步骤(5)中，所述的壳粉为牡蛎壳、龙虾壳、螃蟹壳中的一种或者两种经研磨得到的粉末；

每1kg多元营养物F中加入200g壳粉，然后加入10g乳酸菌素片和100g樟树提取物C混匀，再按照重量体积比为5:1:1加入滤液a和滤液b搅拌成糊状，在45℃下水浴0.5～1h，冷却并调整含水量至30％-40％后，制成直径2mm-5mm的缓释营养驱虫颗粒。

进一步地，上述制备方法制备得到的缓释营养驱虫颗粒，也在本发明的保护范围中。

更进一步地，本发明制备得到的缓释营养驱虫颗粒，其总养分含量为N+P

本发明缓释营养驱虫颗粒的保存和使用方法为：

必须保存在真空袋或真空瓶中才能获得最大的养分供应。建议使用时按照10g/kg土或者15g/kg基质。如果不可避免的需要放置在空气中必须是空气湿度60％-75％，温度小于15℃的避光环境中，时间不超过24h。

有益效果：

本发明综合了绿肥养分、樟树枝叶特殊驱虫活性成分、糯玉米粘性，并加入一定的乳酸菌，而上述农业有机物能给乳酸菌发酵时提供碳水化合物等养分。为使本发明能够具备有效的速效养分，加入了一定的化学成分。另外还加入富硒酵母、复合维生素提供对原料所含硒进行活化，供给作物生长吸收。所以本发明作物栽培过程中不仅能提供作物生长整个过程中对土壤养分的需求，提高作物产量及质量。还能驱除一定的害虫，防治病菌滋生等。本发明制备过程材料简单易得，制作工艺简单实用，不仅能创造经济价值，且运行成本降低，能够提高农业废弃物的资源化利用。作物种植后提高作物根系和茎叶的生长，增加产量和质量。本发明种植土尤其适合工厂化蔬菜栽培，在大田作物中也能作为肥料与其他肥料配施。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本发明。

本实验采用的缓释营养驱虫颗粒具体制备步骤如下：

步骤一：几种组分的制备

(1)混合物A

首先将新鲜的紫云英、樟树枝叶分别切成5厘米段，其中樟树枝叶枝干与叶片的重量比例为1:3。按照重量比10:1混合后，加入3倍体积的水在打浆机打成浆状并过滤成混合物A和滤液a。

(2)黏糊物B

将新鲜的糯玉米粒与水按照重量比(1:3)在高压锅中煮约1h。然后保温放置36h直至成黏糊状物B。

(3)樟树提取物C制备

将干樟树枝叶粉碎用70％甲醇常温超声辅助提取三次，固液比为1g:5ml，每次4h，合并提取液，减压浓缩后得到浸膏a。取樟树浸膏加水制成悬浮液置于萃取器中，固液比为1g:5ml。然后再加与水一样体积的乙酸乙酯搅拌，静置1h后分层，水相反复萃取三次，合并乙酸乙酯相，减压浓缩成浸膏，得到乙酸乙酯相粗提物。将樟树果实加入一定的水打成浆状物，过滤得果实粗提物及滤液b。然后将乙酸乙酯相粗提物和果实粗提物按照8:1混合成樟树提取物C。

步骤二：有机物D制备

将脱粒的糯玉米棒切碎碎，和混合物A、黏糊状物B、水按照重量比(1:3:1:5)混合搅拌均匀后高压煮约1h，60℃保温放置24h后取出过滤冷却制成有机物D。

步骤三：发酵物E制备

将有机物D按照1kg加入50g江中牌乳酸菌素片进行搅拌均匀，加少量水在外界35℃下覆盖黑色薄膜发酵。利用发酵堆中心埋置的实时温度计发送的读数，当读数50℃时揭膜，边喷洒一定量的水边翻堆，然后继续覆盖黑色薄膜发酵。按照上述方法发酵2-3次后制成发酵物E。

步骤四：多元营养物F制备

将5000g发酵物E加入100g氯化钙、100g氯化镁、250g氯化钾、250g磷酸二铵、50g富硒酵母以及150g复合维生素B混合均匀，加入一定水搅拌后在温度60℃中水浴约1h制成多元营养物F。

步骤五：缓释营养驱虫颗粒制备

按照1kg多元营养物F中加入200g牡蛎壳、龙虾壳和螃蟹壳(1:1:1)混合壳粉，然后加入10g江中牌乳酸菌素片和100g樟树提取物C混匀。按照重量体积比为5:1:1最后加入滤液a和滤液b进行搅拌成糊状，在45℃下水浴约0.5h，冷却并调整使含水量30％-40％后，造粒制成直径约为5mm的缓释营养驱虫颗粒，保存在真空袋或真空瓶中备用。

通过测定，制成的缓释营养驱虫颗粒总养分含量为N+P

根据称取颗粒完整的肥料样品10.00g(标准至0.01g)，放入孔径为0.15mm(100目)的尼龙网纱做成的小袋中，封口后将其放入盛有200mL蒸馏水的250mL三角瓶中(肥:水＝20:1)，用封口膜密封，置于25℃恒温箱中培养，取样时间为24h、第3天、第30天、第40天、第60天(直至累积养分溶出率达到80％以上为止)，然后每隔10天观测是否完全溶解。

取样时，将网袋在溶液中上下摇动数次，以使肥料表面的溶液浓度与溶液的浓度均等，然后取出网袋和肥料，将浸提液摇匀后转入250mL容量瓶定容，以备氮素养分测定用。用100mL蒸馏水冲洗肥料和网袋3次，将肥料表面和网袋吸附的肥料溶液冲洗干净，以免影响下一次浸提液的浓度。用吸水纸吸干网袋表面水分后，再置于在规定温度下预热至恒温并事先装有200mL蒸馏水的另一250mL三角瓶中，重新置于恒温箱内，待下一次取样重复此操作，直至实验结束。取得水样样品利用水质分析仪(KC-300,泰州市科信仪器有限公司)测定铵态氮和硝态氮、总氮等，根据标准HG-T 4216-2011及相关文献(俞海平，俞镇浩，2017)中的计算方法计算出N素养分释放效率。

N素养分释放25℃下在24h内的释放率约为10％；在20d内的养分释放率为40％；在30d内的养分释放率为60％；在40d内的养分释放率为70％；60d养分释放率约85％。根据观测情况，约110天时基本N素养分释放完全。

俞海平,俞镇浩.5种不同工艺肥料的养分释放特性[J].浙江农业科学,2017,058(011):1961-1964,1973.

使用试验：

于2020年在金陵科技学院玻璃温室进行紫青菜、紫菜苔、西红柿(有限型生长)种植试验。利用本发明制备得到的缓释营养驱虫颗粒，按照上述作物施用量分别为10g/kg土、10g/kg土、15g/kg土，以不施用本发明为对照。所有处理均加入相应的常规施肥，按照正常的水分管理。对各种作物收获期进行作物株高、氮硒吸收、产量、土壤速效氮测定，对生长过程中防虫效果进行调查。结果如表1和表2所示。

从表1可以看出：约40天紫青菜、紫菜苔、西红柿生长旺盛，本发明缓释营养驱虫颗粒使用后提供了足够的土壤养分。与对照组相比，使用本发明颗粒后收获期显著提高紫青菜、紫菜苔、西红柿根长和株高，产量增加明显，分别提高了约30.8％、30.4％、46.3％。这是因为施用本发明颗粒后前期土壤速效氮含量较高，且到后期释放更多的有助于作物生长的养分及微量元素，促使植株吸收更多的氮素和硒。

从表2中可知，使用本发明缓释营养驱虫颗粒的实验组，紫青菜、紫菜苔、西红柿防虫效果显著，除西红柿有少量的白粉虱存在，其余菜青虫几乎没有，且无病斑。西红柿仅在移栽后约30天出现了较少的病斑，这可能是与周围其他作物生长传染。通过摘除病叶，且隔离周围作物后不再有病斑。不同作物对缓释营养驱虫颗粒的需求量以及供试土壤类型及性质还存在不同。建议在种西红柿的时候可以根据土壤基本理化性质调整缓释营养驱虫颗粒使用量来达到提高肥料利用、增加氮硒吸收、促进作物生长及产量等效果。

表1土壤速效氮、植株生长及氮硒元素吸收情况

表2病虫害及病斑调查情况

综上所述，本发明提供的缓释营养驱虫颗粒能够改善叶菜及茄果生长性状，增加产量，对土壤有效养分含量有一定的促进效果。

本发明提供了一种缓释营养驱虫颗粒及其制备方法的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。