CN1491921A - 植物维生素及其制备方法 - Google Patents

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C05CNITROGENOUS FERTILISERS
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  • Organic Chemistry (AREA)
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Abstract

本发明是一种称之为植物维生素的有机肥料,是由含有木素的植物原料经无机强酸化处理后再进行硝化氧化反应,使木素大分子结构转化为可溶性的硝基木酚单体小分子的活性有机肥料,为深褐色稍带油性的液体,密度1.1-1.2,硝基木酚单体小分子的分子量小,为102数量级。其生物活性物质与自然界广泛存在的泛醌类物质(辅酶Q)相仿,其生理作用如同维生素生物酶效应。该植物维生素被植物吸收后能在植物体内建立氧化还原系统,强化植物的呼吸功能,加速营养物质的积累和输送,促进植物坐根发芽、生长发育、开花结果(籽)。具有明显的增产增收效果。其制备原料广泛,工艺简单,易于工业化生产和广泛使用。

Description

植物维生素及其制备方法
                         技术领域
本发明涉及有机肥料,具体说涉及一种称之为植物维生素的有机肥料,同时本发明还涉及所述植物维生素的制备方法。
                         背景技术
当今世界多数国家在农业生产中主要依赖施用化学肥料促使农作物增产。但年复一年施用化肥,农作物的产量虽有所提高,却不见得增加经济效益。无节制的大量使用化肥还给农业生产带来一系列危害:土肥中的微生物(细菌)遭受损失;土壤有机质不足致使团粒结构破坏;土壤的酸性化、盐渍化、沙化加剧;水土(肥)流失严重;农业生态环境日趋恶化;化肥利用率锐减;农业投入成本上涨,农民经济负担加重,经济收益减少,造成农业投入大产出少。这正是现代农业发展进程中急待解决的新问题。而解决办法之一就是大力推广使用有机肥料。
现有有机肥料大都涉及腐植酸。腐植酸由植物体的残骸(主要是木素成份)在自然状态下经微生物分解而成,其化学结构大体为:由一系列含芳香核为骨架串联成一族庞大的分子团聚合体。从分子结构看它们都含有多元酚-醌结构,从而形成了一个氧化还原系统,使得腐植酸具有一定的生物活性,可以激活植物体内多种生物酶的活性,加强植物的呼吸作用,促进细胞分裂,加速生长,增强植物细胞膜和原生质的渗透性。但是自然状态下生成的腐植酸由一长串芳香核连接而成大分子(分子量大约在103-104数量级)。而庞大分子链的相互牵连缠绕,则大大限制了其生物活性的发挥。至使现有涉及腐质酸的有机肥料都活性欠佳,肥效不高。
                         发明内容
本发明就是针对现有腐植酸类有机肥料生物活性不能充分释放,肥效欠佳的缺陷而研制的一种称之为植物维生素的有机肥料及其制备方法。该植物维生素是一种由含有木素的植物原料经无机强酸化处理后再进行硝化氧化反应,使木素大分子结构转化为可溶性的硝基木酚单体小分子的活性有机肥料,为深褐色稍带油性的液体,密度1.1-1.2,硝基木酚单体小分子分子量为102数量级,与水可以任意比例互溶,其水溶液颜色在其浓度从大到小变化时由棕褐色变为橙黄色。植物维生素的有效含量可用分光光度计定量测定。
本发明植物维生素的制备方法包括下列顺序步骤:(1)酸水解,将含有木素的植物和为其重量10%-15%的NaCl入耐酸反应釜,加入浓度5%与NaCl等重量的H2SO4,在压力<0.02MPa,温度100℃-120℃下蒸煮8-12小时,过滤得固体生成物,干燥后为物料A;(2)硝化氧化,将干燥物料A再入耐酸反应釜,加入与物料A等重量的水,加热至60℃-80℃,加入浓度40%-60%的HNO3不少于120L,加入HNO3的同时应严格控温不超过120℃,反应3-5小时后,冷却降温至70℃以下,加入浓度15-40%、重量为物料A 10%-15%的NaOH调节PH值为6-7,强力搅拌1小时后过滤分离,得滤液为植物维生素。还可在滤液植物维生素中加入有利于植物生长的N、P、K或微量元素等营养元素制成复合植物维生素。
本发明利用化学方法将腐植酸的大分子经过强烈的硝化氧化反应拆散成同样具有多酚-醌类芳香核结构的硝基木酚单体小分子,如:硝基对羟基木酚、硝基紫丁香木酚、硝基愈创木酚。硝基木酚单体小分子的分子量仅为102数量级。产物经植物生理测定,表现出十分优异的生物活化酶的特性,其生物活性比一般的腐植酸强烈数十倍!产物的芳香核分子中至少具有一个酚-醌官能团。这种活性物质与自然界中动植物和微生物细胞中广泛存在的醌类物质(辅酶Q)相仿,它们在植物体内起的生理作用犹如生物酶-维生素。故此将本发明产物定名为植物维生素。该植物维生素被植物吸收后,会迅速进入植物细胞内穿梭活动,在植物体内建立氧化-还原系统,激活线粒体中一系列酶的活性,促使氧化磷酸化的能量代谢使得植物的呼吸作用强化(为植物提供动力);与此同时它又积极参与激活植物叶绿体中一系列酶的活性,促使光能转变为化学能,促进CO2中碳的固定,为植物体生产更多的光合产物(碳水化合物),从而加速营养物质的积累,为植物生长发育提供充足的物质基础;再者它可促使植物体内营养物质的输送速度加快,及时地把它们运送到植物各器官。总之,施用植物维生素可全面地对作物的坐根发芽、生长发育、开花结果(结籽)起到促进作用,表现出众多的优异生物特性。
在本发明植物维生素的制备过程中,加入H2SO4和NaCl是利用反应产生的HCl和Na2SO4对物料进行酸化水解处理,破坏植物纤维结构、促使半纤维素水解并脱水。除去半纤维素的反应物即为含植物木素或其分解物的物料A。加入硝酸的浓度限定为40-60%,硝酸浓度不能<40%,否则硝化反应强度不够,反应不完全,但也不能>60%,否则反应过于激烈,影响植物维生素的得率。硝酸的加入量不能少于120L,否则直接影响产品质量。加入HNO3后,反应釜内进行强烈的放热过程,反应速率会随温度的升高而加速。关健是掌握HNO3的加入量,以达到控制温度、调节反应速度的目的。一定要严格控制反应温度不得超过120℃。一但温度失控即发生爆炸事故!硝化氧化反应时间以3-5小时为宜,时间不足、反应不完全会严重影响植物维生素的生物活性;时间太长,反应过头会使植物维生素中的单体芳香环被瓦解生成有机酸(草酸、丁酸等),反而抑制植物维生素的生物活性发挥作用。
本发明植物维生素可直接喷施到农作物上,通过作物叶片吸收,对作物生长实施多功能的良性调节,使作物处于最佳生长发育状态。其使用不受地域水土条件的限制,适用于任何绿色作物,施用剂量宽容度大。合理施用植物维生素可节约一半左右的常规化肥施用量,有明显的节肥增效作用,有利于改良土壤团粒结构,可大幅度提高农业生产的经济效益。应用实验表明,经浸种或拌种处理,对植物种子有强力促进发芽势和发芽率作用;对各种作物经喷洒处理可明显促进叶面膨大,叶绿素增加,细胞延伸分裂加快,新陈代谢旺盛,光合作用增强。与对照作物相比一般增产增值10-40%,在相同农艺作业条件下使用本植物维生素后可节约1/3以上的化肥施用量,对粮、棉、油、瓜果、蔬菜、烟草、茶叶等主要农作物品种均有明显增产增收效果,并且是绿色环保的。大力推广使用本发明植物维生素必将为实施高产、优质、高效,回归大自然的有机农业生产提供有力的支持。
                         具体实施方式
本发明植物维生素以含有木素的植物为原料,如锯木屑、棉花籽壳、花生壳、甘蔗渣、葵花籽皮、玉米轴芯、玉米秸秆、稻草、麦秸等。
实施例1,将棉花籽壳1000Kg,NaCl 100Kg放入耐酸反应釜,加入浓度5%H2SO4 100Kg,在压力<0.02Mpa温度100-120℃下蒸煮9小时进行酸水解反应,过滤得固体生成物干燥为物料A。称取400Kg物料A倒入耐酸反应釜中,加水400Kg,以蒸汽夹套加热至60-80℃,再加入浓度为40-60%的HNO3不少于120L,注意以HNO3的加入量严格控制反应温度不得超过120℃。反应4小时后冷却降温至70℃以下,加入浓度为20%的NaOH 50Kg左右,将PH值调节到6.5左右,呈弱酸性。强烈搅拌1小时后,过滤分离,所得滤液即为植物维生素。滤渣可作为生产固体高效有机复合肥的物料。
实施例2,将甘蔗渣1500Kg,NaCl 150Kg放入耐酸反应釜,加入浓度5%的H2SO4 150Kg蒸煮5-10小时(操作压力<0.02Mpa,温度100-120℃=,进行酸水解反应,过滤得固体生成物干燥后为物料A,将500Kg干燥物料A倒入耐酸反应釜中,兑入500Kg水,加热至60-80℃,加入浓度50%的HNO3 120L以上,加入硝酸时应严格控制温度不超过120℃,反应5小时后,冷却降温至55℃,加入浓度为30%的NaOH 60Kg左右,将PH值调节为6.5,强烈搅拌1小时后过滤分离,得滤液为植物维生素,将植物维生素与设计比例的N、P、K或微量元素混配即为复合植物维生素。

Claims (3)

1、植物维生素,其特征在于是一种由含有木素的植物原料经无机强酸化处理后再进行硝化氧化反应,使木素大分子结构转化为可溶性的硝基木酚单体小分子的活性有机肥料,为深褐色稍带油性的液体,密度1.1-1.2,所说的硝基木酚单体小分子的分子量为102数量级。
2、植物维生素的制备方法,该方法包括下列顺序的步骤:
(1)酸水解,将含有木素的植物和为其重量10%-15%的NaCl入耐酸反应釜,加入浓度5%与NaCl等重量的H2SO4,在压力<0.02Mpa、温度100℃-120℃下蒸煮8-12小时,过滤得固体生成物,干燥后为物料A,
(2)硝化氧化,将干燥物料A再入耐酸反应釜,加入与物料A等重量的水,加热至60℃-80℃,加入浓度40-60%的HNO3不少于120L,加入HNO3的同时应严格控温不超过120℃,反应3-5小时后,冷却降温至70℃以下,加入浓度15-40%、重量为物料A 10-15%的NaOH调节PH值为6-7,强力搅拌1小时后过滤分离,得滤液为植物维生素。
3、根据权利要求2所述的植物维生素的制备方法,进一步包括下列步骤:
(3)调制,在滤液植物维生素中加入有利于植物生长的营养元素制成复合植物维生素。
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CN103772049A (zh) * 2014-01-28 2014-05-07 成都乾唐农业科技有限责任公司 植物生长互感容和剂及其制备方法及花果类植物嫁接护养方法
CN104072378A (zh) * 2014-06-10 2014-10-01 封兴毅 华腐酸
EP3127891A4 (en) * 2014-03-31 2017-04-05 Medina Esquer, Luis Román Extracts of agricultural husks used to modify the metabolism of plants

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