一種土壤酶活性增效劑的制備方法及其產(chǎn)品和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種土壤酶活性增效劑及其制備方法，特別涉及一種用于提高土壤有 機質(zhì)的裂解與降解、促進土壤團粒結(jié)構(gòu)形成、提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)、調(diào)理土壤肥力與土壤墑 情以及抑制重金屬污染的由多種土壤酶組成的土壤酶活性增效劑及其制備方法。本發(fā)明屬 于資源節(jié)約型及環(huán)境友好型兩型產(chǎn)品及土壤增效調(diào)理劑的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 根據(jù)目前倡導的兩型產(chǎn)品，進一步對提高耕地活性、防治耕地污染、治理重金屬、 提出的具體要求。為了落實農(nóng)業(yè)部關(guān)于《到2020年化肥使用量零增長的行動方案》，構(gòu)建化 肥減施與高效利用的農(nóng)肥技術(shù)體系，制訂了耕地土壤活化與增效技術(shù)產(chǎn)品系列。其中土壤 酶的應(yīng)用是極其重要的環(huán)節(jié)。
[0003] 這里土壤增效的功能有兩方面，一是向土壤施入高酶活的土壤酶，提高對各種土 壤養(yǎng)分的降解能力。比如：酶促土壤養(yǎng)分的降解與吸收，在這個意義上，可以認為，沒有土壤 酶的存在，所使用的尿素、氮肥、磷銨、磷肥均無法降解成植物根部可以吸收的形態(tài)一硝態(tài) 氮、五價磷與一價鉀。又如：酶促降解有機質(zhì)。有機質(zhì)是土壤養(yǎng)分的寶庫，但它必須通過土 壤酶的酶促作用裂解或降解成腐殖質(zhì)、核酸、氨基酸、嘌呤、及有機氮、磷、生物鉀。植物根部 才能夠進行吸收利用。再如：對根部養(yǎng)分的觸媒作用。酶作為土壤的組成部分，其活性的大 小可較靈敏地反映土壤中生化反應(yīng)的方向和強度。從而表征土壤生產(chǎn)力和土壤肥力。同時 也起到增加土壤活性、優(yōu)化氣固液、微生物等相份比例的作用。二是抑制重金屬。比如：酶作 為蛋白質(zhì)，需要一定量的重金屬離子作為輔基，此時重金屬的加入能促進酶活性中心與底 物間的配位結(jié)合，使酶分子及其活性中心保持一定的專性結(jié)構(gòu)，改變酶催化反應(yīng)的平衡性 質(zhì)和酶蛋白的表面電荷，從而可固定重金屬離子；又如：過量重金屬占據(jù)了酶的活性中心， 或與酶分子的巰基、胺基和羧基的結(jié)合，雖然導致酶活下降。但對于重金屬來說有非量化的 消耗與固定的抑制作用。
[0004] 土壤酶可以吸附在土壤膠體表面或呈復合體存在，部分存在于土壤溶液中，微生 物繁殖過程中產(chǎn)生的酶和未予土壤成分結(jié)合而處于游離狀態(tài)的酶，容易在條件改變時鈍化 失活，而這些酶類是活性土壤不可缺少的組成部分。這說明了補充外源高酶活的土壤酶的 重要性。
[0005] 酶是土壤生態(tài)系統(tǒng)代謝的一類重要動力，土壤中所進行的一切生物學和化學過程 都要由酶的催化作用才能完成。植物對氮、磷的利用要靠土壤酶的酶促功能來完成，土壤中 具有活性酶的數(shù)量與酶活決定了氮肥的利用率，這就需要在土壤中添加外源的和具有高活 性的土壤酶（如：蛋白水解酶、尿酸酶、脲酶、植酸酶、等）形成的產(chǎn)品即是土壤酶活性增效 劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的之一是提供一種既能夠提高土壤活性，提高肥料利用率又具有抑制 重金屬污染的新型土壤酶活性增效劑的制備方法；
[0007] 本發(fā)明的目的之二是提供由所述制備方法制備得到的土壤酶活性增效劑；
[0008] 本發(fā)明的目的之三是提供所制備得到的土壤酶活性增效劑在提高土壤有機質(zhì)的 裂解與降解、促進土壤團粒結(jié)構(gòu)形成、提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)、調(diào)理土壤肥力與土壤墑情以及 抑制土壤重金屬污染中的應(yīng)用。
[0009] 為了達到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：
[0010] -種土壤酶活性增效劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0011] (1)含有活性土壤酶載體的制備
[0012] 以豆柏為原料，加入水以及豆柏水解專用酶擴大液，進行水解反應(yīng)，得到含有活性 游離氨基酸的水解物，再加入豆柏重量1-2%的黃腐酸，噴霧干燥、得到含水32-35%的含 有活性土壤酶載體；
[0013] (2)加入土壤酶混合制成土壤酶活性增效劑
[0014] 在恒溫、恒濕的條件下，將步驟（1)制備得到的含有活性土壤酶載體，以及土壤酶 按照含有活性土壤酶載體：土壤酶=5-6:1的重量比例均勻混合，包裝，即得；
[0015] 其中，所述的土壤酶含有豆柏水解專用酶、脲酶以及植酸酶，且按重量計，豆柏水 解專用酶：脲酶：植酸酶=4-5:2-3:1-2。此處加入的酶是市場有售的酶制劑，加入時應(yīng)保 持酶不少于上述種類，且按重量計，豆柏水解專用酶：脲酶：植酸酶=4-5:2-3:1-2。
[0016] 本發(fā)明所用的生物酶均為市場有售的酶制劑。
[0017] 在本發(fā)明中，優(yōu)選的，步驟（1)所述的豆柏水解專用酶擴大液是按照豆柏水解專 用酶：水=1:10的重量比例混合均勾，用Ca (OH)2調(diào)節(jié)pH值為8-8. 5,制得。
[0018] 在本發(fā)明中，優(yōu)選的。步驟（1)所述的豆柏為市購的、粗蛋白含量不少于42%的商 品?柏。
[0019] 在本發(fā)明中，優(yōu)選的。步驟（1)所述的含有活性土壤酶載體的制備是按照以下方 法進行：以豆柏為原料，加入豆柏重量5-6倍的水浸泡12小時后，用帶攪拌的搪瓷反應(yīng)罐升 溫到沸騰，煮沸1小時后，降溫到55°C，并維持溫度55°C ±2°C，加入豆柏重量20% -25%的 豆柏水解專用酶擴大液，攪拌水解40-48小時，降溫后得到豆柏重量3-4倍的含有活性游離 氨基酸的水解物，再加入豆柏重量1-2 %的黃腐酸，噴霧干燥，得到含水32-35 %的含有活 性土壤酶載體。
[0020] 在本發(fā)明中，優(yōu)選的。步驟（2)所述的土壤酶是按照豆柏水解專用酶：脲酶：植酸 酶=4:2:1的重量比例混合制得。
[0021] 在本發(fā)明中，優(yōu)選的。所述的土壤酶活增效劑的氨基酸含量為35-40%，酶活多10 萬U/克，含水量為30% -35%。
[0022] 土壤酶可以吸附在土壤膠體表面或呈復合體存在，部分存在于土壤溶液中，微生 物繁殖過程中產(chǎn)生的酶和未予土壤成分結(jié)合而處于游離狀態(tài)的酶，容易在條件改變時鈍化 失活，而這些酶類是活性土壤不可缺少的組成部分。補充外源高酶活的土壤酶的載體，選擇 為土壤膠體，土壤膠體是由膠體物質(zhì)及膠體微粒組成，其中土壤礦物質(zhì)膠體包括：次生鋁硅 酸鹽、鐵鋁化合物、有機膠體包括：腐殖質(zhì)、有機酸、蛋白質(zhì)、氨基酸，以及前兩種膠體結(jié)合而 成的有機無機復合膠體。膠體內(nèi)分子或離子有嚴格規(guī)律組成的晶型膠粒是無機膠體。沒有 嚴格規(guī)律組成的非晶膠粒多為有機膠體。膠體微粒（I-IOOym)由膠核、雙電層（決定電位 離子層、補償離子層含非活性補償離子層與擴散層）和膠團間溶液組成。本發(fā)明選擇的土 壤膠體為有機膠體，含有黃腐酸、氨基酸、與豆柏蛋白及其所含水溶液。
[0023] 進一步的，本發(fā)明還提供了由上述任一項所述的制備方法制備得到的土壤酶活性 增效劑。以及所述的土壤酶活性增效劑在提高土壤有機質(zhì)的裂解與降解、促進土壤團粒結(jié) 構(gòu)形成、提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)、調(diào)理土壤肥力與土壤墑情以及抑制土壤重金屬污染中的應(yīng) 用。
[0024] 作為指導，本發(fā)明土壤酶活性增效劑施入土壤的使用方法有三種：
[0025] 1、將本品每畝用量0. 2-0. 3公斤，用1000倍水稀釋成懸濁液，攪拌不使沉淀，均勻 噴灑入田后深翻入土?？稍谠谑┑追蕰r，同時施入。
[0026] 2、將本品每畝用量0. 2-0. 3公斤，用水溶后，以本地原土 1-1. 5立方米稀釋，混勻 后按壟溝均勻施入，深翻入土。
[0027] 3、將本品每畝用量0. 2-0. 3公斤，用水溶后、與灌溉水同時施入土壤。并注意均勻 施入，施入后翻土、松土。
[0028] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
[0029] 本發(fā)明首先采用氨基酸、黃腐酸懸濁液經(jīng)過噴霧干燥，得到含有活性土壤酶載體 的有機膠體的中間產(chǎn)品，克服了水解蛋白酶在不同貯存條件下酶活損失嚴重的問題，其中， 6個月水解蛋白酶的酶活情況為：4°C酶活損耗5-10%，常溫酶活損失10-15%，并由于有機 膠體物質(zhì)的配套，使得土壤酶活性增效劑施入土壤后，農(nóng)田澆水溶解大大地增加了土壤水 相賦存土壤酶的活性等級，形成高酶活的土壤，為大幅度提高土壤中有機質(zhì)、氮、磷養(yǎng)分的 利用率提供了可能性與可行性，從而起到了優(yōu)化作物營養(yǎng)、提高土壤活性、改良土壤、抑制 重金屬的作用。本發(fā)明做到了節(jié)肥減害、減少重金屬污染、節(jié)約資源、優(yōu)化環(huán)境，為構(gòu)建化肥 減施與高效利用的農(nóng)肥技術(shù)體系做出了貢獻。
【具體實施方式】
[0030] 下面結(jié)合具體實施例來進一步描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點和特點將會隨著描述而 更為清楚。但這些實施例僅是范例性的，并不對本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制。本領(lǐng)域技術(shù) 人員應(yīng)該理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可以對本發(fā)明技術(shù)方案的細節(jié)和形式 進行修改或替換，但這些修改和替換均落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
[0031] 本發(fā)明實施例中所涉及原料的來源及相關(guān)說明如下：
[0032] 豆柏：淺黃色不規(guī)則碎片狀，色澤一致，新鮮、有豆柏的特殊香味。無發(fā)酵、霉變、 結(jié)塊、蟲蛀及異味異臭。不許摻入大豆柏以外的物質(zhì)，按照國家標準，（GB/T19541 -2004) 豆柏分為兩個等級，市場流通多為二級豆柏（蛋白質(zhì)含量42% )，豆柏的質(zhì)量標準：水分： < 12.0%、粗蛋白質(zhì)彡42.0%、粗纖維< 7.0%、粗灰分< 7.0%、蛋氨酸彡0.6%、賴氨酸 彡2. 5%，各地市場均有售。
[0033] 黃腐酸：從天然腐植酸中提取的短碳鏈分子結(jié)構(gòu)物質(zhì)。它具有高負載量及生理活 性。市售產(chǎn)品品質(zhì)：黃腐酸一70P，外觀：褐色粉末，水溶性（干基計）彡95.0%、FAS (干基 計）多70.0%。新疆雙龍腐植酸有限公司生產(chǎn)。公司地址：中國新疆烏魯木齊米東區(qū)古牧 地中路444號
[0034] 氫氧化鈣：白色粉末狀固體。化學式Ca(OH)2，又名消石灰，水溶液稱作澄清石灰 水。氫氧化鈣具有堿的通性，是一種強堿。氫氧化鈣是二元強堿，但僅能微溶于水。氫氧化 鈣在工業(yè)中有廣泛的應(yīng)用，這里用作中和劑、土壤酸性調(diào)理劑。各省市試劑商店均有售。
[0035] 豆柏水解專用酶：其主要由內(nèi)切酶、端肽酶和風味酶等組成，能把大豆蛋白水解成 蛋白胨、多肽