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一种水培营养液及其制备方法与流程

花匠小妙招
2024-12-15 17:05

本发明属于无土栽培技术领域，具体涉及一种水培营养液及其制备方法。

背景技术：

水培是采用现代生物工程技术，运用物理、化学、生物工程手段，对普通植物、花卉进行驯化，因为携带方便、价格便宜、干净、花叶生长健康、能达到鱼花共赏的画面。水培是一种新型的植物无土栽培方式，其核心是将植物根系悬浮并固定在植物营养液中，使植物能够正常生长并完成其整个生命周期。水培营养液是采用环境生物生态共生技术和菌根共生原理经生物发酵、化学螯和、物理活化等工艺合成的一种新型水培植物营养液，具有植物营养和水质改善的功效，可代替土壤向植物提供水、肥、气、热等生长因子，能满足水培植物生长所需要的条件。

市场上现有的水培营养液，大多都是将植物所需要的各种元素简单混合制备而成，虽然可以满足植物的生长，但是植物吸收效果一般，并且杀菌效果较差，长时间使用容易滋生细菌，对植物根系造成破坏。公开号cn107746341a公开的一种用于不同花卉的水培营养液配方，虽然营养成分完善，但是植物吸收效果一般，同时也不具有杀菌性。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种水培营养液及其之制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种水培营养液，按重量份组分如下：聚天冬氨酸10-20份、磷酸钙5-10份、硫酸镁3-8份、氯化铁1-3份、改性亲水性纳米二氧化钛5-20份、生物酶2-5份、碘化钾5-15份、硼酸2-7份、硫酸锌5-10份、硫酸锰1-5份、去离子水30-60份。

优选地，一种水培营养液，其原料组分中的生物酶是由果胶酶、纤维素酶、淀粉酶按照1:1.5:2的重量配比制备的。

优选地，一种水培营养液，其原料组分中的改性亲水性纳米二氧化钛的具体制备步骤如下：

1）取艾叶5-10份、苦菜2-8份、芦荟1-5份、苦豆子3-7份，破碎至40-60目颗粒，破碎后加入50-80%乙醇溶液30-60份，进行超声波提取，功率为200-300w，提取3次，每次提取时间10-20min，待提取结束后减压回收乙醇，取溶液备用；

2）取硫酸钛10-20份，加入氢氧化钠15-40份，进行搅拌，搅拌速率150-200r/min，搅拌时间10-30min，待搅拌结束后过滤，取沉淀物备用；

3）取40-45%盐酸10-30份置于烧杯中，加入2）中的沉淀物，加热至60-80℃，待沉淀物完全溶解后加入聚山梨酯2-5份，搅拌生成油性凝胶；

4）取聚季铵盐5-15份、溴菌腈5-10份，加入1）中的溶液，置于反应釜中进行反应，反应温度为200-320℃，反应时间0.5-2h，待反应结束后取产物冷却备用；

5）取无水乙醇5-15份，依次加入3）中的油性凝胶和4）中的反应产物，进行搅拌，搅拌速率100-150r/min，搅拌时间10-20min，待搅拌结束后萃取制得透明的有机溶胶，将有机溶剂减压蒸馏后回收乙醇，进行真空干燥，待干燥结束后进行高温加热，温度500-600℃，时间2h，待冷却后将制得的颗粒进行研磨，将研磨后的颗粒进行高温煅烧，温度750-800℃，煅烧时间3h,即可制得一种改性亲水性纳米二氧化钛。

优选地，一种水培营养液的制备方法，具体步骤如下：

1）取去离子水30-60份，依次加入磷酸钙5-10份、硫酸镁3-8份、氯化铁1-3份、碘化钾5-15份、硼酸2-7份、硫酸锌5-10份、硫酸锰1-5份，搅拌均匀过滤，取滤液备用；

2）取改性亲水性纳米二氧化钛5-20份，加入到1）中的滤液，加热至40-60℃，待改性亲水性纳米二氧化钛完全溶解后，降温冷却至室温，再加入聚天冬氨酸10-20份、生物酶2-5份，进行离心振荡，功率为100-200w，振荡时间5-15min,待振荡结束后过滤即可制得水培营养液。

本发明的有益效果：本发明制备的水培营养液原料搭配合理，满足了植物生长所需要的各种元素。添加的聚天冬氨酸，对金属离子具有一定的螯和作用，可以富集n、p、k及微量元素供给植物，促进植物的吸收，提高植物的生长速度和品质。改性亲水性纳米二氧化钛是在纳米二氧化钛的制备过程中添加高分子有机化合物，在高温煅烧下改变纳米二氧化钛的内部的微观结构，使得制备的纳米二氧化钛性能更好。聚山梨酯的添加使得纳米二氧化钛具有亲水性，可以溶于水中；聚季铵盐和溴菌腈的添加改善了纳米二氧化钛的杀菌性能，使得制备的纳米二氧化钛即使没有光照也具有杀菌性。改性亲水性纳米二氧化钛使得水培营养液具有很好的杀菌性，可以有效地保护植物的根系在生长过程中免受细菌的侵害，提高植物的存活率。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明

实施例1

一种水培营养液，按重量份组分如下：聚天冬氨酸10份、磷酸钙5份、硫酸镁3份、氯化铁1份、改性亲水性纳米二氧化钛5份、生物酶2份、碘化钾5份、硼酸2份、硫酸锌5份、硫酸锰1份、去离子水30份。

一种水培营养液的制备方法，具体步骤如下：

1）取艾叶5份、苦菜2份、芦荟1份、苦豆子3份，破碎至40目颗粒，破碎后加入50%乙醇溶液30份，进行超声波提取，功率为200w，提取3次，每次提取时间10min，待提取结束后减压回收乙醇，取溶液备用；

2）取硫酸钛10份，加入氢氧化钠15份，进行搅拌，搅拌速率150r/min，搅拌时间10min，待搅拌结束后过滤，取沉淀物备用；

3）取40%盐酸10份置于烧杯中，加入2）中的沉淀物，加热至60℃，待沉淀物完全溶解后加入聚山梨酯2份，搅拌生成油性凝胶；

4）取聚季铵盐5份、溴菌腈5份，加入1）中的溶液，置于反应釜中进行反应，反应温度为200℃，反应时间0.5h，待反应结束后取产物冷却备用；

5）取无水乙醇5份，依次加入3）中的油性凝胶和4）中的反应产物，进行搅拌，搅拌速率100r/min，搅拌时间10min，待搅拌结束后萃取制得透明的有机溶胶，将有机溶剂减压蒸馏后回收乙醇，进行真空干燥，待干燥结束后进行高温加热，温度500℃，时间2h，待冷却后将制得的颗粒进行研磨，将研磨后的颗粒进行高温煅烧，温度750℃，煅烧时间3h,即可制得一种改性亲水性纳米二氧化钛；

6）取去离子水30份，依次加入磷酸钙5份、硫酸镁3份、氯化铁1份、碘化钾5份、硼酸2份、硫酸锌5份、硫酸锰1份，搅拌均匀过滤，取滤液备用；

7）取改性亲水性纳米二氧化钛5份，加入到1）中的滤液，加热至40℃，待改性亲水性纳米二氧化钛完全溶解后，降温冷却至室温，再加入聚天冬氨酸10份、生物酶2份，进行离心振荡，功率为100w，振荡时间5min,待振荡结束后过滤即可制得水培营养液。

实施例2

一种水培营养液，按重量份组分如下：聚天冬氨酸15份、磷酸钙8份、硫酸镁5份、氯化铁2份、改性亲水性纳米二氧化钛15份、生物酶3份、碘化钾10份、硼酸5份、硫酸锌8份、硫酸锰3份、去离子水50份。

一种水培营养液的制备方法，具体步骤如下：

1）取艾叶8份、苦菜5份、芦荟3份、苦豆子5份，破碎至50目颗粒，破碎后加入60%乙醇溶液50份，进行超声波提取，功率为260w，提取3次，每次提取时间15min，待提取结束后减压回收乙醇，取溶液备用；

2）取硫酸钛15份，加入氢氧化钠30份，进行搅拌，搅拌速率170r/min，搅拌时间20min，待搅拌结束后过滤，取沉淀物备用；

3）取42%盐酸20份置于烧杯中，加入2）中的沉淀物，加热至70℃，待沉淀物完全溶解后加入聚山梨酯3份，搅拌生成油性凝胶；

4）取聚季铵盐10份、溴菌腈8份，加入1）中的溶液，置于反应釜中进行反应，反应温度为280℃，反应时间1h，待反应结束后取产物冷却备用；

5）取无水乙醇10份，依次加入3）中的油性凝胶和4）中的反应产物，进行搅拌，搅拌速率120r/min，搅拌时间15min，待搅拌结束后萃取制得透明的有机溶胶，将有机溶剂减压蒸馏后回收乙醇，进行真空干燥，待干燥结束后进行高温加热，温度550℃，时间2h，待冷却后将制得的颗粒进行研磨，将研磨后的颗粒进行高温煅烧，温度770℃，煅烧时间3h,即可制得一种改性亲水性纳米二氧化钛；

6）取去离子水50份，依次加入磷酸钙8份、硫酸镁5份、氯化铁2份、碘化钾10份、硼酸5份、硫酸锌8份、硫酸锰3份，搅拌均匀过滤，取滤液备用；

7）取改性亲水性纳米二氧化钛15份，加入到1）中的滤液，加热至50℃，待改性亲水性纳米二氧化钛完全溶解后，降温冷却至室温，再加入聚天冬氨酸15份、生物酶3份，进行离心振荡，功率为150w，振荡时间10min,待振荡结束后过滤即可制得水培营养液。

实施例3

一种水培营养液，按重量份组分如下：聚天冬氨酸20份、磷酸钙10份、硫酸镁8份、氯化铁3份、改性亲水性纳米二氧化钛20份、生物酶5份、碘化钾15份、硼酸7份、硫酸锌10份、硫酸锰5份、去离子水60份。

一种水培营养液的制备方法，具体步骤如下：

1）取艾叶10份、苦菜8份、芦荟5份、苦豆子7份，破碎至60目颗粒，破碎后加入80%乙醇溶液60份，进行超声波提取，功率为300w，提取3次，每次提取时间20min，待提取结束后减压回收乙醇，取溶液备用；

2）取硫酸钛20份，加入氢氧化钠40份，进行搅拌，搅拌速率200r/min，搅拌时间30min，待搅拌结束后过滤，取沉淀物备用；

3）取45%盐酸30份置于烧杯中，加入2）中的沉淀物，加热至80℃，待沉淀物完全溶解后加入聚山梨酯5份，搅拌生成油性凝胶；

4）取聚季铵盐15份、溴菌腈10份，加入1）中的溶液，置于反应釜中进行反应，反应温度为320℃，反应时间2h，待反应结束后取产物冷却备用；

5）取无水乙醇15份，依次加入3）中的油性凝胶和4）中的反应产物，进行搅拌，搅拌速率150r/min，搅拌时间20min，待搅拌结束后萃取制得透明的有机溶胶，将有机溶剂减压蒸馏后回收乙醇，进行真空干燥，待干燥结束后进行高温加热，温度600℃，时间2h，待冷却后将制得的颗粒进行研磨，将研磨后的颗粒进行高温煅烧，温度800℃，煅烧时间3h,即可制得一种改性亲水性纳米二氧化钛；

6）取去离子水60份，依次加入磷酸钙10份、硫酸镁8份、氯化铁3份、碘化钾15份、硼酸7份、硫酸锌10份、硫酸锰5份，搅拌均匀过滤，取滤液备用；

7）取改性亲水性纳米二氧化钛20份，加入到1）中的滤液，加热至60℃，待改性亲水性纳米二氧化钛完全溶解后，降温冷却至室温，再加入聚天冬氨酸20份、生物酶5份，进行离心振荡，功率为200w，振荡时间15min,待振荡结束后过滤即可制得水培营养液。

实验例1营养液杀菌效果研究

1实验组：实施例1制备的营养液，

对照组：公开号cn107746341a公开的配方制备的营养液，

空白组：去离子水。

2实验过程和结果

取一个细菌培养基，用灭菌吸管取5ml溶液放入灭菌容器中，将溶液稀释10倍后，分别取5ml溶液放入两支灭菌试管中，标记为试管1和试管2，向试管2中滴加1ml实施例1制备的营养液，振荡均匀后将两支试管密封，30min后分别取1ml试管1和试管2中的溶液置于血细胞计数器的计数室内，用显微镜观察计数。采用同样的方法，记录对照组和空白组实验前后的细菌数目，结果如表一所示：

表一

从表一可以看出，实验组试管1中的细菌数为10*104，试管2中的细菌数为2*104，细菌数目减少8*104；对照组试管1中的细菌数为10*104，试管2中的细菌数为8*104，细菌数目减少2*104；空白组试管1中的细菌数为10*104，试管2中的细菌数为10*104，细菌数目无变化。由此可以看出实验组的溶液相比较对照组和空白组的溶液，可以有效地杀灭试管中的细菌。本发明制备的水培营养液具有很好的杀菌效果，可以在植物生长过程中杀灭营养液中滋生的细菌，保护植物不受细菌侵害。

实验例2植物吸收营养液效果研究

1实验组：实施例1制备的营养液，

对寨组：公开号cn107746341a公开的配方制备的营养液。

2实验过程和结果

取60株长势良好的绿萝，分成两组，每组三十株，分成实验组和对照组。实验组绿萝分别使用实施例1制备的营养液培养，对照组绿萝分别使用公开号cn107746341a公开的配方制备的营养液培养，一周后检测实验组与对照组的营养液中n、p、k元素含量变化，记录如表二所示：

表二

从表二可以看出，实验组的营养液：n元素含量在实验前为80±1.0mg/l，实验后为70±0.5mg/l；p元素含量在实验前为30±1.0mg/l，实验后为24±0.6mg/l；k元素含量实验前为240±1.2mg/l，实验后为218±0.8mg/l；对照组的营养液：n元素含量在实验前为75±0.6mg/l，实验后为71±0.5mg/l；p元素含量在实验前为28±1.0mg/l，实验后为25±0.5mg/l；k元素含量实验前为215±1.0mg/l，实验后为208±0.6mg/l。由此可以看出实验组营养液中n、p、k含量消耗明显快于对照组，表明实验组的营养液有利于植物的吸收。本发明制备的水培营养液可以促进植物根系的吸收，加快植物的生长速度。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。