一种提高作物抗逆性的载体型缓释尿素及其制备方法 |
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| 申请号 | CN202010621047.5 | 申请日 | 2020-06-30 | 公开(公告)号 | CN111825495B | 公开(公告)日 | 2022-04-26 |
| 申请人 | 四川省农业科学院土壤肥料研究所; | 发明人 | 周子军; 秦鱼生; 郭松; 陈琨; 上官宇先; 曾祥忠; 喻华; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种提高作物抗逆性的载体型缓释尿素，包括尿素和基质载体，所述基质载体包括黏土细粉、壳聚糖衍 生物 、聚乙烯醇和 纤维 素衍生物的混合物。本发明使用 纤维素 衍生物、聚乙烯醇和黏土，一方面可以发生交联反应，延缓尿素的释放速度，另一方面可以提高 土壤 颗粒的团聚结构，降低土壤板结。两方面共同作用减少养分淋溶损失数量，提高 肥料 利用效率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种提高作物抗逆性的载体型缓释尿素，其特征在于，所述载体型缓释尿素中，黏土为凹凸棒土，所述壳聚糖衍生物为相对分子量小于3200的壳寡糖，所述纤维素衍生物为聚阴离子纤维素，各有效组分按重量份计分别为：尿素94.3‑94.6份，壳寡糖0.1份，聚乙烯醇 |
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| 说明书全文 | 一种提高作物抗逆性的载体型缓释尿素及其制备方法技术领域背景技术[0002] 化肥是重要的农业生产资料，是粮食的“粮食”。我国氮肥的消费量占世界的三分之一。我国化肥生产以氮肥为主，其中尿素在氮肥中占比最高(60％以上)，尿素对保障粮食安全发挥了至关重要的作用。氮肥的过量及不合理施用降低了肥料的养分利用率，带来了诸多恶果，如大量能源和资源的浪费、潜在的环境风险、农产品品质下降和土壤质量的退化，对环境和可持续发展带来了越来越不利的影响，并由此对人类的生存和健康构成了严重的威胁。开发适用于大宗粮食作物的缓释肥料品种，使尿素尽可能多地被作物吸收和利用，是提高其养分利用率，实现化肥减量增效，发展现代农业和实施可持续发展战略的重要手段之一。 [0003] 缓释肥料具有提高养分利用率、减少环境胁迫、提高农作物品质和节省施肥成本等诸多优点。目前受关注程度较高的缓释肥料品种有包膜控释肥料和载体型缓释肥料，其中包膜控释肥料价格较高，且部分包膜材料环境友好性差，在大宗粮食作物上应用较少，而载体型肥料(Matrix‑based fertilizer)是将尿素均一地分散或吸附于某种功能性材料中，尿素随着功能性材料对养分的解吸、功能性材料的溶蚀或降解释放出来，具有一定的养分缓释效果，并且成本低廉、工艺简单，适合大田生产的要求，因此具有广阔的市场前景。目前，关于基质肥料的实验室研究较多，规模化产品较少，其存在的主要问题有： [0004] (1)选用的部分基质载体的养分负载量低，比如水凝胶等物质，等养分量下水凝胶载体肥料的施用重量较大，运输施用成本较高，并且其长期施用有可能破坏土壤物理结构，不利于大规模应用； [0005] (2)选用非可再生矿物，如蛭石、沸石、膨润土和蒙脱石为基质载体时，添加量较大，增加生产成本，不适宜现代农业的可持续发展； [0006] (3)部分载体型缓释肥料的养分缓释能力较弱，不适宜于生长期较长的作物养分需求。因此，选用某种材料改性优化现有基质缓释载体，增加其养分负载量，提高其缓释能力，具有重要的科学意义和应用前景。 [0007] 农药作为重要的植保生产资料，是现代农业发展中防治农业病虫草害的重要手段，其应用对于保证农作物的高产稳产具有重要贡献。由于我国片面追求农产品产量的历史原因，使得许多高毒农药在土壤环境中仍有较高的背景值，且短时间内很难完全消除。同时，现代农业生产方式也同样需要农化产品的连续投入，加之目前化学农药的施用量也不尽合理，这就造成土壤中农药残留的持续积累，影响农产品的安全。筛选利用无毒性的外源性生物刺激物质，可以不仅刺激植物生长，同时对土壤致病菌有一定抑制效果。因此，将提高抗病和养分缓效有机集合起来，具有广阔的应用前景。 [0009] 在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题： [0010] 1、缓释基质载体还有非常大的改进空间； [0011] 2、铁虽然是植物生长所需的微量元素，但长期施用铁盐，施铁过量会导致植物铁中毒。 发明内容[0012] 鉴于此，本发明目的在于提供一种缓释氮肥，该缓释氮肥可以大幅延长氮肥释放周期，提高氮肥的利用率。 [0013] 发明人通过长期的探索和尝试，以及多次的实验和努力，不断的改革创新，为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是，提供一种提高作物抗逆性的载体型缓释尿素，包括尿素和基质载体，所述基质载体包括黏土细粉、壳聚糖衍生物、聚乙烯醇和纤维素衍生物的混合物。 [0014] 根据本发明提高作物抗逆性的载体型缓释尿素的一个优选实施方式，所述黏土为凹凸棒土、膨润土中的至少一种。 [0015] 根据本发明提高作物抗逆性的载体型缓释尿素的一个优选实施方式，所述壳聚糖衍生物为相对分子量小于3200的壳寡糖。 [0017] 根据本发明提高作物抗逆性的载体型缓释尿素的一个优选实施方式，所述载体型缓释尿素中，有效组分按重量份计分别为：尿素91‑99.87份，壳聚糖衍生物0.01‑2份，聚乙烯醇0.01‑1份，纤维素衍生物为0.01‑1份，黏土0.1‑5份。 [0018] 根据本发明提高作物抗逆性的载体型缓释尿素的一个优选实施方式，所述载体型缓释尿素中，黏土为凹凸棒土，所述壳聚糖衍生物为相对分子量小于3200的壳寡糖，所述纤维素衍生物为聚阴离子纤维素，各有效组分按重量份计分别为：尿素94.3‑94.6份，壳寡糖0.1份，聚乙烯醇0.1份，聚阴离子纤维素0.2份‑0.5份，凹凸棒土5份。 [0019] 本发明还提供了一种前述提高作物抗逆性的载体型缓释尿素的制备方法，包括如下步骤： [0020] (1)将黏土、壳聚糖衍生物、聚乙烯醇、纤维素衍生物粉碎并充分混合，制备得到混合料； [0021] (2)将尿素制备为熔浆， [0022] (3)将(1)中得到的混合料加入到(2)中得到的尿素熔浆中； [0023] (4)搅拌充分，均匀混合后的料浆用于制备不同粒径的缓释尿素。 [0024] 根据本发明提高作物抗逆性的载体型缓释尿素的制备方法的一个优选实施方式，所述步骤(1)中，粉碎后过60目筛。 [0025] 根据本发明提高作物抗逆性的载体型缓释尿素的制备方法的一个优选实施方式，所述载体型缓释尿素中，黏土为凹凸棒土，所述壳聚糖衍生物为相对分子量小于3200的壳寡糖，所述纤维素衍生物为聚阴离子纤维素，各有效组分按重量份计分别为：尿素94.3‑94.6份，壳寡糖0.1份，聚乙烯醇0.1份，聚阴离子纤维素0.2份‑0.5份，凹凸棒土5份。 [0026] 根据本发明提高作物抗逆性的载体型缓释尿素的制备方法的一个优选实施方式，具体步骤如下： [0027] (1)将凹凸棒土、壳寡糖、聚乙烯醇、聚阴离子纤维素粉碎，过60目筛，充分混合，制备得到混合料； [0028] (2)将尿素制备为熔浆， [0029] (3)将(1)中得到的混合料加入到(2)中得到的尿素熔浆中； [0030] (4)搅拌充分，均匀混合后的料浆用于制备不同粒径的缓释尿素。 [0031] 与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点： [0032] a)本发明使用纤维素衍生物、聚乙烯醇和黏土，一方面可以发生交联反应，延缓尿素的释放速度，另一方面可以提高土壤颗粒的团聚结构，降低土壤板结。两方面共同作用减少养分淋溶损失数量，提高肥料利用效率。 [0033] b)本发明使用壳聚糖衍生物，可以提高作物抗病能力，降低剧毒农药的使用数量，对环境更加友好。 [0034] c)本发明缓释尿素的生产工艺简单、成本较低，具有非常广阔的应用前景。 [0035] d)本发明的制备方法具有生产成本较低，生产工艺简单，只需在原尿素生产工艺中增加壳寡糖、纤维素衍生物、聚乙烯醇、和黏土的称量、输送、添加及搅拌设备，即可生产出具有提高养分缓释性能和提高植物抗逆性的基质载体型缓释尿素，制得的缓释尿素的缓释效果提升明显，养分负载量大大增加，且兼具促进植物生长发育，提高植物抗逆性，培肥改良土壤等优点，是一种具有应用潜力的新型缓释肥料。 具体实施方式[0036] 下面结合具体实施例进行说明。 [0037] 为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。 [0038] 实施例1 [0039] 本实施例的一种提高作物抗逆性的载体型缓释尿素，包括尿素94.9份、壳寡糖0.1份、凹凸棒土5份。 [0040] 本实施例的制备方法包括以下步骤： [0041] (1)将准确称量0.1份壳寡糖和5份凹凸棒土混合并粉碎过60目筛，加入到94.9份尿素熔浆中； [0042] (2)搅拌充分，混合后的料浆选择高塔制得缓释尿素。 [0043] 实施例2 [0044] 本实施例的一种提高作物抗逆性的载体型缓释尿素，包括尿素94.8份、壳寡糖0.1份、聚乙烯醇0.1份、凹凸棒土5份。 [0045] 本实施例的制备方法包括以下步骤： [0046] (1)将准确称量0.1份壳寡糖、0.1份聚乙烯醇、5份凹凸棒土混合并粉碎过60目筛，加入到94.8份尿素熔浆中； [0047] (2)搅拌充分，混合后的料浆选择高塔制得缓释尿素。 [0048] 实施例3 [0049] 本实施例的一种提高作物抗逆性的载体型缓释尿素，包括尿素94.7份、壳寡糖0.1份、聚乙烯醇0.1份、聚阴离子纤维素0.1份、凹凸棒土5份。 [0050] 本实施例的制备方法包括以下步骤： [0051] (1)将准确称量0.1份壳寡糖、0.1份聚乙烯醇、0.1份聚阴离子纤维素、5份凹凸棒土混合并粉碎过60目筛，加入到94.7份尿素熔浆中； [0052] (2)搅拌充分，混合后的料浆选择高塔制得缓释尿素。 [0053] 实施例4 [0054] 本实施例的一种提高作物抗逆性的载体型缓释尿素，包括尿素94.6份、壳寡糖0.1份、聚乙烯醇0.1份、聚阴离子纤维素0.2份、凹凸棒土5份。 [0055] 本实施例的制备方法包括以下步骤： [0056] (1)将准确称量0.1份壳寡糖、0.1份聚乙烯醇、0.2份聚阴离子纤维素、5份凹凸棒土混合并粉碎过60目筛，加入到94.6份尿素熔浆中； [0057] (2)搅拌充分，混合后的料浆选择高塔制得缓释尿素。 [0058] 实施例5 [0059] 本实施例的一种提高作物抗逆性的载体型缓释尿素，包括尿素94.3份、壳寡糖0.1份、聚乙烯醇0.1份、聚阴离子纤维素0.5份、凹凸棒土5份。 [0060] 本实施例的制备方法包括以下步骤： [0061] (1)将准确称量0.1份壳寡糖、0.1份聚乙烯醇、0.5份聚阴离子纤维素、5份凹凸棒土混合并粉碎过60目筛，加入到94.3份尿素熔浆中； [0062] (2)搅拌充分，混合后的料浆选择高塔制得缓释尿素。 [0063] 将实施例1制得的缓释尿素用C来表示,实施例2制得的肥料用D表示，实施例3制得的肥料用E表示，实施例4制得的肥料用F表示，实施例5制得的肥料用G表示。 [0064] 通过沙柱淋溶方法对所制得的缓释尿素C～H与普通尿素A和按授权专利方法(授权公告号：CN 102898234 B)制得的缓释尿素B进行对比评价。本对比例的载体型缓释尿素B，包括尿素93.4份、水稻秸秆6份、聚丙烯酰胺0.1份和硫酸亚铁0.5份。 [0065] 淋溶方式与CN 102898234 B完全相同，将各种仪器组装完毕，先将60g石英砂(40目～60目)装入淋溶柱，制得的肥料颗粒放在其上表面，然后再装入的60g石英砂，调节石英砂紧实度之后，调节蠕动泵的蠕动速率90rpm，使盛水池中的水以50ml/3min速度泵入淋溶柱，50ml取样一次，共取500ml，对二氨基苯甲醛的方法测定水样中尿素含量，按尿素累积淋溶释放率表征其养分缓释性能，其结果见表1。 [0066] 养分淋溶结果： [0067] [0068] 从表1可以看出，添加聚阴离子纤维素后，尿素的缓释效果得到大幅改善，一方面各组分之间发生交联反应，延缓尿素的释放速度，另一方面可以提高土壤颗粒的团聚结构，降低土壤板结。两方面共同作用减少养分淋溶损失数量，提高肥料利用效率。特别聚阴离子纤维素的用量从0.1重量份到0.5重量份的变化可以看出，随着聚阴离子纤维素的用量增加，尿素的缓释性越来越好。 [0069] 以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，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。 |
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