一种疏松土壤抗寒抗旱保水保肥改良剂的制作方法

文档序号：18145397发布日期：2019-07-10 11:40阅读：611来源：国知局

本发明涉及化肥领域，尤其涉及一种疏松土壤抗寒抗旱保水保肥改良剂。

背景技术：

保水改良剂的主要成分为具有吸湿性的高分子材料，因其中含有大量的亲水基团，吸水速率快，吸水后形成的凝胶保水能力好，可以有效地调节土壤中的湿度，而且保水剂在吸水放水的过程中膨胀和收缩，使得土壤变得疏松透气，不致结块团聚，因此作物的根部可以吸收到更多氧气和养分；此外，改良的作用还体现在其可以调节土壤的ph值，提供给作物充足全面的营养成分，促进作物生长等。

现有的保水改良剂在追求极高的吸水倍数时，往往忽略其释放水的能力，致使保水剂中的水分不能很好地提供给作物，与植物根系的吸水作用形成竞争；为了实现一肥多用，对多种肥料复配，但各种元素之间易出现彼此抑制；经改良剂疏松过的土壤对外界作用的抵抗较差，例如压力作用下会发生坍塌等。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种疏松土壤抗寒抗旱保水保肥改良剂，按重量份计，其制备原料至少包括：聚丙烯酰胺30～50份、聚丙烯酸钾10～15份、黄腐酸钾20～25份、无机肥料10～20份、海藻酸钠1～5份、粘土5～10份。

作为一种优选的技术方案，所述聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺，重均分子量为800～1500万。

作为一种优选的技术方案，所述聚丙烯酸钾、黄腐酸钾、无机肥料之间的重量比为1：(1.5～2)：(1～1.5)。

作为一种优选的技术方案，所述无机肥料选自钙肥、镁肥、铁肥、锰肥、氮肥、磷肥、钾肥中的一种或多种的混合。

作为一种优选的技术方案，所述钙肥选自生石灰、熟石灰、碳酸石灰、硫酸钙、硝酸钙中的一种或多种的混合。

作为一种优选的技术方案，所述镁肥选自硫酸镁、氯化镁、碳酸镁中的一种或多种的混合。

作为一种优选的技术方案，所述铁肥选自硫酸铁、硫酸亚铁、氧化铁、硫酸亚铁铵、碳酸亚铁中的一种或多种的混合。

作为一种优选的技术方案，所述锰肥选自硫酸锰、碳酸锰、氯化锰中的一种或多种的混合。

作为一种优选的技术方案，所述粘土选自凹凸棒土、膨润土、高岭土中的一种或多种的混合。

本发明的第二方面提供了一种上述疏松土壤抗寒抗旱保水保肥改良剂的制备方法，包括以下步骤：

a.将聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钾、黄腐酸钾、无机肥料以及海藻酸钠在干燥室温条件下加入搅拌机，混合均匀，得到物质a；

b.将物质a挤压成块，进行破碎和筛选，得到粒径为50～90微米的颗粒状物质；

c.将步骤b得到的物质a颗粒与粘土在干燥室温条件下，加入搅拌机中，混合均匀，即得疏松土壤抗寒抗旱保水保肥改良剂。

有益效果：本申请提供的一种疏松土壤抗寒抗旱保水保肥改良剂，具备合理的吸水倍数，吸水快，保水效果强，在湿润或干旱条件下可以灵活调节土壤湿度，疏松土壤，给土壤保温；通过多种肥料的合理复配，减少了各元素间的互相抑制，更大程度上提高了肥料利用率，尤其其中的氮、钾可以有效提高作物的抗寒耐寒性。

附图说明

为了进一步解释说明本发明中提供的一种疏松土壤抗寒抗旱保水保肥改良剂的有益效果，提供了相应的附图，需要指出的是本发明中提供的附图只是所有附图中选出来的个别示例，目的也不是作为对权利要求的限定，所有通过本申请中提供的附图获得的其他相应图谱均应该认为在本申请保护的范围之内。

图1为本申请实施例1制备方法中的物质a的ftir测试图，可知样品中的主要成分之一为阴离子聚丙烯酰胺。

具体实施方式

结合以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可进一步地理解本发明的内容。除非另有说明，本文中使用的所有技术及科学术语均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本申请中提供的任何定义不一致，则以本申请中提供的术语定义为准。

在本文中使用的，除非上下文中明确地另有指示，否则没有限定单复数形式的特征也意在包括复数形式的特征。还应理解的是，如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义，“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示所陈述的组合物、步骤、方法、制品或装置，但不排除存在或添加一个或多个其它组合物、步骤、方法、制品或装置。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。除此之外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。

在一些优选的实施方式中，按重量份计，所述制备原料至少包括：聚丙烯酰胺40份、聚丙烯酸钾12份、黄腐酸钾22份、无机肥料13.4份、海藻酸钠3份、粘土7.5份。

聚丙烯酰胺

聚丙烯酰胺是一种线性高分子聚合物，主链上带有大量活性很高的酰胺基，因此具有很强的吸水性，使其可作为保水剂的主要成分。

在一些优选的实施方式中，按重量份计，所述制备原料中包括聚丙烯酰胺40份。

在一些实施方式中，所述聚丙烯酰胺选自非离子型聚丙烯酰胺、阴离子型聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺中的一种；进一步优选的，所述聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺。

在一些优选的实施方式中，所述阴离子型聚丙烯酰胺的重均分子量为800～1500万；进一步优选的，所述阴离子型聚丙烯酰胺的重均分子量为1500万。

本申请中的聚丙烯酰胺(cas号：9003-05-8)购自无锡蓝波化学品有限公司。

聚丙烯酸钾

聚丙烯酸钾，其与聚丙烯酰胺类似，主链上含有大量的亲水性基团，吸水性好，与聚丙烯酰胺共同作为保水剂的主要成分之一。

在一些优选的实施方式中，按重量份计，所述制备原料中包括聚丙烯酸钾12份。

本申请中的聚丙烯酸钾(cas号：25608-12-2)购自河北聚金新材料科技有限公司。

黄腐酸钾

黄腐酸钾，为黄腐植酸的钾盐，具有高负载量及生理活性，应用于农业及园艺类行业，具有以下益处：螯合常量及微量营养物质使其更好地为植物利用；防治植物病害，增强抗涝性；激发植物微观生物活性；缓释肥料，改善化肥及农药利用；提高营养吸收，促进植物发芽生长；加速沉淀分解，改善土壤结构。

在一些优选的实施方式中，按重量份计，所述制备原料中包括黄腐酸钾22份。

本申请中的黄腐酸钾购自山东景丰腐植酸科技有限公司，牌号为jfha-bfa-p。

无机肥料

无机肥料，相比于有机肥料，成分单一且含量高，易溶于水，分解快，易被植物吸收，属于“速效性肥料”。

在一些优选的实施方式中，按重量份计，所述制备原料中包括无机肥料13.4份。

在一些实施方式中，所述无机肥料选自钙肥、镁肥、铁肥、锰肥、氮肥、磷肥、钾肥中的一种或多种的混合；进一步优选的，所述无机肥料选自钙肥、镁肥、铁肥、锰肥中的一种或多种的混合；更进一步的，所述无机肥料为钙肥、镁肥、铁肥、锰肥的混合.

在一些优选的实施方式中，所述钙肥、镁肥、铁肥、锰肥的重量比为(15～20)：(35～40)：(10～15)：1；进一步优选的，所述钙肥、镁肥、铁肥、锰肥的重量比为18：36：12：1。

在一些实施方式中，所述钙肥选自生石灰、熟石灰、碳酸石灰、硫酸钙、硝酸钙中的一种或多种的混合；优选的，所述钙肥为硝酸钙。

本申请中的硝酸钙(cas号：10124-37-5)购自青岛海邦农林科技有限公司。

在一些实施方式中，所述镁肥选自硫酸镁、氯化镁、碳酸镁中的一种或多种的混合；优选的，所述镁肥为硫酸镁；进一步优选的，所述硫酸镁为七水硫酸镁。

本申请中的七水硫酸镁(cas号：10034-99-8)购自深州市中科启润生物有机肥料厂。

在一些实施方式中，所述铁肥选自硫酸铁、硫酸亚铁、氧化铁、硫酸亚铁铵、碳酸亚铁中的一种或多种的混合；优选的，所述铁肥为硫酸亚铁；进一步优选的，所述硫酸亚铁为七水硫酸亚铁。

本申请中的七水硫酸亚铁(cas号：7782-63-0)购自深州市中科启润生物有机肥料厂。

在一些实施方式中，所述锰肥选自硫酸锰、碳酸锰、氯化锰中的一种或多种的混合；优选的，所述锰肥为氯化锰；进一步优选的，所述氯化锰为四水氯化锰。

本申请中的四水氯化锰(cas号：13446-34-9)购自湖北巨胜科技有限公司。

在一些优选的实施方式中，所述聚丙烯酸钾、黄腐酸钾、无机肥料之间的重量比为1：(1.5～2)：(1～1.5)；进一步优选的，所述聚丙烯酸钾、黄腐酸钾、无机肥料之间的重量比为1：1.8：1.1。

通过实验发现，在改良剂中同时加入聚丙烯酸钾、黄腐酸钾、无机肥料时，可以明显提高改良剂的吸水能力，土壤的疏松程度以及植物的生长能力。首先，由于上述组分涵盖了钙、镁、铁、锰、钾、氮等多种易植物生长的营养物质；再者，改良剂的使用可改善土壤的ph；多组分的复配使得元素之间相互促进，而特定的比例减少了钙、镁对铁、氮、钾元素吸收的拮抗作用，钙与镁则协同提高吸收效率，锰促进体系硝酸还原，有利于合成蛋白质，提高了氮肥利用率，同时避免土壤的酸化，在多种营养元素的共同作用下，提高植物对营养物质的利用率；同时，无机肥料以含有结晶水的状态存在，可以避免其元素离子形成水化团，降低体系的吸水率与土壤团聚体的形成。但因为体系中阴阳离子的平衡关系，体系中大分子的阴离子位点与金属阳离子平衡作用，其吸水能力会有一定的减弱。

海藻酸钠

海藻酸钠是从褐藻类的海带或马尾藻中提取碘和甘露醇之后的副产物，是一种稳定、安全的天然多糖，具有吸湿性，且吸水后膨胀。

在一些优选的实施方式中，按重量份计，所述制备原料中包括海藻酸钠3份。

本申请中的海藻酸钠(cas号：9005-38-3)购自郑州超群化工产品有限公司。

粘土

粘土的主要成分为硅铝酸盐，含沙量少，具有粘性，其颗粒非常小，因而具有很大的比表面积，颗粒上还带有负电性，使得粘土有良好的物理吸附性和表面化学活性。

在一些优选的实施方式中，按重量份计，所述制备原料中包括粘土7.5份。

在一些优选的实施方式中，所述粘土的粒径为0.5～2微米；进一步优选的，所述粘土的粒径为1微米。

在一些优选的实施方式中，所述粘土中含有改性粘土；进一步优选的，所述粘土中改性粘土与未改性粘土的重量比为(0.3～0.7)：1；更进一步的，所述改性粘土与未改性粘土的重量比为0.5：1。

在一些优选的实施方式中，所述改性粘土的制备原料包括1-羧基苯并环丁烯以及粘土。

本申请中的1-羧基苯并环丁烯(cas号：14381-41-0)购自湖北巨胜科技有限公司。

在一些优选的实施方式中，所述改性粘土的制备方法包括以下步骤：

(1)在冰浴中，将粘土、1-羧基苯并环丁烯、水以及催化剂混合均匀，得到混合物1；

(2)将混合物1放置于-0.05～-0.1mpa，70～90℃烘箱中干燥6～12小时，得到反应物1；

(3)待反应物1冷却后，进行破碎和筛选，得到粒径为0.5～2微米的颗粒状物，即为改性粘土。

在一些优选的实施方式中，所述步骤(1)中1-羧基苯并环丁烯与粘土的重量比为(0.5～1)：1；进一步优选的，所述1-羧基苯并环丁烯以及粘土的重量比为0.8：1。

在一些优选的实施方式中，所述步骤(1)中的催化剂为四丁基溴化铵；进一步优选的，所述四丁基溴化铵与1-羧基苯并环丁烯的摩尔比为(0.003～0.007)：1；更进一步的，所述四丁基溴化铵与1-羧基苯并环丁烯的摩尔比为0.005：1。

本申请中的四丁基溴化铵(cas号：1634-19-2)购自湖北巨胜科技有限公司。

在一些优选的实施方式中，所述步骤(1)中水与粘土的重量比为(3.5～5.5)：1；进一步优选的，所述水与粘土的重量比为4.5：1。

在一些优选的实施方式中，所述粘土选自凹凸棒土、膨润土、高岭土中的一种或多种的混合；进一步优选的，所述粘土为凹凸棒土或膨润土。

本申请中的凹凸棒土、膨润土均购自石家庄驰霖矿产品有限公司。

通过实验发现，于改良剂体系中添加聚丙烯酰胺、海藻酸钠以及粘土时可以进一步优化改良剂的吸水能力，土壤的疏松程度以及植物的生长能力，其可能是由于阴离子型的聚丙烯酰胺表面含有较多的极性基团，既能与海藻酸钠之间形成物理交联点，又可以大量吸收水分子；而海藻酸钠和粘土的加入可以减少金属阳离子与聚丙烯酰胺上阴离子位点的结合，使金属阳离子可较好地吸附于土壤、粘土表面，又因为金属离子的多样性，体系中的阴离子减少竞争，避免部分有机分子不能与土壤较好吸附的现象；带有负电荷的位点与土壤、粘土相互排斥，提高土壤的疏松程度，也避免了粘土中铝对铁、钙、镁、锰元素的积累与利用；此外，海藻酸钠虽含有较多的极性位点，但其分子链卷曲，空间占比较少，但当其与硝酸钙一起使用时，钠、钙之间发生交换，海藻酸分子结构舒展，分子链伸长，形成吸水能力很好的凝胶状，同时也减少土壤中钙含量过多造成的负面影响。

通过实验发现，当粘土粒径为0.5～2微米时，可以进一步疏松土壤，改善土壤ph，提高肥料利用率，促进植物生长，其可能是由于该粒径范围内的粘土既可以粘附在改良剂的外层，也可以流动至改良剂的内部，形成分布较为均匀的粘土层，避免了粘土粒径较小而彼此粘连、团聚，形成泥土块，或者因排斥力太大，在一点风力作用下，改良剂即被吹散，降低肥料利用率；同时还避免了粘土因粒径太大，其重力作用大于其与金属离子之间的作用力，导致其与改良剂体系、土壤吸附性能较差，降低土壤疏松度以及土壤的团聚能力。

通过实验发现，在改良剂中添加改性粘土后，可以进一步促进农作物的生长以及提高土壤的疏松程度，其可能是由于改性粘土表面含有环状结构，其分子运动自由度较少，故而降低了体系的形变程度，同时减小了彼此颗粒之间的粘附力，降低改良剂的泥土化，降低板结概率；当改良剂的吸水能力较好时，可能产生与农作物竞争水分的现象，从而一定程度上阻碍农作物的生长，通过改性粘土上的酯基可以减弱改良剂与水分子之间的作用力，使得改良剂的吸水能力与将水释放回土壤的能力达到平衡，降低了改良剂对水分的竞争能力。

本发明的第二方面提供了一种上述疏松土壤抗寒抗旱保水保肥改良剂的制备方法，包括以下步骤：

a.将聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钾、黄腐酸钾、无机肥料以及海藻酸钠在干燥室温条件下加入搅拌机，混合均匀，得到物质a；

b.将物质a挤压成块，进行破碎和筛选，得到粒径为50～90微米的颗粒状物质；

c.将步骤b得到的物质a颗粒与粘土在干燥室温条件下，加入搅拌机中，混合均匀，即得疏松土壤抗寒抗旱保水保肥改良剂。

在一些优选的实施方式中，所述步骤b中得到的颗粒状物质的粒径为70微米。

申请人发现，本发明所用的制备方法可以提高改良剂对外界作用的抗衡能力，避免土壤板结，这可能是由于内层保水剂、外层粘土共同作用，避免了外层强度低或者应力缺陷而造成改良剂、土壤的结构塌陷，同时避免了所储存的水分子在外力作用下的损失，从而造成土壤板结、农作物生长受限的现象。

实施例

以下通过实施例对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1

实施例1提供了一种疏松土壤抗寒抗旱保水保肥改良剂，按重量份计，其制备原料包括：聚丙烯酰胺40份、聚丙烯酸钾12份、黄腐酸钾22份、无机肥料13.4份、海藻酸钠3份、粘土7.5份。

所述的聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺，重均分子量为1500万。

所述无机肥料为钙肥、镁肥、铁肥、锰肥的混合；所述钙肥、镁肥、铁肥、锰肥的重量比为18：36：12：1；所述钙肥为硝酸钙，镁肥为七水硫酸镁，铁肥为七水硫酸亚铁，锰肥为四水氯化锰。

所述粘土的粒径为1微米；

所述粘土为凹凸棒土。

本例还提供了上述疏松土壤抗寒抗旱保水保肥改良剂的制备方法，包括以下步骤：

a.将聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钾、黄腐酸钾、无机肥料以及海藻酸钠在干燥室温条件下加入搅拌机，混合均匀，得到物质a；

b.将物质a挤压成块，进行破碎和筛选，得到粒径为70微米的颗粒状物质；

c.将步骤b得到的物质a颗粒与粘土在干燥室温条件下，加入搅拌机中，混合均匀，即得疏松土壤抗寒抗旱保水保肥改良剂。

实施例2

实施例2提供了一种疏松土壤抗寒抗旱保水保肥改良剂，其与实施例1的不同之处在于，所述粘土中含有改性粘土，且其中改性粘土与未改性粘土的重量比为0.5：1。

所述改性粘土的制备原料包括1-羧基苯并环丁烯以及粘土,其制备方法包括以下步骤：

(1)在冰浴中，将粘土、1-羧基苯并环丁烯、水以及催化剂混合均匀，得到混合物1；

(2)将混合物1放置于-0.08mpa，80℃烘箱中干燥9小时，得到反应物1；

(3)待反应物1冷却后，进行破碎和筛选，得到粒径为1微米的颗粒状物，即为改性粘土。

所述步骤(1)中1-羧基苯并环丁烯以及粘土的重量比为0.8：1，催化剂为四丁基溴化铵，四丁基溴化铵与1-羧基苯并环丁烯的摩尔比为0.005：1，水与粘土的重量比为4.5：1。

所述粘土为膨润土。