一种缓释抑菌型氨基酸水溶肥及其制备方法

1.本发明涉及水溶肥制备技术领域，具体涉及一种缓释抑菌型氨基酸水溶肥及其制备方法。


背景技术：

2.节水农业是发展可持续、生态环保农业的一种必然趋势，也是发展我国现代农业的必经之路。水溶肥是新型肥料开发的重点领域之一，具有速溶、易吸收、养分全、利用率高、节水、环保、使用便捷的功效，可应用于喷灌、滴灌及无土栽培，实现水肥一体化，尤其在设施农业生产中潜力巨大。目前水溶肥的应用开始向多元化、针对性、环保型等方向发展，产品的发展也趋向高浓度化、系列化和多功能化。含氨基酸水溶肥料是由氨基酸与钙、微量元素等制剂混合浓缩得到的水溶肥料。
3.随着水溶性肥大量的应用，如何提高肥效和防止肥效流失也成为提升水溶肥利用率和品质的关键。水溶肥溶于水后如果植物不能及时吸收，可溶性硝酸根、磷酸根、钾离子等养分则会渗入地下或者被固定，不但造成肥效损失，而且会对地下水造成污染。现有的氨基酸水溶肥缓释效果较差，有益成分流失过快，作物对肥料的吸收能力有限，另外不具备抑菌效果，同时还存在环境污染等问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有技术中水溶肥溶于水后在土壤中快速渗漏、流失，利用率不足等缺陷，提供一种缓释抑菌型氨基酸水溶肥及其制备方法，形成双层缓释效果，并具备温感功能，可随着周围环境的温度变化调整肥料释放量，同时具备抑菌效果。
5.为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种缓释抑菌型氨基酸水溶肥，包括如下按重量份计的各组分：8-12份复合氨基酸、15-25份磷酸二氢钾、16-22份尿素、12-24份硫酸铵、0.5-1份edta-fe、0.2-0.5份edta-zn、1-3份乙二胺四乙酸、15-25份n-马来酰化壳聚糖、4-8份离子交联剂水溶液、0.5-0.9份丁香酚、4-10份n-异丙基丙烯酰胺、1-3份聚丙烯酸、4-10份羟丙基甲基纤维素、3-5份氯化钙、10-30份海藻酸钠、170-340份去离子水。
6.优选的，所述复合氨基酸为质量比1:3的谷氨酸和甘氨酸组合物或者质量比1:5的甘氨酸和精氨酸组合物。
7.优选的，所述离子交联剂水溶液为0.2-0.5 g/l的焦磷酸钠。
8.优选的，包括如下按重量份计的各组分：10份复合氨基酸、20份磷酸二氢钾、19份尿素、18份硫酸铵、0.7份edta-fe、0.4份edta-zn、2份乙二胺四乙酸、20份n-马来酰化壳聚糖、6份离子交联剂水溶液、0.7份丁香酚、7份n-异丙基丙烯酰胺、2份聚丙烯酸、7份羟丙基甲基纤维素、4份氯化钙、20份海藻酸钠、240份去离子水。
9.上述缓释抑菌型氨基酸水溶肥的制备方法，包括如下步骤：s1：按重量份数，取复合氨基酸、磷酸二氢钾、尿素和硫酸铵，加入去离子水中，加
热至40-50℃充分搅拌混合，得氨基酸母液；再向其中加入edta-fe、edta-zn、乙二胺四乙酸，搅拌至完全溶解，得到混合液a；s2：按重量份数，将n-异丙基丙烯酰胺、聚丙烯酸和羟丙基甲基纤维素加入到去离子水中，搅拌分散均匀，得混合液b；s3：将步骤s1所得氨基酸螯合液、丁香酚、n-马来酰化壳聚糖和步骤s2所得混合液b混合，搅拌分散均匀；在微波反应器中，通入氮气，加入0.2-0.5 g/l的离子交联剂溶液，在密封反应器中进行交联聚合反应6-8h，然后冷却、过滤，用去离子水冲洗干燥得壳聚糖单层微囊核壳体；s4：按重量份数将丁香酚、氯化钙和硫酸铵加入水溶液中，搅拌均匀；随后向其中加入0.2-0.5%的海藻酸钠水溶液和步骤s3所述核壳体，持续搅拌1-3h，调节ph至6.5-7，后经洗涤、干燥，即得到缓释抑菌型氨基酸水溶肥。
10.优选的，步骤s1具体为：取复合氨基酸、磷酸二氢钾、尿素和硫酸铵加入去离子水中，在温度45℃下，以速率300-500r/min搅拌反应30-60min，得氨基酸母液；再向其中加入edta-fe、edta-zn、乙二胺四乙酸，以速率600-800r/min搅拌反应45-65min，得到混合液a。
11.优选的，步骤s2以速率400-600r/min搅拌反应15-25min。
12.优选的，步骤s3中所述微波反应器的参数：温度60-80℃、转速800-1200 r/min，交联聚合反应7.5h。
13.优选的，步骤s4所述以速率600-800r/min持续搅拌1-3h。
14.有益效果:1.本发明缓释作用主要通过双层微囊结构以及氨基酸鳌合营养液等体现，具体表现在：首先，采用复合氨基酸和氮磷钾肥、微量元素等发生鳌合反应，通过螯合作用使浓度较高的各营养元素在液相中稳定存在，使养分释放缓慢，减少养分的挥发和淋洗损失，提高吸收利用率；其次，以改性n-马来酰化壳聚糖、氨基酸螯合营养液等交联聚合形成了壳聚糖层在外、营养液在内的单层微囊核壳结构，高浓度的养分随着水凝胶溶胀而缓慢释放，达到缓释控释的目的；再次，在壳聚糖（阳离子多糖）单层微囊外部，再形成海藻酸钠（阴离子多糖）包覆膜，两者之间发生静电聚合反应，降低壳聚糖内层的溶胀率，并在外层空腔中引入低浓度营养液，内层空腔中引入高浓度营养液，避免因外层溶胀后高浓度营养液突释，形成保护作用，促进作物生长，有效提高作物的产量和品质。
15.2. 本发明为了适应农作物施肥对温度的要求，在温度较高时，减少肥料的释放量，在温度较低时，增加肥料释放量；在制备壳聚糖单层微囊过程中引入了n-异丙基丙烯酰胺、聚丙烯酸和羟丙基甲基纤维素，形成温敏型壳聚糖水凝胶微囊；避免了温度高失水多时，施肥量多造成烧叶、烧根现象。
16.3. 本发明在制备单层微囊核壳体过程中，交联过程中采用离子交联法，无需外加化学交联剂，环境友好；同时加入具有抑菌效果的丁香酚，增加了水溶肥的抗菌性能。
具体实施方式
17.以下结合下述实施方式进一步说明本发明，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
18.实施例1
s1：取8g复合氨基酸（质量比1:3的谷氨酸和甘氨酸组合物）、15g磷酸二氢钾、16g尿素和10g硫酸铵，加入100g去离子水中，加热至40℃，以速率300r/min搅拌反应30min，得氨基酸母液；再向其中加入0.5gedta-fe、0.2gedta-zn、1g乙二胺四乙酸，以速率600r/min搅拌反应45min，得到混合液a；s2：将4gn-异丙基丙烯酰胺、1g聚丙烯酸和4g羟丙基甲基纤维素加入到50g去离子水中，以速率400r/min搅拌反应15min，得混合液b；s3：将步骤s1所得混合液a、0.2g丁香酚、15gn-马来酰化壳聚糖、步骤s2所得混合液b混合，搅拌分散均匀；在微波反应器中，通入氮气，加入4g的0.2 g/l的焦磷酸钠水溶液，温度60℃、转速800 r/min，交联聚合反应6h，然后冷却、过滤，用去离子水冲洗干燥得壳聚糖单层微囊；s4：将0.3g丁香酚、3g氯化钙和2g硫酸铵加入20g去离子水中，搅拌均匀；随后向其中加入10g的0.2%的海藻酸钠水溶液和步骤s3所述单层微囊，以速率600r/min持续搅拌3h，调节ph至6.5-7，后经洗涤、干燥，即得到缓释抑菌型氨基酸水溶肥。
19.实施例2s1：取12g复合氨基酸（质量比1:5的甘氨酸和精氨酸组合物）、25g磷酸二氢钾、22g尿素和20g硫酸铵，加入200g去离子水中，加热至50℃，以速率500r/min搅拌反应60min，得氨基酸母液；再向其中加入1gedta-fe、0.5gedta-zn、3g乙二胺四乙酸，以速率800r/min搅拌反应65min，得到混合液a；s2：将10gn-异丙基丙烯酰胺、3聚丙烯酸和10g羟丙基甲基纤维素加入到80g去离子水中，以速率600r/min搅拌反应25min，得混合液b；s3：将步骤s1所得混合液a、0.4g丁香酚、25gn-马来酰化壳聚糖、步骤s2所得混合液b混合，搅拌分散均匀；在微波反应器中，通入氮气，加入8g0.5 g/l的焦磷酸钠水溶液，温度80℃、转速1200 r/min，交联聚合反应8h，然后冷却、过滤，用去离子水冲洗干燥得壳聚糖单层微囊；s4：将0.5g丁香酚、5g氯化钙和4g硫酸铵加入60g去离子水中，搅拌均匀；随后向其中加入30g0.5%的海藻酸钠水溶液和步骤s3所述单层微囊，以速率800r/min持续搅拌1h，调节ph至6.5-7，后经洗涤、干燥，即得到缓释抑菌型氨基酸水溶肥。
20.实施例3s1：取10g复合氨基酸（质量比1:5的甘氨酸和精氨酸组合物）、20g磷酸二氢钾、19g尿素和15g硫酸铵，加入150g去离子水中，加热至45℃，以速率400r/min搅拌反应45min，得氨基酸母液；再向其中加入0.7gedta-fe、0.4gedta-zn、2g乙二胺四乙酸，以速率700r/min搅拌反应55min，得到混合液a；s2：将7gn-异丙基丙烯酰胺、2聚丙烯酸和7g羟丙基甲基纤维素加入到60g去离子水中，以速率600r/min搅拌反应20min，得混合液b；s3：将步骤s1所得混合液a、0.3g丁香酚、20gn-马来酰化壳聚糖、步骤s2所得混合液b混合，搅拌分散均匀；在微波反应器中，通入氮气，加入6g的0.3 g/l的焦磷酸钠水溶液，温度70℃、转速1000 r/min，交联聚合反应7.5h，然后冷却、过滤，用去离子水冲洗干燥得壳聚糖单层微囊；s4：将0.4g丁香酚、4g氯化钙和3g硫酸铵加入30g去离子水中，搅拌均匀；随后向其
中加入20g的0.4%海藻酸钠水溶液和步骤s3所述单层微囊，以速率700r/min持续搅拌1.5h，调节ph至6.5-7，后经洗涤、干燥，即得到缓释抑菌型氨基酸水溶肥。
21.对比例1与实施例1的区别在于，步骤s1中不加入乙二胺四乙酸，其他步骤和条件不变。
22.比照对比例1和实施例1可知，由于未加入螯合剂，各营养元素在液相中无法以稳定形式存在，养分释放速率较快，影响水溶肥的吸收利用率。
23.对比例2与实施例1的区别在于，步骤s2中不加入羟丙基甲基纤维素，其他步骤和条件不变。
24.比照对比例2和实施例1可知，由于未加入羟丙基甲基纤维素，未与n-异丙基丙烯酰胺形成互穿网络结构，影响了温感物质的稳定性，使温感效果不佳。
25.对比例3与实施例1的区别在于，步骤s3中加入常用的有机交联剂，不采用微波反应器，而是在普通反应器中加热交联，其他步骤和条件不变。
26.比照对比例3和实施例1可知，在本发明外加化学交联剂，采用离子交联法，效果未降低，且环境友好。
27.对比例4与实施例1的区别在于，缺少步骤s4，即仅有一层结构，其他步骤和条件不变。
28.比照对比例4和实施例1可知，与二层结构相比，仅有单层结构的缓释效果有明显下降。
29.性能测试：按照缓释肥料国家标准（gb/t23348-2009）的要求，测定在25℃静水中浸泡24h初期养 分释放率，28天累积养分释放率。将水溶肥试样放入含量一定浓度的金黄色葡萄球菌菌种培养液中，在24℃下，以300r/min的速度振荡6h，随后在37℃生化培养箱中培养24h，测定振荡前后细菌的菌落数，通过菌落计数方法来定量评价抗菌效果。温敏控释性能测试，利用高效液相色谱法测量不同温度下，水溶肥的释放情况。
30.以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。