一种种子包衣材料、包衣草籽及其制备方法和应用

本发明属于生物环境材料，涉及用于高强度植被混凝土的包衣草籽，具体涉及一种种子包衣材料、包衣草籽及其制备方法和应用。

背景技术：

1、生态护坡能有效减少工程建设所带来的一系列地质环境问题，如水土流失、山体滑坡等，作为常用生态护坡技术之一的植被混凝土技术经过不断的研究与应用已趋于成熟。该技术的最大特点是在植生基材中加人了常规硬性混凝土材料，因此形象地称此植生基材为植被混凝土。

2、现浇或预制植被混凝土是将单一粒级的粗骨料、一定量的细骨料、生态胶凝材料按一定的比例范围进行配合，然后进行搅拌，浇筑及自然养护之后，便可得到表面呈米花糖状并有大量连通、细、密孔隙的多孔质混凝土，给后期植被留足够的生长发育空间。

3、但是，正是由于其多孔无法密实的结构特点，技术人员针对植被混凝土的强度进行了一系列的研究，开发出了高强植被混凝土，然而，高强植被混凝土一般采用极低水灰比浆体，虽然可以极大的增强骨料间的胶结力，提高了高强植被混凝土的应用范围，但析出的ohˉ给后续植被生长带来了极大的困难(实测土壤ph值高于10)。在如此高碱环境下，草籽通常出芽率较低，生长缓慢，且植被混凝土后期由于根系作用带来的强度难以得到保证。

技术实现思路

1、根据现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种种子包衣材料，其作为包衣缓释基材用于制备包衣草籽，可解决目前植生混凝土中由于高碱环境、根系环境发育有限导致的植被营养不良，养分流失过快，植被根系发育不到位等问题，可缓慢释放养分并优化土壤环境综合提高植被成活率，提高根系发育深度加强刚性混凝土层与被防护坡体面间的链接，综合提升植生体系的生态环保性能。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种种子包衣材料，其由以下质量百分比的原料组成：超吸水聚合物10-15％，聚己内酯20-30％，硅藻土40％-55％，柠檬酸钠5％-10％，益生菌孢子15‰-20‰，养料与外用植物激素2％-5％。

4、进一步的，所述超吸水聚合物由壳聚糖经去乙酰化反应、后与丙烯酸发生接枝聚合反应、再与柠檬酸发生酯化交联反应而得。具体过程如下：

5、(1)去乙酰化反应：

6、(n-acetyl-d-glucosamine)n+nnaoh→(d-glucosamine)n+nch3coona；

7、去乙酰化反应的目的是将壳聚糖(n-acetyl-d-glucosamine)转化为去乙酰化的产物(d-glucosamine)，去乙酰化后的产物具有更多的活性氨基，有助于后续的接枝聚合反应。

8、(2)接枝聚合反应：在接枝聚合过程中，壳聚糖的氨基与丙烯酸的双键发生自由基反应，形成接枝聚合物

9、aps+nano2→nh4no2so4；

10、nh4no2so4→no2*+nh4++so4-2；

11、(chitosan-nh2)n+maa→(chitosan-g-paa)n；

12、接枝聚合反应增加了聚合物的分子量，从而提高了其吸水性能。此外，这种反应可以通过调整反应条件来控制接枝聚合物的结构和性能，接枝聚合反应使壳聚糖与丙烯酸结合，形成接枝聚合物(chitosan-g-paa)。这种结构有助于提高聚合物的吸水能力和稳定性。

13、(3)交联反应：在此阶段，柠檬酸作为生物基交联剂与接枝聚合物发生酯化反应

14、(chitosan-g-paa)n+xcitricacid→(chitosan-g-paa-citrate)n+xh2o

15、其中，“n”代表聚合度，“m”表示接枝聚合物的重复单元数量，“x”表示柠檬酸交联剂的数量。

16、柠檬酸作为一种生物基交联剂，具有生物相容性好、成本低等优点。交联反应有助于提高聚合物的吸水性能和机械强度，通过柠檬酸与接枝聚合物发生酯化反应，形成交联网络结构(chitosan-g-paa-citrate)。这种结构使得聚合物在吸水过程中保持较好的稳定性和抗压性。

17、通过以上步骤制得新型生物基环保超吸水聚合物，合成过程具有成本低、反应条件温和、可调性强、生物相容性好等优点。合成过程中的各个步骤都有助于提高聚合物的吸水性能和稳定性，使其在环保、农业等领域具有较好的应用前景。

18、进一步的，所述养料与外用植物激素由膦酸单酯盐、生化黄腐酸、氨基酸以及赤潮酸组成。

19、进一步的，所述益生菌孢子为网状植被益生菌丝的芽孢。

20、本发明的进一步改进方案为：

21、一种包衣草籽，采用上述种子包衣材料作为包衣缓释基材。

22、本发明的更进一步改进方案为：

23、一种包衣草籽的制备方法，包括以下步骤：

24、(1)将各粉末状组分按照比例混合在一起，形成均匀的干粉混合物；

25、(2)将干粉混合物与水混合，形成粘稠的浆料；

26、(3)将种子添加到浆料中，确保种子表面充分覆盖包衣材料；

27、(4)将包覆好的种子放置在通风、干燥的环境中，让包衣材料自然固化和干燥。

28、进一步的，所述干粉混合物与水的质量比为1﹕0.5～1。

29、进一步的，步骤(3)中采用滚动、搅拌或喷涂方法使包衣材料均匀地附着在种子表面。

30、进一步的，为固土强基，所述种子选用根系发达的须根系草本植物种子，例如：黑麦草；狗牙根；铺地百里香；蓝羊茅；芝樱等，具体视种植环境(种植纬度、湿度、温度、土壤条件)与护坡体美观要求决定(草籽可混用)，本发明中所述草籽采用狗牙根与黑麦草混合草籽用以验证可行性。

31、本发明的再进一步改进方案为：

32、上述包衣草籽在高强植被混凝土中的应用。

33、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

34、1.本发明采用的超吸水聚合物(sap)制备成本低、反应条件温和、可调性强、生物相容性好，可与聚己内酯(pcl)共同作用提高土壤固定养分及水体保持能力，创新的支链部分亦可缓慢降低土壤碱环境；

35、2.本发明采用的聚己内酯(pcl)为生物降解聚合物，具有良好的生物相容性和生物降解性，并作为载体缓慢释放硅藻土中的养料成分；

36、3.本发明采用的柠檬酸钠为天然植物酸，相比较于传统降碱酸，更加环保，并可防止土壤过度酸化，并可为植被提供后期养料，其既可作为养料又可降低土壤早期较高的ph；

37、4.针对高强水泥基骨架材料水化时产生的氢氧根离子释放早期高后期低的规律，本发明中早期利用柠檬酸钠作为降碱剂，后期利用sap与pcl共同作用缓慢降碱，更加符合水泥基材料水化规律，使得土壤ph值更加稳定；

38、5.本发明采用网状植被益生菌丝的芽孢作为降碱益生菌，其芽孢状态在无水状态下可保持数年之久，并耐碱耐酸。遇水发育后能在土壤中盘附生长成为网状结构，并吸收混凝土析出的碱性物质，进一步降低土壤中的碱含量，并可消化硅藻土中的养分，形成更加利于植物根系吸收的小分子物质；

39、6.本发明sap的制备过程中通过柠檬酸与接枝聚合物发生酯化反应，形成交联网络结构(chitosan-g-paa-citrate)。这种结构使得聚合物在吸水过程中保持较好的稳定性和抗压性，使得包衣材料干燥成型后性质更加稳定，耐潮耐压方便储存与运输。后期水解至土壤内可使得土壤的耐冲刷性能提高200％。