CN101798244B - 多功能蒸腾抑制剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能蒸腾抑制剂，其所含成分及其各成分的重量百分比如下：纤维素醚35-55%；生化黄腐酸粉9-26%；有机稀土1-9%；六偏磷酸钠1-5%；螯合微量元素5-20%；聚丙烯酰胺0-3.5%；а-萘乙酸钠0-2%。所述的有机稀土为硝酸稀土采用螯合剂螯合反应制得的稀土；所述的螯合微量元素为硫酸铜、硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸锰的组合加入去离子水及螯合剂螯合反应生成；所述纤维素醚为水溶性纤维素醚类系列产品。本发明产品具有蒸腾抑制、抗旱防风和强化营养等功能，可提高植物的成活率和保存率，改善植物生存状态，进而增强植物的抗逆、抗病、抗旱、抗寒等能力，达到抗旱节水、保苗成活、增产增收的目的。

Description

多功能蒸腾抑制剂

技术领域

本发明属于环境生态（农林业）技术领域，涉及一种多功能蒸腾抑制剂及其制备方法。

背景技术

随着全球气候变暖、森林退化、生态恶化和干旱缺水状况的日趋严重，全球1/2以上的土地位于干旱地区，所以土地荒漠化成了全球头号生态问题。中国已成为受荒漠化影响最为严重的国家之一，调查显示，中国荒漠化潜在发生的地区范围，即干旱、半干旱和亚湿润干旱地区范围总面积为331.7万平方公里，占国土总面积34.6%，这其中荒漠化土地为262万平方公里，是全国耕地总面积的2倍多，近年来中国土地荒漠化呈扩大趋势，严重的生态危机又使得水资源显得更加珍贵，水资源危机和干旱的频发又互为影响不可分，共同形成对农林业和生态环境制约因素。高效利用水资源势在必行，开发推广现代抗旱技术愈发显得重要。

蒸腾是植物消耗水份的主要方面。植物吸收的水分中通过光合作用用于生长的水分仅为1%左右，95%以上消耗与植株表面的蒸腾作用。因此，寻求不影响或影响较小植物光合作用条件下的降低植物蒸腾技术，是提高植物水分利用效率（WUE）和产量的关键。

抗蒸腾剂就是能够降低植物蒸腾的一类化学物质的总称，一般可分以下三类：

①气孔关闭剂。它能引起植物气孔关闭，从而降低蒸腾，如一些杀菌剂、植物生长调节剂、代谢抑制剂。其中，脱落酸（ABA）是被研究最多的物质。研究发展趋势是对螯合剂的研究，如：能和钾离子螯合的离子载体（双环己基-18-冠-6、水杨嗪酸、腐植酸、多聚丙烯酸等）。

②薄膜型抗蒸腾剂。由能够形成薄膜的物质组成，如硅酮类、聚乙烯醇、和石蜡乳剂。这些物质能在植物表面形成一层薄膜，封闭气孔口，阻止水分透过，从而降低蒸腾。Devnprot等（1975）用薄膜型抗蒸腾剂CS6432（一种蜡质乳液）以1.5%的浓度在夹竹桃上喷一次可使蒸腾下降25%～30%，土壤水分的消耗减少40%。Fuehring(1973)研究了两种关闭气孔型抗蒸腾剂（PMA,Atrzine）和一种薄膜型抗蒸腾剂（Flliiote）在有限的灌溉条件下施用于高粱，结果表明，籽粒产量增加5%～17%。

③反射型抗蒸腾剂。这类物质能有选择地反射400nm以下和700nm以上的无效光合辐射，降低叶温，从而降低蒸腾，而光合作用不受影响。De与Patil等（1972）在旱地小麦上施用反射型抗蒸腾剂高岭土表明，在播种后45天叶面施用6%的高岭土溶液，叶温较对照低1～2.5℃，蒸腾降低，产量较对照有明显的提高，在不同的将水年份中，产量提高幅度为16.5%～27.7%。

国内外抗蒸腾剂的研究主要围绕这三种类型的制剂开展。据文献和资料查询，河南省科学院化学所1983年研制开发了我国第一个用于抗旱的代谢型抗蒸腾剂—抗旱剂一号，其主要成份是从风化煤中提取的小分子黄腐酸。1989年新疆哈密市腐植酸研究所也从当地的风化煤中提取液体黄腐酸，制成“FA旱地龙”用于抗旱节水。中国科学院成都生物研究所在国家“十五”期间承担攻关课题“天然脱落酸”生产技术及应用，已工业化生产出S-诱抗素（即天然脱落酸，ABA），用于植物的抗蒸腾抗旱。

目前已经申请和公开的同类型产品有：植物蒸腾抑制剂（申请号：CN99126559.9）；成膜反光抗旱剂及其制造方法（专利申请号：200410022800.X）；抗旱灵的配方及制备方法（专利申请号：92103285.4）；高肥力抗逆调节肥料（专利申请号：98112891.2），制备天然活性脱落酸的方法（专利号：ZL00132024.6）。

以上研究成果和专利中，抗旱灵的配方及制备方法是以水杨酸、小苏打为主要成份的代谢型抗蒸腾剂。成膜反光抗旱剂及其制造方法是反射型和代谢型相结合的抗蒸腾剂。其他成果和专利是以黄腐酸、天然脱落酸为主要成份的抗旱、抗蒸腾制剂。上述发明的产品，用于春夏季干旱时，对作物体内水分蒸腾产生抑制作用，从而达到抗旱保苗增产的目的。但是已经发明的同类产品中，存在以下不足：

①黄腐酸(MFA)是从风化煤中提取的小分子有机酸，它的抗蒸腾、抗旱功能也得到国内外公认和应用，但是在实际应用中存在以下弱点：第一，黄腐酸的水溶性差。第二是抗硬水能力低，在水中易与钙、镁离子发生络合从而使其生物活性降低。

②功能单一，仅从作物代谢或成膜方面进行蒸腾抑制，而忽视作物的养分平衡和吸收。已经上市的产品使用效果期短，一般只有15-20天，其次是只强调高温抗旱功能而没有低温抗寒抗风功能。而在北方地区冬春之际，气候恶劣：干燥、寒冷、风大，大部分植物枝条失水抽干死亡，实际上不是冻死而是植物水份蒸腾过强而根系水份供应不足而至。这也是我国“三北”地区（华北、西北、东北）植树造林成活率低、保存率低、植被生长质量差、生态环境恶化的主要原因之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种多功能蒸腾抑制剂，其将多种功能集于一身，兼具抗旱、蒸腾抑制、植物生长调节等功能，从而达到提高植物的成活率和保存率，改善其生存状态，进而增强植物的抗逆、抗病、抗旱等能力，达到节水抗旱保苗成活、增产增收的目的。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

一种多功能蒸腾抑制剂，其所含成分及其各成分的重量百分比如下：

纤维素醚35-55%；生化黄腐酸粉9-26%；有机稀土1-9%；六偏磷酸钠1-5%；螯合微量元素5-20%；聚丙烯酰胺0-3.5%：а-萘乙酸钠0-2%。

所述的有机稀土为硝酸稀土螯合剂螯合反应制得的稀土；所述的螯合微量元素为CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄、MnSO₄四种微量元素的等量组合与螯合剂螯合反应生成的微量元素。所述的纤维素醚为：羟乙基甲基纤维素（以下简称HEMC）、羧甲基纤维素（以下简称CMC）、甲基纤维素（以下简称MC）、羟乙基纤维素（以下简称HEC）、羟丙基纤维素（以下简称HPC）等。

本发明是应用于抗旱造林、城市绿化、园林花卉、旱作农业等领域的多功能制剂。是应用高分子技术、螯合技术、生物技术等技术手段，采用成膜抑制和调控植物生理功能的原理并将代谢与成膜功能集于一身而研制开发的新型多功能蒸腾抑制剂，可降低植物蒸腾强度和速度，改善植物营养和吸收，改善植物体内水份平衡状况，降低土壤及植物的水份消耗。

本发明多功能蒸腾抑制剂的关键技术在于使产品中各类物质有效配合，使每种成分的功效得以充分发挥，并增强其加合功能。从技术角度讲，多功能蒸腾抑制剂创新点在于以高分子技术、螯合技术、生物技术为基础，利用其有效成分的官能团和生物活性基团对植物的生理生化进行调控，从而达到抗旱、抗逆、抗蒸腾的功效。从功能角度讲，多功能蒸腾抑制剂创新点在于其不同于传统的抗旱剂、抗蒸腾剂、植物生长调节剂等只有单一功能，既要保持高分子材料在叶片上的成膜功能，又要使这种膜保持一定的透气性；既要保持各类物质抗旱节水等多方面代谢调控功能，又要克服其水溶性差，抗硬水能力低的不足；既要降低气孔开张度，又要增强植物的光合作用和对营养的吸收，并将其代谢功能与成膜功能有效结合，将多种功能集于一身，使其具有“代谢、成膜、多功能、高功效”的特点。

本发明多功能蒸腾抑制剂所含有的高分子半合成材料纤维素醚适量使用后能在植物枝干及叶面表层形成保护膜并封闭气孔以阻止水份从叶片上蒸腾散失，有效减缓外部环境对植物的伤害，可以起到防寒防风抗旱和保持水分的作用。同时其分子结构间隙具有透气性，因而保证了植物必要的正常呼吸与通气，对植物的正常生长无影响。

本发明多功能蒸腾抑制剂所含的生化黄腐酸（以下简称为BFA），其用于植物的蒸腾抑制剂，能够减少植物气孔开张度，降低蒸腾速度，提高植物的叶水势和叶片含水量，改善植物水分平衡状况。BFA与矿物提取的天然黄腐酸（MFA）相比：BFA分子量较小，生物活性高，易被植物吸收；BFA絮凝极限值更高，因此抗硬水能力强，缓冲容量更大，pH值更接近于中性。

本发明多功能蒸腾抑制剂中所含有的稀土螯合物（简称有机稀土）能够促进植物内源激素的合成与激活，增强植物光合作用速率和叶绿素的合成，减轻由于BFA作用给植物生长带来的不利影响，提高植物对N、P、K和微量元素的吸收运转。а-萘乙酸还能够提高根系活力，促进植物不定根的形成从而促进植物的生长。

本发明多功能蒸腾抑制剂含有Fe、Zn、Mn、Cu多种螯合微量元素，是植物的生长发育必需的微量元素。但由于种种原因，微量元素的利用率不高，从而造成植物吸收运转困难。为此，通过对微量元素的螯合，既能避免微量元素与其它化合物的化学反应，又能大大提高微量元素的利用率。

上述功效和作用不是孤立的，而是相互关联的，对于植物水分而言，它是理想的蒸腾抑制剂；对于植物生长而言，它又是新型的植物生长调节剂；对于植物越冬越春而言，它是优良的防寒剂、防风剂。

本发明多功能蒸腾抑制剂涉及的原材料，如高分子材料、生化黄腐酸、微量元素、稀土、植物生长调节剂、螯合剂等原材料，均可以在国内购买，货源充足，完全能满足生产需要。

本发明多功能蒸腾抑制剂不仅可以制成粉剂，还可制成液剂。

本发明的优点是：

1、提高水肥利用率，减少干旱带来的危害，可以调控“土-植-气”系统中的水份平衡，达到节水省肥，抗旱减灾，保护生态的目的。

2、将多种功能集于一身，具有加合增效功能，在减少气孔开张度和叶面成膜上具有双重调控功能，在抑制叶面蒸腾和促进根系吸收功能上具有开源和节流双重功效。

3、本发明产品具有代谢和成膜双重调控功能，可降低叶面水份蒸腾和增强叶面光合作用等多种作用，并具有抗硬水和强化养分吸收能力。本发明产品具抗旱、抗寒、抗风、抗蒸腾等多种功效，适应范围广，可作为多种用途应用。

4、本发明产品采用螯合技术及相关技术，不仅具有良好的抗硬水能力而且有效成分易于植物吸收。本产品溶解性好，抗絮凝能力强，有效成分可溶性和分散性好。

5、本发明产品无毒、无害、无污染。

具体实施方式

本发明多功能蒸腾抑制剂所含成分及其各成分的重量百分比如下：纤维素醚35-55%；生化黄腐酸9-26%；有机稀土1-9%；六偏磷酸钠1-5%；微量元素5-20%；聚丙烯酰胺0-3.5%；а-萘乙酸钠0-2%。

所述的有机稀土为硝酸稀土采用螯合剂螯合反应制得的稀土。

所述的螯合微量元素为硫酸铜、硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸锰与螯合剂螯合反应生成的螯合微量元素。硫酸铜、硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸锰四种微量元素按等比重量组合加入，与其总量同重量比的螯合剂螯合反应，生成所需的螯合微量元素。

所述的螯合剂选用乙二胺四乙酸二钠（简称EDTA-2Na），能和碱金属、稀土元素和过渡金属等形成稳定的水溶性螯合物。

所述的生化黄腐酸系生化黄腐酸含量为70-80%的生化黄腐酸原粉为佳。

所述的纤维素醚为水溶性纤维醚类系列产品即：羟乙基甲基纤维素（HEMC）、羧甲基纤维素（CMC）、甲基纤维素（MC）、羟乙基纤维素（HEC）、羟丙基纤维素（HPC）。其中HEMC、CMC、MC以取代度（D.S）0.8-1.8，粘度（2%溶液）600-2000mpa.s的产品为佳。HEC、HPC以取代度（D.S）1.5-2.5，粘度（2%溶液）500-2200mpa.s的产品为佳。

所述的聚丙烯酰胺系分子量为400-1000万，线性高分子产品为佳。

制备本发明多功能蒸腾抑制（粉剂）剂可按如下方式进行：

①合反应制得螯合有机稀土及螯合反应制得螯合微量元素，待用；

②按本发明多功能蒸腾抑制剂成份配方取料，称量,干燥，混合；

③球磨后制成粉剂。

④应用时加水溶解稀释200～300倍喷施。

制备本发明多功能蒸腾抑制剂（液体剂型）按如下方法：

将本发明产品的粉剂加水10倍溶解即成液体制剂，应用时加水20～30倍稀释。

所述的步骤①螯合反应制得螯合有机稀土的具体方法是：在反应釜中先加入1个单位量的硝酸稀土，然后加入20-40倍去离子水，加温至30-50℃，搅拌至硝酸稀土溶解，然后按硝酸稀土重量的1.1倍加入EDTA-2Na，混合均匀后，调节PH值至6-11，加热50-70℃反应4小时以上，将液体蒸发后进一步干燥为固体，再粉碎，得到备用的螯合稀土。

所述的步骤①螯合反应制得螯合微量元素的具体方法是：取1个单位重量的硫酸铜、硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸锰，加入20-40倍去离子水，然后按微量元素重量比1：1的比例加入螯合剂EDTA-2Na，调节PH值至5-11，在40-60℃下反应3-5小时，蒸发后干燥，生成螯合微量元素。

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明：

实施例1：

制备多功能蒸腾抑制剂方法如下：

第一步：有机稀土的制备

在反应釜中加入2公斤的硝酸稀土，然后加入40Kg去离子水，混合均匀后，加温至30℃、搅拌至稀土溶解，加入乙二胺四乙酸二钠2.2kg，混合均匀后，调节pH值至9，加热至50℃反应5小时，将液体蒸发后，将固体干燥，再粉碎，得到螯合有机稀土备用。

第二步：螯合微量元素的制备

将总量10公斤重量等比的硫酸铜、硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸锰四种微量元素原料加入200公斤的去离子水，然后加入乙二胺四乙酸二钠10kg，混合均匀，调节pH值至8，在40℃下反应4小时，蒸发后干燥，得到多种螯合微量元素备用。

第三步：①取上述螯合有机稀土0.4Kg、螯合微量元素1.9Kg、再与HEMC2.1Kg、MC 2.0Kg、生化黄腐酸2.6Kg、六偏磷酸钠0.5Kg、聚丙烯酰胺0.35Kg、а-萘乙酸钠0.15Kg。前述原料总计10Kg，干燥混合；

②球磨后制成粉剂；

③检测、计量、包装。

实施例2：

制备多功能蒸腾抑制剂方法步骤同实施例1；不同点在于配方如下：

取有机稀土0.35Kg、螯合微量元素0.7Kg、再与CMC 2.6Kg、生化黄腐酸0.9Kg、六偏磷酸钠0.2Kg、聚丙烯酰胺0.15Kg、а-萘乙酸钠0.1Kg，共计5Kg，混合，加入去离子水50升溶解后制成液剂。

实施例3：

当本产品用于北方地区冬季或早春季节，用于苗木的防风、防抽条、抗寒时，可将纤维素醚、聚丙烯酰胺等比例适当提高。

制备多功能蒸腾抑制剂方法步骤同实施例1；

多功能蒸腾抑制剂的复配：按以下重量比配制。

取有机稀土0.10Kg、螯合微量元素1.2Kg、再与CMC 2.5Kg、HEMC 3.0Kg、生化黄腐酸2.3Kg、六偏磷酸钠0.5Kg、聚丙烯酰胺0.30Kg、а-萘乙酸钠0.1Kg，共计10Kg，干燥混合，球磨后制成粉剂或加入100升去离子水剂制成液剂。

实施例4：

当用于城市绿化的大树及苗木反季节移栽时。

制备多功能蒸腾抑制剂方法步骤同实施例1；不同点在于：适当提高а-萘乙酸钠、生化黄腐酸等成份的比例。

取有机稀土0.6Kg、螯合微量元素2.0Kg、再与HPC 1.5Kg、HEMC 3.1Kg、生化黄腐酸2Kg、六偏磷酸钠0.5Kg、聚丙烯酰胺0.1Kg、а-萘乙酸钠0.2Kg，共计10Kg混合，加入100升去离子水制成液体。

实施例5：

当本发明产品用于大田作物，用于夏季抗干热风抗旱时，其配方调整如下：

有机稀土及螯合微量元素的制备同实施例1。

取有机稀土0.42Kg、HEC 1.5Kg、CMC 2.8Kg、螯合微量元素2.0Kg、生化黄腐酸2.6Kg、六偏磷酸钠0.5Kg、聚丙烯酰胺0.18Kg，共计10Kg，干燥混合，球磨后制成粉剂。

实施例6：

制备多功能蒸腾抑制剂方法步骤同实施例1；不同点在于配方如下：

取有机稀土0.7Kg、螯合微量元素2.15Kg、再与HPC2.0Kg、MC 1.5Kg、生化黄腐酸2.6Kg、六偏磷酸钠0.5Kg、聚丙烯酰胺0.35Kg、а-萘乙酸钠0.2Kg，共计10Kg，混合，加入去离子水100升溶解后制成液剂。

实施例7：

制备多功能蒸腾抑制剂方法步骤同实施例1；不同点在于配方如下：

取有机稀土0.85Kg、螯合微量元素1.7Kg、再与HEC 1.0Kg、CMC 2.5Kg、HEMC 2.0Kg、生化黄腐酸0.9Kg、六偏磷酸钠0.5Kg、聚丙烯酰胺0.35Kg、а-萘乙酸钠0.2Kg，共计10Kg，干燥混合，球磨后制成粉剂。

实施例8：

制备多功能蒸腾抑制剂方法步骤同实施例1；不同点在于配方如下：

取有机稀土0.9Kg、螯合微量元素0.5Kg、再与HEMC 2.0Kg、MC 1.5Kg、CMC 1.6Kg、生化黄腐酸2.6Kg、六偏磷酸钠0.5Kg、聚丙烯酰胺0.2Kg、а-萘乙酸钠0.2Kg，共计10Kg，混合，加入去离子水100升溶解后制成液剂。

下面是本发明的一些试验情况：

按照不同气候类型、降水量及立地条件，选择在北京、黑龙江、宁夏、内蒙古、江苏等地，在城市绿化、治沙造林、农业生产上开展应用试验。

试验材料：本发明多功能蒸腾抑制剂粉剂和液体，白皮松，雪松，国槐，竹子，北海道黄杨，侧柏，桧柏，油松，白刺花，杨树，小麦，玉米，棉花等。

试验方法：雪松、白皮松等大树移栽采用起苗前全冠喷施多功能蒸腾抑制剂；栽植后间隔30天喷施2次；油松、侧柏等荒山造林采用起苗前全冠喷施，栽后30天全冠喷施；竹子、北海道黄杨在十月中旬喷施一次，次年三月中旬喷施第二次。小麦、棉花等作物在干旱期、灌浆期叶面喷施2次。

试验结果：

1）北京市延庆、海淀、大兴等试验在春季造林和绿化中，使用本发明多功能蒸腾抑制剂，侧柏和桧柏成活率分别较对比成活率提高了18.5%和16%，樱桃、苹果等果树上使用成活率提高了20%，掛果率提高16%。

2）宁夏林科所试验在城市绿化中使用本发明多功能蒸腾抑制剂，油松、杨树成活率分别达到98%和94%，较对照提高了17%和23%。

3）内蒙古赤峰市林业局在治沙造林中使用本发明多功能蒸腾抑制剂，落叶松、油松成活率达到94%和92%，较对照提高了31%和29.5%。

4）黑龙江伊春市在五味子种植中使用本发明多功能蒸腾抑制剂，成活率达到93%，较对照提高了22%。

5）河北省农科所在张家口坝上地区试验，在玉米和马铃薯上施用本发明产品增产率达到12%和16%。

6）在中国林科院良乡试验基地，对本发明产品进行了对比试验，在竹子上施用和对照比较：竹叶枯黄推迟20天。

在樟河柳移栽上施用，成活率提高了15%，在紫叶李移栽上施用，成活率提高了18.5%，在大叶黄杨移栽上施用，冻害降低了45%。

7）秦皇岛市园林局在城市绿化中，移栽大油松、喷施本发明产品，成活率较对照提高了20%，且油松长势好于对照。

8）在苏州市城市绿化中，使用本发明产品，香樟、雪松成活率达到97%和99%，较对照提高了12%和10%。

Claims (6)

1.一种多功能蒸腾抑制剂，其特征在于：其所含成分及其各成分的重量百分比如下：纤维素醚35-55%；生化黄腐酸9-26%；有机稀土1-9%；六偏磷酸钠1-5%；螯合微量元素5-20%；聚丙烯酰胺0-3.5%；а-萘乙酸钠0-2%;其中,制得所述有机稀土的具体方法是：在反应釜中先加入1个单位量的硝酸稀土，然后加入20-40倍去离子水，加温至30-50℃，搅拌至硝酸稀土溶解，然后按硝酸稀土重量的1.1倍加入EDTA-2Na，混合均匀后，调节pH值至6-11，加热50-70℃反应4小时以上，将液体蒸发后进一步干燥为固体，再粉碎，得到备用的有机稀土；制得所述螯合微量元素的具体方法是：取1个单位重量的硫酸铜、硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸锰，加入20-40倍去离子水，然后按微量元素重量比1：1的比例加入螯合剂EDTA-2Na，调节pH值至5-11，在40-60℃下反应3-5小时，蒸发后干燥，生成螯合微量元素。

2.根据权利要求1所述的多功能蒸腾抑制剂，其特征在于：所述的纤维素醚为水溶性纤维素醚类产品中的一种以上。

3.根据权利要求2所述的多功能蒸腾抑制剂，其特征在于：所述的水溶性纤维素醚类产品包括有：羟乙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素。

4.根据权利要求3所述的多功能蒸腾抑制剂，其特征在于：其中，羟乙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、甲基纤维素为取代度0.8-1.8，2%溶液粘度600-2000mpa.s的产品；羟乙基纤维素、羟丙基纤维素为取代度1.5-2.5，2%溶液粘度500-2200mpa.s的产品。

5.根据权利要求1所述的多功能蒸腾抑制剂，其特征在于：所述的多功能蒸腾抑制剂其剂型为粉剂，使用时加水溶解稀释200-300倍。

6.根据权利要求1所述的多功能蒸腾抑制剂，其特征在于：所述的多功能蒸腾抑制剂其剂型为液剂，使用时加水稀释20-30倍。