CN102617249A - 一种新型多糖凝胶保水缓释肥 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型多糖凝胶保水缓释肥，涉及缓释肥技术领域。其由化肥颗粒和包裹在所述化肥颗粒表面的包膜保水缓释层组成；所述构成包膜保水缓释层的材料包含罗望子多糖，以及与罗望子多糖交联的植物多糖，所述植物多糖为淀粉、可溶性纤维素、瓜尔胶、魔芋多糖中的一种或几种。本发明以纯天然的植物多糖形成的高分子三维凝胶网状结构来构建缓释体系，从而得到一种集保水与缓控释于一身的新型多糖凝胶保水缓释肥，其具有很强的吸水保水性、养分损失少、无毒、可生物降解性、环境友好等优点。其在干旱、缺水或日蒸发量大的地区尤其具有较好的市场前景。
Description
技术领域
本发明涉及缓释肥技术领域，特别是涉及一种用多糖凝胶作为保水缓释层的缓释肥料。
背景技术
化肥在农业生产中占有具要的作用，联合国粮农组织结论：发展中国家粮食的增产中，来自化肥的作用约占55%。我国是一个农业大国，农作物的生长好坏主要取决于使用的肥料和水，因此提高这两者的利用率可以很有效的改善农作物的生长情况。然而，目前市场上正在销售的普通肥料在使用过程中，有40-70%的氮、80-90%的磷、50-70%的钾随水土流失，而没有有效的作用于被施肥的农作物上，这远低于世界发达国家水平。在产率不高的情况下，栽种者往往会增加肥料的用量。这样不仅可能会对植物产生副作用，还会造成巨大的经济损失，更会造成严重的环境污染。人们正在努力寻求提高肥料利用率的方法，其中之一是对肥料本身进行改性，开发适合于作物生长需求的新型肥料。研制缓/控释肥料是世界各国普遍采用的有效措施之一。缓释肥料的优点是利用率高，养分损失少，环境友好。
同时，干旱缺水是阻碍我国农业发展以及加快沙漠化的重要因素之一。由于我国大部地区降雨比较集中( 4-9月) , 而且具有雨量大、历时短的特点, 这使得栽培的农作物在旱季( 10-3月) 水资源缺乏, 而在雨季水份利用率不高, 肥料中养份流失严重。现今的农用保水剂虽具有很强的吸水保水性，却不具有农作物生长所必需的养分。而市面上现有的缓控释肥料虽具有有效时间长，利用率高，养分损失少，环境友好等优点，却不具有强吸水保水性。若将保水剂与缓控释肥料分别使用于农作物上，既不方便，成本也会增加，两者的相容性也可能达不到理想的效果。
因此，集保水与缓控释于一身的保水缓释肥料的研制将成为未来农业肥料的主要发展趋势。它既能大量的吸收水分、保持水分，还能减少养分损失，大大提高了肥料的利用率，使农作物的收率及质量得到了提高。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种新型多糖凝胶保水缓释肥料及其制备方法。
本发明新型多糖凝胶保水缓释肥，由化肥颗粒和包裹在所述化肥颗粒表面的包膜保水缓释层组成；所述构成包膜保水缓释层的材料包含罗望子多糖，以及与罗望子多糖交联的植物多糖，所述植物多糖为淀粉、可溶性纤维素、瓜尔胶、魔芋多糖中的一种或几种。
所述的化肥颗粒可以包含氮磷钾中任意一种肥料，也可以是其中任意两种或三种的复合肥。
所述的作为包膜保水缓释层的包膜与所述颗粒化肥重量份数比为0.5-50: 50-99.5；优选为2-30：85-98。
所述的包膜保水缓释层中植物多糖与罗望子多糖重量份数比为0.01-100，优选0.1-10。
所述的包膜保水缓释层中还适量添加交联剂以促进植物多糖与罗望子多糖的交联反应，其用量为植物多糖与罗望子多糖总用量的0.0001-20%，优选0.01-10%；所述交联剂为环氧氯丙烷、甲醛、三氯氧磷、三偏磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的一种或几种的混合物。
本发明新型多糖凝胶保水缓释肥的制备方法，是在造粒机中放入化肥颗粒，喷入雾化水将颗粒表面润湿后，将罗望子多糖粉末加入到造粒机内，使罗望子多糖包裹在化肥外层，并且喷入交联剂（可为三偏磷酸钠）和淀粉或其它植物多糖溶液，交联后的多糖作为肥料保水缓释层，包膜完成的肥料颗粒干燥后，即为成品。
本发明所用包膜材料为罗望子多糖及与其交联的淀粉或其它植物多糖，均属于纯天然的植物多糖，无毒环保节能，能吸收大量的水形成一个稳定的水凝胶团，较好的包裹肥料，且具有很好的吸水保水性、耐盐性。
在土壤中的缓释性能的测试结果显示，本产品第 28 天时不超过75%，符合欧洲标准委员会（CEN）对缓释肥料的缓释标准，表明其具有良好的缓释性能。
本产品进入土壤后，不仅可提高土壤的吸水能力，同时还具有较好的保水能力，可减缓土壤中水分的蒸发，缓慢释放所存储的水分，使其被农作物充分吸收，促进农作物生长，有效提高水资源的利用率，在干旱、缺水或日蒸发量大的地区有较好的应用前景。同时，养分随着水分的释放而被缓慢释放，减少了因一次施肥带来的肥料流失和农作物养分不足。土壤中溶胀后的包膜保水缓释肥就象一个保留水分和养分的微型水库，能够同时提高水分和养分的利用率。且减少了以前分别施保水剂、缓释肥料带来的繁琐工序，降低了种植成本，减少了人力的消耗。本产品具有较好的生物相容性、生物可降解性，属于环境友好型肥料，利于资源的可持续发展。
附图说明
图1为本发明新型多糖凝胶保水缓释肥在土壤中的保水性能；
图2为本发明新型多糖凝胶保水缓释肥在土壤中的氮的缓释；
图3为本发明新型多糖凝胶保水缓释肥在土壤中的磷的缓释；
图4为本发明新型多糖凝胶保水缓释肥在土壤中的钾的缓释。
具体实施方式
（实施例中原料的份数为重量份）
实施例1、制备新型多糖凝胶保水缓释肥：在圆盘造粒机中放入95份直径约为2mm的氮磷钾复合肥颗粒，喷入雾化水将化肥表面润湿后，将5份过110 目筛的罗望子多糖粉末和淀粉（罗望子多糖粉和淀粉比例为2：1）圆盘造粒机内，并均匀混入0.05份三氯氧磷，使淀粉与罗望子多糖交联，进行滚动包膜，使包裹在肥料内核上，作为肥料保水缓释层。然后室温晾干，即得成品。
1、吸盐水率（Wa）的测定：准确称取1克新型多糖凝胶保水缓释肥（所用样品为上述1所得），放入加有250mL 0.9%的生理盐水的烧杯中，室温下浸泡90分钟后用自制尼龙网(孔径0.076mm)过滤，并在网上静置5分钟，取下称重，记作Mi，吸水率按Wa=Wi-1计算。样品在常压下吸自来水11倍。
2、 土壤最大含水率测定：取10克新型多糖凝胶保水缓释肥（所用样品为上述1所得）与990克干土(过26目筛) 混合均匀，然后装入直径4.5cm，底部包有纱布(孔径 0.076mm)的PVC管中，并称重记为Wd。将管悬空从上部逐渐淋入自来水，直至底部有水渗出为止，静置，待不再渗出时称重，记为Ww。同时做对照实验(不加新型多糖凝胶保水缓释肥，其余条件同上述)。土壤最大含水率记为W%，按下式计算：W=[(Ww﹣Wd)／(Ww﹣Wd﹢1000)]×100%
实验表明，不加新型多糖凝胶保水缓释肥的土壤的最大含水率为28%，加入新型多糖凝胶保水缓释肥后土壤最大含水率为36%，提高约8%。这表明所制备的肥料在土壤中具有较好的吸水性能，可明显提高土壤含水率，有效存储雨水或灌溉水，从而提高水资源利用率，这是其与一般缓释肥料相比的一大优点。
3、 土壤保水性测定：按实施例3所得土壤称重，室温下放置，每隔5天称重一次，记为Wi，连续观测，同时做对照实验(不加新型多糖凝胶保水缓释肥，其余条件同上述)。水分保有率(记为W%)按下式计算：W=[(Wi﹣1000)／1000]×100%
经测试，加新型多糖凝胶保水缓释肥的土壤的保水性能要比不加的土壤的保水性要好。20天后，不含新型多糖凝胶保水缓释肥的空白土壤水份已完全蒸发干，而对于加有新型多糖凝胶保水缓释肥的土壤保水率仍接近8wt%。同时，我们还观察到不加新型多糖凝胶保水缓释肥的土壤在室温下10天时已经变硬并且有小的裂纹，到13天完全呈现龟裂状，而加有新型多糖凝胶保水缓释肥的土壤没有裂缝。表明所制备的新型多糖凝胶保水缓释肥加入土壤后不仅具有较好的吸水能力，同时还具有较好的保水保墒能力，可减缓土壤中水分的蒸发，缓慢释放所存储的水分，使其被作物充分吸收，有效提高水资源的利用率，在干旱、缺水或日蒸发量大的地区有较好的应用前景。同时，养分随着水分的释放而释放。土壤中溶胀后的新型多糖凝胶保水缓释肥就象一个保留水分和养分的微型水库，能够同时提高水分和养分的利用率。。
缓释性测定：取2克新型多糖凝胶保水缓释肥（所用样品为上述1所得）与300克干土(过26目筛)混合均匀后放入 500ml烧杯中，加入120克自来水，平行做8个实验(实验过程中通过加入蒸馏水来保持各样中水含量不变)，分别于1，2，5，10，15，20，25，30天取一个，以0.01MCaCl2溶液浸提测氮含量。各样中氮含量用开氏消煮法测定，钾和磷含量是用电感藕合等离子体光谱仪测定的。计算释放比例。
经测试得知，30天后，N、P和K的释放量分别为60 %、62%和72%。这些数据表明新型多糖凝胶保水缓释肥在土中具有良好的缓释性。第28天时不超过75%，符合欧洲标准委员会 (CEN)对缓释肥料的缓释标准，表明其具有良好的缓释性能。
Claims (5)
1.一种新型多糖凝胶保水缓释肥，由化肥颗粒和包裹在所述化肥颗粒表面的包膜保水缓释层组成；其特征在于：所述构成包膜保水缓释层的材料包含罗望子多糖，以及与罗望子多糖交联的植物多糖，所述植物多糖为淀粉、可溶性纤维素、瓜尔胶、魔芋多糖中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的新型多糖凝胶保水缓释肥，其特征在于：所述的化肥颗粒可以包含氮磷钾中任意一种肥料，也可以是其中任意两种或三种的复合肥。
3.根据权利要求1所述的新型多糖凝胶保水缓释肥，其特征在于：所述的作为包膜保水缓释层的包膜与所述颗粒化肥重量份数比为0.5-50: 50-99.5；优选为2-30：85-98。
4.根据权利要求1所述的新型多糖凝胶保水缓释肥，其特征在于：所述的包膜保水缓释层中植物多糖与罗望子多糖重量份数比为0.01-100，优选0.1-10。
5.根据权利要求1所述的新型多糖凝胶保水缓释肥，其特征在于：所述的包膜保水缓释层中还适量添加交联剂以促进植物多糖与罗望子多糖的交联反应，其用量为植物多糖与罗望子多糖总用量的0.0001-20%，优选0.01-10%；所述交联剂为环氧氯丙烷、甲醛、三氯氧磷、三偏磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的一种或几种的混合物。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120801 |