CN106008108A - 一种缓释钾肥的盐碱地玉米用保水剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种缓释钾肥的盐碱地玉米用保水剂及其制备方法，所述保水剂，包括淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺、硫酸钾、碳酸钾、石花菜粉、豆角皮粉、花生秧粉；所述制备方法包括淀粉的处理，所述淀粉的处理包括制备单体溶液步骤、淀粉醚化步骤、聚合步骤；本发明还提供上述保水剂在盐碱地玉米种植中的应用。本发明的有益效果：本发明制备的保水剂在自来水、雨水、0.6%NaCl溶液的吸水能力强，在自来水中吸水能力可达到自身重量的700～850倍，在雨水中吸水能力可达到自身重量的630～760倍，在0.6%NaCl溶液中吸水能力可达到自身重量的340～510倍。

Description

一种缓释钾肥的盐碱地玉米用保水剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种缓释钾肥的盐碱地玉米用保水剂及其制备方法，属于保水剂技术领域。

背景技术

钾肥全称钾素肥料。以钾为主要养分的肥料，植物体内含钾一般占干物质重的0.2%~4.1%，仅次于氮。钾在植物生长发育过程中，参与60种以上酶系统的活化，光合作用，同化产物的运输，碳水化合物的代谢和蛋白质的合成等过程。

钾肥施用适量时，能使作物茎秆长得坚强，防止倒伏，促进开花结实，增强抗旱、抗寒、抗病虫害能力，能提高土壤供钾能力和植物的钾营养水平。

保水剂使用的是高吸水性树脂，它是一种吸水能力特别强的功能高分子材料。无毒无害，反复释水、吸水，因此农业上人们把它比喻为"微型水库"。同时，它还能吸收肥料、农药、并缓慢释放，增加肥效、药效。高吸水性树脂广泛用于农业、林业、园艺、建筑材料。

现有的保水剂存在的缺陷如下：

1、现有的保水剂在自来水、雨水、0.6%NaCl溶液的吸水能力差或者在自来水、雨水吸水能力好，但在0.6%NaCl溶液的吸水能力很差；

2、现有的保水剂在自来水、雨水、0.6%NaCl溶液的保水能力差或者在自来水、雨水保水能力好，但在0.6%NaCl溶液的保水能力很差；

3、现有的保水剂对不同水分条件下对土壤具有保水效果差；

4、现有的保水剂降解性能差，易对土壤造成污染；

5、现有的保水剂对盐碱地中土壤的保水能力差。

发明内容

本发明为解决现有技术存在的不足，提供一种缓释钾肥的盐碱地玉米用保水剂及其制备方法，以实现以下发明目的：

(1)本发明制备的保水剂在自来水、雨水、0.6%NaCl溶液的吸水能力强；

(2)本发明制备的保水剂对不同水分条件下对土壤具有保水效果好；

(3)本发明制备的保水剂在自来水、雨水、0.6%NaCl溶液的保水能力强；

(4)本发明制备的保水剂降解性能好，对土壤无污染；

(5)本发明制备的保水剂对盐碱地中土壤的保水效果好；

（6）本发明制备的保水剂应用于盐碱地玉米中进行保水时，对玉米无副作用，安全性高。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种缓释钾肥的盐碱地玉米用保水剂，所述保水剂，包括淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺、硫酸钾、碳酸钾、石花菜粉、豆角皮粉、花生秧粉。

以下是对上述技术方案的进一步限定：

所述保水剂，以重量份计，包括以下组分: 淀粉30～70份、丙烯酸130～370份、丙烯酰胺70～230份、硫酸钾1.1～3.1份、碳酸钾1.6～4.5份、钾镁肥1.1～3.1份、石花菜粉1～3.1份、淡紫拟青霉1～3.1份、发酵猪粪0.5～1.5份、发酵马粪1.6～4.5份、豆角皮粉1.5～3.2份、花生秧粉0.5～1.5份、麦饭石粉1.1～3.2份、蛭石粉0.5～1.5份、丝氨酸1.1～3.2份、脯氨酸0.6～1.5份、吲哚丁酸1～3.2份、引发剂0.4～1.3份、交联剂0.05～0.14份、水110～300份。

所述淀粉包括玉米淀粉、豆薯淀粉、山药淀粉、豌豆淀粉、高粱淀粉，所述各成分的质量比为13：3：5：4：8。

所述交联剂为N,N～亚甲基双丙烯酰胺；所述引发剂为过硫酸钾。

所述石花菜粉的目数为90～180目；所述发酵猪粪和发酵马粪是干燥的目数为30～120目粉。

所述豆角皮粉和花生秧粉的目数为20～120目；所述麦饭石粉和蛭石粉的目数为40～220目。

一种缓释钾肥的盐碱地玉米用保水剂的制备方法，所述制备方法包括淀粉的处理，所述淀粉的处理包括制备单体溶液步骤、淀粉醚化步骤、聚合步骤。

所述淀粉醚化步骤，在反应瓶中一次加入无水乙醇，氢氧化钠溶液，搅拌15min，再加入淀粉搅拌成浆，在25～30℃下搅拌反应90min，加入溶于无水乙醇，并加入氢氧化钠中和后的氯酸溶液，在45～55℃下进行醚化反应。

所述制备单体溶液步骤，用20%氢氧化钾溶液对丙烯酸进行中和反应，丙烯酸的中和度为78%。

一种缓释钾肥的盐碱地玉米用保水剂及其在盐碱地玉米种植中的应用，所述保水剂的用量为2.7～5.6kg/亩。

采用以上技术方案，本发明的有益效果为：

1、本发明制备的保水剂在自来水、雨水、0.6%NaCl溶液的吸水能力强，在自来水中吸水能力可达到自身重量的700～850倍，在雨水中吸水能力可达到自身重量的630～760倍，在0.6%NaCl溶液中吸水能力可达到自身重量的340～510倍。

2、本发明制备的保水剂在自来水、雨水、0.6%NaCl溶液的保水能力强，放置10天后，在自来水中保水能力可达到自身重量的610～730倍，在雨水中保水能力可达到自身重量的590～650倍，在0.6%NaCl溶液中保水能力可达到自身重量的290～410倍。

3、本发明制备的保水剂对不同水分条件下对土壤具有良好的保水效果，添加保水剂后含水量50%的砂土完全蒸发需8～11天，添加保水剂后含水量75%的砂土完全蒸发需11～16天，添加保水剂后含水量50%的壤土完全蒸发需10～13天，添加保水剂后含水量75%的壤土完全蒸发需15～19天。

4、本发明制备的保水剂降解性能好，对土壤无污染，保水剂酶解36h的降解率为48%～55%，保水剂酶解48h的降解率为62%～70%，保水剂酶解72h的降解率为78%～86%，保水剂酶解96h的降解率为86%～92%。

5、本发明制备的保水剂对盐碱地中土壤的保水能力具有良好的效果。对盐碱地中土壤的保水能力：灌溉后1d土壤含水量为68%～71%，灌溉后3d土壤含水量为56%～63%，灌溉后5d土壤含水量为48%～53%，灌溉后7d土壤含水量为42%～47%，灌溉后9d土壤含水量为34%～40%。

6、本发明制备的保水剂使用后，玉米种植地中氮、磷、钾肥的使用量减少。使用后，玉米种植地中氮、磷、钾肥的使用量：氮肥使用量27～23kg/亩、磷肥使用量12～14kg/亩、钾肥使用量25～29kg/亩。

7、本发明制备的杀虫剂对玉米植株无任何副作用，安全性高，还取得意想不到的效果，玉米植株的产量有明显的提高作用，亩产达860-1100斤；玉米中碳水化合物和膳食纤维含量也显著提高，碳水化合物含量为21.3-23.0g/100g，膳食纤维含量为3.0-3.4g/100g。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1 一种缓释钾肥的盐碱地玉米用保水剂

所述保水剂，各原料组分的质量比例为：

淀粉30份、丙烯酸130份、丙烯酰胺70份、硫酸钾1.1份、碳酸钾1.6份、钾镁肥1.1份、石花菜粉1份、淡紫拟青霉1份、发酵猪粪0.5份、发酵马粪1.6份、豆角皮粉1.5份、花生秧粉0.5份、麦饭石粉1.1份、蛭石粉0.5份、丝氨酸1.1份、脯氨酸0.6份、吲哚丁酸1份、引发剂0.4份、交联剂0.05份、水110份。

所述淀粉包括玉米淀粉、豆薯淀粉、山药淀粉、豌豆淀粉、高粱淀粉，所述各成分的质量比为13：3：5：4：8；

所述丙烯酸有效成分含量为99%；

所述丙烯酰胺有效成分含量为98%；

所述硫酸钾有效成分含量为51%；

所述碳酸钾有效成分含量为99%；

所述石花菜粉的目数为90～180目；

所述淡紫拟青霉采用市场上现有的产品，其中有效活菌含量为100亿/g；

所述发酵猪粪和发酵马粪是干燥的目数为30～120目粉；

所述豆角皮粉和花生秧粉的目数为20～120目；

所述麦饭石粉和蛭石粉的目数为40～220目；

所述丝氨酸的有效成分含量为36%；

所述脯氨酸的有效成分含量为45%；

所述吲哚丁酸的有效成分含量为98%；

所述引发剂为过硫酸钾；

所述交联剂为N,N～亚甲基双丙烯酰胺，N,N～亚甲基双丙烯酰胺的浓度为1mg/ml。

实施例2一种缓释钾肥的盐碱地玉米用保水剂

所述保水剂，各原料组分的质量比例为：

淀粉50份、丙烯酸250份、丙烯酰胺150份、硫酸钾2份、碳酸钾3份、钾镁肥2份、石花菜粉2份、淡紫拟青霉2份、发酵猪粪1份、发酵马粪3份、豆角皮粉2份、花生秧粉1份、麦饭石粉2份、蛭石粉1份、丝氨酸2份、脯氨酸1份、吲哚丁酸2份、引发剂0.8份、交联剂0.09份、水200份。

所述淀粉包括玉米淀粉、豆薯淀粉、山药淀粉、豌豆淀粉、高粱淀粉，所述各成分的质量比为13：3：5：4：8；

所述丙烯酸有效成分含量为99%；

所述丙烯酰胺有效成分含量为98%；

所述硫酸钾有效成分含量为51%；

所述碳酸钾有效成分含量为99%；

所述石花菜粉的目数为90～180目；

所述淡紫拟青霉采用市场上现有的产品，其中有效活菌含量为100亿/g；

所述发酵猪粪和发酵马粪是干燥的目数为30～120目粉；

所述豆角皮粉和花生秧粉的目数为20～120目；

所述麦饭石粉和蛭石粉的目数为40～220目；

所述丝氨酸的有效成分含量为36%；

所述脯氨酸的有效成分含量为45%；

所述吲哚丁酸的有效成分含量为98%；

所述引发剂为过硫酸钾；

所述交联剂为N,N～亚甲基双丙烯酰胺，N,N～亚甲基双丙烯酰胺的浓度为1mg/ml。

实施例3一种缓释钾肥的盐碱地玉米用保水剂

所述保水剂，各原料组分的质量比例为：

淀粉70份、丙烯酸370份、丙烯酰胺230份、硫酸钾3.1份、碳酸钾4.5份、钾镁肥3.1份、石花菜粉3.1份、淡紫拟青霉3.1份、发酵猪粪1.5份、发酵马粪4.5份、豆角皮粉3.2份、花生秧粉1.5份、麦饭石粉3.2份、蛭石粉1.5份、丝氨酸3.2份、脯氨酸1.5份、吲哚丁酸3.2份、引发剂1.3份、交联剂0.14份、水300份。

所述淀粉包括玉米淀粉、豆薯淀粉、山药淀粉、豌豆淀粉、高粱淀粉，所述各成分的质量比为13：3：5：4：8；

所述丙烯酸有效成分含量为99%；

所述丙烯酰胺有效成分含量为98%；

所述硫酸钾有效成分含量为51%；

所述碳酸钾有效成分含量为99%；

所述石花菜粉的目数为90～180目；

所述淡紫拟青霉采用市场上现有的产品，其中有效活菌含量为100亿/g；

所述发酵猪粪和发酵马粪是干燥的目数为30～120目粉；

所述豆角皮粉和花生秧粉的目数为20～120目；

所述麦饭石粉和蛭石粉的目数为40～220目；

所述丝氨酸的有效成分含量为36%；

所述脯氨酸的有效成分含量为45%；

所述吲哚丁酸的有效成分含量为98%；

所述引发剂为过硫酸钾；

所述交联剂为N,N～亚甲基双丙烯酰胺，N,N～亚甲基双丙烯酰胺的浓度为1mg/ml。

实施例4一种缓释钾肥的盐碱地玉米用保水剂及其制备方法

所述植物保水剂，制备方法包括：

（1） 淀粉的处理：

a、称取

称取实施例1～3所述的淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺、引发剂、交联剂、氨水、水。

b、制备单体溶液

在装有电动搅拌器的三口瓶口中加入丙烯酸，然后在冰水浴冷却下用滴液漏斗慢慢加入20%氢氧化钾溶液，进行中和反应，得到含丙烯酸钾和丙烯酸的混合单体溶液备用，丙烯酸的中和度为78%；

c、淀粉醚化

在反应瓶中一次加入无水乙醇，氢氧化钠溶液，搅拌15min，再加入淀粉搅拌成浆，在25～30℃下搅拌反应90min，加入溶于无水乙醇，并加入氢氧化钠中和后的氯酸溶液，在45～55℃下进行醚化反应，反应结束后，冷却至25～30℃，用冰乙酸中和到pH值为6.5-7.0，过滤，用80%乙醇洗涤，得到醚化后的淀粉液；

d、聚合

往淀粉液中加入中和好的丙烯酸及其钾盐溶液、丙烯酰胺溶液、引发剂、交联剂，在氮气保护下，在温度30～35℃下搅拌45min～90min；反应物混合均匀后，水浴加热并逐渐升温至70℃-75℃，使淀粉与丙烯酸及其钾盐、丙烯酰胺进行接枝共聚反应，继续升温，当水浴中水沸腾后，使反应体系继续保温15h，停止反应，产物呈粘稠胶状物，制得含钾淀粉产物；

（2）称取各成分

按照实施例1～3所述的保水剂配方，称取硫酸钾、碳酸钾、钾镁肥、石花菜粉、淡紫拟青霉、发酵猪粪、发酵马粪、豆角皮粉、花生秧粉、麦饭石粉、蛭石粉、丝氨酸、脯氨酸、吲哚丁酸。

（3）混合

将制得含钾淀粉产物、硫酸钾、碳酸钾、钾镁肥、石花菜粉、淡紫拟青霉、发酵猪粪、发酵马粪、豆角皮粉、花生秧粉、麦饭石粉、蛭石粉、丝氨酸、脯氨酸、吲哚丁酸混合均匀，制得混合物；

（4）制得粒剂

将上述混合物输送到造粒机进行干燥制粒，干燥温度为75℃～85℃，制得粒剂，然后过50-160目的筛网，含水量控制在1%以内。

实施例5一种缓释钾肥的盐碱地玉米用保水剂的性能测试

（1）保水剂吸水性能测定

首先准确称取实施例1至实施例3制备的保水剂样品10g放置于纱布袋中，分别置于不同水介质（雨水、自来水）及浓度为0.9%的NaCl水溶液中，使保水剂样品与溶液充分接触，室温下放置24h，吸水后过滤至30S无水滴下为准。过滤后，称取样品吸水后的重量，测定保水剂吸水后的重量能够达到自身重量的倍数。

（2）保水剂的保水性能测定

将上述实验中吸水饱和的保水剂放置在空气中，在20～25℃下放置10天，测定保水剂重量能够达到自身重量的倍数。

（3）保水剂在不同水分条件下对土壤保水能力的影响

测定保水剂在不同水分条件下对土壤保水能力，在土壤达到饱和状态的不同水分条件下，分别添加本发明的保水剂，查看土壤内水分完全蒸发所需天数。

由此可见本发明制备的保水剂在土壤中使用后，大大提高了土壤的保水能力。

（4）保水剂的降解性能

准确称取实施例1至实施例3制备的保水剂样品1g，添加到100ml蒸馏水中，用1mol/LHCI调pH至4.6后，在30℃磁力搅拌下加入淀粉酶1%，及纤维素酶4%，酶解36～96h后的残渣用水洗净表面糊状物，50℃烦躁24h后称重。

降解率%=［（G1－G2）/W］×100%

其中，G1是酶解前样品的质量（g），G2是酶解后样品的质量（g），W为样品中淀粉的质量（g）。

实施例6一种缓释钾肥的盐碱地玉米用保水剂在玉米种植地中应用

在盐碱地中开辟出四个试验小区，分别为试验小区A、试验小区B、试验小区C和试验小区D，每个试验小区的长度大约为10～15m，四个试验小区的土壤中水含量一致，土壤中含水量为10%，先对盐碱地用土壤调节剂进行调节，然后再种植上玉米。

试验小区A：将实施例1中产品在水源处将保水剂干剂吸水成凝胶剂后用桶或袋装至地里，保水剂干剂的用量为2.7～5.6kg/亩，在植株行距主茎5～20cm处挖一平行沟，深至根部，把凝胶剂均匀撒入沟内，翻混均匀后覆土掩盖，并进行灌溉，灌溉完成后立即测定土壤中含水量。

试验小区B：将实施例2中产品在水源处将保水剂干剂吸水成凝胶剂后用桶或袋装至地里，保水剂干剂的用量为2.7～5.6kg/亩，在植株行距主茎5～20cm处挖一平行沟，深至根部，把凝胶剂均匀撒入沟内，翻混均匀后覆土掩盖，并进行灌溉，灌溉完成后立即测定土壤中含水量。

试验小区C：将实施例3中产品在水源处将保水剂干剂吸水成凝胶剂后用桶或袋装至地里，保水剂干剂的用量为2.7～5.6kg/亩，在植株行距主茎5～20cm处挖一平行沟，深至根部，把凝胶剂均匀撒入沟内，翻混均匀后覆土掩盖，并进行灌溉，灌溉完成后立即测定土壤中含水量。

试验小区D：作为对照试验小区，不施用本保水剂，对种植地进行灌溉，灌溉完成后立即测定土壤中含水量。

调查与统计方法：分别在种植地灌溉后的1天、3天、5天、7天、9天。

试验结果：

（1）本发明制备的保水剂对盐碱地中土壤的保水能力具有良好的效果。

对盐碱地中土壤的保水能力：灌溉后1d土壤含水量为68%～71%，灌溉后3d土壤含水量为56%～63%，灌溉后5d土壤含水量为48%～53%，灌溉后7d土壤含水量为42%～47%，灌溉后9d土壤含水量为34%～40%。

表1 本发明制备的保水剂对盐碱地中土壤的保水效果

（2）本发明制备的保水剂使用后，玉米种植地中氮、磷、钾肥的使用量减少。

使用后，玉米种植地中氮、磷、钾肥的使用量：氮肥使用量27～23kg/亩、磷肥使用量12～14kg/亩、钾肥使用量25～29kg/亩，具体指标见表2。

表2 本发明制备的保水剂使用后玉米种植地中的氮磷钾肥使用量

（3）本发明制备的杀虫剂对玉米植株无任何副作用，安全性高，还取得意想不到的效果，玉米植株的产量有明显的提高作用，亩产达860-1100斤；玉米中碳水化合物和膳食纤维含量也显著提高，碳水化合物含量为21.3-23.0g/100g，膳食纤维含量为3.0-3.4g/100g，具体见表3。

表3 玉米的产量、玉米中膳食纤维以及碳水化合物含量

本发明中对照为不使用本发明所述保水剂情况。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种缓释钾肥的盐碱地玉米用保水剂，其特征在于：所述保水剂，包括淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺、硫酸钾、碳酸钾、石花菜粉、豆角皮粉、花生秧粉。

2.根据权利要求1所述的一种缓释钾肥的盐碱地玉米用保水剂，其特征在于：所述保水剂，以重量份计，包括以下组分: 淀粉30～70份、丙烯酸130～370份、丙烯酰胺70～230份、硫酸钾1.1～3.1份、碳酸钾1.6～4.5份、钾镁肥1.1～3.1份、石花菜粉1～3.1份、淡紫拟青霉1～3.1份、发酵猪粪0.5～1.5份、发酵马粪1.6～4.5份、豆角皮粉1.5～3.2份、花生秧粉0.5～1.5份、麦饭石粉1.1～3.2份、蛭石粉0.5～1.5份、丝氨酸1.1～3.2份、脯氨酸0.6～1.5份、吲哚丁酸1～3.2份、引发剂0.4～1.3份、交联剂0.05～0.14份、水110～300份。

3.根据权利要求2所述的一种缓释钾肥的盐碱地玉米用保水剂，其特征在于：所述淀粉包括玉米淀粉、豆薯淀粉、山药淀粉、豌豆淀粉、高粱淀粉，所述各成分的质量比为13：3：5：4：8。

4.根据权利要求2所述的一种缓释钾肥的盐碱地玉米用保水剂，其特征在于：所述交联剂为N,N～亚甲基双丙烯酰胺；所述引发剂为过硫酸钾。

5.根据权利要求2所述的一种缓释钾肥的盐碱地玉米用保水剂，其特征在于：所述石花菜粉的目数为90～180目；所述发酵猪粪和发酵马粪是干燥的目数为30～120目粉。

6.根据权利要求2所述的一种缓释钾肥的盐碱地玉米用保水剂，其特征在于：所述豆角皮粉和花生秧粉的目数为20～120目；所述麦饭石粉和蛭石粉的目数为40～220目。

7.一种缓释钾肥的盐碱地玉米用保水剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括淀粉的处理，所述淀粉的处理包括制备单体溶液步骤、淀粉醚化步骤、聚合步骤。

8.根据权利要求7所述的一种缓释钾肥的盐碱地玉米用保水剂的制备方法，其特征在于：所述淀粉醚化步骤，在反应瓶中一次加入无水乙醇，氢氧化钠溶液，搅拌15min，再加入淀粉搅拌成浆，在25～30℃下搅拌反应90min，加入溶于无水乙醇，并加入氢氧化钠中和后的氯酸溶液，在45～55℃下进行醚化反应。

9.根据权利要求6所述的一种缓释钾肥的盐碱地玉米用保水剂的制备方法，其特征在于：所述制备单体溶液步骤，用20%氢氧化钾溶液对丙烯酸进行中和反应，丙烯酸的中和度为78%。

10.一种缓释钾肥的盐碱地玉米用保水剂及其在盐碱地玉米种植中的应用，其特征在于：所述保水剂的用量为2.7～5.6kg/亩。