CN108101631A - 一种油菜复合抗旱保水剂及制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油菜复合抗旱保水剂及制备方法和应用，它由聚乙二醇、聚丙烯酸、硝酸钙、硝酸钾、磷酸二氢钠、氯化钾、氯化钙、硫酸锌、硫酸镁、钼酸铵、硼砂、乙二胺四乙酸铁钠等和一定比例的糊化剂量组成，步骤是：A、称取预糊化淀粉，在容器中加水调成糊；B、糊化后，冷却加入聚乙二醇、聚丙烯酸混合，得胶状物；C、将胶状物在氮气下反应，反应后用熟石灰中和；D、通过接枝共聚和爆聚，冷却，在烤房内烘干，粉碎，得接枝共聚物，再按比例添加盐类化合物、微量元素、植物激素并混合均匀后进行粉碎，得到保水剂。油菜专用，配方合理，方法易行，增产高效，安全环保，对环境和植物无毒无害，价格低廉，可自然降解，环境友好，绿色无害。

Description

一种油菜复合抗旱保水剂及制备方法和应用

技术领域

本发明属于抗旱节水农业与土壤肥料技术领域，更具体涉及一种油菜复合抗旱保水剂，同时还 涉及一种油菜复合抗旱保水剂的制备方法，还涉及一种油菜复合抗旱保水剂的用途，该产品针对油 菜抗(耐)干旱机理，以植物生长调节物质为主要成分，并复混添加微量元素精制而成，具有诱导 油菜自身抗旱能力，保水保肥，改良土壤结构，促进油菜生长，增加油菜产量的功效，适合于在北 方干旱地区和南方季节性干旱区油菜生产上推广应用。

背景技术

干旱是影响植物生长、发育最重要的非生物胁迫之一。干旱胁迫下，植株形态结构生理发育均 发生改变，综合反映是就是生长受到抑制，产量品质受到严重影响。

油菜作为世界第三大油料作物和中国第一大食用植物油料作物种植范围非常广泛，目前随着机 械化生产的普及，油菜已经渐渐由传统的移栽模式向直播转变，直播对土壤墒情要求更为严格，水 分不足会严重影响发芽率。特别是中国长江流域主产区油菜经常容易遇到秋旱，直接导致油菜出苗 率低，苗期生长受到严重影响，从而引起油菜大面积减产，干旱已经成为了中国油菜生产中的重要 限制因子，解决干旱问题迫在眉睫，合理的栽培方式可以一定程度上减轻干旱对油菜的影响，在油 菜关键生育时期施用抗旱保水剂能有效减轻干旱对油菜生产的危害，对油菜生产具有重要的意义。

保水剂是近年来发展迅速的化学节水技术，又称土壤保墒剂、抗蒸腾剂、保湿剂、贮肥蓄药剂 或微型水库，是一种超高吸水保水能力的高分子聚合物。它能迅速吸收比自身重数百倍甚至上千倍 的去离子水、数十倍至近百倍的含盐水分，而且具有反复吸水功能，在土壤中能将雨水或浇灌水迅 速吸收并保住，变为固态水而不流动不渗失，长久保持局部恒湿、天旱时缓慢释放供植物利用，提 高水分利用率，起到保水的效果；还可以利用吸收的水分减少土壤的昼夜温差，对土温升降有缓冲 作用，起到保温的效果；另外随着吸水膨胀和失水收缩的规律性变化，可使周围土壤由紧实变为疏 松，孔隙增大，从而在一定程度上改善土壤的通透状况。抗旱保水剂被广泛用于土地荒漠化治理、 农林作物种植、园林绿化等领域。将成为继化肥、农药、地膜之后又一个对农作物起重要作用的且 易被农民接受的化学制品。

20世纪60年代初Fanta和Russell率先研究合成了淀粉接枝丙烯腈聚合物，获得了一种新型的功能 高分子吸水材料，并于70年代初将其应用到玉米、大豆种子涂层，树苗移栽等方面。1974年，保水 剂在美国实现了工业化生产。随后美国、日本、德国、法国等国家的一些公司在保水剂的品种、制 造方法、性能和应用领域等方面进行了大量的研究工作，将保水剂用于改良沙漠、防止土壤侵蚀和 节水农业等，十几年前世界总产量就已经达到80多万吨，近30个国家已普遍用于工业、农业、建筑、 园艺、卫生等多种领域,并开始意识到在农林方面应用的广阔前景。国内保水剂的研究工作起步较 晚，始于20世纪80年代初，目前已有50多家单位从事保水剂的研究工作，并不断取得一些新成果， 其中农用的高吸水树脂，多数称高效抗旱保水剂、强力吸水保水剂和复合型抗旱保水剂等。

保水剂是一种内部含有大量强亲水性基团(如羧基、磺酸基、酰胺基、羟基等)的三维网状结 构聚合物，吸水后三维网状结构溶胀，加大了蓄水能力，减少土壤的水分蒸发量和入渗速率增加水 分利用率；保水剂分子具有的离子基团能通过吸附、离子交换、络合等方式和部分肥料离子结合， 减少肥料淋溶损失，提高肥料利用率；保水剂吸水后溶胀，使土壤容重下降，孔隙度增加，促进土 壤团粒结构形成，有利于土壤空气流通；土壤持水量的增加能增加土壤的比热容，起到调节土壤温 度的作用。

本油菜专用复合抗旱保水剂针对油菜抗(耐)干旱机理，以植物生长调节物质为主，并复混添 加微量元素精制而成，具有诱导油菜自身抗旱能力，保水保肥，改良土壤结构，促进油菜生长，增 加油菜产量的功效。

发明内容

本发明目的是在于提供了一种油菜复合抗旱保水剂，配方合理，使用效果非常好，采用可降解 型的天然高分子接枝共聚物，吸水率400-800倍，能快速吸收，储存并缓慢释放水份和养份，添加了 油菜需要的大量、微量元素还添加了植物生长调节剂，除了保水外，还改良了土壤结构，提高了地 力效果，每亩用量2-3kg，成本低廉，提高种子发芽率5-15％，提早出苗1.5-3天，且促进根系生长， 使油菜根系更深更发达。

本发明的另一个目的是在于提供了一种油菜复合抗旱保水剂的制备方法，方法易行，工艺流程 简单、操作方便，其生产原料来源广泛，生产成本低廉，生产过程中无废产品，环境友好，可免除 粉尘污染，是一种能耗低、生产能力强，适合中、小企业生产应用。

本发明最后一个目的在于提供了一种油菜复合抗旱保水剂在油菜专用的抗旱中的应用，保水保 肥，保温改土，增产高效，安全环保，PH值中性，对环境和植物无毒无害，价格低廉，可自然降解， 环境友好，绿色无害。

为了达到上述目的，本发明采取以下技术措施：

一种油菜复合抗旱保水剂，它由以下重量份的原料组成：

所述的预糊化淀粉为马铃薯变性α-淀粉，本品用的是昌隆的食用预糊化淀粉，预糊化淀粉快速 溶于冷水而形成高粘度淀粉糊，可省去淀粉加热糊化的步骤，简约工序。预糊化淀粉快速溶于冷水 而形成高粘度淀粉糊的特性使其在很多方面起到了成功的应用。如在金属铸造中作砂型粘合剂；在 纺织工业中广泛地用作上浆剂；在建筑业中用作水质涂料等到；此外还可作为进一步变性处理的原 料。如在淀接枝共聚物的制备中，淀粉原料先经预糊化后再进行接枝反应，可使接枝支链聚合物的 平均分子量显著增加，而接枝频率却可大大下降。预糊化淀粉快速溶于冷水而形成高粘度淀粉糊的 特性使其在很多方面起到了成功的应用。如在金属铸造中作砂型粘合剂；在纺织工业中广泛地用作 上浆剂；在建筑业中用作水质涂料等到；此外还可作为进一步变性处理的原料。如在淀接枝共聚物 的制备中，淀粉原料先经预糊化后再进行接枝反应，可使接枝支链聚合物的平均分子量显著增加，而接枝频率却可大大下降。

所述的源叶生根粉S18146、脱落酸：国药化试CAS号14375-45-2。

一种油菜复合抗旱保水剂，它由以下重量份的原料组成(优选范围)：

一种油菜复合抗旱保水剂，它由以下重量份的原料组成(较好范围)：

一种油菜复合抗旱保水剂，它由以下重量份的原料组成(好范围)：

一种油菜复合抗旱保水剂，它由以下重量份的原料组成(最好范围)：

一种油菜复合抗旱保水剂，它由以下重量份的原料组成：

以上配比，最关键的是共聚物的组成成分，植物生长调节剂生根粉和吲哚乙酸及油菜专用肥料 硼砂，其天然高分子接枝共聚物可降解，不污染环境，吸水率高，能快速吸收，储存并缓慢释放水 分和养分，除了保水外，还改良了土壤结构，一定程度上改善土壤的通透状况，解决了水旱轮作的 土壤板结的问题。补充油菜需要的大量、微量元素，显著提高种子发芽率且促进根系生长，使油菜 根系更深更发达。

一种油菜复合抗旱保水剂的制备方法，其步骤是：

A、按比例称取预糊化淀粉，加入45-55％的水调成糊(必要时应用搅拌容器进行调制)；

B、糊化后，冷却50-70℃时加入比例的聚乙二醇、聚丙烯酸混合，得到一种胶状物；

C、将胶状物在氮气的保护下于30-80℃条件下反应1-3小时，反应后用熟石灰中和至PH6-8；

D、通过接枝共聚和爆聚，冷却到35-45℃范围内切片，在90-100℃烤房内烘干7－9小时，冷却 到常温(20－25℃，以下相同)，得到一种天然高分子接枝共聚物。将共聚物常温粉碎到150-300目后 备用。按配方比例将共聚物、盐类化合物、微量元素、植物激素混合均匀再次粉碎到300目左右，得 到一种油菜复合抗旱保水剂，即成品。

所述的盐类化合物为：按配方比例将硝酸钙、硝酸钾、磷酸二氢钠、氯化钾、氯化钙混合均匀；

所述的微量元素为：按配方比例将硫酸锌、七水硫酸镁、钼酸铵、硼砂、乙二胺四乙酸铁钠混 合均匀；

所述的植物激素为：按配方比例将源叶生根粉、吲哚乙酸、脱落酸混合均匀。

本发明主要是提供了一种天然高分子聚合物的制备方法，取代了传统的树脂型保水剂，而且本 产品原料主要是淀粉，价格低廉，可降解，不会造成土壤及水体污染。本发明与市场上卖的抗旱保 水剂相比，添加了植物生长所需养分，生长调节剂等，兼具了保水剂和肥料的双重作用。与其他复 合型保水剂相比，这款发明是为油菜量身定做，肥料添加种类及比例，都是针对油菜生长所需添加。 可以一定程度上解决油菜生产中出苗，壮苗，越冬等关键时期的干旱缺水问题，具有重要作用和意 义。

一种油菜复合抗旱保水剂在油菜专用的抗旱中的应用，其步骤是：

A、先进行盆栽实验，模拟干旱并施用保水剂，对油菜生长监测并采集样品测定，从6个配方中 筛选出一组配比最好的；

B、于2014-2016年用制成的产品在湖北省武汉市中国农科院油料作物研究所阳逻基地进行小区 试验，保水剂按比例与土混合均匀，与底肥一起施用，油菜采用直播条播，调查出苗情况；

C、试验设5个处理：(1)亩施1kg保水剂(处理1)；(2)亩施2kg保水剂(处理2)；(3)亩施3kg保水 剂(处理3)；(4)不施保水剂(空白对照)(5)亩施2kg市售普通保水剂(处理4)；

1、不同抗旱保水剂施用量对土壤含水量的影响

播种时各处理0cm～40cm土壤含水量没有大的差异；油菜蕾薹期测定，0cm～10cm土层， 处理1，处理2处理3和处理4比对照分别提高3.25％、5.44％、3.19％和2.86％，10cm～20cm土层， 处理1，处理2处理3和处理4比对照分别提高6.43％、8.62％、6.53％和5.74％；20cm～40cm土层， 处理1，处理2处理3和处理4比对照分别提高8.19％、11.78％、8.82％和7.47％。试验结果表明：使用 保水剂处理使土壤含水、保水能力得到明显提高，不同施用量对土壤影响也有不同，使用量过大或 过少均会影响保水剂保水效果，本品较市售保水剂，有更好的保水效果。

2、不同抗旱保水剂施用量对油菜生长及产量的影响

播种前将保水剂与肥料混合施用，可以提高种子萌发率，缩短发芽周期，促进生长。将保水剂 处理与对照作比较，施用保水剂可提高油菜出苗率及幼苗的成活率。

施用抗旱保水剂不仅对油菜发芽率，齐苗率有影响，对整个生育期生长及产量都有一定的影响， 从表1数据可以得出，处理2(亩施2kg保水剂)的效果最好，处理3和处理1差异不大，说明施用量过 少和过多都不利于抗旱保水效果最好的发挥作用，处理4较空白对照效果好一点，但效果远远低于另 外三个处理，说明本产品比市售一般保水剂具有更好的效果。

表1抗旱保水剂对油菜越冬期生长的影响

表2抗旱保水剂对油菜产量的影响

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

A、本发明产品吸水率400-800倍，能快速吸收，储存并缓慢释放水份和养份，并有效控制土壤 水分蒸发和渗漏，保证根系水分养分供应，提高肥水利用率。肥料失效后降解成有机肥，环境友好 无污染。

B、本发明产品根据油菜发育规律，添加了油菜生长需要的大量元素及微量元素，还添加了可促 进生长的植物生长调节剂，因此，较之目前市场上销售的抗旱保水剂，除了具备保水剂的功能，还 有肥料功能，而且肥料配比是针对油菜生产。

C、本发明吸水后溶胀，使土壤容重下降，孔隙度增加，促进土壤团粒结构形成，有利于土壤空 气流通，促进根系生长，而且土壤持水量的增加能增加土壤的比热容，使地温变化得到缓冲，还能 一定程度上保护油菜安全越冬。

具体实施方式

本发明所述技术方案，如未特备说明，均为本领域的常规方案；所述试剂或材料，如未特备说 明，均来源于商业渠道。

实施例1：

一种油菜复合抗旱保水剂，它由以下重量份的原料组成：

一种油菜复合抗旱保水剂的制备方法，其步骤是：

A、按比例称取预糊化淀粉(马铃薯淀粉)，在带有搅拌容器中加入重量比55％的水调成糊；

B、糊化后，冷却60℃时加入聚乙二醇、聚丙烯酸混合，得到一种胶状物；

C、将胶状物在氮气的保护下于80℃条件下反应2小时，反应后用熟石灰中和至pH6.5；

D、通过接枝共聚和爆聚，冷却到35-45℃范围内切片，在90-100℃烤房内烘干7－9小时，冷却 到常温(20－25℃，以下相同)，得到一种天然高分子接枝共聚物。将共聚物常温粉碎到150-300目后 备用。按配方比例将共聚物、盐类化合物、微量元素、植物激素混合均匀再次粉碎到300目，得到一 种油菜复合抗旱保水剂，即成品。

所述的盐类化合物为：按配方比例将硝酸钙、硝酸钾、磷酸二氢钠、氯化钾、氯化钙混合均匀；

所述的微量元素为：按配方比例将硫酸锌、七水硫酸镁、钼酸铵、硼砂、乙二胺四乙酸铁钠混 合均匀；

所述的植物激素为：按配方比例将源叶生根粉、吲哚乙酸、脱落酸混合均匀。

通过上述技术措施，主要有以下几点优点和效果：1、保水保肥：迅速吸水，并具有反复吸水功 能，在土壤墒情良好时将水份迅速吸收并固定住，同时将土壤中溶于水中的化肥，农药等农作物生 长所需要的营养物质固定其中，达到了节水节肥，提高了水肥利用率的效果，保证了秋旱情况下油 菜的安全出苗，壮苗。2、保温改土：增加土壤容重，缓冲土温变化，起到土壤保温的效果，帮助油 菜安全越冬；一定程度上改善土壤的通透状况，解决了水旱轮作的土壤板结问题。3、增产高效：通 过诱导油菜自身抗旱能力，使油菜在干旱胁迫条件下，仍然维持光合作用，地下部根系发育良好， 与对照比较，显著的促进了油菜生长，提高了油菜产量。4、安全环保：PH值中性，对环境和植物 无毒无害，价格低廉，可自然降解，环境友好，绿色无害。

实施例2－6：

一种油菜复合抗旱保水剂，它由以下重量份的原料组成：

其制备步骤与实施例1相同。

通过上面的具体实施例将配方中各原料比例范围不断优化，最终制定出最佳配方。使得各原料 比例达到最佳，尤其是盐类化合物及植物生长调节剂添加比例，经过比例调试，选出最适宜油菜生 长的肥料配比。

实施例7：

一种油菜复合抗旱保水剂在油菜专用的抗旱中的应用，其步骤是：

A、先进行盆栽实验，模拟干旱并施用保水剂，对油菜生长监测并采集样品测定，从6个配方中 筛选出一组配比最好的；

B、于2014-2016年用制成的产品在湖北省武汉市中国农科院油料作物研究所阳逻基地进行小区 试验，保水剂按比例与土混合均匀，与底肥一起施用，油菜采用直播条播，调查出苗情况；

C、试验设5个处理：(1)亩施1kg保水剂(处理1)；(2)亩施2kg保水剂(处理2)；(3)亩施3kg保水 剂(处理3)；(4)不施保水剂(空白对照)(5)亩施2kg市售普通保水剂(处理4)；

1、不同抗旱保水剂施用量对土壤含水量的影响：

播种时各处理0cm～40cm土壤含水量没有大的差异；油菜蕾薹期测定，0cm～10cm土层， 处理1，处理2处理3和处理4比对照分别提高3.25％、5.44％、3.19％和2.86％，10cm～20cm土层， 处理1，处理2处理3和处理4比对照分别提高6.43％、8.62％、6.53％和5.74％；20cm～40cm土层， 处理1，处理2处理3和处理4比对照分别提高8.19％、11.78％、8.82％和7.47％。试验结果表明：使用 保水剂处理使土壤含水、保水能力得到明显提高，不同施用量对土壤影响也有不同，使用量过大或 过少均会影响保水剂保水效果，本品较市售保水剂，有更好的保水效果。

2、不同抗旱保水剂施用量对油菜生长及产量的影响：

播种前将保水剂与肥料混合施用，可以提高种子萌发率，缩短发芽周期，促进生长。将保水剂 处理与对照作比较，施用保水剂可提高油菜出苗率及幼苗的成活率。

施用抗旱保水剂不仅对油菜发芽率，齐苗率有影响，对整个生育期生长及产量都有一定的影响， 从表1数据可以得出，处理2(亩施2kg保水剂)的效果最好，处理3和处理1差异不大，说明施用量过 少和过多都不利于抗旱保水效果最好的发挥作用，处理4较空白对照效果好一点，但效果远远低于另 外三个处理，说明本产品比市售一般保水剂具有更好的效果。

表1抗旱保水剂对油菜越冬期生长的影响

表2抗旱保水剂对油菜产量的影响

Claims (8)

1.一种油菜复合抗旱保水剂，它由以下重量份的原料组成：

原料 重量份

预糊化淀粉 75-90

聚丙烯酸 1.5-3.0

聚乙二醇 1.5-3.0

硝酸钾 0.5-2.0

硝酸钙 0.5-2.0

七水硫酸镁 0.3-1.5

磷酸二氢钠 0.5-2.0

氯化钾 0.3-2.0

氯化钙 0.5-2.0

硫酸锌 0.3-2.0

钼酸铵 0.2-2.0

硼砂 0.2-1.0

乙二胺四乙酸铁钠 0.3-1.5

源叶生根粉 2.0-5.0

吲哚乙酸 0.5-1.0

脱落酸 0.5-1.0。

2.根据权利要求1所述的一种油菜复合抗旱保水剂，其特征在于：

原料 重量份

预糊化淀粉 78-88

聚丙烯酸 1.5-2.8

聚乙二醇 1.5-2.5

硝酸钾 0.5-1.5

硝酸钙 0.5-1.5

七水硫酸镁 0.3-1.0

磷酸二氢钠 0.5-1.6

氯化钾 0.3-1.5

氯化钙 0.5-1.2

硫酸锌 0.3-1.5

钼酸铵 0.2-1.5

硼砂 0.5-1.0

乙二胺四乙酸铁钠 0.7-1.5

源叶生根粉 2.5-5.0

吲哚乙酸 0.5-1.0

脱落酸 0.5-1.0。

3.根据权利要求1所述的一种油菜复合抗旱保水剂，其特征在于：

原料 重量份

预糊化淀粉 80-85

聚丙烯酸 2.0-2.5

聚乙二醇 1.5-2.5

硝酸钾 0.5-1.5

硝酸钙 0.5-1.0

七水硫酸镁 0.3-1.0

磷酸二氢钠 0.5-1.2

氯化钾 0.6-1.5

氯化钙 0.8-1.2

硫酸锌 0.5-1.5

钼酸铵 0.5-1.5

硼砂 0.5-1.0

乙二胺四乙酸铁钠 0.7-1.5

源叶生根粉 2.5-4.5

吲哚乙酸 0.5-1.0

脱落酸 0.5-1.0。

4.根据权利要求1所述的一种油菜复合抗旱保水剂，其特征在于：

原料 重量份

预糊化淀粉 81-84

聚丙烯酸 2.0-2.5

聚乙二醇 1.5-2.4

硝酸钾 0.6-1.5

硝酸钙 0.8-1.0

七水硫酸镁 0.6-1.0

磷酸二氢钠 1.0-1.2

氯化钾 0.6-1.0

氯化钙 0.8-1.0

硫酸锌 0.5-1.0

钼酸铵 0.6-1.0

硼砂 0.5-1.0

乙二胺四乙酸铁钠 0.7-1.2

源叶生根粉 2.5-4.0

吲哚乙酸 0.5-1.0

脱落酸 0.5-1.0。

5.根据权利要求1所述的一种油菜复合抗旱保水剂，其特征在于：

原料 重量份

预糊化淀粉 82-84

聚丙烯酸 2.0-2.5

聚乙二醇 1.5-2.4

硝酸钾 0.6-1.5

硝酸钙 0.8-1.0

七水硫酸镁 0.6-1.0

磷酸二氢钠 0.8-1.2

氯化钾 0.7-1.0

氯化钙 0.8-1.0

硫酸锌 0.5-0.7

钼酸铵 0.6-0.8

硼砂 0.5-0.7

乙二胺四乙酸铁钠 0.7-1.2

源叶生根粉 2.5-3.5

吲哚乙酸 0.5-0.8

脱落酸 0.5-0.7。

6.根据权利要求1所述的一种油菜复合抗旱保水剂，其特征在于：

原料 重量份

预糊化淀粉 83

聚丙烯酸 2.0

聚乙二醇 2.0

硝酸钾 1.0

硝酸钙 0.9

七水硫酸镁 0.7

磷酸二氢钠 0.8

氯化钾 0.9

氯化钙 1.0

硫酸锌 0.7

钼酸铵 0.8

硼砂 0.7

乙二胺四乙酸铁钠 1.0

源叶生根粉 3.0

吲哚乙酸 0.8

脱落酸 0.7。

7.权利要求1所述的一种油菜复合抗旱保水剂的制备方法，其步骤是：

A、按比例称取预糊化淀粉，加入45-55％的水应用搅拌容器调制成糊；

B、糊化后，冷却50-70℃时加入比例的聚乙二醇、聚丙烯酸混合，得到一种胶状物；

C、将胶状物在氮气的保护下于30-80℃条件下反应1-3小时，反应后用熟石灰中和至PH6-8；

D、通过接枝共聚和爆聚，冷却到35-45℃范围内切片，在90-100℃烤房内烘干7－9小时，冷却到常温，得到一种天然高分子接枝共聚物，将共聚物常温粉碎到150-300目后备用，按配方比例将共聚物、盐类化合物、微量元素、植物激素混合均匀再次粉碎到300目，得到一种油菜复合抗旱保水剂；

所述的盐类化合物为：按配方比例将硝酸钙、硝酸钾、磷酸二氢钠、氯化钾、氯化钙混合均匀；

所述的微量元素为：按配方比例将硫酸锌、七水硫酸镁、钼酸铵、硼砂、乙二胺四乙酸铁钠混合均匀；

所述的植物激素为：按配方比例将源叶生根粉、吲哚乙酸、脱落酸混合均匀。

8.权利要求1所述的一种油菜复合抗旱保水剂在油菜专用抗旱中的应用。