CN108949189A - 一种农业土壤水分阻滞剂及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种农业土壤水分阻滞剂，按照质量百分比由以下材料组成，聚己内酯3～7％、聚乳酸1～3％、γ‑聚谷氨酸50～55％、石英砂30～35％、氯代棕榈油甲酯3～7％、甘油2～4％，以上各组分质量百分比之和为100％。本发明还公开了水分阻滞剂的制备方法，具体为：按照以上质量百分比称取原材料，混合均匀后再挤出制粒，即获得水分阻滞剂。本发明的阻滞剂本身为生物可降解材料，在耕作土壤中能够被微生物降解。此外，能够有效阻滞农业土壤中水分向非耕作层渗透，将非生育期的降雨保存下来,增加土壤入渗、减少径流产生、提高土壤墒情、有效防止水土流失及土壤贫瘠化。

Description

一种农业土壤水分阻滞剂及制备方法
技术领域
本发明属于农业土壤保护方法技术领域，具体涉及一种农业土壤水分阻滞剂，还涉及一种农业土壤水分阻滞剂的制备方法。
背景技术
我国北方旱农地区有耕地0.34亿km2,占全国耕地的1/3,其中有0.23亿km2因水资源短缺无法灌溉,在降雨250～500mm地区充分利用降水是农业可持续发展的根本途径。此外,随着农业集约化程度的提高,过量施用氮、磷肥,加之夏季作物的生长期正逢7～9月高温多雨季节,因此氮、磷素淋失较为严重,不仅造成了资源的浪费,而且对地下水和地表水环境构成了严重威胁。目前,我国北方地区用于集雨节水耕作的方法主要是垄上覆膜耕作,虽然垄上覆膜耕作的集雨效果较为明显,但普遍使用的地膜厚度为0.008mm，拉伸负荷较低，易破碎，残膜机械回收率低，使田间残膜量随覆膜年限延长而增加，长期使用地膜将在耕地土壤中形成“白色污染”,残膜对土壤—作物生态系统的负面效应日益凸显。
发明内容
本发明的目的是提供一种农业土壤水分阻滞剂，解决了干旱地区集雨节水保肥、可替代现有技术中使用地膜保护水土流失的问题。
本发明的目的还在于提供一种农业土壤水分阻滞剂的制备方法。
本发明所采用的第一种技术方案是，一种农业土壤水分阻滞剂，按照质量百分比由以下材料组成，聚己内酯3～7％、聚乳酸1～3％、γ-聚谷氨酸50～55％、石英砂30～35％、氯代棕榈油甲酯3～7％、甘油2～4％，以上各组分质量百分比之和为100％。
本发明的特点还在于，
聚乳酸分子量为1500～3000Da，聚己内酯分子量为5000～10000Da，γ-聚谷氨酸分子量为5000～35000Da。
本发明所采用的第二种技术方案是，一种农业土壤水分阻滞剂的制备方法，具体操作步骤如下：
步骤1，按照质量百分比称取以下材料：聚己内酯3～7％、聚乳酸1～3％、γ-聚谷氨酸50～55％、石英砂30～35％、氯代棕榈油甲酯3～7％、甘油2～4％，以上各组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1称取的所有材料搅拌混合均匀，然后置入挤出造粒机，在挤出造粒机中制粒，得到水分阻滞剂。
本发明的特点还在于，
步骤2搅拌混合温度为50～60℃，搅拌混合时间10～24h。
步骤2制粒温度为70～80℃.
水分阻滞剂颗粒粒径大小为0.5～2.8mm。
反应机理：γ-聚谷氨酸为高水溶性，聚乳酸为水溶性但需要一定温度方可溶胀，其余材料除石英砂外均为水溶性。聚己内酯、聚乳酸、γ-聚谷氨酸等三种高分子与氯代棕榈油甲酯和甘油混合可降低高分子玻璃化转移温度(Tg)，能够使其快速溶胀。其中石英砂密度较大，加入土壤中，淋水后随水沉降到非耕层。
阻水机理：随着阳光照射，土壤温度会随之升高，在温度达到高分子玻璃化转移温度后，这几种高分子会溶胀，在非耕层形成一层致密的阻水层。
本发明的有益效果是：本发明的一种农业土壤水分阻滞剂，该阻滞剂本身为生物可降解材料，在耕作土壤中能够被微生物降解。此外，能够有效阻滞农业土壤中水分向非耕作层渗透，将非生育期的降雨保存下来,增加土壤入渗、减少径流产生、提高土壤墒情、有效防止水土流失及土壤贫瘠化,还能提高土壤生态功能，并且防止有机肥料的污染，给植被或作物提供一个良好的生长环境,促进植被或作物的生长。在干旱地区运用能起到集雨节水保肥效果,是具有很高的适用价值和广阔的推广应用前景的。
附图说明
图1是本发明一种农业土壤水分阻滞剂与传统阻滞剂对比图。
具体实施方式
本发明提供的一种农业土壤水分阻滞剂，按照质量百分比由以下材料组成，聚己内酯3～7％、聚乳酸1～3％、γ-聚谷氨酸50～55％、石英砂30～35％、氯代棕榈油甲酯3～7％、甘油2～4％，以上各组分质量百分比之和为100％。
聚乳酸分子量为1500～3000Da，聚己内酯分子量为5000～10000Da，γ-聚谷氨酸分子量为5000～35000Da。
本发明的一种农业土壤水分阻滞剂的制备方法，具体操作步骤如下：
步骤1，按照质量百分比称取以下材料：聚己内酯3～7％、聚乳酸1～3％、γ-聚谷氨酸50～55％、石英砂30～35％、氯代棕榈油甲酯3～7％、甘油2～4％，以上各组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1称取的所有材料搅拌混合均匀，搅拌混合温度为50～60℃，搅拌混合时间10～24h；然后置入挤出造粒机，在挤出造粒机中制粒，制粒温度为70～80℃，得到水分阻滞剂，水分阻滞剂颗粒粒径大小为0.5～2.8mm。
下面结合实施例对本发明进行详细说明
实施例1
步骤1，称取以下材料：分子量为5000Da的聚己内酯30g、分子量为3000Da的聚乳酸30g、分子量为10000Da的γ-聚谷氨酸500g、石英砂350g、氯代棕榈油甲酯70g、甘油20g。
步骤2，将步骤1称取的所有材料搅拌混合均匀，搅拌混合温度为50℃，搅拌混合时间10h；然后置入挤出造粒机，在挤出造粒机中制粒，制粒温度为70℃，得到水分阻滞剂，水分阻滞剂中97％以上颗粒粒径为0.5～2.8mm。
实施例2
步骤1，称取以下材料：分子量为10000Da的聚己内酯70g、分子量为1500Da的聚乳酸10g、分子量为80000Da的γ-聚谷氨酸550g、石英砂300g、氯代棕榈油甲酯30g、甘油40g；
步骤2，将步骤1称取的所有材料搅拌混合均匀，搅拌混合温度为60℃，搅拌混合时间24h，然后置入挤出造粒机，在挤出造粒机中制粒，制粒温度为80℃，得到水分阻滞剂，水分阻滞剂中97％以上颗粒粒径为0.5～2.8mm。
实施例3
步骤1，称取以下材料：分子量为9000Da的聚己内酯30g、分子量为2500Da的聚乳酸30g、分子量为80000Da的γ-聚谷氨酸550g、石英砂300g、氯代棕榈油甲酯70g、甘油20g；
步骤2，将步骤1称取的所有材料搅拌混合均匀，搅拌混合温度为55℃，搅拌混合时间15h；然后置入挤出造粒机，在挤出造粒机中制粒，制粒温度为75℃，得到水分阻滞剂，水分阻滞剂中97％以上颗粒粒径为0.5～2.8mm。
实施例4
步骤1，称取以下材料：分子量为8000Da的聚己内酯60g、分子量为2000Da的聚乳酸20g、分子量为80000Da的γ-聚谷氨酸530g、石英砂320g、氯代棕榈油甲酯40g、甘油30g；
步骤2，将步骤1称取的所有材料搅拌混合均匀，搅拌混合温度为57℃，搅拌混合时间18h；然后置入挤出造粒机，在挤出造粒机中制粒，制粒温度为75℃，得到水分阻滞剂，水分阻滞剂中97％以上颗粒粒径为0.5～2.8mm。
下表1是本发明农业土壤水分阻滞剂与现有农业土壤保水方法所得阻水率的比较表
表1
由表1可以看出，本发明制备的阻滞剂的较传统农业土壤保水方法获得的阻水率较高，是一种非常有效防止水分流失的阻水剂，该阻滞剂可保水保肥，可被耕作土壤中微生物降解，为环境友好型材料。适用于降水量较少地区，可保证耕作层水分充足，保证耕作层作物的养分吸收。
本发明制备了一种农业土壤水分阻滞剂，该阻滞剂在分散在土壤表面后在一定时间内在土壤耕作层一定深度中形成一层致密的保护膜，有效地减少水分由耕作层向非耕作层的运动，还能防止氮、磷等有机肥流出耕作层，此外，在一定时间内该阻滞剂可被环境中微生物自然降解。
本阻滞剂使用方法：1.可直接洒在土壤地表，后采用机械喷淋装置洒水。本阻滞剂的用量为7500～1100kg/666.67m2。
如图1所示，本发明制备的一种农业土壤水分阻滞剂，其阻水效果明显优于市面上销售的阻水剂。

Claims (6)

1.一种农业土壤水分阻滞剂，其特征在于，按照质量百分比由以下材料组成，聚己内酯3～7％、聚乳酸1～3％、γ-聚谷氨酸50～55％、石英砂30～35％、氯代棕榈油甲酯3～7％、甘油2～4％，以上各组分质量百分比之和为100％。
2.根据权利要求1所述的一种农业土壤水分阻滞剂的制备方法，其特征在于，所述聚乳酸分子量为1500～3000Da，所述聚己内酯分子量为5000～10000Da，所述聚乳酸分子量为10000～80000Da。
3.一种农业土壤水分阻滞剂的制备方法，其特征在于，具体操作步骤如下：
步骤1，按照质量百分比称取以下材料：聚己内酯3～7％、聚乳酸1～3％、γ-聚谷氨酸50～55％、石英砂30～35％、氯代棕榈油甲酯3～7％、甘油2～4％，以上各组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1称取的所有材料搅拌混合均匀，然后置入挤出造粒机，在挤出机中制粒，得到水分阻滞剂。
4.根据权利要求3所述的一种农业土壤水分阻滞剂的制备方法，其特征在于，步骤2所述搅拌混合温度为50～60℃，搅拌混合时间10～24h。
5.根据权利要求3所述的一种农业土壤水分阻滞剂的制备方法，其特征在于，步骤2所述制粒温度为70～80℃。
6.根据权利要求3所述的一种农业土壤水分阻滞剂的制备方法，其特征在于，步骤2所述水分阻滞剂颗粒粒径大小为0.5～2.8mm。
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