CN109734512A - 一种水稻包膜缓释增氧气肥 - Google Patents

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金千瑜
朱练峰
张均华
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Abstract

本发明提供一种水稻包膜缓释增氧气肥，由50‑60份氧肥、20‑30份粘结剂、8‑15份包膜材料、水适量组成。本发明能够给长时间淹水水稻根际提供缓慢释放的氧气，该氧肥生产的氧气气泡能在较长时间内被粗糙表面吸附，增加产生的氧气在溶液中的滞留时间和释放速率；另一方面，该表面吸附的氧气气泡能发挥一定的物理阻隔作用，也能一定程度上控制氧气的缓慢释放。作为填充物质的凹凸棒土和沸石粉，一方面具有优异的粘结性能，同时还具有一定的阳离子交换性，能吸附氧气反应的副产物，该肥料颗粒的超疏水性也便于运输和贮存；氧气缓释气肥制作工艺简单，成本低，可借鉴当前成熟的圆盘造粒和包膜工艺、生产效率较高。

Description

一种水稻包膜缓释增氧气肥
技术领域
本发明属于肥料技术领域，涉及一种适宜于长期淹水水稻的包膜缓释增氧气肥，尤其涉及一种水稻包膜缓释增氧气肥。
背景技术
水稻是我国重要的粮食作物。随着全球气候异常，局部地区暴雨、洪涝灾害频发，灌溉不当或排水设施不良等因素造成的稻田长期淹水会诱导根际缺氧。稻田低氧胁迫严重影响植株的能量代谢，同时引起细胞质的酸化，不利于植株生长。虽然水稻作物淹水植物，但根部长期缺氧也会导致水稻生长和产量潜力受到严重抑制，其中在孕穗期到灌浆期对水稻影响最大，已成为制约我国水稻产量的关键非生物胁迫因子。此外，在我国存在大面积的南方冷浸田、涝渍地以及潜育化稻田，制约这些地区水稻产量的关键非生物胁迫因子也是根部缺氧。虽然水稻生产上排水晒田措施可以一定程度缓解稻田低氧胁迫，但水分调控在解决水稻孕穗至抽穗期的“水氧矛盾”上仍略显不足。因此，亟需针对性的开发增氧物化产品以解决水氧矛盾。
氧肥是作为一种肥料施于土壤中，可以释放氧气以保证长期淹水植物根系的供氧充足。CN102584466B的发明专利公开了一种氧肥及其制备和应用方法，公开号为CN104045386A的发明专利申请公开了一种含氧量高的植物有机肥料，上述肥料基于过氧化钙、过氧化镁、过氧化氢等物质制备的常规和包膜缓释氧肥，虽然一定程度能够给淹水植物提供氧气，但仍存在肥料易崩解、氧气释放过快和包膜速率难以控制等问题，限制了其在水稻上的大规模应用。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种水稻包膜缓释增氧气肥，由50-60份氧肥、20-30份粘结剂、8-15份包膜材料、水适量组成。
所述的氧肥为过氧化钙、过氧化镁中的一种或者二者的混合物，其构成肥料内核。
所述的粘结剂为凹凸棒土、沸石粉中的一种或者二者的混合物。
所述的包膜材料为飞秒激光烧蚀后的变性聚二甲基硅氧烷。
所述的变性聚二甲基硅氧烷的制备过程如下：将聚二甲基硅氧烷预聚体与固化剂(DC184)按质量比为10:1混合均匀，真空条件下抽气10-20min，在80-150℃下加热固化2-5h，粉碎过100μm筛。将粉碎后的聚二甲基硅氧烷粉末均匀铺设于玻璃磨具上，厚度为0.2-0.4cm。随后，使用Libra-usp-he钛宝石激光器进行烧蚀，该系统能够产生中心波长为800nm、烧蚀时间50fs、重复频率为1kHz的激光脉冲。烧蚀工作参数设置如下：激光功率，30-50mW；扫描速率，4-6mm/s；透镜焦距，4μm；透镜的数值孔径为0.45。烧蚀后的聚二甲基硅氧烷颗粒表面会形成一种微纳米多级粗糙结构，在水下表现出超亲气特性。
本发明的另一个目的是所述的包膜缓释增氧气肥的制备方法，通过以下步骤实现：
(1)称取50-60份的氧化钙、过氧化钠、过氧化镁混合物，加入20-30份凹凸棒土、沸石粉等粘合剂，以喷雾形式补充适量水分，混匀后转入圆盘造粒机进行造粒，制备成氧肥内核；
(2)将上述制备的肥料内核转入包膜机中，以8-15份上述改性聚二甲基硅氧烷微纳米颗粒作为包膜材料进行扑粉包膜，以喷雾形式补充适量水分，整个混合造粒过程温度控制在70-80℃，干燥后分装，即制备该球状氧肥。
本发明的再一个目的是提供所述的一种水稻包膜缓释增氧气肥的施用方法，通过以下步骤实现：在农民常规施肥的基础上，分别在分蘖盛器、抽穗期和灌浆期按8-12kg/亩、6-10kg/亩和6-8kg/亩施用三次，能有效提高水稻抗低氧胁迫和水分胁迫能力，兼顾增加水稻产量和节水作用。
本发明具有以下有益效果：
1.能够给长时间淹水水稻根际提供缓慢释放的氧气：聚二甲基硅氧烷经过飞秒激光烧蚀后，表面也会形成一种微纳米多级粗糙结构。该微纳米颗粒表面在空气中显示超疏水性，但在水下拥有超亲气特性，该氧肥生产的氧气气泡能在较长时间内被粗糙表面吸附，增加产生的氧气在溶液中的滞留时间和释放速率；另一方面，该表面吸附的氧气气泡能发挥一定的物理阻隔作用，也能一定程度上控制氧气的缓慢释放。
2.作为填充物质的凹凸棒土和沸石粉，一方面具有优异的粘结性能，同时还具有一定的阳离子交换性，能吸附氧气反应的副产物，如Ca2+、Mg2+，有效缓解过氧化钙氧肥使溶液pH升高的问题。
3.该肥料颗粒的超疏水性也便于运输和贮存；氧气缓释气肥制作工艺简单，可借鉴当前成熟的圆盘造粒和包膜工艺、生产效率较高。
附图说明
图1为本发明中飞秒激光烧蚀后的聚二甲基硅氧烷。
图2为本发明氧肥产品图。
图3为水培试验中本发明氧肥与空白对照(过氧化钙)的可溶性氧含量变化对照图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例旨在进一步说明本发明，而非限制本发明。
实施例1
聚二甲基硅氧烷飞秒激光烧蚀处理：将聚二甲基硅氧烷预聚体与固化剂(DC184)按质量比为10:1混合均匀，真空条件下抽气20min，在100℃下加热固化3h，随后粉碎过100μm筛。随后将粉碎后的聚二甲基硅氧烷粉末均匀铺设于玻璃磨具上，厚度为0.2cm。随后，使用Libra-usp-he钛宝石激光器进行烧蚀，该系统能够产生中心波长为800nm、烧蚀时间50fs、重复频率为1kHz的激光脉冲。烧蚀工作参数设置如下：激光功率，40mW；扫描速率，5mm/s；透镜焦距，4μm；透镜的数值孔径为0.45。如图1所示，烧蚀后的聚二甲基硅氧烷颗粒表面会形成一种微纳米多级粗糙结构，在水下表现出超亲气特性。
随后称取60份的过氧化钙、过氧化镁混合物，加入25份凹凸棒土、沸石粉等粘合剂，混匀后转入圆盘造粒机进行造粒，以喷雾形式补充适量水分，制备成氧肥内核；
将上述制备的肥料内核转入包膜机中，以12份上述改性聚二甲基硅氧烷微纳米粉末颗粒作为包膜材料进行扑粉包膜，以喷雾形式补充适量水分，整个混合造粒过程温度控制在70-80℃，干燥后分装，即制备该球状氧肥(图2)。
实施例2
聚二甲基硅氧烷飞秒激光烧蚀处理方法如实施例1。
随后称取50份的过氧化钙、过氧化镁混合物，加入30份凹凸棒土、沸石粉等粘合剂，混匀后转入圆盘造粒机进行造粒，以喷雾形式补充适量水分，制备成氧肥内核；
将上述制备的肥料内核转入包膜机中，以15份上述改性聚二甲基硅氧烷微纳米粉末颗粒作为包膜材料进行扑粉包膜，以喷雾形式补充适量水分，整个混合造粒过程温度控制在70-80℃，干燥后分装，即制备该球状氧肥。
实施例3
聚二甲基硅氧烷飞秒激光烧蚀处理方法如实施例1。
随后称取55份的过氧化钙、过氧化镁混合物，加入25份凹凸棒土、沸石粉等粘合剂，混匀后转入圆盘造粒机进行造粒，以喷雾形式补充适量水分，制备成氧肥内核；
将上述制备的肥料内核转入包膜机中，以15份上述改性聚二甲基硅氧烷微纳米粉末颗粒作为包膜材料进行扑粉包膜，以喷雾形式补充适量水分，整个混合造粒过程温度控制在70-80℃，干燥后分装，即制备该球状氧肥。
实施例4效果试验
4.1实施例1中增氧气肥与空白对照(过氧化钙)的可溶性氧含量变化
水培实验经检测，本发明实施例1新型氧肥在水培中的放氧量持续保持在45天左右，且较常规氧肥(过氧化钙)处理可溶性氧含量和释放时间均大幅提高，具有明显的缓释效果。具体数据见图3。
4.2大田试验中施用实施例1中新型氧肥和常规氧肥(过氧化钙)水稻产量
大田试验在中国水稻研究所富阳试验基地进行，设3个处理，分别为施用本实施例1氧肥(处理1)、过氧化钙(处理2)，并以农民常规施肥处理作空白对照(不施氧肥，处理3)。处理1和2中，氧肥施用方法均为：分别在分蘖盛器、抽穗期和灌浆期按10kg/亩、8kg/亩和6kg/亩各施用三次。除氧肥外，其他所有施肥、灌溉和病虫害管理均同空白对照处理相同。每个处理设三个重复，取其平均产量进行分析，试验结果如下表1。
表1大田试验中施用本发明氧肥和空白对照(过氧化钙)水稻产量比较
由表1可知，与空白对照处理相比，本发明新型氧肥(处理1)和常规氧肥(处理2)处理中水稻平均产量均得到不同程度提高，且本发明新型氧肥处理中水稻产量和增产率均高于常规氧肥。这说明施用本发明实施例1中的新型氧肥对水稻增产效果好于施用过氧化钙常规氧肥。

Claims (5)

1.一种水稻包膜缓释增氧气肥，其特征在于，所述氧气肥由50-60份氧肥、20-30份粘结剂、8-15份包膜材料、水适量组成。
2.根据权利要求1所述的一种水稻包膜缓释增氧气肥，其特征在于，所述的氧肥为过氧化钙、过氧化镁中的一种或者二者的混合物；所述的粘结剂为凹凸棒土、沸石粉中的一种或者二者的混合物；所述的包膜材料为飞秒激光烧蚀后的变性聚二甲基硅氧烷。
3.根据权利要求2所述的一种水稻包膜缓释增氧气肥，其特征在于，所述的变性聚二甲基硅氧烷通过以下制备过程获得：将聚二甲基硅氧烷预聚体与固化剂按质量比为10:1混合均匀，真空条件下抽气10-20min，在80-150℃下加热固化2-5h，粉碎过100μm筛，将粉碎后的聚二甲基硅氧烷粉末均匀铺设于玻璃磨具上，厚度为0.2-0.4cm，随后，使用Libra-usp-he钛宝石激光器进行烧蚀，该系统能够产生中心波长为800nm、烧蚀时间50fs、重复频率为1kHz的激光脉冲，烧蚀工作参数设置如下：激光功率，30-50mW；扫描速率，4-6mm/s；透镜焦距，4μm；透镜的数值孔径为0.45，烧蚀后的聚二甲基硅氧烷颗粒表面会形成一种微纳米多级粗糙结构，在水下表现出超亲气特性。
4.一种水稻包膜缓释增氧气肥的制备方法，其特征在于，通过以下步骤实现：
(1)称取50-60份的过氧化钙、过氧化镁混合物，加入20-30份凹凸棒土、沸石粉粘合剂，以喷雾形式补充适量水分，混匀后转入圆盘造粒机进行造粒，制备成氧肥内核；
(2)将上述制备的肥料内核转入包膜机中，以8-15份上述改性聚二甲基硅氧烷微纳米粉末颗粒作为包膜材料进行扑粉包膜，以喷雾形式补充适量水分，整个混合造粒过程温度控制在70-80℃，干燥后分装，即制备该球状氧肥。
5.根据权利要求1所述的一种水稻包膜缓释增氧气肥的施用方法，其特征在于，在农民常规施肥的基础上，分别在分蘖盛器、抽穗期和灌浆期按8-12kg/亩、6-10kg/亩和6-8kg/亩施用三次，能有效提高水稻抗低氧胁迫和水分胁迫能力，兼顾增加水稻产量和节水作用。
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