一种促进灌浆期作物增产的含酶叶面肥及其制备方法与流程
- 国知局
- 2024-06-20 13:25:36
本发明属于作物增产,涉及一种促进灌浆期作物增产的含酶叶面肥及其制备方法。
背景技术:
1、作物的生长发育过程,大体可分为3个阶段,即营养生长阶段、营养生长和生殖生长并进阶段和生殖生长阶段。在第三生长阶段,籽粒形成后就进入灌浆期。灌浆期是指将通过光合作用产生的淀粉、蛋白质和积累的有机物质通过同化作用将它们储存在籽粒里的一个阶段。
2、作物生长后期如果出现肥水不足的情况,会引起叶片和根系早衰,灌浆的时间也会缩短。所以到了灌浆期还需要再进行补充叶面肥,以保证产量。另外,喷施叶面肥还能提高田间的湿度,可以起到养叶保粒、促进灌浆、增加粒重和提高品质的作用。
3、叶面施肥是将具有植物生长调节、提供植物营养效果的营养液喷施到植物叶片上。叶面肥并不能完全代替根部施肥,它只能补充由于土壤肥力不足,或者植物根部无法正常吸收营养物质时,比如植物苗期根部不发达,或者植物生长后期,根系活力降低,吸收养分能力减弱,又如土壤逆境不利植物根部吸收养分的情况下,叶面喷施能够都达到事半功倍的效果,迅速补充作物养分,满足作物生长发育的需要。叶面施肥成为了补充根部施肥不足的重要施肥手段,在现代农业中起着举足轻重的作用。
4、目前常用的叶面肥有尿素、磷酸二氢钾、硼肥以及全元素叶面肥,但市售叶面肥普遍存在流失严重、持效期短、利用率低、环境污染等问题。因此,亟需开发一种新的环保高效缓释叶面肥。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种促进灌浆期作物增产的含酶叶面肥及其制备方法,本发明采用酶菌协同联用,多种特定功能的菌株和酶制剂复配组成,配合氮肥、磷肥和钾肥,制备得到了微生态复合型叶面肥,可以使作物不受土壤因素的影响,能有效地激活作物内源酶的活性、提高叶片光合作用效率、调节营养物质运输和分配,刺激调节植株生长发育,增强叶片对土壤养分吸收利用能力,增强植株的代谢功能,使作物的生长具有高产量、少污染、抗病虫和抗旱能力等特点,从而起到保叶增产的作用。
2、为达此目的,本发明采用以下技术方案:
3、第一方面,本发明提供了一种促进灌浆期作物增产的含酶叶面肥的制备方法,所述制备方法包括:
4、(ⅰ)将氮肥、磷肥、钾肥、复合菌粉和复合酶制剂混合后得到复合肥料,其中,所述复合菌粉包括枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和乳酸菌;所述复合酶制剂包括果胶酶、纤维素酶和木聚糖酶;将所述复合肥料分散于吐温20溶液中,混合均匀后得到肥料溶液;
5、(ⅱ)将β-环糊精加入硅烷偶联剂溶液中,混合均匀后进行加热回流反应,反应产物经过滤、洗涤和干燥后得到氨基化环糊精;将所述氨基化环糊精加入聚乳酸溶液中,混合反应后得到接枝改性环糊精;将所述接枝改性环糊精分散于n,n-二甲基甲酰胺中得到环糊精溶液,将所述肥料溶液加入所述环糊精溶液中,混合均匀后冷冻干燥,得到包覆改性复合肥料;
6、(ⅲ)将膨润土加入硅烷偶联剂溶液中,加热并搅拌以发生反应,反应产物经过滤、洗涤和干燥后得到氨基改性膨润土;将十六烷基三甲基溴化铵、多羧基金属螯合剂和羟基铝柱撑剂分散于去离子水中,混合均匀后得到复合改性溶液;将所述氨基改性膨润土分散于去离子水中,混合均匀后得到膨润土悬浮液,向所述膨润土悬浮液中滴加所述复合改性溶液,滴加过程中持续搅拌并加热,全部滴加完成后继续加热一段时间,随后经过滤、洗涤和干燥后得到复合改性膨润土;
7、(ⅳ)将壳聚糖、海藻酸钠和去离子水混合,搅拌均匀后得到混合液;向所述混合液中加入所述包覆改性复合肥料和所述复合改性膨润土,经超声分散处理得到复合溶胶;将所述复合溶胶逐滴滴入钙盐溶液中并浸泡一段时间,得到水凝胶微珠前体;将所述水凝胶微珠前体捞出后浸泡于硫酸盐溶液中,得到复合水凝胶微珠;所述复合水凝胶微珠经冷冻干燥后得到所述含酶叶面肥。
8、本发明采用酶菌协同联用,将多种特定功能的菌株和酶制剂复配,配合氮肥、磷肥和钾肥,制备得到了微生态复合型叶面肥,复合肥料的营养成分全面,不仅有作物所需的大量营养元素,也含有多种生物有机营养成分,可以为作物生长提供全面均衡的营养。使用本发明制备得到的叶面肥,可以使作物不受土壤因素的影响,利用酶菌之间的协同作用,可以产生多种生理活性物质及次级代谢产物,能有效激活作物内源酶的活性、提高叶片光合作用效率、调节营养物质运输和分配、刺激调节植株生长发育、增强叶片对土壤养分吸收利用能力、增强植株的代谢功能,使作物的生长具有高产量、少污染、抗病虫和抗旱能力等特点,从而起到保叶增产的作用。
9、本发明提供的复合酶制剂和复合菌粉联用可以有效提高作物的蛋白质含量,保存更多营养物质,抑制不良微生物的生长繁殖;同时,还能将难溶性的氮磷钾肥分解成更利于作物吸收利用的速效氮磷钾,从而提高叶面肥的肥效和利用率,对作物的生长发育起到提质促壮作用。
10、有些菌种也能引起植株败坏,降低其营养价值和经济价值,如各种腐败微生物;甚至有些菌种能使植株带毒或传播疾病,引起食用者中毒或患传染病,如引起植株霉变的一些病原菌和部分真菌,因此,复合菌粉中采用的菌种直接决定着植株的生产效益。本发明特别筛选了枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和乳酸菌五种菌种,按照特定比例进行复配,得到了兼具安全性和生物价值的复合菌粉。
11、其中,枯草芽孢杆菌可以促进植物生长、预防土传病害,进而达到壮苗效果,对作物小叶、黄叶、枯萎、僵苗等有良好的预防作用。
12、地衣芽孢杆菌可调整作物叶片表面的菌群失调,以达到治疗目的,可促使作物叶片产生抗菌活性物质,杀灭致病菌;此外,地衣芽孢杆菌还具有独特的生物夺氧作用机制,能抑制致病菌的生长繁殖。
13、胶质芽孢杆菌可以分泌作物生长刺激素及碳酸酐酶,以增强作物对病害的抵抗力,对二氧化碳的固定也具有一定的促进作用;同时,还可以促进复合肥料中无效磷钾的转化,增加作物叶片表面的有效磷钾供给,提高作物产量。
14、巨大芽孢杆菌是一种具有解磷、促钾功能的微生物,能降解有机磷和黄曲霉毒素,可通过自身代谢将难溶性磷钾转换为速效磷钾,在代谢中还能够分泌吲哚乙酸和多种有机酸等促进植株生长的代谢物;此外,巨大芽孢杆菌与胶质芽孢杆菌混合使用时还具有固氮增效作用。
15、乳酸菌在发酵过程中产生乳酸、乙酸、柠檬酸以及苯乳酸等多种有机酸,这些有机酸在降低ph值的同时,又可与铁、铝、钙、镁等离子结合,从而使难溶性的磷酸盐溶解。此外,乳酸菌在解磷过程中还会产生酶促作用,使得果胶酶、纤维素酶和木聚糖酶的活性得到显著提高。
16、纤维素酶具有高效降解纤维素的能力,可以将纤维素降解为低聚糖和单糖,低聚糖和单糖可以作为微生物生长繁殖的碳源和能源,促进复合菌粉中菌株的生长,提高作物的抗病能力。此外,纤维素酶还能有效去除果蔬类植株表面的蛋白质包被层,延缓果蔬果实表面的水分蒸发和变质过程,从而有效延长果蔬的保鲜期。
17、果胶酶是一类可以分解植物细胞壁核心的酶系,当胶质被果胶酶降解时,细胞壁变得脆弱。因此,在水果成熟时,果胶酶可以促进果实表皮软化,易于剥皮食用,提升果实食用口感。此外,果胶酶与纤维素酶协同使用时,还可破坏油料作物的细胞壁,便于油料的释放,从而提高油料作物的萃取率。
18、木聚糖酶是一类将半纤维素木聚糖降解成水溶性的低聚糖和木糖的复合酶系,可与纤维素酶配合,协同促进复合菌粉中的菌株生长,为菌株生长提供所需的营养物质,促进营养物质的吸收利用;此外,木聚糖酶还可以促进益生菌增殖,抑制有害菌生长。
19、本发明以海藻酸钠和壳聚糖为凝胶载体,并通过与β-环糊精和膨润土的复合来达到分阶段缓释功能,通过溶胶凝胶法制备了装载复合肥料的复合水凝胶微珠,经冷冻干燥后形成了含酶叶面肥,使用本发明制备得到的含酶叶面肥可以在作物生长发育的不同阶段产生不同的释放速率和释放效果;此外,借助β-环糊精、膨润土和复合凝胶体系的三层缓释屏障,为复合肥料中酶菌的生长、繁殖和发酵提供了温度和湿度相对稳定的环境。
20、在作物生长发育的前期为营养生长阶段,此阶段主要以土壤施肥为主,叶面施肥为辅,因此,在此阶段的叶面肥的肥料释放速率不宜过高,否则会导致肥力过剩,本发明制备得到的含酶叶面肥在施肥前期以复合凝胶体系为主,而复合凝胶体系结构稳定且不易吸水;同时,在复合肥料之外还存在β-环糊精、膨润土和凝胶体系三层缓释屏障,此时的复合肥料很难穿过这三层缓释屏障渗出至外界环境中,因此,此时的复合肥料的释放速率较低,可以搭配土壤施肥同步进行。
21、在作物生长发育的中期为营养生长和生殖生长并进阶段,此阶段以土壤施肥和叶面施肥并行,在此阶段的叶面肥的肥料释放速率处于中等水平,本发明制备得到的含酶叶面肥在施肥中期以膨润土体系为主,此时,凝胶屏障因长时间吸水而分解,凝胶表面的孔径逐渐增大而失去了缓释屏障作用,此时复合肥料被β-环糊精包合并吸附至膨润土层间,因此在复合肥料之外还存在β-环糊精和膨润土两层缓释屏障,此时的复合肥料穿过β-环糊精和膨润土两层缓释屏障即可渗出至外界环境中,因此,此时的复合肥料的释放速率处于中等水平,并随时施肥时间逐渐提高。
22、在作物生长发育的后期为生殖生长阶段,此阶段以叶面施肥为主,土壤施肥为辅,在此阶段的叶面肥的肥料释放速率较高,本发明制备得到的含酶叶面肥在施肥后期以β-环糊精体系为主,此时,随着含酶叶面肥的持续吸水溶胀,包覆改性复合肥料由氮化硼的层间脱离,氮化硼也丧失了缓释屏障作用,此时的复合肥料仅被β-环糊精包合,复合肥料穿过β-环糊精一层缓释屏障即可渗出至外界环境中,因此,此时的复合肥料的释放速率达到最高水平。
23、本发明采用十六烷基三甲基溴化铵、多羧基金属螯合剂和羟基铝柱撑剂作为多元复合改性剂对膨润土进行有机-无机复合改性处理,多元复合改性剂之间存在协同插层效应,有利于不同种类的插层改性剂同时进入膨润土的层间,从而有效撑大了膨润土的层间距。
24、一方面,多羧金属螯合剂的体积相对较小且具有较多带负电的支链,可以通过静电作用夹杂在体积较大的带正电长碳链的十六烷基三甲基溴化铵和聚羟基铝离子中,使得多元复合改性剂可以同时插入膨润土的层间域,从而使其层间距增大。
25、另一方面,十六烷基三甲基溴化铵和聚羟基铝离子均带正电荷,而多羧金属螯合剂含有多个羧基官能团,在一定条件下发生解离而形成带负电荷的羧酸根,带负电的阴离子可以作为纽带通过静电力作用将带正电的十六烷基三甲基溴化铵和聚羟基铝离子桥联在一起,桥联在一起的十六烷基三甲基溴化铵和聚羟基铝离子可以作为整体同时进入膨润土的层间,而使复合改性膨润土的层间距得到进一步增大。
26、再一方面,多羧金属螯合剂含有多个羧基官能团,而羟基铝柱撑剂含有多个羟基官能团,多羧金属螯合剂和聚羟基铝离子二者之间易形成大量氢键,氢键作为一种起辅助作用的分子间作用力,可以进一步促进多元复合改性剂协同插入膨润土的层间,而达到多元改性的目的。
27、本发明改性后的复合改性膨润土兼有柱撑膨润土和有机膨润土的优良特性,进入层间的羟基铝柱撑剂占据部分可交换离子的位置,而带正电荷的羟基铝柱撑剂通过静电引力与膨润土层间的富余负电荷作用而稳定存在,并且沿着与晶层相垂直的方向排列,从而撑开了膨润土层间,增大了层间距,进而提高了复合改性膨润土对包覆改性复合肥料的吸附容量,使得复合改性膨润土的吸附性能得到改善,能够容纳更多的包覆改性复合肥料;同时,以十六烷基三甲基溴化铵进行有机改性后,复合改性膨润土层间吸附的十六烷基三甲基溴化铵和羟基铝离子超过了膨润土的阳离子交换容量,因此最终得到的复合改性膨润土带有一定的正电荷,在电荷排斥作用下使得其在复合溶胶中的分散性能大幅提高。
28、本发明以海藻酸钠和壳聚糖作为复合凝胶体系的载体,使得制备得到的复合水凝胶微珠内部形成致密的三维多孔的网络结构,由于海藻酸钠的亲水性较强,因此最终制备得到的复合水凝胶微珠的含水率较高,在冷冻干燥过程中可以形成体积较大的冰晶,复合水凝胶微珠内的冰晶升华,空气置换冰晶,保留了复合水凝胶原本的三维大孔网络结构,这种相互关联的大孔结构有利于复合肥料的溶出和释放。
29、本发明在海藻酸钠的基础上加入壳聚糖,利用海藻酸钠与壳聚糖之间的静电相互作用,提高了水凝胶的交联密度,使得复合水凝胶微珠的三维多孔网络结构变得更加致密,延长了复合肥料在复合水凝胶微珠中的释放通道的长度,可以对复合肥料的释放渗透起到一定的阻滞作用,进而达到缓释效果。此外,致密的三维多孔网络结构,与单一海藻酸钠凝胶相比,其力学强度也有明显提高,这是由于海藻酸钠与壳聚糖发生离子交联时,由于海藻酸钠与壳聚糖分子链上均具有较多用于反应的官能团,因此反应较为充分,发生交联反应的相反电荷较多,因此形成的交联网络相对较为致密,使得复合水凝胶微珠的力学性能得到提高。
30、海藻酸钠与钙离子接触时具有瞬时凝胶化特性,形成水凝胶网络;而壳聚糖又可以和硫酸根离子交联,形成稳定的凝胶网络;壳聚糖分子链上的伯氨基与海藻酸钠分子链上的羧基在静电力作用下又可发生聚电解质络合反应形成复合水凝胶微珠。通过钙离子和硫酸根离子的双重交联制备得到的复合水凝胶微珠的结构更加稳定,不易崩解,为其内部的复合肥料的缓慢释放提供了有利条件。
31、作为本发明一种优选的技术方案,步骤(ⅰ)中,所述复合肥料中包括如下重量份的各组分:
32、氮肥30~40份;
33、磷肥20~30份;
34、钾肥20~30份;
35、复合菌粉5~10份;
36、复合酶制剂3~8份。
37、其中,氮肥的重量份可以是30份、31份、32份、33份、34份、35份、36份、37份、38份、39份或40份;磷肥的重量份可以是20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份或30份;钾肥的重量份可以是20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份或30份;复合菌粉的重量份可以是5.0份、5.5份、6.0份、6.5份、7.0份、7.5份、8.0份、8.5份、9.0份、9.5份或10.0份;复合酶制剂的重量份可以是3.0份、3.5份、4.0份、4.5份、5.0份、5.5份、6.0份、6.5份、7.0份、7.5份或8.0份,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
38、作为本发明一种优选的技术方案,步骤(ⅰ)中,所述氮肥包括尿素、硫酸铵或硫硝酸铵中的任意一种或至少两种的组合。
39、在一些可选的实例中,所述磷肥包括过磷酸钙、磷酸一铵或磷酸二铵中的任意一种或至少两种的组合。
40、在一些可选的实例中,所述钾肥包括硫酸钾、硝酸钾、碳酸钾或氯化钾中的任意一种或至少两种的组合。
41、在一些可选的实例中,所述复合菌粉中,所述枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和乳酸菌的质量比为(1~1.5):(0.8~1.2):(0.6~0.9):(0.5~0.7):(1~1.2),例如可以是1:0.8:0.6:0.5:1、1.1:0.9:0.7:0.55:1、1.2:1:0.8:0.6:1、1.3:1.1:0.8:0.65:1.1或1.5:1.2:0.9:0.7:1.2,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
42、在一些可选的实例中,所述复合酶制剂中,所述果胶酶、纤维素酶和木聚糖酶质量比为(2~2.5):(1~1.5):(2.5~3),例如可以是2:1:2.5、2.1:1.1:2.6、2.2:1.2:2.7、2.3:1.3:2.8、2.4:1.4:2.9或2.5:1.5:3,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
43、在一些可选的实例中,所述表面活性剂包括己基硫酸钠、辛基磺酸钠、十二烷基硫酸钠或eo/po嵌段聚醚中的任意一种或至少两种的组合。
44、在一些可选的实例中,所述肥料溶液中复合肥料的质量分数为20~30wt%,例如可以是20wt%、21wt%、22wt%、23wt%、24wt%、25wt%、26wt%、27wt%、28wt%、29wt%或30wt%,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
45、作为本发明一种优选的技术方案,步骤(ⅱ)中,所述硅烷偶联剂溶液由硅烷偶联剂和乙醇水溶液组成。
46、在一些可选的实例中,所述硅烷偶联剂溶液中的硅烷偶联剂的质量分数为10~20wt%,例如可以是10wt%、11wt%、12wt%、13wt%、14wt%、15wt%、16wt%、17wt%、18wt%、19wt%或20wt%,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
47、在一些可选的实例中,所述β-环糊精与所述硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂的质量比为1:(0.1~0.5),例如可以是1:0.1、1:0.15、1:0.2、1:0.25、1:0.3、1:0.35、1:0.4、1:0.45或1:0.5,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
48、在一些可选的实例中,所述加热回流反应的温度为50~60℃,例如可以是50℃、51℃、52℃、53℃、54℃、55℃、56℃、57℃、58℃、59℃或60℃,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
49、在一些可选的实例中,所述加热回流反应的时间为3~4h,例如可以是3.0h、3.1h、3.2h、3.3h、3.4h、3.5h、3.6h、3.7h、3.8h、3.9h或4.0h,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
50、作为本发明一种优选的技术方案,步骤(ⅱ)中,所述聚乳酸溶液中聚乳酸的质量分数为5~15wt%,例如可以是5wt%、6wt%、7wt%、8wt%、9wt%、10wt%、11wt%、12wt%、13wt%、14wt%或15wt%,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
51、在一些可选的实例中,所述氨基化环糊精与所述聚乳酸溶液中的聚乳酸的质量比为(10~15):1,例如可以是10.0:1、10.5:1、11.0:1、11.5:1、12.0:1、12.5:1、13.0:1、13.5:1、14.0:1、14.5:1或15.0:1,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
52、在一些可选的实例中,所述氨基化环糊精与所述聚乳酸溶液的混合反应的温度为70~80℃,例如可以是70℃、71℃、72℃、73℃、74℃、75℃、76℃、77℃、78℃、79℃或80℃,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
53、在一些可选的实例中,所述氨基化环糊精与所述聚乳酸溶液的混合反应的时间为5~8h,例如可以是5.0h、5.2h、5.4h、5.6h、5.8h、6.0h、6.2h、6.4h、6.6h、6.8h、7.0h、7.2h、7.4h、7.6h、7.8h或8.0h,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
54、在一些可选的实例中,所述环糊精溶液中的接枝改性环糊精的质量分数为5~10wt%,例如可以是5.0wt%、5.5wt%、6.0wt%、6.5wt%、7.0wt%、7.5wt%、8.0wt%、8.5wt%、9.0wt%、9.5wt%或10.0wt%,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
55、在一些可选的实例中,所述肥料溶液中的复合肥料与环糊精溶液中的接枝改性环糊精的质量比为1:(10~20),例如可以是1:10、1:11、1:12、1:13、1:14、1:15、1:16、1:17、1:18、1:19或1:20,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
56、本发明通过β-环糊精、氮化硼和复合凝胶形成的三层缓释屏障,实现了叶面肥的分阶段缓释效果,在作物生长发育的三个阶段中,接枝改性环糊精的包合作用对复合肥料在生殖生长阶段的溶出率有明显影响。
57、当接枝改性环糊精的添加量低于本发明限定的范围下限时,接枝改性环糊精未能将复合肥料完全包合,导致复合肥料的溶出率较高。随着接枝改性环糊精的添加量逐渐提高,接枝改性环糊精可将复合肥料完全包合,接枝改性环糊精的缓释控制作用得到充分发挥,使得复合肥料的溶出率进一步降低;此外,由于接枝改性环糊精的表面含有大量羟基,因此,接枝改性环糊精具有外部亲水内部疏水的特性,将接枝改性环糊精引入复合凝胶体系中可以增加复合水凝胶微珠的吸水量,提升叶面肥的亲水性,使得叶面肥的溶胀度增加。当接枝改性环糊精的添加量超过本发明限定的范围上限时,会导致复合凝胶体系的交联密度增加,接枝改性环糊精在凝胶体系较为密集,使得分子间氢键增加,叶面肥的溶胀度降低。
58、在一些可选的实例中,所述冷冻干燥的温度为-30~-20℃,例如可以是-30℃、-29℃、-28℃、-27℃、-26℃、-25℃、-24℃、-23℃、-22℃、-21℃或-20℃,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
59、在一些可选的实例中,所述冷冻干燥的时间为1~3h,例如可以是1.0h、1.2h、1.4h、1.6h、1.8h、2.0h、2.2h、2.4h、2.6h、2.8h或3.0h,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
60、作为本发明一种优选的技术方案,步骤(ⅲ)中,所述硅烷偶联剂溶液由硅烷偶联剂和乙醇水溶液组成。
61、在一些可选的实例中,所述硅烷偶联剂溶液中的硅烷偶联剂的质量分数为10~20wt%,例如可以是10wt%、11wt%、12wt%、13wt%、14wt%、15wt%、16wt%、17wt%、18wt%、19wt%或20wt%,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
62、在一些可选的实例中,所述膨润土与所述硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂的质量比为1:(1.2~1.3),例如可以是1:1.2、1:1.21、1:1.22、1:1.23、1:1.24、1:1.25、1:1.26、1:1.27、1:1.28、1:1.29或1:1.3,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
63、在一些可选的实例中,所述膨润土与所述硅烷偶联剂溶液的反应温度为100~110℃,例如可以是100℃、101℃、102℃、103℃、104℃、105℃、106℃、107℃、108℃、109℃或110℃,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
64、在一些可选的实例中,所述膨润土与所述硅烷偶联剂溶液的反应时间为0.5~1.5h,例如可以是0.5h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h、1.0h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h或1.5h,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
65、作为本发明一种优选的技术方案,步骤(ⅲ)中,所述复合改性溶液中十六烷基三甲基溴化铵的浓度为0.1~0.25mol/l,例如可以是0.1mol/l、0.11mol/l、0.12mol/l、0.13mol/l、0.14mol/l、0.15mol/l、0.16mol/l、0.17mol/l、0.18mol/l、0.19mol/l、0.2mol/l、0.21mol/l、0.22mol/l、0.23mol/l、0.24mol/l或0.25mol/l,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
66、在一些可选的实例中,所述十六烷基三甲基溴化铵与膨润土悬浮液中氨基改性膨润土的质量比为(0.2-0.3):1,例如可以是0.2:1、0.21:1、0.22:1、0.23:1、0.24:1、0.25:1、0.26:1、0.27:1、0.28:1、0.29:1或0.3:1,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
67、十六烷基三甲基溴化铵的添加量对复合肥料的释放速率具有显著影响,随着十六烷基三甲基溴化铵添加量的提高,复合肥料的释放速率逐渐降低并趋于稳定。当十六烷基三甲基溴化铵与氨基改性膨润土的质量比在(0.2-0.3):1范围内时,十六烷基三甲基溴化铵以离子交换方式吸附到膨润土层间域,其阳离子端通过静电作用与膨润土表面的负电荷中心结合,尾部长碳链相互聚集形成有机相,复合肥料通过分配作用进入膨润土层间有机相,当种植环境中复合肥料浓度低于其平衡浓度时,复合肥料在浓度梯度作用下溶解并渗出,同时,受到十六烷基三甲基溴化铵长碳链的阻滞而实现缓释效果。
68、当十六烷基三甲基溴化铵与氨基改性膨润土的质量比低于0.2:1时,膨润土的层间距过小,复合肥料无法有效进入膨润土的层间有机相,对复合肥料释放的阻滞作用不明显,无法达到环糊精-膨润土-复合凝胶的分阶段缓释效果。随着十六烷基三甲基溴化铵的添加量的提高,可以提高膨润土的层间距,进而增加层间有机相与水相的界面面积,有利于复合肥料的释放;此外,还可以增强对复合肥料分子扩散的阻滞作用,延缓其释放速率。
69、当十六烷基三甲基溴化铵与氨基改性膨润土的质量比超过0.3:1时,继续提高十六烷基三甲基溴化铵的添加量对有机膨润土的层间距的增加并不明显,这是由于,十六烷基三甲基溴化铵的加入量过高,超过可交换阳离子总量,过量的十六烷基三甲基溴化铵通过疏水作用吸附到膨润土层间域,与复合肥料的吸附形成竞争;同时,由于过量的十六烷基三甲基溴化铵与膨润土间缺乏稳定的结合,会在膨润土的层间域移动扩散甚至释放到环境中,对复合肥料扩散的阻滞作用十分有限。
70、在一些可选的实例中,所述多羧基金属螯合剂与膨润土悬浮液中氨基改性膨润土的比例为(0.3~0.8)ml:1g,例如可以是0.3ml:1g、0.35ml:1g、0.4ml:1g、0.45ml:1g、0.5ml:1g、0.55ml:1g、0.5ml:1g、0.6ml:1g、0.65ml:1g、0.7ml:1g、0.75ml:1g或0.8ml:1g,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
71、在一些可选的实例中,所述多羧基金属螯合剂包括四乙烯五胺、三乙烯四胺、乙二胺或二乙烯三胺中的任意一种或至少两种的组合。
72、在一些可选的实例中,所述羟基铝柱撑剂中铝离子的物质的量与膨润土悬浮液中氨基改性膨润土的比例为(1.0~1.5)mmol:1g,例如可以是1.0mmol:1g、1.05mmol:1g、1.1mmol:1g、1.15mmol:1g、1.2mmol:1g、1.25mmol:1g、1.3mmol:1g、1.35mmol:1g、1.4mmol:1g、1.45mmol:1g或1.5mmol:1g,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
73、在一些可选的实例中,所述膨润土悬浮液中氨基改性膨润土的质量分数为1-5wt%,例如可以是1.0wt%、1.5wt%、2.0wt%、2.5wt%、3.0wt%、3.5wt%、4.0wt%、4.5wt%或5.0wt%,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
74、在一些可选的实例中,所述加热的温度为50-60℃,例如可以是50℃、51℃、52℃、53℃、54℃、55℃、56℃、57℃、58℃、59℃或60℃,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
75、在一些可选的实例中,所述复合改性溶液全部滴加完成后继续加热1~2h,例如可以是1.0h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h、1.5h、1.6h、1.7h、1.8h、1.9h或2.0h,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
76、作为本发明一种优选的技术方案,步骤(ⅳ)中,所述混合液中壳聚糖的浓度为10~20mg/ml,例如可以是10mg/ml、11mg/ml、12mg/ml、13mg/ml、14mg/ml、15mg/ml、16mg/ml、17mg/ml、18mg/ml、19mg/ml或20mg/ml,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
77、在一些可选的实例中,所述壳聚糖、所述海藻酸钠、所述包覆改性复合肥料和所述复合改性膨润土的质量比为(2~3):(0.4~0.5):10:(0.5~0.6),例如可以是2:0.4:10:0.5、2.1:0.41:10:0.51、2.2:0.42:10:0.52、2.3:0.43:10:0.53、2.4:0.44:10:0.54、2.5:0.45:10:0.55、2.6:0.46:10:0.56、2.7:0.47:10:0.57、2.8:0.48:10:0.58、2.9:0.4910:0.59或3:0.5:10:0.6,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
78、当海藻酸钠的添加量在本发明限定的数值范围内时,叶面肥的溶胀度最大。当海藻酸钠的添加量低于本发明限定的范围下限时,反应的活性位点过少,生成的聚合物交联度较差,复合水凝胶微珠无法形成致密表面,因此无法将水分长期保留在复合水凝胶微珠的三维多孔网络结构内部,导致最终制备得到的叶面肥的溶胀度下降,保水性能较差。当海藻酸钠的添加量超过本发明限定的范围上限时,凝胶体系中的海藻酸钠含量过高,海藻酸钠分子链缠结成块,在凝胶过程中,接枝共聚反应只能发生在块状的海藻酸钠的表面,而块状海藻酸钠的内部则很难发生反应,导致反应的有效活性位点减少,接枝率降低,进而使得叶面肥的溶胀度下降,保水性能较差。
79、在一些可选的实例中,所述超声分散采用的超声功率为80~100kw,例如可以是80kw、82kw、84kw、86kw、88kw、90kw、92kw、94kw、96kw、98kw或100kw,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
80、在一些可选的实例中,所述超声分散的处理时间为1~3h,例如可以是1.0h、1.2h、1.4h、1.6h、1.8h、2.0h、2.2h、2.4h、2.6h、2.8h或3.0h,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
81、作为本发明一种优选的技术方案,步骤(ⅳ)中,所述复合溶胶的滴加速度为0.1~0.2ml/s,例如可以是0.1ml/s、0.11ml/s、0.12ml/s、0.13ml/s、0.14ml/s、0.15ml/s、0.16ml/s、0.17ml/s、0.18ml/s、0.19ml/s或0.2ml/s,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
82、在一些可选的实例中,所述钙盐溶液的质量分数为2~3wt%,例如可以是2.0wt%、2.1wt%、2.2wt%、2.3wt%、2.4wt%、2.5wt%、2.6wt%、2.7wt%、2.8wt%、2.9wt%或3.0wt%,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
83、本发明特别限定了钙盐溶液的质量分数为2~3wt%,在此数值范围内时,叶面肥的溶胀度最大,随着钙盐溶液质量分数的增加,叶面肥的溶胀度降低。这是由于当钙盐溶液的质量分数低于2wt%时,复合水凝胶微珠表面的离子交联程度较低,使得复合水凝胶微珠的表面为疏松多孔结构,水分进入复合水凝胶微珠的内部后会再次由复合水凝胶微珠表面的孔洞渗出,因此水分无法长时间储存在复合水凝胶微珠内部,导致复合水凝胶微珠的溶胀度较低,保水性能较差。当钙盐溶液的质量分数超过2w%时,复合水凝胶微珠表面的离子交联较为密集,水分很难穿过复合水凝胶微珠的表面进入复合水凝胶微珠的内部,导致复合水凝胶微珠的溶胀度较低,吸水性能较差。
84、在一些可选的实例中,所述复合溶胶的液滴在所述钙盐溶液中的浸泡时间为10~20min,例如可以是10min、11min、12min、13min、14min、15min、16min、17min、18min、19min或20min,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
85、在一些可选的实例中,所述硫酸盐溶液的质量分数为2~3wt%,例如可以是2.0wt%、2.1wt%、2.2wt%、2.3wt%、2.4wt%、2.5wt%、2.6wt%、2.7wt%、2.8wt%、2.9wt%或3.0wt%,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
86、在一些可选的实例中,所述水凝胶微珠前体在所述硫酸盐溶液中的浸泡时间为10~20min,10min、11min、12min、13min、14min、15min、16min、17min、18min、19min或20min,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
87、在一些可选的实例中,所述复合水凝胶微珠的冷冻干燥的温度为-40~-20℃,例如可以是-40℃、-38℃、-36℃、-34℃、-32℃、-30℃、-28℃、-26℃、-24℃、-22℃或-20℃,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
88、在一些可选的实例中,所述复合水凝胶微珠的冷冻干燥的时间为6~12h,例如可以是6.0h、6.5h、7.0h、7.5h、8.0h、8.5h、9.0h、9.5h、10.0h、10.5h、11.0h、11.5h或12.0h,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
89、示例性地,本发明提供了一种促进灌浆期作物增产的含酶叶面肥的制备方法,所述制备方法包括:
90、(1)将30~40份的氮肥、20~30份的磷肥、20~30份的钾肥、5~10份的复合菌粉以及3~8份的复合酶制剂混合后得到复合肥料;其中,复合菌粉包括质量比为(1~1.5):(0.8~1.2):(0.6~0.9):(0.5~0.7):(1~1.2)的枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和乳酸菌,复合酶制剂包括质量比为(2~2.5):(1~1.5):(2.5~3)的果胶酶、纤维素酶和木聚糖酶;将复合肥料分散于吐温20溶液中,混合均匀后得到20~30wt%的肥料溶液;
91、(2)将β-环糊精加入10~20wt%的硅烷偶联剂溶液中,β-环糊精与硅烷偶联剂的质量比为1:(0.1~0.5),混合均匀后进行加热回流反应,加热回流反应的温度为50~60℃,时间为3~4h,反应产物经过滤、洗涤和干燥后得到氨基化环糊精;将氨基化环糊精加入5~15wt%的聚乳酸溶液中,氨基化环糊精与聚乳酸的质量比为(10~15):1,在70~80℃下混合反应5~8h后得到接枝改性环糊精;
92、将接枝改性环糊精分散于n,n-二甲基甲酰胺中得到5~10wt%的环糊精溶液,将肥料溶液加入环糊精溶液中,复合肥料与接枝改性环糊精的质量比为1:(10~20),混合均匀后置于-30~-20℃下冷冻干燥1~3h,得到包覆改性复合肥料;
93、(3)将膨润土加入10~20wt%的硅烷偶联剂溶液中,膨润土与硅烷偶联剂的质量比为1:(1.2~1.3),在100~110℃下加热并搅拌0.5~1.5h以发生反应,反应产物经过滤、洗涤和干燥后得到氨基改性膨润土;
94、将十六烷基三甲基溴化铵、多羧基金属螯合剂和羟基铝柱撑剂分散于去离子水中,混合均匀后得到复合改性溶液,其中,复合改性溶液中十六烷基三甲基溴化铵的浓度为0.1~0.25mol/l;将氨基改性膨润土分散于去离子水中,混合均匀后得到质量分数为1-5wt%的膨润土悬浮液,向膨润土悬浮液中滴加复合改性溶液,其中,十六烷基三甲基溴化铵与氨基改性膨润土的质量比为(0.2-0.3):1,多羧基金属螯合剂与氨基改性膨润土的比例为(0.3~0.8)ml:1g,羟基铝柱撑剂中铝离子的物质的量与氨基改性膨润土的比例为(1.0~1.5)mmol:1g;滴加过程中持续搅拌并在50-60℃下水浴加热,全部滴加完成后继续维持水浴加热1~2h,随后经过滤、洗涤和干燥后得到复合改性膨润土;
95、(4)将壳聚糖、海藻酸钠和去离子水混合搅拌得到混合液,混合液中壳聚糖的浓度为10~20mg/ml;向混合液中加入步骤(2)得到的包覆改性复合肥料以及步骤(3)得到的复合改性膨润土,壳聚糖、海藻酸钠、包覆改性复合肥料和复合改性膨润土的质量比为(2~3):(0.4~0.5):10:(0.5~0.6),混合均匀后经80~100kw的超声分散处理1~3h,得到复合溶胶;
96、将复合溶胶以0.1~0.2ml/s的滴加速度逐滴滴入2~3wt%的钙盐溶液中并浸泡10~20min,得到水凝胶微珠前体;将水凝胶微珠前体捞出后浸泡于2~3wt%的硫酸盐溶液中10~20min,得到复合水凝胶微珠,复合水凝胶微珠在-40~-20℃下冷冻干燥6~12h,得到所述含酶叶面肥。
97、第二方面,本发明提供了一种采用第一方面所述的制备方法制备得到的促进灌浆期作物增产的含酶叶面肥。
98、与现有技术相比,本发明的有益效果为:
99、本发明采用酶菌协同联用,将多种特定功能的菌株和酶制剂复配,配合氮肥、磷肥和钾肥,制备得到了微生态复合型叶面肥,复合肥料的营养成分全面,不仅有作物所需的大量营养元素,也含有多种生物有机营养成分,可以为作物生长提供全面均衡的营养。使用本发明制备得到的叶面肥,可以使作物不受土壤因素的影响,利用酶菌之间的协同作用,可以产生多种生理活性物质及次级代谢产物,能有效激活作物内源酶的活性、提高叶片光合作用效率、调节营养物质运输和分配、刺激调节植株生长发育、增强叶片对土壤养分吸收利用能力、增强植株的代谢功能,使作物的生长具有高产量、少污染、抗病虫和抗旱能力等特点,从而起到保叶增产的作用。
100、本发明提供的复合酶制剂和复合菌粉联用可以有效提高作物的蛋白质含量,保存更多营养物质,抑制不良微生物的生长繁殖;同时,还能将难溶性的氮磷钾肥分解成更利于作物吸收利用的速效氮磷钾,从而提高叶面肥的肥效和利用率,对作物的生长发育起到提质促壮作用。
101、有些菌种也能引起植株败坏,降低其营养价值和经济价值,如各种腐败微生物;甚至有些菌种能使植株带毒或传播疾病,引起食用者中毒或患传染病,如引起植株霉变的一些病原菌和部分真菌,因此,复合菌粉中采用的菌种直接决定着植株的生产效益。本发明特别筛选了枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和乳酸菌五种菌种,按照特定比例进行复配,得到了兼具安全性和生物价值的复合菌粉。
102、其中,枯草芽孢杆菌可以促进植物生长、预防土传病害,进而达到壮苗效果,对作物小叶、黄叶、枯萎、僵苗等有良好的预防作用。
103、地衣芽孢杆菌可调整作物叶片表面的菌群失调,以达到治疗目的,可促使作物叶片产生抗菌活性物质,杀灭致病菌;此外,地衣芽孢杆菌还具有独特的生物夺氧作用机制,能抑制致病菌的生长繁殖。
104、胶质芽孢杆菌可以分泌作物生长刺激素及碳酸酐酶,以增强作物对病害的抵抗力,对二氧化碳的固定也具有一定的促进作用;同时,还可以促进复合肥料中无效磷钾的转化,增加作物叶片表面的有效磷钾供给,提高作物产量。
105、巨大芽孢杆菌是一种具有解磷、促钾功能的微生物,能降解有机磷和黄曲霉毒素,可通过自身代谢将难溶性磷钾转换为速效磷钾,在代谢中还能够分泌吲哚乙酸和多种有机酸等促进植株生长的代谢物;此外,巨大芽孢杆菌与胶质芽孢杆菌混合使用时还具有固氮增效作用。
106、乳酸菌在发酵过程中产生乳酸、乙酸、柠檬酸以及苯乳酸等多种有机酸,这些有机酸在降低ph值的同时,又可与铁、铝、钙、镁等离子结合,从而使难溶性的磷酸盐溶解。此外,乳酸菌在解磷过程中还会产生酶促作用,使得果胶酶、纤维素酶和木聚糖酶的活性得到显著提高。
107、纤维素酶具有高效降解纤维素的能力,可以将纤维素降解为低聚糖和单糖,低聚糖和单糖可以作为微生物生长繁殖的碳源和能源,促进复合菌粉中菌株的生长,提高作物的抗病能力。此外,纤维素酶还能有效去除果蔬类植株表面的蛋白质包被层,延缓果蔬果实表面的水分蒸发和变质过程,从而有效延长果蔬的保鲜期。
108、果胶酶是一类可以分解植物细胞壁核心的酶系,当胶质被果胶酶降解时,细胞壁变得脆弱。因此,在水果成熟时,果胶酶可以促进果实表皮软化,易于剥皮食用,提升果实食用口感。此外,果胶酶与纤维素酶协同使用时,还可破坏油料作物的细胞壁,便于油料的释放,从而提高油料作物的萃取率。
109、木聚糖酶是一类将半纤维素木聚糖降解成水溶性的低聚糖和木糖的复合酶系,可与纤维素酶配合,协同促进复合菌粉中的菌株生长,为菌株生长提供所需的营养物质,促进营养物质的吸收利用;此外,木聚糖酶还可以促进益生菌增殖,抑制有害菌生长。
110、本发明以海藻酸钠和壳聚糖为凝胶载体,并通过与β-环糊精和膨润土的复合来达到分阶段缓释功能,通过溶胶凝胶法制备了装载复合肥料的复合水凝胶微珠,经冷冻干燥后形成了含酶叶面肥,使用本发明制备得到的含酶叶面肥可以在作物生长发育的不同阶段产生不同的释放速率和释放效果;此外,借助β-环糊精、膨润土和复合凝胶体系的三层缓释屏障,为复合肥料中酶菌的生长、繁殖和发酵提供了温度和湿度相对稳定的环境。
111、在作物生长发育的前期为营养生长阶段,此阶段主要以土壤施肥为主,叶面施肥为辅,因此,在此阶段的叶面肥的肥料释放速率不宜过高,否则会导致肥力过剩,本发明制备得到的含酶叶面肥在施肥前期以复合凝胶体系为主,而复合凝胶体系结构稳定且不易吸水;同时,在复合肥料之外还存在β-环糊精、膨润土和凝胶体系三层缓释屏障,此时的复合肥料很难穿过这三层缓释屏障渗出至外界环境中,因此,此时的复合肥料的释放速率较低,可以搭配土壤施肥同步进行。
112、在作物生长发育的中期为营养生长和生殖生长并进阶段,此阶段以土壤施肥和叶面施肥并行,在此阶段的叶面肥的肥料释放速率处于中等水平,本发明制备得到的含酶叶面肥在施肥中期以膨润土体系为主,此时,凝胶屏障因长时间吸水而分解,凝胶表面的孔径逐渐增大而失去了缓释屏障作用,此时复合肥料被β-环糊精包合并吸附至膨润土层间,因此在复合肥料之外还存在β-环糊精和膨润土两层缓释屏障,此时的复合肥料穿过β-环糊精和膨润土两层缓释屏障即可渗出至外界环境中,因此,此时的复合肥料的释放速率处于中等水平,并随时施肥时间逐渐提高。
113、在作物生长发育的后期为生殖生长阶段,此阶段以叶面施肥为主,土壤施肥为辅,在此阶段的叶面肥的肥料释放速率较高,本发明制备得到的含酶叶面肥在施肥后期以β-环糊精体系为主,此时,随着含酶叶面肥的持续吸水溶胀,包覆改性复合肥料由氮化硼的层间脱离,氮化硼也丧失了缓释屏障作用,此时的复合肥料仅被β-环糊精包合,复合肥料穿过β-环糊精一层缓释屏障即可渗出至外界环境中,因此,此时的复合肥料的释放速率达到最高水平。
114、本发明采用十六烷基三甲基溴化铵、多羧基金属螯合剂和羟基铝柱撑剂作为多元复合改性剂对膨润土进行有机-无机复合改性处理,多元复合改性剂之间存在协同插层效应,有利于不同种类的插层改性剂同时进入膨润土的层间,从而有效撑大了膨润土的层间距。
115、一方面,多羧金属螯合剂的体积相对较小且具有较多带负电的支链,可以通过静电作用夹杂在体积较大的带正电长碳链的十六烷基三甲基溴化铵和聚羟基铝离子中,使得多元复合改性剂可以同时插入膨润土的层间域,从而使其层间距增大。
116、另一方面,十六烷基三甲基溴化铵和聚羟基铝离子均带正电荷,而多羧金属螯合剂含有多个羧基官能团,在一定条件下发生解离而形成带负电荷的羧酸根,带负电的阴离子可以作为纽带通过静电力作用将带正电的十六烷基三甲基溴化铵和聚羟基铝离子桥联在一起,桥联在一起的十六烷基三甲基溴化铵和聚羟基铝离子可以作为整体同时进入膨润土的层间,而使复合改性膨润土的层间距得到进一步增大。
117、再一方面,多羧金属螯合剂含有多个羧基官能团,而羟基铝柱撑剂含有多个羟基官能团,多羧金属螯合剂和聚羟基铝离子二者之间易形成大量氢键,氢键作为一种起辅助作用的分子间作用力,可以进一步促进多元复合改性剂协同插入膨润土的层间,而达到多元改性的目的。
118、本发明改性后的复合改性膨润土兼有柱撑膨润土和有机膨润土的优良特性,进入层间的羟基铝柱撑剂占据部分可交换离子的位置,而带正电荷的羟基铝柱撑剂通过静电引力与膨润土层间的富余负电荷作用而稳定存在,并且沿着与晶层相垂直的方向排列,从而撑开了膨润土层间,增大了层间距,进而提高了复合改性膨润土对包覆改性复合肥料的吸附容量,使得复合改性膨润土的吸附性能得到改善,能够容纳更多的包覆改性复合肥料;同时,以十六烷基三甲基溴化铵进行有机改性后,复合改性膨润土层间吸附的十六烷基三甲基溴化铵和羟基铝离子超过了膨润土的阳离子交换容量,因此最终得到的复合改性膨润土带有一定的正电荷,在电荷排斥作用下使得其在复合溶胶中的分散性能大幅提高。
119、本发明以海藻酸钠和壳聚糖作为复合凝胶体系的载体,使得制备得到的复合水凝胶微珠内部形成致密的三维多孔的网络结构,由于海藻酸钠的亲水性较强,因此最终制备得到的复合水凝胶微珠的含水率较高,在冷冻干燥过程中可以形成体积较大的冰晶,复合水凝胶微珠内的冰晶升华,空气置换冰晶,保留了复合水凝胶原本的三维大孔网络结构,这种相互关联的大孔结构有利于复合肥料的溶出和释放。
120、本发明在海藻酸钠的基础上加入壳聚糖,利用海藻酸钠与壳聚糖之间的静电相互作用,提高了水凝胶的交联密度,使得复合水凝胶微珠的三维多孔网络结构变得更加致密,延长了复合肥料在复合水凝胶微珠中的释放通道的长度,可以对复合肥料的释放渗透起到一定的阻滞作用,进而达到缓释效果。此外,致密的三维多孔网络结构,与单一海藻酸钠凝胶相比,其力学强度也有明显提高,这是由于海藻酸钠与壳聚糖发生离子交联时,由于海藻酸钠与壳聚糖分子链上均具有较多用于反应的官能团,因此反应较为充分,发生交联反应的相反电荷较多,因此形成的交联网络相对较为致密,使得复合水凝胶微珠的力学性能得到提高。
121、海藻酸钠与钙离子接触时具有瞬时凝胶化特性,形成水凝胶网络;而壳聚糖又可以和硫酸根离子交联,形成稳定的凝胶网络;壳聚糖分子链上的伯氨基与海藻酸钠分子链上的羧基在静电力作用下又可发生聚电解质络合反应形成复合水凝胶微珠。通过钙离子和硫酸根离子的双重交联制备得到的复合水凝胶微珠的结构更加稳定,不易崩解,为其内部的复合肥料的缓慢释放提供了有利条件。
本文地址:https://www.jishuxx.com/zhuanli/20240619/8435.html
版权声明:本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容, 请发送邮件至 YYfuon@163.com 举报,一经查实,本站将立刻删除。