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一种用于实现农作物早熟的大量元素水溶肥及其制备方法与流程

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  • 2024-06-20 13:34:03

本发明属于水溶肥,涉及一种用于实现农作物早熟的大量元素水溶肥及其制备方法。

背景技术:

1、水溶肥是一种可以完全溶于水的多元复合肥料,通常作为追肥施用。肥水结合可以让可溶性养分迅速渗入土壤,更易被作物所吸收,进而提高吸收利用率,并且在生产应用中,它可以在喷滴灌等设施农业发挥省水省肥省工的效能。水溶肥料中可以含有作物生长所需要的氮、磷、钾等大量元素以及钙、镁、硫等中量元素以及一些微量元素。因此,人们可以依据不同作物的营养需求进行配方施肥,可使肥料利用率较常规化肥提高。其次,水溶肥料是一种速效肥料,种植者可以根据作物不同生长情况随时对肥料配方进行调整。而且,水溶肥料一般电导率较低,杂质较少,使用浓度易调节,因此其对作物的幼苗非常安全。此外,水肥一体使得施肥较为均勻,为增加作物产量和提高果实品质奠定了基础。并且灌施水溶肥料后,肥料中大量活性物质和腐植酸可以改善土壤结构,抑制盐分积累和盐分障碍,避免土壤板结,提高作物抗病抗逆性和抗衰老能力,减少施药次数。

2、但目前市售的水溶肥仍存在以下问题:(1)营养不平衡,通杀营养元素间易出现拮抗问题,不利于营养元素的吸收与转运的功效;(2)无法提高植株抗性,对土壤营养成分的调理失衡,导致植株对氮、磷、钾的利用率较低。

3、为了解决上述问题,亟需对现有的水溶肥的配方及工艺进行改进。

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用于实现农作物早熟的大量元素水溶肥及其制备方法,本发明制备的大量元素水溶肥中含有大量元素氮、磷、钾以及必要的微量元素硼和锌,具备配比较均衡的植株所需的多种元素,这些营养元素具有不同的生理功能以及相互作用,可以快速补充作物生长阶段所需的营养物质,增强作物中后期的代谢功能,促进作物开花结果,有效调控作物的形态结构及生理和生态功能,为作物早熟高产奠定物质基础。

2、为达此目的,本发明采用以下技术方案:

3、第一方面,本发明提供了一种用于实现农作物早熟的大量元素水溶肥的制备方法,所述制备方法包括:

4、(ⅰ)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,混合均匀后得到改性溶液;将膨润土分散于去离子水中,混合均匀后得到膨润土悬浮液;将膨润土悬浮液与改性溶液混合,搅拌并加热,随后经过滤、洗涤和干燥后得到改性膨润土;

5、(ⅱ)将水溶性氮肥、水溶性磷肥、水溶性钾肥、硼酸、硫酸锌、贝壳粉、糖醇、氨基酸和阴离子表面活性剂分散于去离子水中,混合均匀后得到复合肥料溶液;向复合肥料溶液中加入复合螯合剂,搅拌并加热,随后经过滤、洗涤和干燥后得到螯合肥料;

6、(ⅲ)将吲哚乙酸、α-萘乙酸钠、壳聚糖和羧甲基纤维素钠分散于去离子水中,混合均匀后得到混合液;将改性膨润土和螯合肥料加入混合液中,搅拌均匀后得到混合浆料,混合浆料经脱水、造粒、干燥、筛分和冷却后得到所述大量元素水溶肥。

7、本发明制备的大量元素水溶肥中含有大量元素氮、磷和钾以及必要的微量元素钙、硼和锌,具备配比较为均衡的植株所需的多种微量元素,这些营养物质具有不同的生理功能以及相互作用,通过外源输入向植株根部或叶面多次喷施本发明提供的大量元素水溶肥,从根部和叶面直接供给氮、磷、钾、硼、锌等作物生长发育所需营养元素,可以快速补充作物生长阶段所需的营养物质,增强植株中后期的代谢功能,促进植株开花结果,有效调控植株的形态结构及生理和生态功能,为植株早熟高产奠定物质基础。试验结果表明,与空白对照相比,喷施本发明制备得到的大量元素水溶肥后,植株匀称顺直、光泽度好,增产率可达9.32%;与清水对照相比,增产率可达7.35%。

8、本发明制备得到的大量元素水溶肥中包括大量元素氮、磷和钾,氮元素是构成蛋白质和核酸的成分,蛋白质和核酸是一切作物生长发育和生命活动的基础,充足的氮源可维持作物生命活动、协调作物营养生长和生殖生长、提高作物产量、改善植株品质、增强作物抵抗逆境的能力。补充磷元素可以增强作物的抗旱、抗寒能力,促进花芽分化,保花保果,提高坐果率。钾是多种酶的活化剂,能有效增强光合作用、促进碳水化合物的代谢与合成,具有增强作物抗逆性、促进果实膨大成熟的作用。

9、本发明制备得到的水溶肥中还含有微量元素硼、锌和钙,硼元素能够促进植株体内碳水化合物的合成、运输和代谢,延缓叶绿素含量的下降,参与半纤维素和植株细胞结构、营养物质的形成,对植株花粉发育有着积极的促进作用,对植株的生长发育、各器官的形成和营养物质的积累具有显著影响。锌元素是组成各种酶类(如超氧化物歧化酶、乙醇脱氢酶、碳酸酐酶、rna聚合酶等)的成分和活化剂,参与植株生长代谢和光合作用等生命活动,可提高作物的抗逆性,影响根系的生长,维持作物正常的生理代谢,提高作物的免疫能力。钙元素是植株生长的必需营养元素,是植株体内多种生理生化过程的调控者,对稳定细胞膜和细胞壁结构起重要作用;同时,钙还具有促进植株细胞伸长和根系生长的作用,可以增强植株对环境胁迫的抗逆能力,通过活化钙调节蛋白参与作物光合作用及细胞信息传递,进而促进作物生长,改善作物品质。

10、在农业生产中,在土壤或植株根系直接施用钙肥,钙离子容易在土壤中被固定,与其他离子存在拮抗作用,导致作物对钙离子吸收转移速率减缓,造成钙肥利用率低。为此,本发明在制备水溶肥时加入了复合螯合剂,复合螯合剂能够螯合硼、锌和钙等微量元素,促进作物对微量元素的吸收利用,显著提高施肥效果。

11、本发明在水溶肥中还加入了氨基酸和糖醇,植株的根系不仅可以吸收矿质营养元素,也可以吸收氨基酸和糖醇等小分子有机物。氨基酸作为蛋白质的基本单位,同时含有碳、氮等多种营养成分,是一种安全有效的植株营养剂,植株直接吸收外源氨基酸,节省了植株生理代谢需要的能量,强化新陈代谢和光合作用,从而提高作物产量,改善产品品质。此外,氨基酸不仅能调节植株营养平衡,促进植株生长,增加干物质积累,又能促进植株对二氧碳的吸收利用,增强光合作用,增加维生素c、可溶性糖等碳水化合物的积累。同时,氨基酸还能够提高植株对外界非生物胁迫的适应性,当植株遇到外界胁迫条件时,氨基酸主要通过参与改变植株体内某些生理代谢,或调节相关基因表达和关键酶活性等方式来增强植株对各种逆境的适应性反应。氨基酸还具有减轻盐害和重金属毒害的能力,能明显改善植株体内由于盐害而引起的含水量、光和色素、可溶性糖蛋白等下降的现象,并且增加k+吸收,限制na+的吸收。

12、糖醇是多种羟基化合物的混合物,天然糖醇主要来自植株的韧皮部,安全无毒,对植株和人体无任何伤害,并且分子量低,很容易被土壤、根系和叶片吸收,能够在不同程度上调节植株的生长发育,可以提高作物抗逆性和应对胁迫的能力。此外,外源糖醇不仅能够改善或矫正影响作物正常生长发育的不良现象,提高作物的抗逆性,还可以通过光合作用和碳代谢产生不同的糖信号参与代谢调节,刺激作物生长,进而起到促进作物早熟、提高作物产量和改善作物品质的作用。

13、此外,由于糖醇具有两个及以上的羟基结构,能为配位原子提供多个孤对电子且空间结构满足螯合物形成的必要条件。因此,糖醇还可以作为无机矿质元素的螯合剂使用,以不同类型糖醇为螯合配体,以无机矿质元素(如钙、锌、硼等)为中心离子,经特定螯合反应生成糖醇螯合物。糖醇与矿质养分螯合后可携带目标元素在植株韧皮部内进行运输,提高矿质元素的迁移性,缓解植株缺素症状。同时,由于糖醇螯合矿质元素与作物体内元素的存在形式相似,且糖醇本身分子量较小,多羟基结构决定其具有一定的润湿功能,因此,糖醇螯合物对叶面渗透能力较强,与无机矿质元素螯合后能够促进作物对养分的吸收。

14、在本发明中,糖醇与氨基酸混合喷施对增加作物植株生物量和养分积累量,改善作物植株品质具有显著影响。这是由于,一方面,氨基酸和糖醇本身可以直接或间接参与作物代谢,可直接被作物吸收作为植株的碳氮营养;此外,还可以影响植株根部的还原酶活性和代谢物质的分泌,提高植株的根系活力,增强植株根系对养分的吸收和转运能力,从而促进作物生长、改善作物品质。另一方面,氨基酸和糖醇具有良好的渗透、湿润、降低溶液表面张力的功能,又具有一定的保湿作用,叶面喷施后能较好地附着于植株叶片表面并迅速扩展,增大植株叶片的吸收面积,同时避免干燥过快而导致养分失效,延长植株叶片吸收养分的时间,促进植株叶片对氮元素、磷元素、钾元素、硼元素、锌元素和钙元素的吸收利用,进而促进作物植株生长并改善其品质。再一方面,氨基酸和糖醇能螯合硼离子、锌离子和钙离子,使钙离子以氨基酸螯合物或糖醇螯合物的形式存在并转移到植株体内,植株体内的韧皮部是碱性环境,硼离子、锌离子和钙离子在碱性环境中的溶解性和移动性都较差,而氨基酸螯合物和糖醇螯合物在碱性环境中不仅溶解度较大,而且具有明显的移动优势,从而克服了硼、锌和钙只能在植株木质部进行长距离运输的弊端。

15、本发明中的微量元素钙以贝壳粉的形式添加至水溶肥中,贝壳粉主要成分是碳酸钙(约占95wt%),除此之外还含有部分甲壳素、少量氨基酸和多糖物质。贝壳粉溶于水后,其中碳酸钙中的钙离子会与复合螯合剂发生螯合,形成螯合钙,甲壳素配合螯合钙可以有效调节果实生理代谢,提升果实品质,降低细胞膜脂过氧化的程度,从而提高细胞壁的完整性,增加植株果实的抗性。同时,少量的氨基酸和多糖物质作为小分子物质也可以螯合一小部分的钙元素,促进植株叶片对钙元素的吸收。

16、本发明在水溶肥中加入了膨润土,膨润土的主要组分是层状硅酸盐矿物蒙脱石,其具有特殊的2:1型层状纳米结构,赋予了膨润土独特的吸水膨胀、保土保水、分散悬浮、离子交换和吸附等性能。由于膨润土自身含有一些常量或微量元素可供作物吸收利用,可改良土壤理化性质,同时其吸附性还可增大土壤孔隙度和透气性,将含膨润土的水溶肥喷施于砂质土壤表面时,可改变砂质土壤的松散状况,增加砂质土壤中有机无机复合体的数量,提高砂质土壤的持水能力,改善水分状况,提高砂质土壤的阳离子交换量和盐基饱和度,增加砂质土壤的保肥性能,防止土壤养分流失,有利于砂质土壤中有机质的积累和转化。此外,由于膨润土具有很强的吸附性和离子交换性,因此可以有效减少土壤对磷的固定,提高土壤有效磷的含量。在干湿交替过程中,膨润土还可以减弱土壤对钾的固定,减少土壤的固钾量,提高土壤的释钾量。

17、此外,当膨润土与螯合肥料同时施用时,膨润土可作为螯合肥料的缓/控释肥载体,防止螯合肥料被水冲出,延长肥效,提高螯合肥料和水分的蓄积能力,提高土壤养分有效性,节省螯合肥料和灌溉用水。另外,膨润土也可用作螯合肥料的载体和稀释剂,使螯合肥料能高度均匀分散,便于运输、储存和喷洒使用。因此,本发明将膨润土与螯合肥料复合后,可以显著提高螯合肥料的利用效率,丰富了土壤有机质含量,增强了水溶肥固化营养元素的能力。

18、为了提高膨润土对螯合肥料的缓/控释能力,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。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。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引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,而使改性膨润土的层间距得到进一步增大。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。

19、本发明制备得到的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,进而提高了改性膨润土对螯合肥料的吸附容量,使得改性膨润土的吸附性能得到改善,能够容纳更多的螯合肥料;同时,以十六烷基三甲基溴化铵进行有机改性后,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混合液中的分散性能大幅提高。

20、本发明在水溶肥中还加入了吲哚乙酸和壳聚糖,吲哚乙酸能促进植株生长作用的内源激素,具有促进植株愈伤组织形成、延缓叶片衰老、促进植株根系生长、诱导果实发育、调控植株株型和调节细胞壁松弛度等作用。壳聚糖能够增强植株的吸肥吸水能力,壳聚糖含有丰富的碳和氮元素,被微生物分解利用后可作为植株养分,同时可以充分活化根际状态,溶解养分分子,使氮、磷、钾等养分能得到植株充分有效地吸收。

21、作为本发明一种优选的技术方案,步骤(ⅰ)中,所述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。

22、在一些可选的实例中,所述膨润土悬浮液中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。

23、作为本发明一种优选的技术方案,步骤(ⅰ)中,所述改性溶液中的十六烷基三甲基溴化铵与所述膨润土悬浮液中的膨润土的质量比为(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。

24、十六烷基三甲基溴化铵的添加量对螯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,螯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,螯合肥料通过分配作用进入膨润土层间有机相,当螯合肥料浓度低于其平衡浓度时,螯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。

25、当十六烷基三甲基溴化铵与膨润土的质量比低于0.2:1时,膨润土的层间距过小,螯合肥料无法有效进入膨润土的层间有机相,对螯合肥料释放的阻滞作用不明显。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,有利于螯合肥料的释放;此外,还可以增强对螯合肥料分子扩散的阻滞作用,延缓其释放速率。

26、当十六烷基三甲基溴化铵与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,与螯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,对螯合肥料扩散的阻滞作用十分有限。

27、在一些可选的实例中,所述改性溶液中的多羧基金属螯合剂与所述膨润土悬浮液中的膨润土的比例为(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、0.6ml: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。

28、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。

29、在一些可选的实例中,所述改性溶液中的羟基铝柱撑剂的铝离子的物质的量与所述膨润土悬浮液中的膨润土的比例为(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。

30、作为本发明一种优选的技术方案,步骤(ⅰ)中,所述膨润土悬浮液与所述改性溶液混合时的加热温度为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。

31、在一些可选的实例中,所述膨润土悬浮液与所述改性溶液混合时的搅拌时间为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。

32、作为本发明一种优选的技术方案,步骤(ⅱ)中,所述复合肥料溶液中水溶性氮肥的质量分数为10~15wt%,例如可以是10.0wt%、10.5wt%、11.0wt%、11.5wt%、12.0wt%、12.5wt%、13.0wt%、13.5wt%、14.0wt%、14.5wt%或15.0wt%,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。

33、在一些可选的实例中,所述复合肥料溶液中水溶性磷肥的质量分数为15~20wt%,例如可以是15.0wt%、15.5wt%、16.0wt%、16.5wt%、17.0wt%、17.5wt%、18.0wt%、18.5wt%、19.0wt%、19.5wt%或20.0wt%,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。

34、在一些可选的实例中,所述复合肥料溶液中水溶性钾肥的质量分数为20~25wt%,例如可以是20.0wt%、20.5wt%、21.0wt%、21.5wt%、22.0wt%、22.5wt%、23.0wt%、23.5wt%、24.0wt%、24.5wt%或25.0wt%,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。

35、在一些可选的实例中,所述复合肥料溶液中硼酸的质量分数为1~2wt%,例如可以是1.0wt%、1.1wt%、1.2wt%、1.3wt%、1.4wt%、1.5wt%、1.6wt%、1.7wt%、1.8wt%、1.9wt%或2.0wt%,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。

36、在一些可选的实例中,所述复合肥料溶液中硫酸锌的质量分数为0.1~0.2wt%,例如可以是0.1wt%、0.11wt%、0.12wt%、0.13wt%、0.14wt%、0.15wt%、0.16wt%、0.17wt%、0.18wt%、0.19wt%或0.2wt%,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。

37、在一些可选的实例中,所述复合肥料溶液中贝壳粉的浓度为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。

38、在一些可选的实例中,所述复合肥料溶液中糖醇的浓度为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。

39、糖醇是一种良好的络合剂,可与多种营养物质结合形成稳定的复合体,是目前唯一能携带矿质养分在韧皮部中进行快速运输的物质;此外,糖醇的分子量低,容易被叶片吸收,进入到植株体内容易降解释放出养分,耗能低;另外,糖醇是一种天然的湿润剂和表面活性剂,具有保湿功能,能避免药液在叶片迅速干燥而失效,可使营养元素在整个植株叶片表面扩展并均匀覆盖,避免由于药液局部浓度过高而灼伤植株叶片,提高植株叶片对营养物质的吸收面积,延长植株叶片对营养物质的吸收时间。

40、本发明通过糖醇螯合微量元素后形成的糖醇螯合物对作物的生长发育具有双重效应,一方面,糖醇本身就是一种生物有机肥料,可广泛参与植株的生理代谢,能够改善作物的营养状况;此外,糖醇是参与细胞内渗透调节的重要物质,在盐害、干旱和淹水等逆境胁迫下,糖醇可通过调节细胞渗透性使植株适应逆境生长,还可以提高对活性氧的抗性,避免由于紫外线日灼、干旱、病害和缺氧等原因造成的植株活性氧损伤,从而提高植株的抗逆性;另一方面,糖醇能够螯合矿质元素,促进作物对养分的吸收,提高肥料利用率,在环境胁迫下,糖醇的渗透调节功能可有效缓解作物的应激反应,螯合矿质养分后对提高作物抗逆性的作用效果更加突出;此外,糖醇以液态的形式稳定存在,尤其在碱性溶液中溶解度更高,由于植株韧皮部内是碱性环境,大部分金属类矿质养分在碱性环境下溶解性和移动性都较差,而糖醇螯合物更能体现其携带矿质养分在韧皮部移动的优势。

41、缺硼会导致叶片中糖类物质较易积累,使得叶片变厚变脆,与无机硼酸相比,糖醇螯合硼更易向叶片等地上部位转运,使得叶片中硼含量与积累量得到显著提高,促进了幼苗生长。此外,在缓解植株幼苗盐害胁迫反应方面,糖醇螯合硼也具有类似的效果。

42、与无机钙盐相比,糖醇螯合钙更易从叶片经茎部向地下部分运输,并促进土壤中养分的输出,提高了营养元素的利用和转运效率。其次,糖醇螯合钙能够减缓植株叶片中叶绿素和类胡萝卜素含量的下降幅度,显著提高植株叶片的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度等,对光合作用的促进效果优于无机钙盐。

43、果实的耐贮藏性决定其保持品质的能力和货架期的长短,而病虫害的侵染对果实贮藏和运输过程十分不利,不但影响外观品质,还可能造成腐烂损失。糖醇螯合物在提高果实耐贮藏性和抗病害能力方面也具有一定的积极作用。这是由于,糖醇螯合物可以显著降低果实中果胶甲酯酶、多聚半乳糖醛酸酶和纤维素酶的活性,抑制原果胶和纤维素的降解及可溶性果胶的上升,从而更有效地维持果实硬度,延长贮藏期。

44、在一些可选的实例中,所述复合肥料溶液中氨基酸的浓度为8~15wt%,例如可以是8.0wt%、8.5wt%、9.0wt%、9.5wt%、10.0wt%、10.5wt%、11.0wt%、11.5wt%、12.0wt%、12.5wt%、13.0wt%、13.5wt%、14.0wt%、14.5wt%或15.0wt%,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。

45、本发明在水溶肥中加入了氨基酸,优势在于:(1)植株可以直接吸收水溶肥中的氨基酸,在施用氨基酸后短期内便有显著效果,可以促进作物植株生长和缩短生长周期,从而实现作物早熟;(2)氨基酸在土壤内无残留,清洁无污染,能够改善土壤理化、提高土壤的保水保肥能力,对土壤的养护、熟化和改良有极其显著的促进作用;(3)氨基酸可以提高植株的代谢功能和抗逆能力,作物吸收氨基酸后,其生理生化功能获得了加强,各项生物量指标均显著提高,进而使得植株的光合效率增加,活力增强,抗寒、抗旱、抗干热、抗病虫害、抗倒伏性等能力均获得不同程度的增益。

46、在一些可选的实例中,所述复合肥料溶液中阴离子表面活性剂的浓度为3~5wt%,例如可以是3.0wt%、3.2wt%、3.4wt%、3.6wt%、3.8wt%、4.0wt%、4.2wt%、4.4wt%、4.6wt%、4.8wt%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。

47、作为本发明一种优选的技术方案,步骤(ⅱ)中,所述水溶性氮肥包括硝酸铵、硝酸铵钙、硫酸铵、氯化铵或者尿素中的任意一种或至少两种的组合。

48、在一些可选的实例中,所述水溶性磷肥包括聚磷酸铵、磷酸一铵、磷酸二铵、磷酸氢钙或过磷酸钙中的任意一种或至少两种的组合。

49、在一些可选的实例中,所述水溶性钾肥包括氯化钾、硫酸钾、硝酸钾或甲酸钾中的任意一种或至少两种的组合。

50、在一些可选的实例中,所述糖醇包括苏糖醇、山梨醇、麦芽糖醇、木糖醇、赤藓醇、乳糖醇或甘露醇中的任意一种或至少两种的组合。

51、在一些可选的实例中,所述氨基酸包括胱氨酸、甘氨酸、亮氨酸、谷氨酸、蛋氨酸、精氨酸、赖氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸中的任意一种或至少两种的组合。

52、在一些可选的实例中,所述阴离子表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠或脂肪醇聚氧乙烯醚中的任意一种或至少两种的组合。

53、作为本发明一种优选的技术方案,步骤(ⅱ)中,所述复合螯合剂由多肽、三聚磷酸钾、六偏磷酸钠和二乙基三胺五乙酸组成。

54、在一些可选的实例中,所述多肽、所述三聚磷酸钾、所述六偏磷酸钠和所述二乙基三胺五乙酸的质量比为(2-3):(0.5-1.2):(1.5-2):1,例如可以是2:0.5:1.5:1、2.1:0.6:1.55:1、2.2:0.7:1.6:1、2.3:0.8:1.65:1、2.4:0.9:1.7:1、2.5:1:1.75:1、2.6:1.1:1.8:1、2.7:1.2:1.85:1、2.8:1:1.9:1、2.9:1.1:1.95:1或3:1.2:2:1,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。

55、在一些可选的实例中,所述复合肥料溶液与所述复合螯合剂的搅拌时间为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。

56、在一些可选的实例中,所述复合肥料溶液与所述复合螯合剂在搅拌时的加热温度为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。

57、作为本发明一种优选的技术方案,步骤(ⅲ)中,所述混合液中吲哚乙酸的浓度为0.6~0.7g/l,例如可以是0.6g/l、0.61g/l、0.62g/l、0.63g/l、0.64g/l、0.65g/l、0.66g/l、0.67g/l、0.68g/l、0.69g/l或0.7g/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。

58、在一些可选的实例中,所述混合液中α-萘乙酸钠的浓度为0.4~0.5g/l,例如可以是0.4g/l、0.41g/l、0.42g/l、0.43g/l、0.44g/l、0.45g/l、0.46g/l、0.47g/l、0.48g/l、0.49g/l或0.5g/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。

59、在一些可选的实例中,所述混合液中壳聚糖的浓度为1~1.5g/l,例如可以是1.0g/l、1.05g/l、1.1g/l、1.15g/l、1.2g/l、1.25g/l、1.3g/l、1.35g/l、1.4g/l、1.45g/l或1.5g/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。

60、壳聚糖是由甲壳素降解而来的高分子碱性天然多糖,作为一种生长调节剂,壳聚糖具有促进植株生长、增加作物产量、提高植株抗性等多方面作用。一方面,根系是植株吸收水分和养分的器官,同时也是多种物质同化、合成、输导的重要器官,根系生长的好坏直接关系到整个植株的生长发育。壳聚糖能够促进植株根系的生长,改善根系形态、增加植株的根长、根表面积和体积等,提高了侧根发生量、提高了根系活力,从而提升了根系对介质环境中养分的结合、吸收能力,为根系吸收养分提供了充足的能量。另一方面,壳聚糖还可以调节基因表达,促进植株细胞的活化和蛋白质的合成,以刺激植株的生长和成熟;还能够一定程度地调节植株内源激素水平,诱导生长素和赤霉素的合成和运输。

61、此外,壳聚糖的施用还可以改善土壤养分条件和植株生长环境,一方面,壳聚糖中含有丰富的碳元素和氮元素,在土壤中被微生物分解后可直接作为植株养分供植株吸收利用,为植株提供养分,也能够通过提高土壤肥力间接促进植株对矿质养分的吸收;此外,植株根系与土壤之间的长期接触也有利于壳聚糖正电荷与土壤养分负电荷之间进行相互作用,从而影响植株对养分的吸收。另一方面,壳聚糖还可以通过影响土壤酶以促进土壤养分的活化和释放,使得土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量显著增加,为植株幼苗的生长和养分的吸收创造了良好的营养条件;同时,壳聚糖通过改善植株幼苗根系构型、提高根系养分吸收相关酶的活力,为植株幼苗对养分的吸收提供了动力支持。

62、土壤酶是土壤物质和能量代谢的驱动力,会直接参与土壤养分的有效转化,土壤中蔗糖酶、磷酸酶、脲酶和蛋白酶是主要的水解酶,能够水解多种有机物,形成易被植株吸收的小分子物质。其中,蔗糖酶能够直接参与土壤碳水化合物的转化,进而改变土壤的养分状况;脲酶可以直接参与土壤中有机氮的分解,对土壤中氮素水平的提高具有重要促进作用;蛋白酶会水解肽类化合物,产物可以作为植株的氮源。施用壳聚糖后,土壤中这几种土壤酶的活性均显著提高,这是由于壳聚糖的施用改变了土壤中微生物的群落结构,由微生物产生的土壤酶数量增加,活性提高。但随着壳聚糖施用量的继续增加,土壤酶活性出现减弱趋势,这可能与微生物和植株间的养分争夺有关。因此,本发明特别限定了混合液中壳聚糖的浓度为1~1.5g/l。

63、壳聚糖与吲哚乙酸之间还具有协同增效作用,植株体内吲哚乙酸具有调节植株体内吲哚乙酸含量的作用,吲哚乙酸活性的降低能够减少根系吲哚乙酸的降解,促进根系不定根的发生和生长。壳聚糖根施后可以有效减弱植株幼苗根系中吲哚乙酸活性,为不定根的形成和生长提供了一定保证。因此,壳聚糖可以通过降低吲哚乙酸活性来减少根系吲哚乙酸的降解,从而促进了植株根系生长,改变了植株幼苗根系形态,增强植株根系对土壤中有限养分的获取能力,进一步提高了根系对土壤中养分的吸收和利用能力。

64、在一些可选的实例中,所述混合液中羧甲基纤维素钠的浓度为2~5g/l,例如可以是2.0g/l、2.2g/l、2.4g/l、2.6g/l、2.8g/l、3.0g/l、3.2g/l、3.4g/l、3.6g/l、3.8g/l、4.0g/l、4.2g/l、4.4g/l、4.6g/l、4.8g/l或5.0g/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。

65、在一些可选的实例中,所述混合液中的羧甲基纤维素钠、所述改性膨润土和所述螯合肥料的质量比为(5-10):(20~30):100,例如可以是5:20:100、5.5:21:100、6:22:100、6.5:23:100、7:24:100、7.5:25:100、8:26:100、8.5:27:100、9:28:100、9.5:29:100或10:30:100,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,所述混合液、改性膨润土和螯合肥料的混合搅拌的时间为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。

67、在一些可选的实例中,所述混合液、改性膨润土和螯合肥料的混合搅拌的转速为500-600r/min,例如可以是500r/min、510r/min、520r/min、530r/min、540r/min、550r/min、560r/min、570r/min、580r/min、590r/min或600r/min,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。

68、作为本发明一种优选的技术方案,步骤(ⅲ)中,所述混合浆料脱水后的含水率为40-50wt%,例如可以是40wt%、41wt%、42wt%、43wt%、44wt%、45wt%、46wt%、47wt%、48wt%、49wt%或50wt%,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。

69、在一些可选的实例中,所述造粒的温度为60-70℃,例如可以是60℃、61℃、62℃、63℃、64℃、65℃、66℃、67℃、68℃、69℃或70℃,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。

70、在一些可选的实例中,所述干燥的温度为120-130℃,例如可以是120℃、121℃、122℃、123℃、124℃、125℃、126℃、127℃、128℃、129℃或130℃,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,所述干燥的时间为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。

72、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用于实现农作物早熟的大量元素水溶肥。

73、示例性地,本发明提供了一种用于实现农作物早熟的大量元素水溶肥的制备方法,所述制备方法具体包括如下步骤:

74、(1)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,混合均匀后得到改性溶液,其中,改性溶液中十六烷基三甲基溴化铵的浓度为0.1~0.25mol/l;

75、将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;

76、将膨润土悬浮液与改性溶液混合,其中,十六烷基三甲基溴化铵与膨润土的质量比为(0.2~0.3):1,多羧基金属螯合剂与膨润土的比例为(0.3~0.8)ml:1g,羟基铝柱撑剂的铝离子的物质的量与膨润土的比例为(1.0~1.5)mmol:1g;混合后在50~60℃的加热温度下搅拌1~2h,随后经过滤、洗涤和干燥后得到改性膨润土;

77、(2)将水溶性氮肥、水溶性磷肥、水溶性钾肥、硼酸、硫酸锌、贝壳粉、糖醇、氨基酸和阴离子表面活性剂分散于去离子水中,其中,水溶性氮肥的质量分数为10~15wt%,水溶性磷肥的质量分数为15~20wt%,水溶性钾肥的质量分数为20~25wt%,硼酸的质量分数为1~2wt%,硫酸锌的质量分数为0.1~0.2wt%,贝壳粉的浓度为5~10wt%,糖醇的浓度为5~10wt%,氨基酸的浓度为8~15wt%,阴离子表面活性剂的浓度为3~5wt%,混合均匀后得到复合肥料溶液;

78、向复合肥料溶液中加入复合螯合剂,复合螯合剂由质量比为(2-3):(0.5-1.2):(1.5-2):1的多肽、三聚磷酸钾、六偏磷酸钠和二乙基三胺五乙酸组成;复合肥料溶液与复合螯合剂混合后在70~80℃的加热温度下搅拌1~2h,随后经过滤、洗涤和干燥后得到螯合肥料;

79、(3)将吲哚乙酸、α-萘乙酸钠、壳聚糖和羧甲基纤维素钠分散于去离子水中,混合均匀后得到混合液;其中,吲哚乙酸的浓度为0.6~0.7g/l,α-萘乙酸钠的浓度为0.4~0.5g/l,壳聚糖的浓度为1~1.5g/l,羧甲基纤维素钠的浓度为2~5g/l;

80、将步骤(1)得到的改性膨润土和步骤(2)得到的螯合肥料加入上述混合液中,其中,羧甲基纤维素钠、改性膨润土和螯合肥料的质量比为(5-10):(20~30):100,改性膨润土、螯合肥料和混合液混合后在500-600r/min的转速下搅拌1-2h,得到混合浆料;

81、将混合浆料脱水至含水率为40-50wt%,随后送入造粒设备,在60-70℃下进行造粒,得到肥料颗粒;将肥料颗粒置于120-130℃真空干燥箱内干燥1-2h,随后经筛分和冷却后得到所述大量元素水溶肥。

82、与现有技术相比,本发明的有益效果为:

83、本发明制备的大量元素水溶肥中含有大量元素氮、磷和钾以及必要的微量元素钙、硼和锌,具备配比较为均衡的植株所需的多种微量元素,这些营养物质具有不同的生理功能以及相互作用,通过外源输入向植株根部或叶面多次喷施本发明提供的大量元素水溶肥,从根部和叶面直接供给氮、磷、钾、硼、锌等作物生长发育所需营养元素,可以快速补充作物生长阶段所需的营养物质,增强植株中后期的代谢功能,促进植株开花结果,有效调控植株的形态结构及生理和生态功能,为植株早熟高产奠定物质基础。试验结果表明,与空白对照相比,喷施本发明制备得到的大量元素水溶肥后,植株匀称顺直、光泽度好,增产率可达9.32%;与清水对照相比,增产率可达7.35%。

84、本发明制备得到的大量元素水溶肥中包括大量元素氮、磷和钾,氮元素是构成蛋白质和核酸的成分,蛋白质和核酸是一切作物生长发育和生命活动的基础,充足的氮源可维持作物生命活动、协调作物营养生长和生殖生长、提高作物产量、改善植株品质、增强作物抵抗逆境的能力。补充磷元素可以增强作物的抗旱、抗寒能力,促进花芽分化,保花保果,提高坐果率。钾是多种酶的活化剂,能有效增强光合作用、促进碳水化合物的代谢与合成,具有增强作物抗逆性、促进果实膨大成熟的作用。

85、本发明制备得到的水溶肥中还含有微量元素硼、锌和钙,硼元素能够促进植株体内碳水化合物的合成、运输和代谢,延缓叶绿素含量的下降,参与半纤维素和植株细胞结构、营养物质的形成,对植株花粉发育有着积极的促进作用,对植株的生长发育、各器官的形成和营养物质的积累具有显著影响。锌元素是组成各种酶类(如超氧化物歧化酶、乙醇脱氢酶、碳酸酐酶、rna聚合酶等)的成分和活化剂,参与植株生长代谢和光合作用等生命活动,可提高作物的抗逆性,影响根系的生长,维持作物正常的生理代谢,提高作物的免疫能力。钙元素是植株生长的必需营养元素,是植株体内多种生理生化过程的调控者,对稳定细胞膜和细胞壁结构起重要作用;同时,钙还具有促进植株细胞伸长和根系生长的作用,可以增强植株对环境胁迫的抗逆能力,通过活化钙调节蛋白参与作物光合作用及细胞信息传递,进而促进作物生长,改善作物品质。

86、在农业生产中,在土壤或植株根系直接施用钙肥,钙离子容易在土壤中被固定,与其他离子存在拮抗作用,导致作物对钙离子吸收转移速率减缓,造成钙肥利用率低。为此,本发明在制备水溶肥时加入了复合螯合剂,复合螯合剂能够螯合硼、锌和钙等微量元素,促进作物对微量元素的吸收利用,显著提高施肥效果。

87、本发明在水溶肥中还加入了氨基酸和糖醇,植株的根系不仅可以吸收矿质营养元素,也可以吸收氨基酸和糖醇等小分子有机物。氨基酸作为蛋白质的基本单位,同时含有碳、氮等多种营养成分,是一种安全有效的植株营养剂,植株直接吸收外源氨基酸,节省了植株生理代谢需要的能量,强化新陈代谢和光合作用,从而提高作物产量,改善产品品质。此外,氨基酸不仅能调节植株营养平衡,促进植株生长,增加干物质积累,又能促进植株对二氧碳的吸收利用,增强光合作用,增加维生素c、可溶性糖等碳水化合物的积累。同时,氨基酸还能够提高植株对外界非生物胁迫的适应性,当植株遇到外界胁迫条件时,氨基酸主要通过参与改变植株体内某些生理代谢,或调节相关基因表达和关键酶活性等方式来增强植株对各种逆境的适应性反应。氨基酸还具有减轻盐害和重金属毒害的能力,能明显改善植株体内由于盐害而引起的含水量、光和色素、可溶性糖蛋白等下降的现象,并且增加k+吸收,限制na+的吸收。

88、糖醇是多种羟基化合物的混合物,天然糖醇主要来自植株的韧皮部,安全无毒,对植株和人体无任何伤害,并且分子量低,很容易被土壤、根系和叶片吸收,能够在不同程度上调节植株的生长发育,可以提高作物抗逆性和应对胁迫的能力。此外,外源糖醇不仅能够改善或矫正影响作物正常生长发育的不良现象,提高作物的抗逆性,还可以通过光合作用和碳代谢产生不同的糖信号参与代谢调节,刺激作物生长,进而起到促进作物早熟、提高作物产量和改善作物品质的作用。

89、此外,由于糖醇具有两个及以上的羟基结构,能为配位原子提供多个孤对电子且空间结构满足螯合物形成的必要条件。因此,糖醇还可以作为无机矿质元素的螯合剂使用,以不同类型糖醇为螯合配体,以无机矿质元素(如钙、锌、硼等)为中心离子,经特定螯合反应生成糖醇螯合物。糖醇与矿质养分螯合后可携带目标元素在植株韧皮部内进行运输,提高矿质元素的迁移性,缓解植株缺素症状。同时,由于糖醇螯合矿质元素与作物体内元素的存在形式相似,且糖醇本身分子量较小,多羟基结构决定其具有一定的润湿功能,因此,糖醇螯合物对叶面渗透能力较强,与无机矿质元素螯合后能够促进作物对养分的吸收。

90、在本发明中,糖醇与氨基酸混合喷施对增加作物植株生物量和养分积累量,改善作物植株品质具有显著影响。这是由于,一方面,氨基酸和糖醇本身可以直接或间接参与作物代谢,可直接被作物吸收作为植株的碳氮营养;此外,还可以影响植株根部的还原酶活性和代谢物质的分泌,提高植株的根系活力,增强植株根系对养分的吸收和转运能力,从而促进作物生长、改善作物品质。另一方面,氨基酸和糖醇具有良好的渗透、湿润、降低溶液表面张力的功能,又具有一定的保湿作用,叶面喷施后能较好地附着于植株叶片表面并迅速扩展,增大植株叶片的吸收面积,同时避免干燥过快而导致养分失效,延长植株叶片吸收养分的时间,促进植株叶片对氮元素、磷元素、钾元素、硼元素、锌元素和钙元素的吸收利用,进而促进作物植株生长并改善其品质。再一方面,氨基酸和糖醇能螯合硼离子、锌离子和钙离子,使钙离子以氨基酸螯合物或糖醇螯合物的形式存在并转移到植株体内,植株体内的韧皮部是碱性环境,硼离子、锌离子和钙离子在碱性环境中的溶解性和移动性都较差,而氨基酸螯合物和糖醇螯合物在碱性环境中不仅溶解度较大,而且具有明显的移动优势,从而克服了硼、锌和钙只能在植株木质部进行长距离运输的弊端。

91、本发明中的微量元素钙以贝壳粉的形式添加至水溶肥中,贝壳粉主要成分是碳酸钙(约占95wt%),除此之外还含有部分甲壳素、少量氨基酸和多糖物质。贝壳粉溶于水后,其中碳酸钙中的钙离子会与复合螯合剂发生螯合,形成螯合钙,甲壳素配合螯合钙可以有效调节果实生理代谢,提升果实品质,降低细胞膜脂过氧化的程度,从而提高细胞壁的完整性,增加植株果实的抗性。同时,少量的氨基酸和多糖物质作为小分子物质也可以螯合一小部分的钙元素,促进植株叶片对钙元素的吸收。

92、本发明在水溶肥中加入了膨润土,膨润土的主要组分是层状硅酸盐矿物蒙脱石,其具有特殊的2:1型层状纳米结构,赋予了膨润土独特的吸水膨胀、保土保水、分散悬浮、离子交换和吸附等性能。由于膨润土自身含有一些常量或微量元素可供作物吸收利用,可改良土壤理化性质,同时其吸附性还可增大土壤孔隙度和透气性,将含膨润土的水溶肥喷施于砂质土壤表面时,可改变砂质土壤的松散状况,增加砂质土壤中有机无机复合体的数量,提高砂质土壤的持水能力,改善水分状况,提高砂质土壤的阳离子交换量和盐基饱和度,增加砂质土壤的保肥性能,防止土壤养分流失,有利于砂质土壤中有机质的积累和转化。此外,由于膨润土具有很强的吸附性和离子交换性,因此可以有效减少土壤对磷的固定,提高土壤有效磷的含量。在干湿交替过程中,膨润土还可以减弱土壤对钾的固定,减少土壤的固钾量,提高土壤的释钾量。

93、此外,当膨润土与螯合肥料同时施用时,膨润土可作为螯合肥料的缓/控释肥载体,防止螯合肥料被水冲出,延长肥效,提高螯合肥料和水分的蓄积能力,提高土壤养分有效性,节省螯合肥料和灌溉用水。另外,膨润土也可用作螯合肥料的载体和稀释剂,使螯合肥料能高度均匀分散,便于运输、储存和喷洒使用。因此,本发明将膨润土与螯合肥料复合后,可以显著提高螯合肥料的利用效率,丰富了土壤有机质含量,增强了水溶肥固化营养元素的能力。

94、为了提高膨润土对螯合肥料的缓/控释能力,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。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。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引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,而使改性膨润土的层间距得到进一步增大。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。

95、本发明制备得到的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,进而提高了改性膨润土对螯合肥料的吸附容量,使得改性膨润土的吸附性能得到改善,能够容纳更多的螯合肥料;同时,以十六烷基三甲基溴化铵进行有机改性后,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混合液中的分散性能大幅提高。

96、本发明在水溶肥中还加入了吲哚乙酸和壳聚糖,吲哚乙酸能促进植株生长作用的内源激素,具有促进植株愈伤组织形成、延缓叶片衰老、促进植株根系生长、诱导果实发育、调控植株株型和调节细胞壁松弛度等作用。壳聚糖能够增强植株的吸肥吸水能力,壳聚糖含有丰富的碳和氮元素,被微生物分解利用后可作为植株养分,同时可以充分活化根际状态,溶解养分分子,使氮、磷、钾等养分能得到植株充分有效地吸收。

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