[发明专利]一种高保水性缓释海藻肥料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及作物肥料生产应用领域，更具体地指出，本发明涉及一种高保水性缓释海藻肥料及其制备方法。

背景技术

农业的可持续发展是人类社会、经济可持续发展的基础。我国地少人多，人均占有土地资源，特别是耕地资源的数量有限，要解决好粮食问题，就必须提高单位土地上的产量。施肥对于粮食增产、农业增收以及保持土壤肥力等方面起到了积极作用，人们已经认识到土壤肥力保持对作物产量的重要性。土壤养分是土壤肥力最重要的物质基础，肥料则是土壤养分的主要来源，因而也是农业可持续发展的重要物质基础之一。从1977年到2005年，我国年均合成氮肥的消费量从707万吨增加到2621万吨，但和发达国家45%的氮肥利用率相比，我国农田氮肥的利用率仅为30%~35%，低的氮肥利用率引起严重的环境污染问题，如土壤酸化、水体富营养化及温室气体排放等。面对人口、粮食、资源、环境与能源五大问题，农业的可持续发展受到越来越广泛的重视，开发缓释肥料是提高肥料利用率的有效途径。众多氮肥中，尿素由于其较高的氮含量和相对低的生产成本而得到大范围的使用。尿素的缓释产品一般分为两类：（1）尿素与醛类化合物发生缩合反应，得到脲醛类缩合缓释肥料；（2）对尿素颗粒进行聚合物包膜处理。其中，聚合物科学与技术在近些年得到了很大发展，可将其设计为对肥料进行可控释放的膜材，因此，聚合物包膜的缓释氮肥有较好的发展前景。随着石油资源的日益匮乏和人们环保意识的不断增强，利用可再生的天然资源制备环境友好型包膜材料已是当今研究的重要课题之一。植物多糖由于其来源广泛、可再生性、无毒价廉及生物降解性而被制备成多种基质型复合新材料。

角叉胶又称卡拉胶、鹿角菜胶，是存在于一些红藻中的亲水性胶体，能够从麒麟菜等红藻中提取，是一种有重要经济价值的高分子线性多糖。含有角叉胶基本结构的红藻品种多达80余种，不同的海藻品种含有角叉胶的类型和数量各异。不同红藻来源的角叉胶有不同的精细结构，其胶体性质也不相同；即使是同一来源，不同的工艺提取条件导致不同的分子量降解，产品性质也是有差异的，因此角叉胶只是一个广义的名称。各种角叉胶均是由1，3-连接的β-D-半乳糖和1，4-连接的α-D-半乳糖单位交替连接而成的线性多糖。其中1，3-连接单位以2-和4-硫酸酯形式出现，也可能不存在；1，4-连接单位以2-和6-硫酸酯形式出现，或者以2，6-二硫酸酯，或者以3，6-脱水半乳糖基等形式出现。在基本聚合物上取代基的多种可能性使得角叉胶的形式多样化，但是它们可以看作几种理想的代表性多糖的变种，已经命名的角叉胶有Kappa、Lambda、Iota、Mu、Nu、Theta、Xi型角叉胶等。角叉胶凝胶基质在药物传递系统和特殊包膜材料中得到广泛应用，但在农业中作为包膜材料尚未见报道。

通过向氯化钙和氯化钾的混合水溶液中滴加角叉胶溶液得到一种离子交联的全天然凝胶基质，这样能够提高角叉胶凝胶的机械强度和降低其脆性。除肥料外，水是另一个制约农业发展的重要因素，中国是世界上缺水最严重的国家之一，缺水被认为是粮食长期安全的主要威胁。硅藻土中的硅藻有许多不同的形状，如圆盘状、针状、筒状、羽状等，松散密度为0.3~0.5g/cm³，莫氏硬度为1~1.5（硅藻骨骼微粒为4.5~5mm），孔隙率达80~90%，能吸收其本身重量1.5~4倍的水。高吸水性树脂是一种亲水性高分子材料，它能吸收自身几百倍甚至几千倍的水，形成不溶于水但能在水中高度溶胀的三维网状结构，即使在加压下仍具有良好的吸水保水性。由于其独特的吸水保水性，高吸水性树脂在农林业中得到了广泛应用，其能够改善土壤结构、减少灌溉周期及提高水分利用率等。

发明内容

为了利用上述现有材料的特点，并扩展其应用领域，本发明公开了一种高保水性缓释海藻肥料及其制备方法。

制备一种双层包膜的保水型缓释氮肥。它的内核是肥源颗粒，内层包膜材料是角叉胶凝胶基质，外层包膜材料是角叉胶接枝聚丙烯酸/硅藻土高吸水性树脂。首先，高吸水性树脂被用作外层包膜材料，这个过程在维持高吸水性树脂吸水保水功能的同时还降低了肥料的损失。其次，角叉胶凝胶基质被引入到缓释肥料的制备中，可降低产品的生产成本和提高产品的生物可降解性。此外，我们希望这种包膜肥料能够延缓氮素的释放、改善土壤水分及减少灌溉水的用量等。

本发明所采用的技术方案是：按重量比计，一种高保水性缓释海藻肥料交联剂用量2~200份，引发剂用量3~200份，角叉胶用量1~100份，丙烯酸用量2~800份，硅藻土用量10~900份，特定肥源用量40~300份。