[发明专利]一种甘蔗炭基水肥双控型复合缓释载体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种甘蔗炭基水肥双控型复合缓释载体及其制备方法，包括载体基质、交联剂、胶原蛋白液和化学肥料，所述交联剂选用甲醛、乙二胺、戊二醛、硼砂或氧化锌，所述的化学肥料采用尿素。本发明采用交联剂具有良好的抗剪切、注入性能、耐温抗盐性能以及在多孔介质中的运移性能，同时具有稳定性强等特点，增强水肥的缓控释效果，利用甘蔗渣生物质制备载体基质，其生物质原料可再生、成本低廉，炭化制备过程简单易行、经济环保，利用甘蔗炭基水肥复合缓释载体，能够根据作物生长的需要而将养分逐渐释放出来，同时由于在保证获得相同产量的前提下，减少农业生产对环境的污染作用，会产生非常显著的经济效益和社会效益。

技术领域

本发明涉及缓控释技术领域，特别涉及一种甘蔗炭基水肥双控型复合缓释载体及其制备方法。

背景技术

高效缓释载体对于增强肥料缓释、提高肥料利用效率以及控制农田施肥具有重要的作用。传统的缓释载体往往缺乏区域环境适应性，其肥料缓控释性能得不到充分发挥，使得田间肥料实际利用效率严重偏低。与传统的缓控释载体相比，环境敏感型高分子材料(如温度敏感性水凝胶、pH敏感性水凝胶)是一类理想的缓控释载体，其在养分肥料控释、水肥管理等方面具有应用潜力。特别是，聚N,N-二乙基丙烯酰胺、聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶及其共聚物是一类具有温度敏感性的水凝胶，在30℃左右体积剧烈变化并产生相分离，这个温度被定义为较低临界溶液温度(LCST)。当外界环境温度低于LCST，温敏性水凝胶通过高分子网络溶胀作用大量吸水；反之，外界温度高于LCST时，温敏性水凝胶三维网络剧烈收缩并将所吸收于凝胶内部的水排出。这种独特的“溶胀吸水/收缩排水”特性，对于亚热带气候条件下进一步提高养分肥料缓释效果、促进水肥一体化管理过程具有重要的应用意义。另一方面，生物炭是一种低成本、多功能的环保材料，已被广泛用于农田酸性土壤改良、温室气体减排以及环境污染修复等领域,目前有关生物炭肥料的研究也已引起关注。因此，结合采用生物炭和温敏性高分子水凝胶，研制功能化缓控释载体与新型缓控释肥对于发展高效功能肥料和现代化精准农业兼具实用性与创新性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种甘蔗炭基水肥双控型复合缓释载体及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明一种甘蔗炭基水肥双控型复合缓释载体及其制备方法，包括载体基质、交联剂、胶原蛋白液和化学肥料，所述交联剂选用甲醛、乙二胺、戊二醛、硼砂或氧化锌，所述载体基质与化学肥料的重量比控制在0.4％-18％的范围，交联剂与载体基质的重量比控制在0.06％-0.5％，所述的化学肥料采用尿素。

作为本发明的一种优选技术方案，所述具体包括如下步骤：

a.制备甘蔗炭基质：将甘蔗渣用粉碎机粉碎后，置于炭化炉中，以8-10℃/min的升温速率加热到500-700℃，炭化2.8-3.5h，研磨过筛，选取能过18目筛，且不能过100目筛的甘蔗炭作为载体基质，备用；

b.制备交联剂：按重量份数甲醛10-18份、乙二胺8-10份、戊二醛6-8份、硼砂2-4份、氧化锌6-12份，进行混合搅拌，搅拌的转速为450-500转/分钟，所得反应产物为交联剂；

c.制备复合缓释载体：按重量份调配，取步骤b所得的交联剂100份，按100:4-30的重量比例与步骤a所得的甘蔗炭混合，以100-300转/min室温搅拌1-3h，依次加入胶原蛋白液和化学肥料，以100-300转/min室温搅拌1.5-2h，随后，在加热到60-80℃的条件下，以100-300转/min继续搅拌1-2h，冷却到室温，如此重复上述加热-冷却过程1-5次，过滤收集沉淀、干燥，所得产物为甘蔗炭基水肥双控型复合缓释载体。

作为本发明的一种优选技术方案，所述胶原蛋白液的制备方法如下：