一种以过氧化钙为基质纳米有机膨润土-石蜡为包膜的缓释氧化剂及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种以过氧化钙为基质纳米有机膨润土和固体石蜡为包膜的缓释氧化剂及制备方法。它由60%过氧化钙、粘结剂、凹凸棒土、纳米有机膨润土、固体石蜡按比例配制，步骤是：A．60%过氧化钙与粘结剂和凹凸棒土混合均匀造粒，颗粒大小为3~5 mm；B．以步骤A中造粒后质量为基准，配足纳米有机膨润土和固体石蜡用量；以B中的原料对A中的颗粒进行包膜，干燥后为缓释氧化剂。配方合理，方法易行，操作简单，可有效解决过氧化钙在潜育化稻田中释氧时间问题，改善潜育化稻田水稻生长环境，该缓释氧化剂在南方酸性潜育化水稻土的改良方面具有普通氧化剂无可比拟的优越性，原料来源广泛，加工工艺简便，操作方法易行，推广应用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于农业生态、土壤改良与植物营养调控领域，更具体涉及的是一种以过氧化钙为基质、纳米有机膨润土和固体石蜡为包膜的缓释氧化剂，同时还涉及一种以过氧化钙为基质纳米有机膨润土和固体石蜡为包膜的缓释氧化剂的制备方法，该缓释氧化剂可有效削减潜育化稻田有毒还原性物质，并能为水稻供氧，还能提高酸性潜育化稻田土壤pH，改善潜育化稻田水稻生长环境，制备的缓释氧化剂适用于广大潜育化稻区的水稻种植时潜育化稻田的改良。
技术介绍
潜育性稻田是我国南方最常见的低产田，广泛分布于平原湖区及丘陵冲垅，约占南方稻田面积的1/3，而且近年受潜育化威胁的稻田面积有明显扩大的趋势。潜育性稻田由于处于低洼的地形部位，土壤长期渍水(或滞水)，水冷泥温低，有毒、有害还原性物质积累，养分转化缓慢，抑制了水稻根系的生长及其对土壤养分的吸收，从而严重制约水稻高产。如何高效利用潜育化稻田，不仅关系到我国粮食生产，也关系到“两型社会”建设，同时对区域农业及社会经济的可持续发展具有重要意义。潜育化水稻土的形成原因，首先是通透性不良，其次是大量可分解耗氧物质存在，再次是排水不良，耕作制度不当。潜育化水稻土最大特点也是土壤缺氧。潜育性水稻土的有机质虽然累积较多，但分解缓慢，矿化作用较弱。由于缺氧，致使稻田土壤中的还原性物质积累，如硫化氢、小分子有机酸、过量的二价铁、锰离子等，对稻根生长及养分吸收均有极大的不利影响，其对水稻根系毒害反映在形态上是根数减少，根系变短，分布范围缩小，黑根数增加。在生理上主要是阻碍细胞色素氧化酶系统的正常有氧呼吸，从而影响根系正常功能发挥。潜育作用结果使还原物质及亚铁离子累积，部分阳离子被置换出来，加速铁、钙、磷、钾、硅的淋失，致使潜育性土壤养分流失与退化。水稻正常生长需要充足的氧气。上世纪80年代，日本学者Shigeru率先对水稻氧的需求量进行定量研究，并确定了水培条件下水稻不同生育期需氧量：分蘖期为0.27～0.79mg/(g·h)，拔节期为0.95～0.88mg/(g·h)，孕穗期为0.98～1.07mg/(g·h)，抽穗期为0.93mg/(g·h)，齐穗期为0.85mg/(g·h)，成熟期为0.68mg/(g·h)。王丹英等研究认为抽穗期是水稻生长需氧量最大的时期。Pezeshki等在田间条件下对土壤氧浓度进行了监测，结果表明，稻田土壤中氧浓度相对空气含氧量至少保持在3～5％时才能保证水稻根系对氧的正常吸收。因此，现有的栽培措施下，潜育化稻田水稻易发生缺氧胁迫。这是因为潜育化稻田严重缺氧，致使稻田土壤中的还原性物质如硫化氢、小分子有机酸以及过量的二价铁、锰离子等的累积，造成水稻根系生长受阻，根系活力差，根系早衰，限制了根系对N、P、K等养分的吸收；造成缺氧条件下，水稻有效分蘖少，剑叶叶绿素含量和SOD活性下降速度快，光合作用受阻，干物质积累减少，最终致使灌浆不充分，结实率较低，从而降低水稻产量。目前，消除或减轻稻田潜育化的措施主要有兴修水利，及时排涝，消除渍害；其次是改变稻田的耕作利用方式(如采用稻田养鸭、养鱼等，种植荸荠等经济作物，或实施水旱轮作)；再是合理施肥。但上述人为改良措施的效果均是暂时的，因为导致稻田潜育化的气候及地理环境并未改变，因此，现有的技术措施无法满足潜育化稻田改良的长期需求。大量研究结果表明，施用过氧化钙氧化剂，可有效削减土壤还原物质、提高土壤pH，而且还能为作物供给氧气，活化土壤有机碳。但过氧化钙在潜育化稻田中释氧时间较短，无法满足水稻生育中后期对氧的需求。本专利技术申请者针对制约潜育性稻田作物产量的关键因子——还原物质，创制有效削减潜育性稻田土壤还原物质的缓释过氧化钙。该技术以过氧化钙为核心，选择适当的粘结剂和包膜剂，采用纳米有机膨润土和固体石蜡包膜缓释过氧化钙和适当的生产工艺，获得的缓释氧化剂产品的释氧时间可达100天以上，能满足潜育化稻田水稻全生育期对氧气的需求，并提高酸性潜育化稻田土壤pH。
技术实现思路
本专利技术的目的是在于提供了一种以过氧化钙为基质纳米有机膨润土和固体石蜡为包膜的缓释氧化剂，可有效解决过氧化钙在潜育化稻田中释氧时间问题，改善潜育化稻田水稻生长环境，该缓释氧化剂在南方酸性潜育化水稻土的改良方面具有普通氧化剂无可比拟的优越性，原料来源广泛，加工工艺简便，操作方法易行，推广应用前景广阔。本专利技术的另一个目的是在于提供了一种以过氧化钙为基质纳米有机膨润土和固体石蜡为包膜的缓释氧化剂的制备方法，操作简单，方法易行。为了实现上述的目的，本专利技术采用以下技术措施：一种以过氧化钙为基质纳米有机膨润土为和固体石蜡包膜的缓释氧化剂，包括以下原料按重量份配制而成：所述过氧化钙原料，为一种工业产品，通过氢氧化钙法生产得到，其过氧化钙含量约60％，氢氧化钙含量约38％，碳酸钙含量约2％，氢氧化钙溶于水呈碱性，施用于土壤能提高土壤pH，其化学式为Ca(OH)2，它占本专利技术配方中总质量的24～38％；碳酸钙施用于土壤亦能提高土壤pH，其化学式为CaCO3，它占本专利技术配方中总质量的1～2％；过氧化钙是一种常用的氧化剂，溶于水呈碱性并缓慢释放出氧气，施用于潜育化稻田，能消除潜育化稻田的有毒还原物质，能为潜育化稻田水稻生长供氧，并提高酸性潜育化稻田土壤pH，其化学式为CaO2，它占本专利技术配方中总质量的39～60％；所述的粘结剂原料(明光市兴欣矿业有限公司)，为一种工业产品，是淀粉的一种衍生物，溶于水后具有较强粘性，能将过氧化钙原料中各组分粘结起来，使造粒紧实，它占本专利技术配方中总质量的0.1～10％。在过氧化钙造粒过程中，可以不添加粘结剂原料，造粒效果和添加基本相当；所述的凹凸棒土原料，是以凹凸棒石为主要组分的一种粘土矿物，过200～300目筛，其理想的化学分子式为：Mg5Si8O20(OH)2(OH2)4·4H2O，晶体中含有不定量的Na+、Ca2+、Fe3+、Al3+等离子，具有一定的可塑性及粘结力，常用作肥料粘结剂，它占本专利技术配方中总质量的0.1～10％。在过氧化钙造粒过程中，可以不添加凹凸棒土原料，造粒效果和添加基本相当；所述的纳米有机膨润土，由天然膨润土(蒙脱石)经剥片分散、提纯改型、超细分级后，在十八烷二羟基乙基甲基铵盐与十六烷二羟基乙基甲基铵盐混合液中浸泡改性而成。其原理是利用具有层状结构的膨润土在水等溶剂中易溶胀、层间表面容易通过离子交换而被改性等特性，采用液相插层或熔融嵌入等方法，将有机物或聚合物嵌入到膨润土纳米层间而制备的，由于纳米尺度效应、大的比表面积以及强的界面相互作用，因而使得纳米有机膨润土刚性、尺寸稳定性和热稳定性与聚合物的韧性、加工性和介电性于一身，因而具有优异的实用性能。得到的纳米有机膨润土平均晶片厚度小于25nm，蒙脱石质量分数大于95％，径/厚比200，表观密度为0.25～0.35g/cm，层间距2.4nm。纳米级有机膨润土主要用于油漆油墨、石油钻井、聚合物活性填充剂、污水处理等领域。此处用作包膜材料，它占本专利技术配方中总质量的1～30％。所述的固体石蜡，又称晶形蜡，是从石油、页岩油或其他沥青矿物油的某些馏出物中提取出来的一种烃类混合物，主要成分是固体烷烃。通常是白色、无味的蜡状固体，在47～64℃熔化，密度约0.9g/cm，溶于汽油、二硫化碳、二甲苯、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以过氧化钙为基质纳米有机膨润土为和固体石蜡包膜的缓释氧化剂，包括以下原料按重量份配制而成：原料              重量份／%60%过氧化钙       49.00~99.00粘结剂            0.10~8.00凹凸棒土          0.10~8.00纳米有机膨润土    1.00~25.00固体石蜡          0.50~10.00；所述过氧化钙含量60%，氢氧化钙含量38%，碳酸钙含量2%，氢氧化钙溶于水呈碱性，施用于土壤能提高土壤pH，占总质量的24~38%；碳酸钙施用于土壤亦能提高土壤pH，占总质量的1~2%；过氧化钙是一种氧化剂，溶于水呈碱性并释放出氧气，提高酸性潜育化稻田土壤pH，占总质量的39~60%；所述的粘结剂是淀粉的一种衍生物，将过氧化钙原料中各组分粘结起来，占总质量的0.1~10%；所述的凹凸棒土是一种粘土矿物，过200~300目筛，占总质量的0.1~10%；所述的纳米有机膨润土，由天然膨润土经剥片分散、提纯改型、超细分级后，在十八烷二羟基乙基甲基铵盐与十六烷二羟基乙基甲基铵盐混合液中浸泡改性而成，得到的纳米有机膨润土平均晶片厚度小于25 nm，蒙脱石质量分数大于95%，径／厚比200，表观密度为0.25~0.35 g/cm，层间距2.4 nm，占总质量的1~30%；所述的固体石蜡是从石油、页岩油或其他沥青矿物油的某些馏出物中提取出来的一种烃类混合物，在47~64℃熔化，密度0.9 g/cm，溶于汽油、二硫化碳、二甲苯、乙醚、苯、氯仿、四氯化碳、石脑油一类非极性溶剂，不溶于水和甲醇等极性溶剂，占总质量的0.1~10%。...

【技术特征摘要】
1.一种以过氧化钙为基质纳米有机膨润土为和固体石蜡包膜的缓释氧化剂，包括以下原料按重量份配制而成：原料 重量份／%60%过氧化钙 49.00~99.00粘结剂 0.10~8.00凹凸棒土 0.10~8.00纳米有机膨润土 1.00~25.00固体石蜡 0.50~10.00；所述过氧化钙含量60%，氢氧化钙含量38%，碳酸钙含量2%，氢氧化钙溶于水呈碱性，施用于土壤能提高土壤pH，占总质量的24~38%；碳酸钙施用于土壤亦能提高土壤pH，占总质量的1~2%；过氧化钙是一种氧化剂，溶于水呈碱性并释放出氧气，提高酸性潜育化稻田土壤pH，占总质量的39~60%；所述的粘结剂是淀粉的一种衍生物，将过氧化钙原料中各组分粘结起来，占总质量的0.1~10%；所述的凹凸棒土是一种粘土矿物，过200~300目筛，占总质量的0.1~10%；所述的纳米有机膨润土，由天然膨润土经剥片分散、提纯改型、超细分级后，在十八烷二羟基乙基甲基铵盐与十六烷二羟基乙基甲基铵盐混合液中浸泡改性而成，得到的纳米有机膨润土平均晶片厚度小于25 nm，蒙脱石质量分数大于95%，径／厚比200，表观密度为0.25~0.35 g/cm，层间距2.4 nm，占总质量的1~30%；所述的固体石蜡是从石油、页岩油或其他沥青矿物油的某些馏出物中提取出来的一种烃类混合物，在47~64℃熔化，密度0.9 g/cm，溶于汽油、二硫化碳、二甲苯、乙醚、苯、氯仿、四氯化碳、石脑油一类非极性溶剂，不溶于水和甲醇等极性溶剂，占总质量的0.1~10%。2.根据权利要求1所述的一种以过氧化钙为基质纳米有机膨润土和固体石蜡为包膜的缓释氧化剂，其特征在于：原料 重量份／%60%过氧化钙 62.00~96.00粘结剂 0.30~5.00凹凸棒土 0.30~5.00纳米有机膨润土 2.00~20.00固体石蜡 1.50~8.00。3.根据权利要求1所述的一种以过氧化钙为基质纳米有机膨润土和固体石蜡为包膜的缓释氧化剂，其特征在于：原料 重量份／%60%过氧化钙 76.00~91.00粘结剂 0.80~2.00凹凸棒土 0.90~2.00纳米有机膨润土 5.00~15.00固体石蜡 2.50~5.00。4.根据权利要求1所述的一种以过氧化钙为基质纳米有机膨润土和固体石蜡为包膜的缓释氧化剂，其特征在于：原料 重量份／%60%过氧化钙 92.80粘粘剂 0.10凹凸棒土 0.10纳米有机膨润土 5.00固体石蜡 2.00。5.根据权利要求1所述的一种以过氧化钙为基质纳米有机膨润土和固体石蜡为包膜的缓释氧化剂，其特征在于：原料 重量份60%过氧化钙 91.80粘粘剂 0.40凹凸棒土 0.40纳米有机膨润土 4.40固体石蜡 3.00。6.根据权利要求1所述的一种以过氧化钙为基质纳米有机膨润土和固体石蜡为包膜的缓释氧化剂，其特征在于：原料 重量份60%过氧化钙 82.50粘粘剂 1.00凹凸棒土 0.50纳米有机膨润土 15.00固体石蜡 1.00。7.根据权利要求1所述的一种以过氧化钙...

【专利技术属性】
技术研发人员：董春华，罗尊长，苏以荣，褚飞，李万民，陈香碧，胡亚军，洪曦，
申请(专利权)人：中国科学院亚热带农业生态研究所，
类型：发明
国别省市：湖南;43