基于交联淀粉和吡唑铜配合物的缓释肥料的制备方法及制得的肥料技术

本发明专利技术公开基于交联淀粉和吡唑铜配合物的缓释肥料的制备方法，涉及绿色农业技术领域，包括以下步骤：(1)将肥料加入糖衣机，对肥料进行预热；(2)继续将吡唑铜Ⅱ配合物加入糖衣机，喷入NaOH溶液，使糖衣机内的吡唑铜Ⅱ配合物附着在肥料上；(3)然后将淀粉加入糖衣机，混匀后，喷洒环氧氯丙烷和NaOH溶液；(4)待糖衣机内的淀粉附着到肥料上后，对肥料进行鼓风干燥，形成干燥的颗粒。本发明专利技术还提供采用上述方法制得的肥料。本发明专利技术的有益效果在于：本发明专利技术中的肥料具有良好的缓释性能，具有相对较高的脲酶抑制率和硝化抑制率。抑制率和硝化抑制率。抑制率和硝化抑制率。

【技术实现步骤摘要】
基于交联淀粉和吡唑铜配合物的缓释肥料的制备方法及制得的肥料


[0001]本专利技术涉及绿色农业
，具体涉及基于交联淀粉和吡唑铜配合物的缓释肥料的制备方法及制得的肥料。

技术介绍

[0002]未来30年，全球人口激增必然会对粮食作物的需求量增加。近年来，虽然粮食产量在逐年上升，但是粮食安全问题依旧严峻。首先，口粮总消费量的逐年下降与饲料粮总需求量的逐年上升，预示着我国国民的传统食物结构发生改变，人民的需求在不断提高。其次，工业总用粮逐年上升也进一步对粮食提出更严峻的要求。化肥是影响粮食产量的重要因素。在农业生产中，为了追求粮食高产，不科学的化肥滥用造成了农田土壤理化性质失衡、肥料利用率低下等严重问题；同时过量施用肥料带来的面源污染问题给农业生产、生态环境和人类健康带来了严重影响。
[0003]尿素[(NH2)2CO]，是我国乃至全世界使用最为广泛的氮肥之一，也是目前含氮量最高、中性速效、性价比最高的一种氮肥。但目前尿素中氮在农业生产中的实际利用率还相对较低。尿素被施入土壤后，会经历两个不可避免的过程将氮素分散成各种形式。首先，由于土壤中存在大量活性较高的脲酶，会快速将尿素水解，产生大量的NH
4+
。但农作物根系对氨态氮肥的吸收能力有限，在短时间内很难将NH
4+
完全吸收。随后，大部分NH
4+
则被土壤中大量的硝化细菌转化成NO3‑
。同样只有小部分NO3‑
留存于土壤供植物吸收利用，其他大部分则会以氮氧化物的形式散失到空气中，或者流于地表，造成氮肥的浪费以及环境污染。因此，NH
4+
和NO3‑
是植物吸收氮素的主要形式，延缓尿素向NH
4+
的转化，以及NH
4+
向NO3‑
的转化，是提高氮肥利用率的有效手段。
[0004]公开号为CN109456343A的专利公开基于CuⅡ的配合物作为脲酶抑制剂，该配合物与尿素混合后能够相对较好的抑制脲酶，延缓尿素分解，但是将其与肥料一起施用到土壤中后，其仅能延缓铵态氮达到峰值的时间，但是峰值高度没有降低，其缓释效率仍有进一步提升空间。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于现有技术中的脲酶抑制剂与肥料一起施用到土壤中后，其仅能延缓铵态氮达到峰值的时间，但是峰值高度没有降低，其缓释效率仍有进一步提升空间，提供一种基于交联淀粉和吡唑铜配合物的缓释肥料的制备方法及制得的肥料。
[0006]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
[0007]基于交联淀粉和吡唑铜配合物的缓释肥料的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)将肥料加入糖衣机，对肥料进行预热；
[0009](2)继续将吡唑铜Ⅱ配合物加入糖衣机，喷入NaOH溶液，使糖衣机内的吡唑铜Ⅱ配合
物附着在肥料上；所述吡唑铜Ⅱ配合物的制备方法包括以下步骤：将吡唑有机溶液与氯化铜有机溶液混合，搅拌后于室温下静置，直至有机溶剂挥发，得到吡唑铜Ⅱ配合物；
[0010](3)然后将淀粉加入糖衣机，混匀后，喷洒环氧氯丙烷和NaOH溶液；
[0011](4)待糖衣机内的淀粉附着到肥料上后，对肥料进行鼓风干燥，形成干燥的颗粒。
[0012]有益效果：本专利技术制备的基于交联淀粉和吡唑铜Ⅱ配合物的缓释肥料，能降低铵态氮的峰值高度，大幅降低肥料施入土壤前期的释放率。因此，本专利技术能够更加高效地延长氨态氮的缓释时间，从而更有利于植物各生长时期对氮肥的吸收和利用，能够更好地提高尿素的利用效率。此外，公开号为CN109456343A的专利并没有考虑硝态氮的缓释，而本专利技术着眼于氮肥在土壤中的整个代谢过程，把硝化过程的缓释效果也作为研发重点。实验结果证明，本专利技术能够减缓尿素施入土壤后期硝态氮含量的上升速度。不仅能够提升作物对氮肥(尿素)的利用效率，同时还能从理论上减少温室气体的排放。
[0013]本专利技术针对肥料在土壤中代谢的整个通路进行了改良。本专利技术中的肥料兼具脲酶抑制功能和硝化抑制功能，有效地延缓尿素向NH
4+
的转化，并且延缓NH
4+
向NO3‑
的转化，且不影响农作物正常的营养生长和生殖进程。使肥料保留在土壤中的更长，以延长肥料的肥效期。其用量低，稳定性好，且制备方法简单，无需加热，无污染，拥有很好的应用前景。
[0014]以化工行业中编号为HG/T 5519
‑
2019的标准《含肥效保持剂肥料》附录B中的方法来测试溶出率，本专利技术中肥料的溶出率显著低于未处理的肥料，其有良好的缓释性能。而且，不同批次的产物的溶出率没有显著性差异，说明该制备方法制备的产品缓释性能稳定，该制备方法稳定可靠。
[0015]在已有的交联淀粉的制备工艺中，需要先将淀粉溶解于溶液中，在碱性条件下加热1小时，然后将环氧氯丙烷乳化，之后将两者混合加热反应3小时，之后还需要沉淀、洗涤、干燥产物才能得到制得交联淀粉。之后若将制备的交联淀粉用于缓释肥的制备，包膜过程至少还需要3小时，加上上述制备交联淀粉的时间，总共耗时7个小时以上。本专利技术，不需要将交联淀粉溶解于溶液中制备交联淀粉，淀粉与环氧氯丙烷的化学反应和交联淀粉包裹在尿素颗粒上的过程同时进行，从头到尾整个加工流程只需要3个小时即可制备出最终产品。相比起已有的工艺，本专利技术的制备能节省至少4个小时的时间更加高效和节约时间成本。
[0016]本专利技术相比已有的工艺更加的绿色环保。第一，相比采用其他材料的缓释肥料，本专利技术采用淀粉和环氧氯丙烷在加热条件和碱性条件下制备的交联淀粉，其在环境中容易被微生物降解，绿色环保。第二，在已有的交联淀粉制备工艺中，交联淀粉的制备过程都需要在加热的情况下进行，本专利技术节省4个小时的产物制备时间，因此避免了4个小时的长期加热操作。加热需要消耗电能，减少加热时间能减少电能的消耗，因此本专利技术相比已有的工艺更加绿色环保。
[0017]本专利技术中，基于交联淀粉和吡唑铜Ⅱ配合物的缓释肥料用优点弥补了先前研究中的不足，制得的含有吡唑铜Ⅱ配合物的缓释肥缓释效果非常好。单用吡唑铜Ⅱ配合物，对于铵态氮来说，只能延后铵态氮含量达到峰值的时间，并不能降低峰值的高度，而缓释肥能够降低铵态氮的峰值的高度，更有利于植物吸收铵态氮。不添加吡唑铜Ⅱ配合物的缓释肥，前期缓释效果优秀，但是后期不能减缓硝态氮上升速度，而使用添加了吡唑铜Ⅱ配合物的缓释肥，不仅前期有优秀的缓释效果，后期硝态氮的上升速度也较慢，更有利于植物吸收。优选地，所述步骤(1)中的预热温度为60℃～80℃。
[0018]优选地，所述吡唑铜Ⅱ配合物的质量为肥料质量的0％～5％。
[0019]优选地，所述步骤(2)和(3)中NaOH溶液的pH值为9.5～10。
[0020]优选地，所述淀粉为马铃薯淀粉，所述马铃薯淀粉的质量为所用肥料质量的42.8％～45％。
[0021]优选地，所述步骤(4)中鼓风干燥时间为30～60min。
[0022]优选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于交联淀粉和吡唑铜配合物的缓释肥料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将肥料加入糖衣机，对肥料进行预热；(2)继续将吡唑铜Ⅱ配合物加入糖衣机，喷入NaOH溶液，使糖衣机内的吡唑铜Ⅱ配合物附着在肥料上；所述吡唑铜Ⅱ配合物的制备方法包括以下步骤：将吡唑有机溶液与氯化铜有机溶液混合，搅拌后于室温下静置，直至有机溶剂挥发，得到吡唑铜Ⅱ配合物；(3)然后将淀粉加入糖衣机，混匀后，喷洒环氧氯丙烷和NaOH溶液；(4)待糖衣机内的淀粉附着到肥料上后，对肥料进行鼓风干燥，形成干燥的颗粒。2.根据权利要求1所述的基于交联淀粉和吡唑铜配合物的缓释肥料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的预热温度为60℃～80℃。3.根据权利要求1所述的基于交联淀粉和吡唑铜配合物的缓释肥料的制备方法，其特征在于：所述吡唑铜Ⅱ配合物的质量为肥料质量的0％～5％。4.根据权利要求1所述的基于交联淀粉和吡唑铜配合物的缓释肥料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)和(3)中NaOH溶液的pH值为9.5～10。5.根据权利要求1所述的基于交联淀粉和吡唑铜配合物的缓释肥料的制备方法，其特征在于：所述淀粉为马铃薯淀粉，所述马铃薯淀粉的质量为所用肥料质量的42.8％～45％。6.根据权利要求1所述的基于交联淀粉和吡唑铜配合物的缓释肥料的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军，张曦文，吴丽芳，李明浩，段衍，汤才国，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：