利用聚天门冬氨酸与聚天冬氨酰胺共聚物节氮增肥效的方法技术

本发明专利技术属于土壤肥力与节水农业领域，涉及提高土壤节肥增肥效技术，具体涉及利用聚天门冬氨酸与聚天冬氨酰胺共聚物减少氮肥施用量，提高氮肥利用率的方法。该方法公开了一种兼具保水节水、节肥增效的聚天门冬氨酸与聚天冬氨酰胺共聚物（盐）施用方法。聚天门冬氨酸与聚天冬氨酰胺共聚物（盐）是由一种分子量在5000~500000道尔顿的线性聚天门冬酰亚胺，经交联、胺解、水解后，获得具有空间交联结构的高分子聚合物。其减少氮肥施用量，提高氮肥利用率的方法是：将聚天门冬氨酸与聚天冬氨酰胺共聚物盐按纯氮施用量的3~5‰，制成吸水100倍的溶胶，与肥料混合均匀，施入土壤作基肥，可以减少30~50%尿素的使用量，提高尿素利用率11~23%；提高作物产量10~20%。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及利用一种兼具节氮增肥效、保水节水功能的聚天门冬氨酸与聚天冬氨酰胺共聚物来减少氮肥30 50%施用量的使用方法。
技术介绍
吸水剂(water-adsorbentpolymer, WAP)或超强吸水剂(super water-absorbentpolymer, SAP)是高分子亲水聚合物(hydrophilic polymer),是一些溶于水或不溶于水但吸水膨胀的聚合物，聚合物大分子碳链“骨架”含有一种或多种亲水性基团，如羟基、羧基、酰胺基、氨基、磺酸基、磷酸基、亚磺酸基等，这些聚合物吸水量可达自身质量的数百倍至千倍之多，这些超强吸水剂吸水、保水能力强，其所吸持的百分之九十多水分可被植物利用，在农业上习惯称吸水剂为保水剂或超强保水剂。其结构好似微型水库可以反复吸收和释放水分，供土壤和植物利用，其特殊的网络结构能提高土壤的持水能力，抑制土壤水分无效蒸发，改善土壤水分状况，提高水资源利用率。同时，保水剂能吸附土壤或肥料中的养分并缓慢释放，减少可溶性养分的淋溶损失，促进土壤中养分的吸收，提高养分利用率。国内市场上保水剂按环境的降解性上分为两大系列:①合成聚合物高分子材料，主要是聚丙烯酰胺类、聚丙烯盐类，这一类保水材料在农业种植上应用的实例较多，取得的成果也颇丰。但大都是难降解的高分子材料，是不能完全降解或降解后单体有毒害。这些材料施入土壤后会造成土壤结构、性质变化进而对土壤环境质量造成危害，形成白色污染；②具有可生物降解性的高吸水材料，主要有以下几类:淀粉类、纤维素类、聚乳酸类、海藻酸钠类、聚氨基酸蛋白 质类、微生物合成类。这些生物降解高吸水性树脂有其自身的缺陷，例如生产成本过高不利于广泛应用，吸水性能和机械力学性能较差，部分树脂吸水性能好但耐盐性耐电解质性能较差，不能完全生物降解等方面，从而限制了其发展和应用。单一使用保水剂或化学肥料都不能同时满足作物对水分和养分的需求，而将保水剂和肥料混合施用，由于不能充分发挥保水剂在吸水、持水和释水的同时溶出肥料中的养分，同步为作物生长持续地供应养分，造成肥料的利用率低。目前，我国已成为世界上氮肥年用量最多的国家之一，单位面积的施用量也高于世界平均水平，而氮肥的利用率却仅为30 50%，大量残留的化肥在农区环境中，以面源排放的形式进入水体，成为造成种植业面源污染的主要原因。聚天门冬氨酸(Polyaspartic acid,简称PASP)是一种水溶性高分子氨基酸类聚合物，由于其具有无磷、无毒、无公害和良好的生物降解性，是一种国际公认的“绿色化学品”。聚天门冬氨酸因含有肽键和羧基等活性基团的结构特点，具有极强的吸附、络合等作用，独特的化学结构使它具有优异的性能，用途广泛，在水处理、医药、农业、日化等领域都能找到它的用途。农业方面我国在这方面的应用研究，主要是低相对分子量线性聚天门冬氨酸(10000道尔顿以下)的应用效果试验。聚天门冬氨酸本身不是肥料，但它可以作肥料增效剂，能够促进植物对养分的吸收，节省肥料的用量提高作物的产量。据资料介绍，聚天冬门氨酸作为肥料增效剂效果确实，适用于多种作物和土壤，其主要功效表现在:①提高肥料利用率，②促进生长，增加产量，③改善作物品质，④促进根系生长、增强抗逆性，⑤绿色环保、改良土壤等。作为肥料增效剂，具有等量增效、减量等产的显著效果，节约肥料可达20-30%。聚天门冬氨酸做为肥料增效剂在源头上控制和减少由于化肥投入引起的农业面源污染方面，具有一定的效果。同时聚天冬氨酸的施用还能改善土壤，又可减少因过度施加化学肥料而造成的环境污染。目前国内市场在农业上广泛使用的聚天门冬氨酸属于线性结构，具有水溶性，分子量在10000道尔顿以下，由于分子量小的限制，不具有吸水保水功能，所具有的吸附、络合的能力有局限性，其肥料增效的效果不够理想，同时分子量小的产品降解周期短，使得产品的使用期限较短，对于肥料的增效效果发挥有可能不够稳定。保水剂问世以来，对其保水节水、土壤养分保蓄作用进行了大量的研究。聚天门冬氨酸在农业上作为肥料增效剂的应用研究也有较多的报道。还有少量的研究报道，保水剂与聚天门冬氨酸肥料增效剂耦合共同作用达到保水保肥的效果。随着高吸水树脂在农业方面的应用效果已农田试验证实，对我国这样一个缺水的农业大国，高吸水树脂的需求量也有较高的增长，势必会出现高吸水树脂在大量废弃后造成环境污染的问题。从农业可持续发展要求来看，需要农业保水剂具备绿色环保性，并具有很好的吸水保水性能。聚天门冬氨酸与聚天冬氨酰胺共聚物具有线性聚天门冬氨酸的特征，具备天然、广谱、高效的优点，适用于各类植物和土壤，也适用于无土栽培。按照结构与功能的原理，产品具有线性聚天门冬氨酸作为肥料增效剂的功能，并优于它；具有高吸水性能，这是线性聚天门冬氨酸不具备的。产品可用作保水剂，将养分与水分富集到农作物根系的周围，减少养分、水分流失，并起到减少流失、缓 释增效、少施化肥的作用；从而促进农作物对养分和水分的高效吸收，加强水分的利用率，减少肥料的投入量，起到节水节肥的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，解决单一使用保水剂或化学肥料不能同时满足作物对水分和养分的需求及将现有的保水剂和肥料混合施用造成肥料利用率低等问题。本专利技术提供的利用聚天门冬氨酸与聚天冬氨酰胺共聚物节氮增肥效(提高土壤保水增肥能力)的方法是:将聚天门冬氨酸与聚天冬氨酰胺共聚物盐按氮肥施用质量(纯氮量)3 5%。的量制成吸水100倍的溶胶，与氮肥混合均匀，施入土壤作基肥。所述的聚天门冬氨酸与聚天冬氨酰胺共聚物，是由一种分子量在5000 500000道尔顿的线性聚天门冬酰亚胺，经交联、胺解、水解后，获得具有空间交联结构的高分子聚合物聚天门冬氨酸与聚天冬氨酰胺共聚物的组成及其含量按摩尔比为交联剂，多胺类化合物含量为I 20% ;聚天门冬氨酸与聚天冬氨酰胺为99 80%，其中聚天冬氨酰胺在共聚物中所占比例为I 50%。本专利技术的优点和有益效果:本方法所使用聚天门冬氨酸与聚天冬氨酰胺共聚物(钾盐)，是由一种分子量在5000 500000道尔顿的线性聚天门冬酰亚胺，经交联、胺解、水解后，获得具有空间交联结构的高分子聚合物，其吸水力为自身的200 700倍。该材料兼具肥料增效和吸水保水功能，可减少30 50%尿素的使用量；提高尿素利用率11 23% ;提高作物产量10 20% ；聚天门冬氨酸与聚天冬氨酰胺共聚物可完全被生物降解，不会引起二次污染。具体实施例方式实施例1、本专利技术提供的聚天门冬氨酸与聚天冬氨酰胺共聚物的制备以不同分子量的线性聚天门冬酰亚胺为原料，用化学交联法制取不同交联度的聚天门冬酰亚胺，经过部份胺解(氨水)，再水解，或者先进行部份水解，然后再胺解，获得聚天门冬氨酸与聚天门冬酰胺共聚物。通过调节氨水和碱的比例(氨水和碱的质量比为I 50%)，可获得不同-CONH2与-COOH摩尔比为49 1%的聚天门冬氨酸与聚天门冬酰胺共聚物，其中胺解和水解，在-10 50°C的条件下，控制不同-CONH2与-COOH分布，但在同一反应釜中进行，工艺过程简单，成本低。 所述反应温度优选范围为20 50°C，温度过低溶液发生结晶，整个反应很难进行；温度过高，反应剧烈，不易控制。不同分子量的线性聚天门冬酰亚胺与交联剂比例为I 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具节肥增肥效的聚天门冬氨酸与聚天冬氨酰胺共聚物，其特征在于：聚天门冬氨酸与聚天冬氨酰胺共聚物，是由一种分子量在5000～500000道尔顿的线性聚天门冬酰亚胺，经交联、胺解、水解后，获得具有空间交联结构的高分子聚合物。

【技术特征摘要】
1.一种具节肥增肥效的聚天门冬氨酸与聚天冬氨酰胺共聚物，其特征在于:聚天门冬氨酸与聚天冬氨酰胺共聚物，是由一种分子量在5000 500000道尔顿的线性聚天门冬酰亚胺，经交联、胺解、水解后，获得具有空间交联结构的高分子聚合物。2.一种采...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵静，李晨曦，宋正国，
申请(专利权)人：农业部环境保护科研监测所，南开大学，
类型：发明
国别省市：