本發(fā)明專利技術(shù)屬于土壤肥力與節(jié)水農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，涉及提高土壤節(jié)肥增肥效技術(shù)，具體涉及利用聚天門冬氨酸與聚天冬氨酰胺共聚物減少氮肥施用量，提高氮肥利用率的方法。該方法公開了一種兼具保水節(jié)水、節(jié)肥增效的聚天門冬氨酸與聚天冬氨酰胺共聚物（鹽）施用方法。聚天門冬氨酸與聚天冬氨酰胺共聚物（鹽）是由一種分子量在5000~500000道爾頓的線性聚天門冬酰亞胺，經(jīng)交聯(lián)、胺解、水解后，獲得具有空間交聯(lián)結(jié)構(gòu)的高分子聚合物。其減少氮肥施用量，提高氮肥利用率的方法是：將聚天門冬氨酸與聚天冬氨酰胺共聚物鹽按純氮施用量的3~5‰，制成吸水100倍的溶膠，與肥料混合均勻，施入土壤作基肥，可以減少30~50%尿素的使用量，提高尿素利用率11~23%；提高作物產(chǎn)量10~20%。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及利用一種兼具節(jié)氮增肥效、保水節(jié)水功能的聚天門冬氨酸與聚天冬氨酰胺共聚物來減少氮肥30 50%施用量的使用方法。
技術(shù)介紹
吸水劑(water-adsorbentpolymer, WAP)或超強吸水劑(super water-absorbentpolymer, SAP)是高分子親水聚合物(hydrophilic polymer),是一些溶于水或不溶于水但吸水膨脹的聚合物，聚合物大分子碳鏈“骨架”含有一種或多種親水性基團，如羥基、羧基、酰胺基、氨基、磺酸基、磷酸基、亞磺酸基等，這些聚合物吸水量可達自身質(zhì)量的數(shù)百倍至千倍之多，這些超強吸水劑吸水、保水能力強，其所吸持的百分之九十多水分可被植物利用，在農(nóng)業(yè)上習慣稱吸水劑為保水劑或超強保水劑。其結(jié)構(gòu)好似微型水庫可以反復吸收和釋放水分，供土壤和植物利用，其特殊的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)能提高土壤的持水能力，抑制土壤水分無效蒸發(fā)，改善土壤水分狀況，提高水資源利用率。同時，保水劑能吸附土壤或肥料中的養(yǎng)分并緩慢釋放，減少可溶性養(yǎng)分的淋溶損失，促進土壤中養(yǎng)分的吸收，提高養(yǎng)分利用率。國內(nèi)市場上保水劑按環(huán)境的降解性上分為兩大系列:①合成聚合物高分子材料，主要是聚丙烯酰胺類、聚丙烯鹽類，這一類保水材料在農(nóng)業(yè)種植上應用的實例較多，取得的成果也頗豐。但大都是難降解的高分子材料，是不能完全降解或降解后單體有毒害。這些材料施入土壤后會造成土壤結(jié)構(gòu)、性質(zhì)變化進而對土壤環(huán)境質(zhì)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，主要有以下幾類:淀粉類、纖維素類、聚乳酸類、海藻酸鈉類、聚氨基酸蛋白 質(zhì)類、微生物合成類。這些生物降解高吸水性樹脂有其自身的缺陷，例如生產(chǎn)成本過高不利于廣泛應用，吸水性能和機械力學性能較差，部分樹脂吸水性能好但耐鹽性耐電解質(zhì)性能較差，不能完全生物降解等方面，從而限制了其發(fā)展和應用。單一使用保水劑或化學肥料都不能同時滿足作物對水分和養(yǎng)分的需求，而將保水劑和肥料混合施用，由于不能充分發(fā)揮保水劑在吸水、持水和釋水的同時溶出肥料中的養(yǎng)分，同步為作物生長持續(xù)地供應養(yǎng)分，造成肥料的利用率低。目前，我國已成為世界上氮肥年用量最多的國家之一，單位面積的施用量也高于世界平均水平，而氮肥的利用率卻僅為30 50%，大量殘留的化肥在農(nóng)區(qū)環(huán)境中，以面源排放的形式進入水體，成為造成種植業(yè)面源污染的主要原因。聚天門冬氨酸(Polyaspartic acid,簡稱PASP)是一種水溶性高分子氨基酸類聚合物，由于其具有無磷、無毒、無公害和良好的生物降解性，是一種國際公認的“綠色化學品”。聚天門冬氨酸因含有肽鍵和羧基等活性基團的結(jié)構(gòu)特點，具有極強的吸附、絡合等作用，獨特的化學結(jié)構(gòu)使它具有優(yōu)異的性能，用途廣泛，在水處理、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、日化等領(lǐng)域都能找到它的用途。農(nóng)業(yè)方面我國在這方面的應用研究，主要是低相對分子量線性聚天門冬氨酸(10000道爾頓以下)的應用效果試驗。聚天門冬氨酸本身不是肥料，但它可以作肥料增效劑，能夠促進植物對養(yǎng)分的吸收，節(jié)省肥料的用量提高作物的產(chǎn)量。據(jù)資料介紹，聚天冬門氨酸作為肥料增效劑效果確實，適用于多種作物和土壤，其主要功效表現(xiàn)在:①提高肥料利用率，②促進生長，增加產(chǎn)量，③改善作物品質(zhì)，④促進根系生長、增強抗逆性，⑤綠色環(huán)保、改良土壤等。作為肥料增效劑，具有等量增效、減量等產(chǎn)的顯著效果，節(jié)約肥料可達20-30%。聚天門冬氨酸做為肥料增效劑在源頭上控制和減少由于化肥投入引起的農(nóng)業(yè)面源污染方面，具有一定的效果。同時聚天冬氨酸的施用還能改善土壤，又可減少因過度施加化學肥料而造成的環(huán)境污染。目前國內(nèi)市場在農(nóng)業(yè)上廣泛使用的聚天門冬氨酸屬于線性結(jié)構(gòu)，具有水溶性，分子量在10000道爾頓以下，由于分子量小的限制，不具有吸水保水功能，所具有的吸附、絡合的能力有局限性，其肥料增效的效果不夠理想，同時分子量小的產(chǎn)品降解周期短，使得產(chǎn)品的使用期限較短，對于肥料的增效效果發(fā)揮有可能不夠穩(wěn)定。保水劑問世以來，對其保水節(jié)水、土壤養(yǎng)分保蓄作用進行了大量的研究。聚天門冬氨酸在農(nóng)業(yè)上作為肥料增效劑的應用研究也有較多的報道。還有少量的研究報道，保水劑與聚天門冬氨酸肥料增效劑耦合共同作用達到保水保肥的效果。隨著高吸水樹脂在農(nóng)業(yè)方面的應用效果已農(nóng)田試驗證實，對我國這樣一個缺水的農(nóng)業(yè)大國，高吸水樹脂的需求量也有較高的增長，勢必會出現(xiàn)高吸水樹脂在大量廢棄后造成環(huán)境污染的問題。從農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展要求來看，需要農(nóng)業(yè)保水劑具備綠色環(huán)保性，并具有很好的吸水保水性能。聚天門冬氨酸與聚天冬氨酰胺共聚物具有線性聚天門冬氨酸的特征，具備天然、廣譜、高效的優(yōu)點，適用于各類植物和土壤，也適用于無土栽培。按照結(jié)構(gòu)與功能的原理，產(chǎn)品具有線性聚天門冬氨酸作為肥料增效劑的功能，并優(yōu)于它；具有高吸水性能，這是線性聚天門冬氨酸不具備的。產(chǎn)品可用作保水劑，將養(yǎng)分與水分富集到農(nóng)作物根系的周圍，減少養(yǎng)分、水分流失，并起到減少流失、緩 釋增效、少施化肥的作用；從而促進農(nóng)作物對養(yǎng)分和水分的高效吸收，加強水分的利用率，減少肥料的投入量，起到節(jié)水節(jié)肥的效果。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種，解決單一使用保水劑或化學肥料不能同時滿足作物對水分和養(yǎng)分的需求及將現(xiàn)有的保水劑和肥料混合施用造成肥料利用率低等問題。本專利技術(shù)提供的利用聚天門冬氨酸與聚天冬氨酰胺共聚物節(jié)氮增肥效(提高土壤保水增肥能力)的方法是:將聚天門冬氨酸與聚天冬氨酰胺共聚物鹽按氮肥施用質(zhì)量(純氮量)3 5%。的量制成吸水100倍的溶膠，與氮肥混合均勻，施入土壤作基肥。所述的聚天門冬氨酸與聚天冬氨酰胺共聚物，是由一種分子量在5000 500000道爾頓的線性聚天門冬酰亞胺，經(jīng)交聯(lián)、胺解、水解后，獲得具有空間交聯(lián)結(jié)構(gòu)的高分子聚合物聚天門冬氨酸與聚天冬氨酰胺共聚物的組成及其含量按摩爾比為交聯(lián)劑，多胺類化合物含量為I 20% ;聚天門冬氨酸與聚天冬氨酰胺為99 80%，其中聚天冬氨酰胺在共聚物中所占比例為I 50%。本專利技術(shù)的優(yōu)點和有益效果:本方法所使用聚天門冬氨酸與聚天冬氨酰胺共聚物(鉀鹽)，是由一種分子量在5000 500000道爾頓的線性聚天門冬酰亞胺，經(jīng)交聯(lián)、胺解、水解后，獲得具有空間交聯(lián)結(jié)構(gòu)的高分子聚合物，其吸水力為自身的200 700倍。該材料兼具肥料增效和吸水保水功能，可減少30 50%尿素的使用量；提高尿素利用率11 23% ;提高作物產(chǎn)量10 20% ；聚天門冬氨酸與聚天冬氨酰胺共聚物可完全被生物降解，不會引起二次污染。具體實施例方式實施例1、本專利技術(shù)提供的聚天門冬氨酸與聚天冬氨酰胺共聚物的制備以不同分子量的線性聚天門冬酰亞胺為原料，用化學交聯(lián)法制取不同交聯(lián)度的聚天門冬酰亞胺，經(jīng)過部份胺解(氨水)，再水解，或者先進行部份水解，然后再胺解，獲得聚天門冬氨酸與聚天門冬酰胺共聚物。通過調(diào)節(jié)氨水和堿的比例(氨水和堿的質(zhì)量比為I 50%)，可獲得不同-CONH2與-COOH摩爾比為49 1%的聚天門冬氨酸與聚天門冬酰胺共聚物，其中胺解和水解，在-10 50°C的條件下，控制不同-CONH2與-COOH分布，但在同一反應釜中進行，工藝過程簡單，成本低。 所述反應溫度優(yōu)選范圍為20 50°C，溫度過低溶液發(fā)生結(jié)晶，整個反應很難進行；溫度過高，反應劇烈，不易控制。不同分子量的線性聚天門冬酰亞胺與交聯(lián)劑比例為I 本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種具節(jié)肥增肥效的聚天門冬氨酸與聚天冬氨酰胺共聚物，其特征在于：聚天門冬氨酸與聚天冬氨酰胺共聚物，是由一種分子量在5000～500000道爾頓的線性聚天門冬酰亞胺，經(jīng)交聯(lián)、胺解、水解后，獲得具有空間交聯(lián)結(jié)構(gòu)的高分子聚合物。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種具節(jié)肥增肥效的聚天門冬氨酸與聚天冬氨酰胺共聚物，其特征在于:聚天門冬氨酸與聚天冬氨酰胺共聚物，是由一種分子量在5000 500000道爾頓的線性聚天門冬酰亞胺，經(jīng)交聯(lián)、胺解、水解后，獲得具有空間交聯(lián)結(jié)構(gòu)的高分子聚合物。2.一種采...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙靜，李晨曦，宋正國，
申請(專利權(quán))人：農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護科研監(jiān)測所，南開大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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