本發(fā)明屬于農(nóng)作物的肥料領(lǐng)域，更確切的說是涉及一種環(huán)境友好型的高分子鉀肥。

背景技術(shù)：
我國為人口和農(nóng)業(yè)大國，為了滿足人類的生活需求，大力發(fā)展農(nóng)業(yè)是我國的一項(xiàng)重要措施。肥料是農(nóng)作物增產(chǎn)的主要手段，目前我國的肥料使用還處于以速效性肥料分期施用的階段，而速效性肥料在土壤中容易通過蒸發(fā)、淋溶或固定的方式流失，造成了肥料的大量浪費(fèi)，降低了利用率，而且速溶性肥料成本高、污染嚴(yán)重，也不適合現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)——應(yīng)用緩效性肥料和專用型肥料。如鉀肥在土壤中容易被土壤中的硅酸四面體鹽固定成難交換性鉀離子，不能被作物吸收，或者與雨水一起流失，目前我國的鉀肥利用率為30%~50%，低于世界平均水平15%~20%。我國屬于農(nóng)業(yè)大國，肥料用量大，資源有限，尤其是鉀肥，資源嚴(yán)重缺乏，因此為了滿足農(nóng)業(yè)中鉀的需求，減少鉀肥的流失，增大鉀肥的利用率是目前的重點(diǎn)。鉀肥在農(nóng)業(yè)中扮演重要角色，是三大元素之一。鉀肥在植物生長發(fā)育過程中，可增強(qiáng)光合作用，促進(jìn)光合產(chǎn)物的運(yùn)轉(zhuǎn)，提高產(chǎn)量和品質(zhì)，增加作物的抗逆性和抗寒性，促進(jìn)根系生長，對(duì)植物起著非常重要的作用。我國為農(nóng)業(yè)大國，對(duì)鉀肥的需求量大，尤其是一些高需鉀經(jīng)濟(jì)作物如煙草、馬鈴薯、花生、大白菜等。我國鉀礦資源較少，很大一部分依靠國外進(jìn)口，目前我國使用的鉀肥主要為硫酸鉀、氯化鉀、硝酸鉀等，但這些鉀肥施入土壤后，對(duì)土壤和作物會(huì)產(chǎn)生一定的影響，如硫酸鉀容易造成土壤酸化，氯化鉀對(duì)忌氯作物施用受限等。同時(shí)部分鉀離子被土壤中硅酸鹽固定，形成難交換性鹽，影響了作物對(duì)鉀肥的吸收，或者被與水或澆灌水淋溶，降低了鉀肥的利用率。對(duì)此，出現(xiàn)了緩釋型鉀肥如包膜鉀肥。包膜鉀肥主要以聚合物包膜材料為主，但聚合物膜層破裂后，容易造成鉀肥突然釋放，植物來不及吸收，鉀肥也會(huì)通過固定或淋溶等方式被固定。后又出現(xiàn)螯合型鉀肥，如腐殖酸鉀，即通過腐殖酸與鉀肥反應(yīng)，生成腐殖酸螯合鉀肥，克服了鉀肥淋溶流失與被土壤固定的問題，提高磷肥利用效率，滿足作物生長需求。中國發(fā)明專利公開號(hào)CN102557820A公開了一種用微波熱熔工藝制備有機(jī)鈦-黃腐酸鉀復(fù)合肥的方法。該發(fā)明是用堿中和鈦鹽得到偏鈦酸，再與檸檬酸利用微波熱熔工藝進(jìn)行螯合，形成檸檬酸鈦，再加入碳酸鉀中和，同時(shí)加入黃腐酸鉀螯合得機(jī)鈦-黃腐酸鉀復(fù)合肥。該發(fā)明是利用檸檬酸與鉀肥螯合，但分子量小，肥料釋放速率快，緩釋效果不佳。中國發(fā)明專利公開號(hào)CN101418075公開了一種用于植物生長促進(jìn)劑的聚天冬氨酸鉀的制備方法及應(yīng)用，該發(fā)明是由天冬氨酸在催化劑硼酸、硫酸(氫)鉀聯(lián)合作用下，通過熱聚合方法生成聚琥珀酰亞胺，再在氫氧化鉀的作用下水解為聚天冬氨酸鉀。該發(fā)明雖然將聚天冬氨酸與鉀結(jié)合在一起，但是鉀含量較低，不能作為肥料原料。中國發(fā)明專利公開號(hào)CN102786366A公開了一種內(nèi)質(zhì)型緩釋復(fù)合肥料及其制備方法，該發(fā)明是將納米級(jí)植物營養(yǎng)功能型高分子混聚物加入高塔熔體造粒工藝中，通過導(dǎo)流混合技術(shù)、高效乳化技術(shù)促使納米級(jí)緩釋劑與N、P、K肥料分子之間形成纏繞作用、超細(xì)微粒的包裹作用再造粒所得。該復(fù)合肥料中高分子緩釋劑與肥料分子間形成纏繞作用，實(shí)質(zhì)為微細(xì)包膜型。根據(jù)上述，我國目前的鉀肥主要存在易被土壤固定和淋溶流失，利用率低等缺陷。包膜型緩釋鉀肥容易突然釋放，同時(shí)不可降解聚合物包膜材料對(duì)土壤容易造成污染，而緩釋型鉀肥鉀含量較低，很難作為肥料原料，影響其應(yīng)用范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決上述的不足和缺陷，本發(fā)明提出了一種高分子鉀肥，該高分子鉀肥是將檸檬酸與聚乙醇酸進(jìn)行縮聚反應(yīng)，得到具有緩溶效果的可降解性高分子，再與鉀肥進(jìn)行反應(yīng)，形成具有緩釋性能的高分子鉀肥。其中鉀離子結(jié)合在高分子上，有效阻止了土壤中硅酸鹽對(duì)鉀離子的固定，且該高分子鉀肥為緩溶型，防止了鉀肥的淋溶流失，增加了鉀肥的利用率，節(jié)省了鉀肥的用量，同時(shí)高分子具有生物降解性，降解成為小分子氨基酸，可直接被作物吸收，促進(jìn)了作物生長，提高作物的抗病和抗逆環(huán)境能力，促進(jìn)作物增產(chǎn)。本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種高分子鉀肥的制備方法，該方法先將檸檬酸與聚乙醇酸進(jìn)行縮聚反應(yīng)，得到檸檬酸聚乙醇酸聚合物，在一定的條件下與鉀肥發(fā)生反應(yīng)，合成的高分子鉀肥。一種高分子鉀肥，其特征在于，具有以下結(jié)構(gòu)化學(xué)式：其中式中m為2~10，n為5~150；其反應(yīng)過程如下：；。本發(fā)明一種高分子鉀肥，其特征在于，其制備方法包括以下步驟：（1）、將檸檬酸通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，進(jìn)行熔融，將熔融態(tài)檸檬酸送入反應(yīng)釜中，再加入聚乙醇酸，同時(shí)通入氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)，設(shè)定溫度為100~200℃，壓強(qiáng)為0.02MPa~0.06MPa，在該條件下保持反應(yīng)3~8h，冷卻至室溫，得到檸檬酸聚乙醇酸聚合物；（2）、將鉀肥在另一攪拌反應(yīng)釜中進(jìn)行溶解，加入步驟（1）中所得的檸檬酸聚乙醇酸聚合物，設(shè)定攪拌速率為50~100r/min，溫度為50~100℃，在堿性條件下保持反應(yīng)1~4h,再濃縮過濾，利用噴霧干燥，可得一種高分子鉀肥。上述一種高分子鉀肥，其中檸檬酸、聚乙醇酸以及鉀離子的摩爾比例為：檸檬酸：聚乙醇酸：鉀離子=1:1~2:2~4。其中所述的鉀離子從以下肥料中的任意一種或幾種所得：碳酸鉀，碳酸氫鉀，硫酸鉀，硝酸鉀；其中所述的上述所述檸檬酸可為無水檸檬酸，也可為含結(jié)晶水檸檬酸，優(yōu)選無水檸檬酸。所述聚乙醇酸聚合度為m=2~10。檸檬酸為三羧酸化合物，是具有很強(qiáng)的螯合性能的小分子酸，在土壤中可分解為水和二氧化碳；聚乙醇酸具有良好的生物降解性能，同時(shí)聚乙醇酸在土壤中可分解成為甘氨酸，甘氨酸為小分子氨基酸，可直接被作物吸收，促進(jìn)作物生長。檸檬酸與聚乙醇酸在熔融狀態(tài)下進(jìn)行脫水縮聚反應(yīng)，形成一種具有生物可降解性的聚合物。該聚合物中含有的羧基再與鉀肥發(fā)生反應(yīng)，與鉀離子結(jié)合在一起，具有固鉀的作用。該檸檬酸聚乙醇酸聚合物能夠在土壤中降解成可供作物吸收的小分子酸和不污染環(huán)境的二氧化碳和水，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成負(fù)擔(dān)，同時(shí)又可防止鉀肥的淋溶和被土壤固定，促進(jìn)作物對(duì)鉀肥的吸收，提高鉀肥的利用率。其中步驟（1）所述的檸檬酸先在氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下進(jìn)行熔融，可保護(hù)檸檬酸中的羧基和羥基的完整性，再與聚乙醇酸進(jìn)行反應(yīng)進(jìn)行脫水縮聚反應(yīng)，形成具有生物可降解性的聚合物，提高了聚合物的分子量，可使聚合物在土壤中緩慢溶解。該聚合物中暴露出的羧基可與鉀肥進(jìn)行反應(yīng)，生成高分子鉀肥，防止鉀離子被淋溶流失或被土壤固定，達(dá)到緩慢釋放鉀肥的目的；同時(shí)該聚合物在土壤中生物降解成小分子氨基酸甘氨酸，二氧化碳和水，甘氨酸可直接作用于作物，促進(jìn)作物生長。該聚合物具有緩釋性能，生物可降解性，對(duì)環(huán)境無污染。其中步驟（2）中所述的堿性條件可用氫氧化鉀，碳酸氫鉀進(jìn)行酸堿度調(diào)節(jié)，其pH值保持在7~10。本發(fā)明一種高分子鉀肥及其制備方法，采用具有促進(jìn)作物吸收的環(huán)境友好型的檸檬酸與聚乙醇酸進(jìn)行脫水縮聚，形成生物可降解性的聚合物作為聚合載體，在堿性環(huán)境下與鉀肥進(jìn)行反應(yīng)，形成一種高分子鉀肥。高分子聚合物與鉀肥結(jié)合，可有效防止鉀肥被淋溶流失和被土壤中硅酸鹽包圍固定，同時(shí)可達(dá)到緩釋性能，提高了鉀肥的利用率。同時(shí)聚乙醇酸能夠降解成小分子甘氨酸，促進(jìn)作物對(duì)養(yǎng)分的吸收的同時(shí)，還可直接被作物吸收，促進(jìn)作物生長，提高作物品質(zhì)。本發(fā)明一種高分子鉀肥及其制備方法，其突出特點(diǎn)和有益效果在于：1、本發(fā)明利用檸檬酸與聚乙醇酸進(jìn)行縮聚反應(yīng)，得到聚合物，再與鉀肥進(jìn)行反應(yīng)而成一種高分子鉀肥，聚合物中的羧基與鉀離子結(jié)合，能大大減少可溶性鉀肥在土壤中的淋溶流失，同時(shí)也降低了被土壤中的硅酸鹽包圍固定的概率，提高了鉀肥的利用率，達(dá)到了節(jié)肥的效果。同時(shí)檸檬酸能促進(jìn)作物對(duì)養(yǎng)分吸收，聚乙醇酸能夠降解成小分子甘氨酸，促進(jìn)作物對(duì)養(yǎng)分的吸收的同時(shí)，還可直接被作物吸收，達(dá)到增效的目的。2、本發(fā)明中將檸檬酸與聚乙醇酸進(jìn)行縮聚，提高了聚合物的分子量，可使高分子鉀肥緩慢溶解，營養(yǎng)成分被緩慢吸收，提高利用率。3、本發(fā)明中的檸檬酸與聚乙醇酸聚合物，在土壤中能夠緩慢降解，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，同時(shí)本發(fā)明生產(chǎn)簡捷，可適合規(guī)?；a(chǎn)，具有市場應(yīng)用前景。表一為本發(fā)明一種高分子鉀肥性能指標(biāo)序號(hào)項(xiàng)目本產(chǎn)品指標(biāo)1外觀乳黃色~白色粉末2鉀平均含量（K2O），%30~503平均分子量，≤500004前15天釋放量，%10~305前60天釋放量，%70~806鉀肥利用率，%40~707pH值（1%水溶液）6.5~9.08水分（H2O），%≤1具體實(shí)施方式以下通過具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但不應(yīng)理解為本發(fā)明的范圍權(quán)限僅限于以下的實(shí)例。實(shí)施例1一種高分子鉀肥及其制備方法，其各物質(zhì)摩爾組成比例為：檸檬酸：聚乙醇酸：鉀離子=1:1.5:2，鉀離子為碳酸氫鉀中鉀離子，其制備方法為以下步驟：（1）、將檸檬酸通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，進(jìn)行熔融，將熔融態(tài)檸檬酸送入反應(yīng)釜中，再加入聚乙醇酸，同時(shí)通入氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)，設(shè)定溫度為100℃，壓強(qiáng)為0.03MPa，在該條件下保持反應(yīng)4h，冷卻至室溫，得到檸檬酸聚乙醇酸聚合物；（2）、將碳酸氫鉀在另一攪拌反應(yīng)釜中進(jìn)行溶解，加入步驟（1）中所得的檸檬酸聚乙醇酸聚合物，設(shè)定攪拌速率為50~100r/min，溫度為60℃，在堿性條件下保持反應(yīng)2h,再濃縮過濾，利用噴霧干燥，可得一種高分子鉀肥。實(shí)施例2一種高分子鉀肥及其制備方法，其組成為：檸檬酸：聚乙醇酸：鉀離子=1:2:4，鉀離子為碳酸鉀中鉀離子，其制備方法為以下步驟：（1）、將檸檬酸通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，進(jìn)行熔融，將熔融態(tài)檸檬酸送入反應(yīng)釜中，再加入聚乙醇酸，同時(shí)通入氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)，設(shè)定溫度為110℃，壓強(qiáng)為0.03MPa，在該條件下保持反應(yīng)5h，冷卻至室溫，得到檸檬酸聚乙醇酸聚合物；（2）、將碳酸鉀在另一攪拌反應(yīng)釜中進(jìn)行溶解，加入步驟（1）中所得的檸檬酸聚乙醇酸聚合物，設(shè)定攪拌速率為50~100r/min，溫度為60℃，在堿性條件下保持反應(yīng)3h,再濃縮過濾，利用噴霧干燥，可得一種高分子鉀肥。實(shí)施例3一種高分子鉀肥及其制備方法，其組成為：檸檬酸：聚乙醇酸：鉀離子=1:1:2，其中鉀離子為硫酸鉀中鉀離子，其制備方法為以下步驟：（1）、將檸檬酸通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，進(jìn)行熔融，將熔融態(tài)檸檬酸送入反應(yīng)釜中，再加入聚乙醇酸，同時(shí)通入氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)，設(shè)定溫度為130℃，壓強(qiáng)為0.04MPa，在該條件下保持反應(yīng)4h，冷卻至室溫，得到檸檬酸聚乙醇酸聚合物；（2）、將硫酸鉀在另一攪拌反應(yīng)釜中進(jìn)行溶解，加入步驟（1）中所得的檸檬酸聚乙醇酸聚合物，設(shè)定攪拌速率為50~100r/min，溫度為70℃，在堿性條件下保持反應(yīng)2h,再濃縮過濾，利用噴霧干燥，可得一種高分子鉀肥。實(shí)施例4一種高分子鉀肥及其制備方法，其組成為：檸檬酸：聚乙醇酸：鉀離子=1:1.5:3，其中鉀離子為硝酸鉀中鉀離子，其制備方法為以下步驟：（1）、將檸檬酸通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，進(jìn)行熔融，將熔融態(tài)檸檬酸送入反應(yīng)釜中，再加入聚乙醇酸，同時(shí)通入氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)，設(shè)定溫度為100℃，壓強(qiáng)為0.02MPa，在該條件下保持反應(yīng)5h，冷卻至室溫，得到檸檬酸聚乙醇酸聚合物；（2）、將硝酸鉀在另一攪拌反應(yīng)釜中進(jìn)行溶解，加入步驟（1）中所得的檸檬酸聚乙醇酸聚合物，設(shè)定攪拌速率為50~100r/min，溫度為70℃，在堿性條件下保持反應(yīng)3h,再濃縮過濾，利用噴霧干燥，可得一種高分子鉀肥。