專利名稱：：一種玉米多功能復合抗旱保水劑及制備方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于土壤肥料與節(jié)水農業(yè)
技術領域：
，更具體涉及一種玉米專用多功能復合抗旱保水劑，同時還涉及玉米多功能復合抗旱保水劑的制備方法，該技術產品能起到抗旱保水作用，適合于干旱地區(qū)和南方季節(jié)性干旱區(qū)玉米生產上推廣應用。
背景技術：
：產量和品質都是玉米各種生理生化代謝的綜合結果，干旱影響玉米的各種生理生化過程，是我國玉米生產的主要限制因素之一。玉米受旱田間主要有如下表現(xiàn)①苗期干旱，植株生長緩慢，葉片發(fā)黃，莖稈細小，即使后期雨水調和也不能形成粗壯莖稈孕育大穗。②喇叭口期干旱，雌穗發(fā)育緩慢，形成半截穗、德上部退化，嚴重時，雌穗發(fā)育受阻、敗育，形成空穗植株。③抽雄前期干旱，雄蕊抽出推遲，造成授粉不良，形成花籽粒。④授粉期如果遇到干熱天氣，特別是連續(xù)35度以上的干旱天氣(副熱帶高氣壓帶停留)，造成花粉生命力下降，影響授粉，形成稀粒棒或空棒，外觀上花絲不斷伸出苞葉，形成長長的胡須?！蛞恢碧幱诟珊祷虬敫珊禒顟B(tài)的植株，其植株矮小，生長緩慢或停止生長，葉片巻皺，發(fā)黃，甚至枯死。如果旱情得到緩解，植株恢復生長，戀青，在穗部上下節(jié)形成多個小的無效穩(wěn)，并且容易招引玉米螟為害莖稈、嫩穗。⑥灌漿期的玉米遭遇旱災，則籽粒不飽滿，穗棒松軟，有的穗軸上籽粒呈從大至小梯狀排列。.在中國的大多數玉米產區(qū)，干旱是季節(jié)性的。北方玉米區(qū)主要是苗期干旱，而西南山地丘陵玉米區(qū)，絕大多數玉米都種植在旱土坡地，土壤瘠薄，無灌溉條件，播種出苗和籽粒灌漿期經常發(fā)生的季節(jié)性干旱對玉米的危害很大。因此，開發(fā)一種玉米專用抗旱保水劑，在玉米缺水關鍵時期有效減輕干旱對玉米生產的危害，具有重要的商業(yè)價值。保水劑又稱土壤保水劑、高吸水劑、保濕劑、高吸水性樹脂、高分子吸水劑，是利用強吸水性樹脂制成的一種超高吸水保水能力的高分子聚合物。它能迅速吸收比自身重數百倍甚至上千倍的去離子水、數十倍至近百倍的含鹽水分，而且具有反復吸水功能，吸水后膨脹為水凝膠，可緩慢釋放水分供作物吸收利用、從而增強土壤保水性，改良土壤結構，減少水的深層滲漏和土壤養(yǎng)分流失，提高水分利用率。保水劑是調節(jié)土壤水、熱、氣狀況，改善土壤結構，提高土壤肥力的有效手段。1969年，美國農業(yè)部北部研究中心(NRRC)首先研制出保水劑并于70年代中期將其利用于玉米、大豆種子涂層、樹苗移栽等方面。隨后，美國農業(yè)部森林服務部和一些大學采用Terra-sorb(TAB)進行了一系列試驗，發(fā)現(xiàn)TAB用于地面撒施可節(jié)約用水50c/。-85%。1974年，保水劑在美國Gra叩rocessingo公司實現(xiàn)了工業(yè)化生產。但日本隨后重金購買了其專利，并在此基礎上迅速趕上并超過了美國，相繼開發(fā)了聚丙烯酸鹽高吸水性樹脂，自1987年后，日本保水劑產量以26%速度遞增，目前已超過9萬t，無論生產能力還是種類及應用，日本在保水劑領域內均處于領先地位。80年代初，法國里昂沙菲姆化學公司研制成功保水劑，并將其應用于沙特阿拉伯干旱地區(qū)的士壤改良。韓國也開發(fā)出了吸水5000倍的"1KR3010"高分子材料。1998年，世界保水劑需求總量在70萬t左右。其中美國市場占1/3，并且近兩年以8%幅度遞增。歐盟國家消費22萬t，日本市場消費8.2萬t。另外，發(fā)展中國家如墨西哥、東南亞及中東地區(qū)也開始推廣應用。中國的保水劑開發(fā)與應用研究開始于80年代初期，但發(fā)展速度較快。日前已有40多個單位進行研制和開發(fā)，但產品生產還比較落后，總產量不過1000t。80年代初，北京化學纖維研究所研制成功SA型保水劑，中科院蘭州化學物理研究所研制成LPA型保水劑，中科院化學研究所、長春應用化學研究所也分別研制了KH841型和IAC-13型保水劑，并陸續(xù)應用于農林生產領域，但均末進行批量化生產。90年代以來，一批新型的保水劑產品陸續(xù)問世。1998年，河北保定市科瀚樹脂公司科技人員采用生物實驗技術研制成功"科瀚98"系列高效抗旱保水劑，該產品吸水倍率高，有顆粒型、凝膠型兩種劑型。最近還研制生產出一種利于干旱無水條件下，保證植物成活的蓄水能力很強的、含水最高達99.5%的透明膠狀物質一"沙漠王"固體水(干水)。另外，唐山博亞高效抗旱保水劑、"永泰田"保水劑等新型保水劑產品也投入了工業(yè)化生產，陜西楊凌惠中科技開發(fā)公司也研制出吸水率達1500倍的保水劑并投大批量生產。保水劑吸水是靠保水劑分子鏈中的親水基團電離，形成滲透壓以及水同高分子電解質之間的親和力來完成的。因此，一旦在土壤中施入保水劑，即急速吸收保水劑周邊的土壤水，并形成微域的水分富集區(qū)(高水勢區(qū)域)。保水劑有效使用的前提是有能夠可以吸收的水分，而保水劑本身并不能增加土壤中的水分，所以保水劑能夠保水其實質作用是通過保水劑的吸水作用，減少土壤中水分的蒸發(fā)或滲透損失，同時保水劑使用后，土壤孔隙增加，毛管孔隙減少，使土壤毛管水運動受阻，水分蒸發(fā)量減少，有利于保存更多的水分。保水劑加入土壤中可減少水分的無效蒸發(fā)，減少深層滲漏，從而提高水分利用率，改善土壤結構，增強土壤抗侵蝕能力。保水劑與土壤混合后，其保水效果受到保水劑類型、加入量、施用方法、土壤含鹽量、鹽分類型、灌溉方式、灌水量等許多因素的制約，其吸水保水能力遠遠低于純水中的吸水率。對這些影響因素的研究是目前保水劑應用研究中涉及較多的內容。
發(fā)明內容本發(fā)明目的是在于提供了一種玉米多功能復合抗旱保水劑，采用可降解型的天然高分子接枝共聚物，吸水率500-1500倍，能快速吸收，儲存并緩慢釋放水份和養(yǎng)份，添加了玉米需要的微量元素和稀土，改良了土壤結構，提高了地力效果，每畝用量卜2kg，成本低廉，玉米增產達到了8-15%。本發(fā)明的另一個目的是在于提供了一種玉米復合抗旱保水劑的制備方法，方法易行，工藝流程簡單、操作方便，其生產原料來源廣泛，生產成本低廉，生產過程中無廢產品，不污染環(huán)境，可免除粉塵污染，是一種能耗低、生產能力強，適合中、小企業(yè)生產應用。為了實現(xiàn)上述任務，本發(fā)明采用以下技術措施1、一種玉米專用多功能復合抗旱保水劑混合物成分如下:<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>注1稀土元素是鑭系元素系稀土類元素群的總稱，包含鈧SC、釔Y及鑭系中的鑭La、鈽Ce、鐠Pr、釹Nd、钷Pm、釤Sm、銪Eu、軋Gd、鋱Tb、鏑Dy、鈥Ho、鉺Er、銩Tm、鐿Yb、镥Lu，共17個元素。"稀土"一詞是十八世紀沿用下來的名稱，因為當時用于提取這類元素的礦物比較稀少，而且獲得的氧化物難以熔化，也難以溶于水，也很難分離，其外觀酷似"土壤"，而稱之為稀土。稀土從廣義上講也是一種微肥，但與硼、鋅、鐵、錳、銅、鉬有一定區(qū)別。農用稀土多數是用工業(yè)稀土元素生產的中間產物或含稀土元素的礦渣制成的，均屬于混合稀土。我國目前使用的以硝酸稀土為主，硝酸稀土主要含有鑭、鈰、釹、鐠、釤、銪、釓等元素，有液體和結晶兩種。分子式為R(N03*4H20)，其中R代表稀土，是低毒的水溶性稀土溶液。結晶固體稀土微肥易水解。稀土必須在氮、磷、鉀、硼、鋅、錳、鐵、鉬、銅等元素充分滿足作物需要情況下，才能取得一定效果，并應該針對稀土元素含量比較少的土壤施用，例如石灰?guī)r發(fā)育土壤稀土含量少，施用效果會好。稀土作為植物的生長、生理調節(jié)劑，能夠促進作物生根，提高小麥、水稻、玉米出苗率并能提前出苗，增加葉綠素的含量和.增強光合效應；能促進作物對氮、磷的吸收，特別是加強了果實磷素的供應；可增強作物抗寒力、抗旱和抗倒伏能力；能提高和改善農產品質量。同時稀土屬低毒物質，對人畜無害，對環(huán)境無污染。2生根粉是一種促進植物生根，能明顯提高育苗成活率，并增強植物抗性的高效、復合型植物生長調節(jié)劑。目前市場上銷售的生根粉種類很多。由中國林科院林研所王濤研究員研制成功的ABT生根粉，達到國際先進水平，現(xiàn)已形成五個型號的系列產品。ABT—號生根粉是廣譜性高效植物生根促進劑。2、一種制備玉米專用多功能復合抗旱保水劑的步驟如下A、按比例稱取玉米淀粉、在帶有攪拌容器中加入玉米粉和45-55%的水；B、溫度控制在IOO'C下糊化50-60分鐘；C、糊化后，冷卻50-7(TC時加入比例的聚乙二醇、聚丙烯酸、黏結劑混合，得到一種膠狀物；D、將膠狀物在N2(氮氣，Nitrogen)的保護下于30-80'C條件下反應1-3小時，反應后用熟石灰(氫氧化l丐，Ca(0H)2)，中和至PH6-8;E、通過接枝共聚和爆聚，冷卻到35-45'C范圍內切片，在90-100'C烤房內烘干(8小時)，冷卻到常溫(25°C)下粉碎(150-300目)，從而得到一種天然高分子接枝共聚物，再按配方比例添加鹽類化合物(將磷酸二氫鉀、硝酸鈣、硝酸鉀混合均勻，得到鹽類化合物)、微量元素(按比例將硫酸鋅、硫酸錳、一水硫酸鎂、硼砂混合均勻)、稀土、植物激素(按比例將生根劑、吲哚丁酸、脫落酸、乙二胺四乙酸二鈉混合均勻)后進行粉碎(粉碎細度150-300目)混合，得到一種混合物，即一種玉米專用多功能復合抗旱保水劑成品。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點和效果A、本發(fā)明產品吸水率500-1500倍，能快速吸收，儲存并緩慢釋放水份和養(yǎng)份，構成植物根系的"營養(yǎng)和水庫"，并有效控制土壤水分蒸發(fā)和滲漏。一個周期30-40天，反復吸釋功能(農用半年)失效后降解成有機肥。比樹脂型高1-7倍，還可吸收空氣中水分(達自身重量40%)。B、本發(fā)明產品根據玉米生長發(fā)育規(guī)律，添加了玉米需要的微量元素、稀土，還添加了促進玉米根系生產，提高玉米抗旱能力的植物生長調節(jié)劑，因此，具有玉米專用多功能特點。C、本發(fā)明產品在安全性、功能、優(yōu)勢均超過樹脂型保水劑(SAP)。由于產品原料主要是玉米淀粉，PH值中性，無毒、無味、無毒副作用，可降解成氮、二氧化碳和水，沒有殘留物，不會出現(xiàn)污染土壤或地下水的問題；不^苗、不燒皮膚；與肥料、農藥混用后，也不會改變或降低化肥和農藥的性能和功效，反而會提高肥料和農藥功效，同時具有改良土壤結構，提高地力效果。而樹脂型保水劑是不可降解的化工樹脂聚合物，吸水率200-600倍，只具有單一保水性功能，樹脂型保水劑生產過程中使用了有毒的丙烯氰等化工材料，不可降解，有化學殘留物，存在二次污染，在水中溶解度小，加重土地板結，釋放水速度特慢，膨脹系數小，疏松土壤效果差，影響土壤通氣性和透水性。D、本發(fā)明產品可反復多次吸、釋，有效提高肥料農藥利用率，每畝用量l-2kg，用量少，成本低，玉米增產達到8-15%,投入產出比1:5-15。而樹脂型保水劑雖然吸水快，但不釋放或釋放速度太慢，膨脹收縮系數小，不能松土，吸附力弱，不能吸附土壤，起不到土壤保持的作用，也不能與肥料直接摻混使用，每畝3-8kg，用量多，成本高。具體實施例方式一種天然高分子接枝共聚物與鹽類化合物、微量元素、稀土和植物生長調節(jié)劑的混合物配比設計與篩選試驗<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>一種制備玉米多功能復合抗旱保水劑的，其步驟是-A、按比例稱取玉米淀粉、在帶有攪拌容器中加入玉米粉和45-55%的水;B、溫度控制在IOCTC下糊化50-60分鐘；C、糊化后，冷卻50-70'C時加入比例的聚乙二醇、聚丙烯酸、黏結劑混合，得到一種膠狀物；D、將膠狀物在N2(氮氣，Nitrogen)的保護下于30-80。C條件下反應1-3小時，反應后用熟石灰(氫氧化鈣，Ca(0H)2)中和至P朋-8;E、通過接枝共聚和爆聚，冷卻到35-45。C范圍內切片，在90-10(TC烤房內烘干(8小時)，冷卻到常溫(25°C)下粉碎(150-300目)，從而得到一種天然高分子接枝共聚物，再按配方比例添加鹽類化合物(將磷酸二氫鉀、硝酸鈣、硝酸鉀混備均勻，得到鹽類化合物)、微量元素(按比例將硫酸鋅、硫酸錳、一水硫酸鎂、硼砂混合均勻)、稀土、植物生長調節(jié)劑(按比例將生根劑、吲哚丁酸、脫落酸、乙二胺四乙酸二鈉混合均勻)后進行粉碎(粉碎細度150-300目)混合，得到一種混合物，即一種玉米專用多功能復合抗旱保水劑成品。采用盆栽實驗和試驗室分析檢測，從中篩選出一組效果最好的配方，于2006-2007年制成的產品在貴州大方縣中國科學院"科技支黔"項目基地進行小區(qū)試驗。試驗選擇在大方縣雙山鎮(zhèn)幺塘村五組沈長琴的承包地上進行，面積1畝，肥力中、并于移栽前釆取了土樣用于室內化驗，海撥1500米、前作麥-肥套作，綠肥起壟時通過測產鮮草產量為970(kg/畝)。試驗設4個處理，處理一、畝施lkg抗旱劑(按l:30比例與土混合均勻，移栽時與底肥一起施用。處理二、畝施lkg抗旱劑(按l:30比例與土混合均勻，結合苗期追肥施用。處理三、畝施lkg抗旱劑(按l:30比例與土混合均勻，結合穗肥一起施用。處理四、不施抗旱劑。小區(qū)面積為3.6X11.2米，重復三次，小區(qū)間走道0.5米。結果表明不同處理對玉米生育性敘、產量都有一定的影響，以處理二(結合苗期追肥施用)的效果最好，其次為處理為處理三、處理一基本相同，處理四最低。2007年在大方縣1400米海拔和1650米海拔二個生態(tài)區(qū)示范共143畝，分別比沒有施抗旱劑的增產8.5%-15.7%。該產品2008年在大方縣示范208畝。權利要求1、一種玉米多功能復合抗旱保水劑，它由以下原料重量百分比制成原料％玉米粉80-88交聯(lián)聚丙烯酸1.5-2聚乙二醇1.5-2黏結劑1.5-2.5磷酸二氫鉀0.4-0.8硝酸鈣0.4-0.9硝酸鉀1.2-2.4硫酸鋅0.2-0.7硫酸錳0.2-0.8一水硫酸鎂1-1.8硼砂0.2-0.7農用硝酸稀土10.2-1.3ABT一號生根劑21.8-4.5吲哚丁酸0.3-0.9脫落酸0.1-0.7乙二胺四乙酸二鈉(2、4-D)0.2-0.8。2、根據權利要求1所述的一種玉米多功能復合抗旱保水劑，其特征在于它由下述原料重量百分比制成%原料玉米粉交聯(lián)聚丙烯酸聚乙二醇黏結劑磷酸二氫鉀801.51.81.50.7硝酸鈣0.4硝酸鉀Z4硫酸鋅0.7硫酸錳0.7一水硫酸鎂h4硼砂0,7農用硝酸稀土1'uABT—號生根劑245吲哚丁酸o.9脫落酸0.7乙二胺四乙酸二鈉(2、4-D)a8。3、根據權利要求1所述的一種玉米多功能復合抗旱保水劑，其特征在于它由下述原料重量百分比制成原料%玉米粉81交聯(lián)聚丙烯酸1.5聚乙二醇1.8黏結劑1,5磷酸二氫鉀0.7硝酸鈣0.6硝酸鉀1.6硫酸鋅0.6硫酸錳0.8一水硫酸鎂1.7硼砂0.6農用硝酸稀土"11.2ABT—號生根劑w4.5吲哚丁酸0.7脫落酸()5乙二胺四乙酸二鈉(2、4-D)0.7。4、根據權利要求1所述的一種玉米多功能復合抗旱保水劑，其特征在于它由下述原料重量百分比制成原料%玉米粉82交聯(lián)聚丙烯酸2聚乙二醇2黏結劑2.1磷酸二氫鉀0.7硝酸鈣0.9硝酸鉀1.8硫酸鋅0.5硫酸錳0.5一水硫酸鎂1.5硼砂0.3農用硝酸稀土10.7ABT—號生根劑23.5B引哚丁酸0.6脫落酸0.5乙二胺四乙酸二鈉(2、4-D)0.4。5、根據權利要求1所述的一種玉米多功能復合抗旱保水劑，其特征在于它由下述原料重量百分比制成原料％玉米粉83交聯(lián)聚丙烯酸L9聚乙二醇18黏結劑2.4磷酸二氫鉀0.6硝酸鈣0.8硝酸鉀1.8硫酸鋅0.4硫酸錳0.4一水硫酸鎂1.5硼砂0.4農用硝酸稀土10.7ABT—號生根劑22.8B引哚丁酸0.6脫落酸0.4乙二胺四乙酸二鈉(2、4-D)0.5。6、根據權利要求1所述的一種玉米多功能復合抗旱保水劑，其特征在于它由下述原料重量百分比制成原料%玉米粉84交聯(lián)聚丙烯酸1.8聚乙二醇1.8黏結劑1.8磷酸二氫鉀0.6硝酸鈣0,7硝酸鉀1.6硫酸鋅0.5硫酸錳0.4一水硫酸鎂1.6硼砂0.5農用硝酸稀土10.5ABT一號生根劑m2.8吲哚丁酸0,6脫落酸Q，4乙二胺四乙酸二鈉(2、4-D)06。7、根據權利要求1所述的一種玉米多功能復合抗旱保水劑，其特征在于它由下述原料重量百分比制成原料%玉米粉85交聯(lián)聚丙烯酸1.5聚乙二醇1.7黏結劑1.5磷酸二氫鉀0.6硝酸鈣0.6硝酸鉀1.4硫酸鋅0.6硫酸錳0.3一水硫酸鎂1.4硼砂0,5農用硝酸稀土"10.4ABT一號生根劑m3.1吲哚丁酸0.4脫落酸0.5乙二胺四乙酸二鈉(2、4-D)0.5。8、根據權利要求1所述的一種玉米多功能復合抗旱保水劑，其特征在于它由下述原料重量百分比制成原料％玉米粉86交聯(lián)聚丙烯酸i,5聚乙二醇i8黏結劑1.6磷酸二氫鉀0.6硝酸鈣0.6硝酸鉀1.4硫酸鋅0.4硫酸錳0.2一水硫酸鎂1.5硼砂0.3農用硝酸稀土10.3ABT—號生根劑22.7吲哚丁酸0.4脫落酸0.3乙二胺四乙酸二鈉(2、4-D)0.4。9、根據權利要求1所述的一種玉米多功能復合抗旱保水劑，其特征在于它由下述原料重量百分比制成原料%玉米粉87交聯(lián)聚丙烯酸1.5聚乙二醇1.8黏結劑1.4磷酸二氫鉀0.4硝酸鈣0.6硝酸鉀1.4硫酸鋅0.4硫酸錳0.3一水硫酸鎂1.4硼砂0.3農用硝酸稀土10.3ABT—號生根劑12吲哚丁酸脫落酸乙二胺四乙酸二鈉(210、一種制備玉米多功能復合抗旱保水劑的方法，其步驟是A、按比例稱取玉米淀粉、在帶有攪拌容器中加入玉米粉和45-55%的水；B、溫度控制在IOO'C下糊化50-60分鐘；C、糊化后，冷卻50-7(TC時加入比例的聚乙二醇、聚g烯酸、黏結劑混合，得到一種膠狀物；D、將膠狀物在氮氣下于30-8(TC條件下反應1-3小時，反應后用氫氧化鈣中和至PH6-8;E、通過接枝共聚和爆聚，冷卻到35-45'C切片，在90-IOO'C烤房內烘千，冷卻到25"C下粉碎150-300目，得到一種天然高分子接枝共聚物，再按配方比例添加鹽類化合物、微量元素、農用硝酸稀土、植物生長調節(jié)劑后進行粉碎150-300目混合，得到一種混合物；所述的鹽類化合物為磷酸二氫鉀、硝酸鈣、硝酸鉀；所述的微量元素為硫酸鋅、硫酸錳、一水硫酸鎂、硼砂；所述的植物生長調節(jié)劑為ABT—號生根劑、吲哚丁酸、脫落酸、乙二胺四乙酸二鈉。全文摘要本發(fā)明公開了一種玉米多功能復合抗旱保水劑及制備方法，它由玉米粉、聚丙烯酸、聚乙二醇、黏結劑、鹽類化合物、微量元素、農用硼酸稀土、植物生長調節(jié)劑按一定比例配制而成，其步驟是A.在容器中加入玉米粉和水；B.在一定溫度下糊化；C.糊化后加入聚乙二醇、聚丙烯酸、黏結劑混合，得到一種膠狀物；D.將膠狀物在氮氣下反應，后用氫氧化鈣中和；E.通過接枝共聚和爆聚，冷卻切片，烘干，粉碎，得到一種天然高分子接枝共聚物，再添加鹽類化合物、微量元素、農用硝酸稀土、植物生長調節(jié)劑后進行粉碎混合，得到一種混合物。本發(fā)明具有吸水速度快，吸水能力強，方法易行，工藝流程簡單、操作方便，適合中、小企業(yè)生產應用。文檔編號C09K3/00GK101319132SQ20081004829公開日2008年12月10日申請日期2008年7月4日優(yōu)先權日2008年7月4日發(fā)明者仵剛晨,李文祥,盛良學,陳正法,黃道友申請人:中國科學院亞熱帶農業(yè)生態(tài)研究所