[发明专利]一种水肥一体化保水剂及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于农林业领域，具体涉及一种以甘蔗渣或甘蔗渣衍生物(包括磺化甘蔗渣、磷酸化甘蔗渣、马来酰甘蔗渣、琥珀酰甘蔗渣、甘蔗渣接枝多胺类衍生物、甘蔗渣纤维素醚化物)、磷矿粉为基本原料的水肥一体化保水剂及其制备方法与应用。

背景技术

保水剂(又称高吸水性树脂)是一类具有很强吸水能力和保水能力的功能性高分子，它能够吸收自身几十倍乃至上千倍的水，被广泛用于农林园艺、医药卫生、建筑材料、日用化工及食品等领域。近年来，旱灾日趋频繁的发生，已经成为影响国农业生产最为严峻的自然灾害之一。因此，在干旱环境下的农业生产迫切需要具有良好吸水保水性能的保水剂。

当今市场上保水剂的主要类型有：①水解聚丙烯腈或淀粉、纤维素接枝聚丙烯腈；②交联的聚乙烯醇衍生物；③淀粉与丙烯酸(或丙烯酰胺)的接枝共聚物；④丙烯酸盐交联聚合物；⑤丙烯酰胺交联聚合物。第一和第二类保水剂聚合后需进行水解，难以造粒，在土壤中容易流失。第三类保水剂吸水性和耐盐性较好，成本低，但稳定性较差。第四类保水剂吸水性能最强，稳定性也较好，但耐盐性较差，且其钠盐会造成土壤板结和盐渍，生产中一般宜采用其钾或铵盐。第五类保水剂吸水性能稍差，但耐盐性和稳定性均较好。

目前市场上的产品也非常多，包括了美国、日本等国知名企业生产的产品，保水效果不错，但经深入研究发现，不少产品存在严重缺陷：第一，不少聚丙烯酸型的保水剂残留丙烯酸单体过多，使用一段时间后释放的酸性单体对农作物有害，会造成作物死亡或减产；第二，成本高、价格贵；第三，在高盐碱土壤中的吸水和保水性能不佳。第四，功能单一，除对作物供应水分外，无法及时对农作物增施肥料。

抗旱保产除了需要对作物供应水分外，还需要对作物及时增施肥料，以增强作物的抗旱能力。水和肥料是作物生长的基础条件。若在保水剂中包裹和负载可控释的肥料，对减少缺水干旱造成的危害、增加作物产量是非常有意义的。肥料缓控释技术是应用物理、化学或生物化学等调控手段使肥料养分在作物生育期内逐渐释放出来并与作物吸收基本同步，以减少肥料损失，提高肥料利用率的技术手段。以控释技术为特征的控释肥是近几年国内外研究的热点。目前，这方面的研究仍集中在通过物理混合、包膜、化学结合等将可溶性化肥与保水剂复配制备成保水微肥或保水缓释肥料(Teodorescu，M.；Lungu，A.；Stanescu，P.O.et al.Preparation and Properties of Novel Slow-Release NPK Agrochemical Formulations Based on Poly(acrylic acid)Hydrogels and Liquid Fertilizers[J].Industrial&Engineering Chemistry Research，2009，48(14)：6527-6534.；Tyliszczak，B.；Polaczek，J.；Pielichowski，J.et al.Preparation and Properties of Biodegradable Slow-Release PAA Superabsorbent Matrixes for Phosphorus Fertilizers[J].Macromolecular Symposia，2009，279(1)：236-242.；CN200510011017.8，营养保水剂；CN03153942.4，一种保水缓释肥料)。而这类产品普遍存在以下不足：一是控释肥成本高，主要缘于控释材料昂贵；二是控释的养分单一，以控释氮肥为主，磷肥与钾肥控释肥甚少；三是普通控释肥在干旱条件下因为缺水而使其养分释放受到严重限制，发挥不了作用。四是大部分产品释放期短，养分释放性能不理想。

针对控释肥成本高的问题，已有学者尝试以磷矿粉替代控释肥。