[发明专利]一种智能响应型养分聚合缓释肥及其制备方法

说明书

本发明公开了一种智能响应型养分聚合缓释肥及其制备方法，属于缓控释肥料技术领域。本发明的智能响应型养分聚合缓释肥采用溴化乙酰化物质修饰亚甲基脲技术解决了养分聚合缓释肥分子链长度无法控制的问题，同时将酸敏感性物质连接养分释放周期确定的亚甲基脲片段技术解决了肥料与作物互作能力差的问题；根系分泌的有机酸可与养分聚合缓释肥响应，从而促进养分的释放，并且养分释放速率及释放量与根系分泌有机酸的数量呈现正相关关系，与作物需肥规律的拟合程度也更高；因此，智能响应根系养分需求信号分泌物的养分聚合缓释肥将更加广泛的应用于小麦、玉米、花生、蔬菜、果树等不同作物，应用区域会更加广泛。

技术领域

本发明涉及控释肥料技术领域，具体涉及一种智能响应型养分聚合缓释肥及其制备方法。

背景技术

近年来，由于化肥的过量投入随之出现了一系列生态环境问题，例如：养分利用率降低、土壤退化、水体富营养化等。通过运用新的施肥技术与新的肥料产品是解决上述问题的重要途径。其中，在多学科交叉的背景下，利用化学反应的方法将氮、磷、钾以及其他养分元素聚合成具有养分缓释功能的新型高分子肥料，已经成为当前重要的一个研究热点。传统的养分聚合型缓释肥存在营养元素单一、制备工艺复杂、生产成本昂贵、难降解等问题，制约了该行业的高效快速发展。近年来，发展低成本、养分全元、降解性能优越的养分聚合型缓释肥可有望改善上述问题，但仍然存在以下问题：

(1)养分聚合型缓释肥主要通过尿素与甲醛在稀溶液或浓溶液的一定条件中，持续不断地通过加成、缩聚等反应生成亚甲基二脲、二亚甲基三脲、三亚甲基四脲等大量羟甲基脲片段。由于反应体系中存在大量的活性基团，各羟甲基脲片段之间将会不断发生反应通过化学键连接起来，从而使肥料的分子链无限增长，难以控制，导致肥效的持续周期长达数个月甚至数年，因此，现有的养分聚合型缓释肥仅用在草坪、林木等一些非粮食作物上；而粮食作物(小麦、玉米、水稻等)生长周期只有几个月，脲甲醛类养分聚合型缓释肥无法给当季粮食作物供应充足的养分，最终影响它在农业生产中的实际应用范围。

(2)养分聚合型缓释肥施入土壤后将会在微生物、酶等生物条件的催化下缓慢发生降解、进而释放出养分元素，由于不同的土壤环境存在较大的差异，因此释放的养分无法与作物对养分的需求匹配，无法实现根肥互馈。

相关专利CN110256144B公开了一种利用尿素、甲醛、磷酸盐按照相应比例反应制得的含多种营养元素的生物降解高分子缓控释有机纳米肥，但是这种方法也无法控制肥料分子链的长度，释放周期并未得到改善；相关专利CN115286453A公开了一种利用尿素、甲醛、矿源黄腐酸钾、碳酸钾、海藻精具有调酸压碱、生根、壮株功效的脲甲醛矿源黄腐酸钾肥料，采用混合、溶解、剪切、乳化、螯合等工艺，该方法制备的肥料能够使原料间协同增效，但是并未真正与作物之间实现“对话”，存在一定的资源浪费。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种智能响应型养分聚合缓释肥及其制备方法。本发明的智能响应型养分聚合缓释肥能够响应植物在缺乏养分时根系释放的信号分子物质，快速释放出氮磷等养分，被作物吸收利用，真正实现了肥料与作物之间的“对话”。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种特定分子链长度的亚甲基脲片段，由甲醛、尿素、磷酸盐、溴化乙酰化物质和第一催化剂反应制成；

所述甲醛、尿素、磷酸盐、溴化乙酰化物质的重量比为1:(1-2):(0.1-0.4):(2-3)，所述第一催化剂的加入量为溴化乙酰化物质重量的1％-3％。

优选的，所述的溴化乙酰化物质选自溴化乙酰化葡萄糖、溴化乙酰化淀粉、溴化乙酰化纤维素中的一种或多种。

进一步的，所述溴化乙酰化物质由如下方法制备而成：

(1)乙酰化物质的制备