一种缓释微胶囊型高分子酸性土壤调理剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种缓释微胶囊型高分子酸性土壤调理剂及其制备方法。该酸性土壤调理剂的制备方法，以壳寡糖为原料，其特征在于：1)将功能有机弱酸、无机养分盐、硝化抑制剂和壳寡糖溶解于水中，再将水溶性表面活性剂溶于其中，混合搅拌，得到水相；2)将油溶性表面活性剂溶于有机溶剂中，混合搅拌，得到油相Ⅰ；3)将交联剂溶于同一种有机溶剂中，得到油相Ⅱ；4)将水相、油相Ⅰ混合后切割搅拌后形成乳化液，切换置顶搅拌缓慢加入油相Ⅱ，发生界面聚合反应，得到反相微胶囊悬浮乳液，经后抽滤得到微胶囊颗粒。该酸性土壤调理剂能提高土壤pH和土壤酸碱缓冲容量，同时提高土壤阳离子交换量和盐基饱和度。

【技术实现步骤摘要】
一种缓释微胶囊型高分子酸性土壤调理剂及其制备方法
本专利技术属于农业土壤改良领域，具体涉及一种缓释微胶囊型高分子酸性土壤调理剂及其制备方法。
技术介绍
我国南方土壤酸化土壤分布较广，包括广大热带和亚热带地区，面积高达2.03×108hm2，占全国耕地面积的21％，这些地区大部分土壤的pH值低于5.5，甚至低于5.0。在人为过量施用化肥，尤其是铵态氮肥的情况下会加速土壤酸化。土壤酸化直接导致土壤的物理、化学和生物性质恶化，不仅破坏土壤正常团粒结构，造成土壤板结和养分流失，而且活化铝、锰和有毒重金属(镉、铅、铜等)，抑制微生物活性，从而严重影响农作物的生长发育，对人类健康造成巨大威胁。当前使用的酸性土壤改良剂主要包括石灰、天然黏土矿物、工业副产品、钙镁磷肥、作物秸秆、粪肥和生物质炭等改良剂，其中石灰作为最常用的传统酸性土壤改良剂，具有土壤酸性改良明显、效果迅速的特点(曾廷廷等，2017)，但养分单一，若长期或大量频繁使用会对土壤本身造成不良影响，例如“土壤石灰板结田”、土壤钙、镁、钾3种元素的平衡失调(胡敏等，2017)、次生盐渍化甚至反酸(孟赐福等，1999)等不良现象。黏土矿物剂(杜玉凤等，2016)如白云石、蒙脱石、凹凸棒石、沸石和海泡石等，虽然能够改良土壤酸性，但开发难度大，不够经济便捷。工业副产品如磷石膏、粉煤灰、赤泥、钢渣和碱渣等应用到土壤中，这些物质本身具有较强的碱性，能中和土壤的酸性物质(李九玉等，2009)，且价廉、便捷，但其中大多含有一定量的有毒重金属，从而产生二次污染的威胁。增加土壤有机质常常投入畜禽粪便制作的有机肥，虽然能增加土壤中盐基离子和有机质含量，减少土壤中交换性酸和交换性铝含量(孟红旗等，2012)，但由于饲料中均含有一定量的重金属元素，如Cu、Zn、Mn、Cr、Cd、Ni等，长期大量施用会导致土壤重金属积累，形成二次污染。生物质炭可提升土壤pH、提升土壤养分含量和改善土壤结构(袁金华等，2019)，但本身可能含有毒有害物质如多环芳烃等，从而对作物和人体造成潜在危害，此外，增加氮磷淋溶和甲烷排放从而给土壤带来二次污染风险。因此，研发既能提高土壤pH，又能提高土壤酸碱缓冲容量和土壤养分的长期安全有效的酸性土壤调理剂迫在眉睫。甲壳素是仅次于纤维素的第二大天然高分子化合物，被誉为天然植物疫苗，可有效预防多种作物病害，增强其抗逆性，是一种取之不尽用之不竭的可再生资源。其去乙酰胺产物——壳聚糖不仅本身具有碱度，可以中和土壤酸度和吸附土壤酸性离子，提高土壤有机质，而且安全无毒，不会对环境造成污染。而壳寡糖是自然界中唯一带正电荷阳离子碱性氨基低聚糖，是动物性纤维素，它具有壳聚糖所没有的较高溶解度，全溶于水，容易被生物体吸收利用等诸多独特功能。添加硝化抑制剂可以降低铵态氮硝化速率、减少氢离子产生量，减少土壤氮素的淋溶损失，提高氮素利用率。此外，弱酸盐可以结合土壤溶液中过多的氢离子，从而减少土壤酸度和提高养分有效性，减弱铝毒和猛毒，降低重金属有效性。无机盐也会补充土壤缺乏的养分，有利于作物健康生长。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种缓释微胶囊型高分子酸性土壤调理剂及其制备方法。本专利技术通过对壳寡糖进行交联而形成微胶囊，并且在微胶囊内部内包覆有功能有机弱酸、无机养分盐和硝化抑制剂等，该微胶囊具有一定的缓释性能，合成过程易于操作，原料廉价易得，具有重要的实用价值。本专利技术提供的缓释微胶囊，由胶囊壳和位于所述胶囊壳中的内容物组成；构成所述胶囊壳的原料为壳寡糖和交联剂；所述内容物由功能有机弱酸、无机养分盐和硝化抑制剂组成。上述缓释微胶囊中，所述壳寡糖的聚合度为2～20；所述功能有机弱酸选自水杨酸、萘乙酸、硅酸、吲哚乙酸、苯甲酸、苯乙酸、腐殖酸和氨基酸中至少一种；所述氨基酸具体可为各种氨基酸，如可为谷氨酸；所述无机养分盐选自阳离子无机养分盐和阴离子无机养分盐中至少一种；具体的，所述阳离子无机养分盐选自钾盐、钙盐、镁盐和锌盐中至少一种；所述阴离子无机养分盐选自硅酸盐、硫酸盐和磷酸盐中至少一种；更具体的，所述无机养分盐选自磷酸钾、硫酸钾、硅酸钾、硫酸镁和乙酸钾中至少一种；所述硝化抑制剂选自双氰胺(DCD)、叠氮化钾、3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)、2-氯-6-(三氯甲基)吡啶和2-氨基-4-氯-9-甲基吡啶的至少一种；所述功能有机弱酸、无机养分盐、硝化抑制剂和壳寡糖的质量比为1～10份：2～20份：0.1～2份：15份；具体为1-1.5：2-3：0.3-0.5：15；所述缓释微胶囊型高分子酸性土壤调理剂的有效成分缓释时间为145-202h；具体可为192h。本专利技术提供的制备所述缓释微胶囊的方法，包括：1)将所述功能有机弱酸、所述无机养分盐、所述硝化抑制剂、所述壳寡糖和水溶性表面活性剂按照配比溶解于水中，混匀，得到水相；或者，将所述功能有机弱酸、所述无机养分盐、所述硝化抑制剂、所述壳寡糖、水溶性表面活性剂和油溶性表面活性剂按照配比溶解于水中，混匀，得到水相；2)将油溶性表面活性剂溶解于有机溶剂，得到油相Ⅰ；或者，按照配比准备适量有机溶剂，得到油相Ⅰ；3)将交联剂溶解于步骤2)所用有机溶剂中，得到油相Ⅱ；4)将水相Ⅰ和油相Ⅰ高速剪切形成预乳化液后，切换顶置搅拌，在5～10min中加入油相Ⅱ，进行界面聚合反应，得到反相微胶囊悬浮乳液，进而得到所述缓释微胶囊；具体的，上述方法为如下方法一或方法二；所述方法一包括：1)将所述功能有机弱酸、所述无机养分盐、所述硝化抑制剂、所述壳寡糖和水溶性表面活性剂按照配比溶解于水中，混匀，得到水相；2)将油溶性表面活性剂溶解于有机溶剂，得到油相Ⅰ；3)将交联剂溶解于步骤2)所用有机溶剂中，得到油相Ⅱ；4)将水相Ⅰ和油相Ⅰ高速剪切形成预乳化液后，切换顶置搅拌，在5～10min中加入油相Ⅱ，进行界面聚合反应，得到反相微胶囊悬浮乳液，进而得到所述缓释微胶囊；所述方法二包括：1)将所述功能有机弱酸、所述无机养分盐、所述硝化抑制剂、所述壳寡糖、水溶性表面活性剂和油溶性表面活性剂按照配比溶解于水中，混匀，得到水相；2)按照配比准备适量有机溶剂，得到油相Ⅰ；3)将交联剂溶解于步骤2)所用有机溶剂中，得到油相Ⅱ；4)将水相Ⅰ和油相Ⅰ高速剪切形成预乳化液后，切换顶置搅拌，在5～10min中加入油相Ⅱ，进行界面聚合反应，得到反相微胶囊悬浮乳液，进而得到所述缓释微胶囊；上述方法的步骤1)和步骤2)中，所述水溶性表面活性剂选自吐温60、吐温80、斯盘60和斯盘80的至少一种；所述水与所述功能有机弱酸的质量比为100份：1～10份；具体为100:1或100:1.5；所述水与所述水溶性表面活性剂的质量比为100份：1～10份；具体为100:5。所述油溶性表面活性剂选自丙二醇脂肪酸酯(EmcolOPPO-50)、失水山梨醇倍半油酸酯(Arlacel83)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种缓释微胶囊，由胶囊壳和位于所述胶囊壳中的内容物组成；/n构成所述胶囊壳的原料为壳寡糖和交联剂；/n所述内容物由功能有机弱酸、无机养分盐和硝化抑制剂组成。/n

【技术特征摘要】
1.一种缓释微胶囊，由胶囊壳和位于所述胶囊壳中的内容物组成；
构成所述胶囊壳的原料为壳寡糖和交联剂；
所述内容物由功能有机弱酸、无机养分盐和硝化抑制剂组成。


2.根据权利要求1所述的缓释微胶囊，其特征在于：所述壳寡糖的聚合度为2～20；
所述功能有机弱酸选自水杨酸、萘乙酸、硅酸、吲哚乙酸、苯甲酸、苯乙酸、腐殖酸和氨基酸中至少一种；
所述无机养分盐选自阳离子无机养分盐和阴离子无机养分盐中至少一种；
所述硝化抑制剂选自双氰胺、叠氮化钾、3,4-二甲基吡唑磷酸盐、2-氯-6-(三氯甲基)吡啶和2-氨基-4-氯-9-甲基吡啶的至少一种；
所述功能有机弱酸、无机养分盐、硝化抑制剂和壳寡糖的质量比为1～10份：2～20份：0.1～2份：15份。


3.根据权利要求1或2所述的缓释微胶囊，其特征在于：所述缓释微胶囊型高分子酸性土壤调理剂的有效成分缓释时间为145-202h。


4.一种制备权利要求1-3任一所述缓释微胶囊的方法，包括：
1)将所述功能有机弱酸、所述无机养分盐、所述硝化抑制剂、所述壳寡糖和水溶性表面活性剂按照配比溶解于水中，混匀，得到水相；
或者，将所述功能有机弱酸、所述无机养分盐、所述硝化抑制剂、所述壳寡糖、水溶性表面活性剂和油溶性表面活性剂按照配比溶解于水中，混匀，得到水相；
2)将油溶性表面活性剂溶解于有机溶剂，得到油相Ⅰ；
或者，按照配比准备适量有机溶剂，得到油相Ⅰ；
3)将交联剂溶解于步骤2)所用有机溶剂中，得到油相Ⅱ；
4)将水相Ⅰ和油相Ⅰ高速剪切形成预乳化液后，切换顶置搅拌，在5～10min中加入油相Ⅱ，进行界面聚合反应，得到反相微胶囊悬浮乳液，进而得到所述缓释微胶囊。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤1)和步骤2...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡树文，康飞，高子登，任雪芹，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11