一种运动场草坪防冻剂及其制备方法
【专利摘要】一种运动场草坪防冻剂及其制备方法，主要用于解决我国北方地区的黑麦草草坪越冬困难、冬季枯黄等问题，可推迟草坪枯黄休眠并促使其提前返青生长，可以有效地延长草坪绿色期。其组分包括高脂膜乳剂10～15％，营养剂12～18％，稀土元素0.8～1.6％，保水防冻剂3～5％，生长调节剂1～1.5％，渗透剂0.5～1％，氯化钙或硝酸钙0.2％～0.5％，蒸馏水60～70％。本发明采用复合技术配方，其中的高脂膜乳剂可在草坪叶面形成一层透气薄膜，提高保水能力，避免热量流失，有效降低低温对草坪的伤害；同时加入营养剂、稀土元素、保水防冻剂，再配入渗透剂。喷施后能维持草坪细胞膜的通透性和稳定性，并迅速提高细胞的可溶性糖、游离氨基酸的含量，增加细胞热力储存量。该产品既具有物理抗冻效果，又具有生理抗冻的效果。
【专利说明】一种运动场草坪防冻剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及植物防冻【技术领域】，具体涉及一种运动场草坪防冻剂及其制备方法。【背景技术】
[0002]草坪业的兴起是人类文明和社会进步的标志，我国草坪业目前已步入了大规模发展的新时期。草坪草种类繁多，特性各异。按气候条件和草坪草地域分布分类，可将草坪草分为暖季型草坪草和冷季型草坪草。暖季型草坪草主要属于禾本科，最适生长温度为25~30°C。冷季型草坪草，原产北欧和亚洲，生长适温为15~25°C，主要分布在我国的华北和东北地区。
[0003]黑麦草原产于德国，是我国北方地区带常用冷季型草坪草种，其突出的抗旱特性和耐热性在冷季型草坪中首屈一指。近几年，黑麦草作为运动场的草坪发展较为迅速，特别是在我国的北方地区大量应用于运动场草坪和防护草坪。
[0004]冬季黑麦草进入枯黄休眠期，影响了其运动价值，因而大大限制了它的广泛应用。在德国等很多欧洲国家，由于冬季严寒，球场必须配备地下加热系统，以保护草皮，保证冬季比赛的顺利进行，我国目前还不具备上述条件。
[0005]草坪绿色期是指 一年中草坪从春季返青至秋季枯黄为止的持续天数。一般来说，草坪群落中80%的植株返青即视为草坪返青，同样，草坪群落中80%的植株枯黄即视为草坪进入枯黄期。在我国华北地区，黑麦草草坪一般于4月初返青，12月初霜后枯黄，绿色期只有240~260天左右；东北地区更短，只有200天左右。低温导致我国北方地区的运动场草坪过早枯黄或者迟迟不能返青，大大降低了其运动价值。
[0006]由于我国北方地区主要是温带大陆性气候，冬季漫长寒冷，多有积雪覆盖，最冷月平均气温在4°C~10°C之间，昼夜温差较大。温度作为植物生长的主要因子之一，影响着运动场草坪草的蒸腾、水势、吸收和新陈代谢，以及几乎所有的酶促反应、休眠和生长发育，草坪在低温环境下无法正常生长，甚至死亡。
[0007]黑麦草机体细胞内的生物膜体系与其抗冻性有密切关系。当细胞遇到低温时，生物膜便会发生相变，即从液晶相变成凝胶状态，并使膜的结构破坏，结果在原生质膜上形成透性较大的非脂类的“洞穴”，成为许多电解质自由出入的通道，细胞质内的溶胶因而大量排出，最终引起黑麦草死亡。因此，第一，在温度降低时，必须能够维持机体内生物膜正常的液晶相；第二，具备膜结构上的稳定性，这种稳定性与黑麦草的抗寒性成正相关；第三，避免细胞内结冰，防止冰晶对膜的破坏；第四，细胞内的水流到细胞外结冰也会造成一定的伤害，因为冰冻脱水会引起细胞干旱，使蛋白质变性，同时也会使细胞发生收缩塌陷，使细胞质膜遭到破坏所致。
[0008]草坪防冻剂是保护草坪安全过冬、预防倒春寒的最好产品。防冻剂能显著提高草坪草的抗病抗低温、倒春寒的抗冻能力，有效地防止早晚低温袭击，避免或减轻受冻害。现有植物防冻剂多是针对农作物和蔬菜等，没有统一标准，而且功能性较为单一。
[0009]本发明主要针对我国北方地区运动场草坪越冬困难，导致运动价值低等问题，因而开发的一种运动场草坪防冻剂。一方面是利用高脂膜乳剂在草坪叶面形成一层透气薄膜，提高保水能力，避免热量流失，起到物理防冻的效果；另一方面，利用营养质、生长调节剂等调节草坪的生长规律，保护细胞膜的完整性，保证细胞膜的正常渗透功能和细胞外界的物质交换过程，达到生理抗冻效果。以便在春季促使草坪草提前返青、在秋季推迟草坪草休眠枯黄，以达到延长草坪绿色期的目的。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是提供一种运动场草坪防冻剂及其制备方法，主要用于解决我国北方地区的黑麦草草坪越冬困难、过早枯黄或者迟迟不能返青、运动价值低等问题。该技术采用了复合技术配方，其中的高脂膜乳剂能有效减少或抑制因低温引起的细胞膜脂的过氧化作用，提高植物细胞膜系统的稳定性，有效降低寒冷对草坪的伤害；同时加入营养剂与稀土元素，有机酸与微量元素络合形成的络合物，再配入渗透剂，制成植物防冻剂，喷施后能迅速提高植物体内可溶性糖、游离氨基酸的含量，增强细胞活力，改善细胞结构，增加细胞热力储存量，使草坪的保水和抗冻能力增加，达到生理抗冻的效果。从而推迟草坪枯黄休眠并促使其提前返青生长，可以有效地延长草坪绿色期。
[0011]本发明的实现方法如下:
[0012]为实现上述的目的，本发明所述的一种运动场草坪防冻剂，其组分及其质量比例为:
[0013]I)高脂膜乳剂10~15%， [0014]2)营养剂 12 ~18%，
[0015]3)稀土元素 0.8 ~1.6%，
[0016]4)保水防冻剂3~5 %，
[0017]5)生长调节剂I~1.5%，
[0018]6)渗透剂 0.5 ~1%，
[0019]7)氯化钙或硝酸钙0.2 %~0.5 %，
[0020]8)蒸馏水 60 ~70 %。
[0021]所述的高脂膜乳剂以高级脂肪酸经过催化反应后制成。本发明中的新高脂膜乳剂是由十二碳酸、十六碳酸等高级脂肪醇组成，所制备的高脂膜乳剂为乳白色的黏绸状液体，经兑水稀释后(200~300倍)，即可用喷雾器喷洒在草坪的表面，可形成一层肉眼看不见的薄膜，这是一层单分子膜，分子之间有一定空隙，气体分子能够通过，不影响作物吸水透气透光。该保护膜既能抑制冬季草坪的蒸腾作用，提高保水能力，也可以避免热量流失、阻止细胞内部结冰，从而避免低温对草坪细胞造成直接损伤。
[0022]所述的营养剂主要成分包括多糖(4~6% )，腐殖酸8~10%，磷酸二氢钾(2~4% )。
[0023]其中的多糖为蔗糖或葡萄糖中一种或两种，施用后能迅速提高草坪细胞内非结构碳水化合物的含量，以提高细胞的渗透浓度，降低水势，增加保水能力；同时增加细胞热量，避免细胞内结冰和细胞冰冻脱水，从而提高植物抗低温、防冻能力。本发明中糖类的质量比例约为4~6%。
[0024]其中的腐殖酸是以植物渣体为原料，经生物发酵制取，主要成分为腐植酸铵，还包括少量的腐植酸镁、腐植酸锌、腐植酸尿素铁。该腐植酸可与锌、铁、钥、硼稀土元素、钙离子络合形成络合物，全溶于水，经草坪细胞吸收后，可维持细胞主动吸收运输和被动转移渗透作用的平衡，提高细胞膜系统的稳定性，起到提高草坪抗寒性的作用。
[0025]所述的稀土元素成分为富镧稀土，主要作用是协调草坪对矿质养分的吸收，刺激酶活性，与上述的营养元素配合使用。此外，稀土离子能与细胞膜的磷脂结合，调节钙的代谢，并取代Ca2+离子，参与与Ca2+有关的许多生理过程，所以，稀土离子能维持细胞膜的通透性和稳定性，提高细胞膜的保护功能，增强作物对不良环境的抵抗能力。本发明中稀土元素的质量比例为0.8~1.6%。
[0026]所述的保水防冻剂包括丙三醇(4~6% )、聚乙烯醇(0.5~1% )，主要作用是提高草坪的保水和抗冻能力，减少细胞热力流失。
[0027]所述的生长调节剂包括脱落酸(ABA)和矮壮素(CCC)。其中脱落酸能阻止草坪的顶端生长优势，具有延缓植物生长，促进分蘖，增加草坪的抗逆性能。矮壮素的生理功能是控制草坪的营养生长，促进草坪的根系生长，从而提高草坪的抗寒能力。本发明中脱落酸和矮壮素的质量比例分别为0.5~1%、0.5~1%。
[0028]所述的渗透剂为脯氨酸(Pro)，脯氨酸是植物蛋白质的组分之一，并可以游离状态广泛存在于植物体中，是最有效的植物细胞质内渗透调节物质之一。此外，脯氨酸还可以提高草坪细胞膜中蛋白质分子间的结合力、稳定生物大分子结构，从而增强了膜结构在融冰过程中的稳定性。本发明中脯氨酸的质量比例为0.5~1%。
[0029]所述的氯化钙或硝酸钙的主要作用时增加植物体内游离Ca2+的含量。Ca2+作为细胞内第二信使，在接受低温信号后，通过调节过氧化物酶(POD)、核苷酸酶、ATP酶等的活性，增加质膜氧化还原系统的冷稳定性，降低由冷胁迫引发的细胞内电解质外渗程度，达到防冻效果。本发明中氯化钙或硝酸钙的质量比例约为0.3~0.5%。
[0030]本发明专利中一种运动场草坪防冻剂的配制方法:
[0031]I)高脂膜乳剂的制备:在反应釜中，放入动物性油脂(如硬脂酸、羊毛脂)或植物性油脂(如椰子油、橄榄油、棕榈油、蓖麻油等)，以甲醇钠(CH3ONa)为催化剂，与过量甲醇反应生成脂肪酸甲酯。反应温度240°C，常压下间歇或连续反应。将催化剂分离后再于200~250°C、20~30MPa下用氧化铜/氧化铬催化剂接触加氢:
[0032]RC00CH3+2H2—~- RCH20H+CH30H
[0033]2)取一定质量的水置于反应器中，然后将营养剂和氯化钙或硝酸钙以30~40: I的质量比例溶于水中，边搅拌边升温。一方面，使多糖和磷酸二氢钾充分溶于水；另一方面，使腐殖酸和富镧稀土、钙离子形成络合物。保持温度70~80°C，继续搅拌20~30nin，直至络合物完全溶解。
[0034]3)将上述I)和2)中的物料按照一定的质量比例混合，继续搅拌20~30min。然后依次加入丙三醇、聚乙烯醇搅拌60min。
[0035]4)将3)中的物料降温至20~30°C，再加入脱落酸、矮壮素和脯氨酸，保温搅拌20~30min，使混合物成为混合均匀的液体，缓慢降温至室温，得到运动场草坪防冻剂产
品O
[0036]本发明专利中一种复方植物防冻剂的使用方法:将本品稀释400~600倍后喷洒2~3次，每次间隔5~10天 ，可在霜冻来临前提早I~2个月使用。[0037]本发明主要用于我国北方地区的黑麦草草坪冬季和早春季节预防冻害。首先利用高级脂肪酸经过催化反应后制备出高脂膜乳剂，喷洒在植物体表面，可形成一层单分子膜，该保护膜能提高黑麦草的保水能力，也可以避免热量流失、阻止细胞内部结冰，从而避免低温对草坪细胞造成直接损伤。然后加入营养剂、稀土元素、保水防冻剂、生长调节剂、渗透剂和氯化钙或硝酸钙，从而形成了一个新型的复合草坪防冻剂配方。该产品应用价值大，经济和社会效益十分显著。
【具体实施方式】
[0038]实施例1
[0039]一种运动场草坪防冻剂配方I如下所示。该防冻剂适合用于修剪较为频繁的高尔夫球场果岭区草坪。
[0040]1)高脂膜乳剂15%，
[0041]2)营养剂 12%，
[0042]3)稀土元素 0.8%，
[0043]4)保水防冻剂5%，
[0044]5)生长调节剂1%，
[0045]6)渗透剂 I %，
[0046]7)氯化钙或硝酸钙0.2%，
[0047]8)蒸馏水 65%。
[0048]生产方法:在反应釜中，首先以甲醇钠(CH3ONa)为催化剂，利用高级脂肪酸经催化反应制备出高脂膜乳剂。然后在反应器中，将营养剂与富镧稀土、氯化钙或硝酸钙络合，并完全溶于水中。最后将高脂膜乳剂和营养剂按照一定的质量比例混合，搅拌均匀后，依次加入富镧稀土、丙三醇、聚乙烯醇。再降温至20~30°C，再加入脱落酸、矮壮素和脯氨酸，使混合物成混合均匀的液体，得到运动场草坪防冻剂产品。
[0049]使用方法:将本品稀释500倍后喷洒3次，每次间隔5~7天，可在霜冻来临前提早I~2个月使用。
[0050]使用效果:采用实施例1中的配方制备的草坪防冻剂，在青岛市多个高尔夫球场使用后，草坪冬季枯黄期变短，全年绿色期延长至280~310天，与原来相比，延长了 40~50天；植株在0°C以下时可不枯萎，根茎在_15°C的低温下可安全越冬。
[0051]实施例2
[0052]一种运动场草坪防冻剂配方2如下所示。该防冻剂适合用于华北地区的足球场草坪。
[0053]I)闻脂?旲乳剂10%,
[0054]2)营养剂 18%，
[0055]3)稀土元素 1%，
[0056]4)保水防冻剂5%，
[0057]5)生长调节剂1.5%，
[0058]6)渗透剂 I %，
[0059]7)氯化钙或硝酸钙0.5%[0060]8)蒸馏水 63%。
[0061]生产方法:与实施例1相同。
[0062]使用方法:将本品稀释600倍后喷洒2次，每次间隔8~10天，可在霜冻来临前提早I~2个月使用。
[0063]使用效果:采用实施例2中的配方制备的草坪防冻剂，在山东省多个足球场使用后，草坪在3月初即可返青，直至第二年I月，全年绿色期平均可达310天以上；植株在(TC以下时可不枯萎，根茎在_1 5°C的低温下可安全越冬。在没有施用本发明中的草坪防冻剂之前，在冬季寒潮来临时，叶片的尖端部分约3.5cm长的部分便开始枯黄，居中临近4cm处已明显褪去油绿色，而呈现带有枯黄色的浅绿色。使用本发明后，仅叶尖部Icm处有枯黄色，而临近的叶片的其他部位明显呈油绿色。
[0064]实施例3
[0065]一种运动场草坪防冻剂配方3如下所示。该防冻剂适合用于较为寒冷的东北地区的足球场草坪。
[0066]I)高脂膜乳剂15%，
[0067]2)营养剂 12%,
[0068]3)稀土元素 1.6%，
[0069]4)保水防冻剂5%，
[0070]5)生长调节剂1.5%，
[0071]6)渗透剂 0.3%，
[0072]7)氯化钙或硝酸钙0.2%，
[0073]8)蒸馏水 64.4%。
[0074]生产方法:与实施例1相同。
[0075]使用方法:将本品稀释400倍后喷洒3次，每次间隔5~7天，可在霜冻来临前提早I~2个月使用。
[0076]使用效果:采用实施例3中的配方制备的草坪防冻剂，在吉林省多个足球场使用后，草坪冬季枯黄期变短，全年绿色期延长至260~280天，与原来相比，延长了 60~80天，草坪在3月下旬即可返青。
[0077]本专利采用复合技术配方，首先采用高脂膜乳剂可在草坪叶面形成一层透气薄膜，提高保水能力，避免热量流失，有效降低低温对草坪的伤害；然后加入营养剂、稀土元素、保水防冻剂，再配入渗透剂。喷施后能维持草坪细胞膜的通透性和稳定性，并迅速提高细胞的可溶性糖、游离氨基酸的含量，增加细胞热力储存量。该产品既具有物理抗冻效果，又具有生理抗冻的效果。该专利产品大大提高了黑麦草草坪的运动价值，保证冬季比赛的顺利进行。
【权利要求】
1.一种运动场草坪防冻剂及其制备方法，其特征在于配方组分包括高脂膜乳剂10~15%，营养剂12~18%，稀土元素0.8~1.6%，保水防冻剂3~5%，生长调节剂I~1.5%，渗透剂0.5~1%，氯化钙或硝酸钙0.2%~0.5%，蒸馏水60~70%。
2.根据权利要求1所述的一种运动场草坪防冻剂，其特征在于采用由高级脂肪酸制备的高脂膜乳剂作为成膜剂，在草坪叶面形成一层透气薄膜，提高保水能力，避免热量流失。
3.根据权利要求1所述的一种运动场草坪防冻剂，其特征在于将腐殖酸和富镧稀土配合使用，既能维持细胞膜主动吸收运输和被动转移渗透作用的平衡，又能提高细胞膜系统的稳定性。
【文档编号】C05G3/00GK103951517SQ201410196335
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月5日 优先权日:2014年5月5日
【发明者】李美凤 申请人:李美凤