本发明涉及农业种植领域，特别是涉及一种用于苗木栽培的控释增氧剂及其制备方法。
背景技术：
苗木是具有根系和苗干的树苗。苗木一般都是处于快速生长阶段，尤其是根部的生长特别快。快速的生长需要根部吸收大量的养分，而吸收养分需要根部进行大量呼吸作用来提供能量。因此为了增强苗木根部的呼吸作用，需要经常松土，保持土壤蓬松，增加含氧量。但是人工松土费时费力，不够便捷。为此人们研发出了埋于土壤中能够释放氧的增氧剂。如公开号为CN1319575A的中国发明专利公开了一种提高生物肥料磷细菌收率的方法。在用于磷细菌发酵的液体培养基中，除含有碳源、氮源、无机盐类外，还加有增氧剂，该方法可及时补充菌体处于对数生长期时对氧气的大量需求，提高营养源的利用率，从所消耗的单位基质中获得最大收获量的产物，提高菌体生产繁殖的速度和数量，与传统发酵方法相比，能提高磷细菌收率1－5倍，降低生产成本，增加肥效。
但是其增氧剂的作用是为细菌呼吸提供氧，而不是为植物根部，因此氧释放量以及释放时效对于苗木来说不适用。并且，上述的增氧剂容易在初期就大量释放，不具备稳定的缓释效果，导致增氧时效短。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种用于苗木栽培的控释增氧剂。本发明的增氧剂适用于苗木栽培，具有缓释效果，能够持续、稳定地释放氧，从而促进苗木的生长。
本发明的另一目的在于提供一种用于苗木栽培的控释增氧剂的制备方法。本发明增氧剂的制备方法简单、合理，制备的增氧剂品质稳定，适于大规模生产。
本发明的具体技术方案为：一种用于苗木栽培的控释增氧剂，由内至外依次包括速释层、缓释层和包膜层。
所述速释层由以下物质组成：化学增氧剂45-55wt％、复合凝胶载体40-46wt％、速释剂4-6wt％、粘合剂1-3wt％。
所述缓释层由以下物质组成：化学增氧剂45-55wt％、环糊精43-53wt％、粘合剂1-3wt％。
所述包膜层为尿素。
目前，普通的增氧剂，一般是与肥料混合制得的。一些具有缓释功能的肥料，其增氧剂也同时具有缓释效果。目前的肥料，一般是在肥料颗粒表面具有一层高分子树脂的包膜层，从而具有缓释效果。但是，大多数的缓释肥料缓释效果不够理想，特别是在土壤中吸水后容易造成前期突释，增氧剂被迅速消耗释放，导致增氧持久性严重下降。另一方面，位于颗粒肥料核芯部分的增氧剂，却由于水分渗透进入肥料核芯的速度较慢，以及增氧剂需要渗透穿过肥料外层的部分，增氧剂释放动力不足，导致后期的增氧效果大不如前期。
本发明的增氧剂可单独使用，也可添加至肥料中。本发明的增氧剂具有三层结构。其中，包膜层为尿素，缓释层的载体为环糊精。环糊精内部具有疏水空腔，能够对水分的渗透起到一定的延缓作用。包膜层的阻隔以及环糊精的缓释作用，两者配合之下，使得增氧剂在前期遇水后不会迅速被释放，缓释速率更为稳定，缓释持久性更强。速释层的载体为复合凝胶载体，并且复合凝胶载体还负载有速释剂。速释剂吸水后会释放热量，这些热量会加速增氧剂在水中的溶解，从而为增氧剂的释放提供动力，克服后期增氧剂释放效果较差的缺陷。
优选地，所述化学增氧剂为过氧化钙、过氧化脲和过碳酸钠中的至少一种。
优选地，所述速释层、缓释层和包膜层的质量比为1:3-5:0.1-0.2。
优选地，所述粘合剂为聚维酮。一般的粘合剂是溶于水使用。由于本发明在制备过程中增氧剂不宜遇水，而聚维酮溶于乙醇，因此作为粘合剂是较为合适的选择。
优选地，所述复合凝胶载体的制备方法为：取海藻切碎并将其投入50-100倍质量的水中，在95-105℃下加热20-30min；过滤后将海藻转移至其5-15倍质量的浓度为3-5wt％的焦磷酸钠溶液中，在50-60℃下浸泡0.5-1.5h，得到粘稠状液体；将粘稠状液体浓缩至固含量为45-55wt％，向粘稠状液体中添加其0.5-1倍质量的聚乙烯醇并搅拌均匀；然后在40-50℃下保温，添加液体总质量1-3％的碳酸氢钠，搅拌反应10-20min，反应后调节液体pH值至中性，最后干燥得到复合凝胶载体。
本发明的复合凝胶载体，可采用上述方法制得，主要是以海藻提取物和聚乙烯醇为主要载体。海藻提取液呈粘稠状，与聚乙烯醇混合后，添加碳酸氢钠，碳酸氢钠正好与海藻提取液中的酸性物质发生反应，生成二氧化碳气体，气体在凝胶液中制得大量的毛细孔道，不仅能够提高载体的负载量，并且为增氧剂溶解后释放到土壤中提供了快速通道，减小了渗透的阻力。并且复合凝胶载体具有很强的吸湿性，在后期能够加速增氧剂的溶解速率，进一步克服后期增氧剂释放效果较差的缺陷。
优选地，所述环糊精为α-环糊精、β-环糊精或γ-环糊精。
优选地，所述速释剂由氢氧化钠10-30wt％和改性氧化钙70-90wt％组成。氢氧化钠溶于水后会产生大量热量。改性氧化钙与水反应后会产生大量热量。
优选地，所述改性氧化钙的制备方法为：将氧化钙与氢氧化钾按质量比100:0.1-0.2添加至反应容器中混合均匀，将质量为氧化钙4-8wt％的环氧乙烷加压液化后通入反应容器中，在惰性气体加压保护下将反应容器加热至140-160℃，搅拌反应2-3h；反应结束后冷却至室温，得到改性氧化钙。
在改性氧化钙的制备过程中，以氢氧化钾和氧化钙作为共同的催化剂，使环氧乙烷在氧化钙表面进行聚合，生成聚环氧乙烷层，该聚环氧乙烷层的作用是：由于氧化钙遇水反应较为剧烈，可能会导致温度过高而造成安全隐患。当聚环氧乙烷包覆在氧化钙表面后，由于聚环氧乙烷具有较好的吸水性，水分需要先经过其吸收后才能缓慢渗透到氧化钙表面，起到了缓冲作用。
一种用于苗木栽培的控释增氧剂的制备方法，步骤为：
步骤1：用无水乙醇将粘合剂溶解；同时将化学增氧剂、复合凝胶载体、速释剂混合搅拌均匀，然后用粘合剂粘合；粘合后依次经过造粒、干燥和筛选，制得速释层。
步骤2：将环糊精与其0.4-0.8倍质量的水混合，搅拌呈糊状后，添加化学增氧剂并分散均匀，然后干燥至含水率不大于3wt％，得到糊状物；用无水乙醇将粘合剂溶解，将糊状物与速释层混合均匀后用粘合剂粘合，粘合后依次经过造粒、干燥和筛选，制得缓释层。
步骤3：用乙醇溶解尿素，将尿素喷洒至缓释层表面，干燥后形成包膜层，制得用于苗木栽培的控释增氧剂。
本发明制备方法在制备过程中尽量避免了增氧剂与水的接触，制得的增氧剂品质高、稳定。
本发明的有益效果是：本发明的增氧剂适用于苗木栽培，具有缓释效果，能够持续、稳定地释放氧，从而促进苗木的生长。本发明增氧剂的制备方法简单、合理，制备的增氧剂品质稳定，适于大规模生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
一种用于苗木栽培的控释增氧剂，由内至外依次包括速释层、缓释层和包膜层。
所述速释层由以下物质组成：过碳酸钠50wt％、复合凝胶载体43wt％、速释剂(氢氧化钠20wt％和改性氧化钙80wt％)5wt％、聚维酮2wt％。
所述缓释层由以下物质组成：过碳酸钠50wt％、β-环糊精48wt％、聚维酮2wt％。
所述包膜层为尿素。
所述速释层、缓释层和包膜层的质量比为1:4:0.15。
实施例2
一种用于苗木栽培的控释增氧剂，由内至外依次包括速释层、缓释层和包膜层。
所述速释层由以下物质组成：过氧化钙45wt％、复合凝胶载体46wt％、速释剂(氢氧化钠10wt％和改性氧化钙90wt％)6wt％、聚维酮3wt％。
所述缓释层由以下物质组成：过氧化钙45wt％、α-环糊精53wt％、聚维酮2wt％。
所述包膜层为尿素。
所述速释层、缓释层和包膜层的质量比为1:3:0.1。
实施例3
一种用于苗木栽培的控释增氧剂，由内至外依次包括速释层、缓释层和包膜层。
所述速释层由以下物质组成：过氧化脲55wt％、复合凝胶载体40wt％、速释剂(氢氧化钠30wt％和改性氧化钙70wt％)4wt％、聚维酮1wt％。
所述缓释层由以下物质组成：过氧化脲55wt％、γ-环糊精43wt％、聚维酮2wt％。
所述包膜层为尿素。
所述速释层、缓释层和包膜层的质量比为1:5:0.2。
实施例4
实施例1的用于苗木栽培的控释增氧剂的制备方法为：
材料预制备：
所述复合凝胶载体的制备方法为：取海藻切碎并将其投入75倍质量的水中，在100℃下加热25min；过滤后将海藻转移至其10倍质量的浓度为4wt％的焦磷酸钠溶液中，在55℃下浸泡1h，得到粘稠状液体；将粘稠状液体浓缩至固含量为50wt％，向粘稠状液体中添加其0.75倍质量的聚乙烯醇并搅拌均匀；然后在45℃下保温，添加液体总质量2％的碳酸氢钠，搅拌反应15min，反应后调节液体pH值至中性，最后干燥得到复合凝胶载体。
所述改性氧化钙的制备方法为：将氧化钙与氢氧化钾按质量比100:0.15添加至反应容器中混合均匀，将质量为氧化钙6wt％的环氧乙烷加压液化后通入反应容器中，在惰性气体加压保护下将反应容器加热至150℃，搅拌反应2.5h；反应结束后冷却至室温，得到改性氧化钙。
步骤1：用无水乙醇将粘合剂溶解；同时将化学增氧剂、复合凝胶载体、速释剂混合搅拌均匀，然后用粘合剂粘合；粘合后依次经过造粒、干燥和筛选，制得速释层。
步骤2：将环糊精与其0.6倍质量的水混合，搅拌呈糊状后，添加化学增氧剂并分散均匀，然后干燥至含水率不大于3wt％，得到糊状物；用无水乙醇将粘合剂溶解，将糊状物与速释层混合均匀后用粘合剂粘合，粘合后依次经过造粒、干燥和筛选，制得缓释层。
步骤3：用乙醇溶解尿素，将尿素喷洒至缓释层表面，干燥后形成包膜层，制得用于苗木栽培的控释增氧剂。
实施例5
实施例2的用于苗木栽培的控释增氧剂的制备方法为：
材料预制备：
所述复合凝胶载体的制备方法为：取海藻切碎并将其投入50倍质量的水中，在95℃下加热30min；过滤后将海藻转移至其5-15倍质量的浓度为3wt％的焦磷酸钠溶液中，在50℃下浸泡1.5h，得到粘稠状液体；将粘稠状液体浓缩至固含量为45wt％，向粘稠状液体中添加其0.5倍质量的聚乙烯醇并搅拌均匀；然后在40℃下保温，添加液体总质量1％的碳酸氢钠，搅拌反应10min，反应后调节液体pH值至中性，最后干燥得到复合凝胶载体。
所述改性氧化钙的制备方法为：将氧化钙与氢氧化钾按质量比100:0.1添加至反应容器中混合均匀，将质量为氧化钙4wt％的环氧乙烷加压液化后通入反应容器中，在惰性气体加压保护下将反应容器加热至1400℃，搅拌反应3h；反应结束后冷却至室温，得到改性氧化钙。
步骤1：用无水乙醇将粘合剂溶解；同时将化学增氧剂、复合凝胶载体、速释剂混合搅拌均匀，然后用粘合剂粘合；粘合后依次经过造粒、干燥和筛选，制得速释层。
步骤2：将环糊精与其0.4倍质量的水混合，搅拌呈糊状后，添加化学增氧剂并分散均匀，然后干燥至含水率不大于3wt％，得到糊状物；用无水乙醇将粘合剂溶解，将糊状物与速释层混合均匀后用粘合剂粘合，粘合后依次经过造粒、干燥和筛选，制得缓释层。
步骤3：用乙醇溶解尿素，将尿素喷洒至缓释层表面，干燥后形成包膜层，制得用于苗木栽培的控释增氧剂。
实施例6
实施例3的用于苗木栽培的控释增氧剂的制备方法为：
材料预制备：
所述复合凝胶载体的制备方法为：取海藻切碎并将其投入100倍质量的水中，在105℃下加热20min；过滤后将海藻转移至其15倍质量的浓度为5wt％的焦磷酸钠溶液中，在60℃下浸泡0.5h，得到粘稠状液体；将粘稠状液体浓缩至固含量为55wt％，向粘稠状液体中添加其1倍质量的聚乙烯醇并搅拌均匀；然后在50℃下保温，添加液体总质量3％的碳酸氢钠，搅拌反应20min，反应后调节液体pH值至中性，最后干燥得到复合凝胶载体。
所述改性氧化钙的制备方法为：将氧化钙与氢氧化钾按质量比100:0.2添加至反应容器中混合均匀，将质量为氧化钙8wt％的环氧乙烷加压液化后通入反应容器中，在惰性气体加压保护下将反应容器加热至160℃，搅拌反应2h；反应结束后冷却至室温，得到改性氧化钙。
步骤1：用无水乙醇将粘合剂溶解；同时将化学增氧剂、复合凝胶载体、速释剂混合搅拌均匀，然后用粘合剂粘合；粘合后依次经过造粒、干燥和筛选，制得速释层。
步骤2：将环糊精与其0.8倍质量的水混合，搅拌呈糊状后，添加化学增氧剂并分散均匀，然后干燥至含水率不大于3wt％，得到糊状物；用无水乙醇将粘合剂溶解，将糊状物与速释层混合均匀后用粘合剂粘合，粘合后依次经过造粒、干燥和筛选，制得缓释层。
步骤3：用乙醇溶解尿素，将尿素喷洒至缓释层表面，干燥后形成包膜层，制得用于苗木栽培的控释增氧剂。
本发明制得的控释增氧剂，其增氧时效可长达15-20天。
本发明中所用原料，若无特别说明，均为本领域的常用原料；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。