专利名称：：一种玉米多功能复合抗旱保水剂及制备方法
技术领域：
：本发明属于土壤肥料与节水农业
技术领域：
，更具体涉及一种玉米专用多功能复合抗旱保水剂，同时还涉及玉米多功能复合抗旱保水剂的制备方法，该技术产品能起到抗旱保水作用，适合于干旱地区和南方季节性干旱区玉米生产上推广应用。
背景技术：
：产量和品质都是玉米各种生理生化代谢的综合结果，干旱影响玉米的各种生理生化过程，是我国玉米生产的主要限制因素之一。玉米受旱田间主要有如下表现①苗期干旱，植株生长缓慢，叶片发黄，茎秆细小，即使后期雨水调和也不能形成粗壮茎秆孕育大穗。②喇叭口期干旱，雌穗发育缓慢，形成半截穗、德上部退化，严重时，雌穗发育受阻、败育，形成空穗植株。③抽雄前期干旱，雄蕊抽出推迟，造成授粉不良，形成花籽粒。④授粉期如果遇到干热天气，特别是连续35度以上的干旱天气(副热带高气压带停留)，造成花粉生命力下降，影响授粉，形成稀粒棒或空棒，外观上花丝不断伸出苞叶，形成长长的胡须。◎一直处于干旱或半干旱状态的植株，其植株矮小，生长缓慢或停止生长，叶片巻皱，发黄，甚至枯死。如果旱情得到缓解，植株恢复生长，恋青，在穗部上下节形成多个小的无效稳，并且容易招引玉米螟为害茎秆、嫩穗。⑥灌浆期的玉米遭遇旱灾，则籽粒不饱满，穗棒松软，有的穗轴上籽粒呈从大至小梯状排列。.在中国的大多数玉米产区，干旱是季节性的。北方玉米区主要是苗期干旱，而西南山地丘陵玉米区，绝大多数玉米都种植在旱土坡地，土壤瘠薄，无灌溉条件，播种出苗和籽粒灌浆期经常发生的季节性干旱对玉米的危害很大。因此，开发一种玉米专用抗旱保水剂，在玉米缺水关键时期有效减轻干旱对玉米生产的危害，具有重要的商业价值。保水剂又称土壤保水剂、高吸水剂、保湿剂、高吸水性树脂、高分子吸水剂，是利用强吸水性树脂制成的一种超高吸水保水能力的高分子聚合物。它能迅速吸收比自身重数百倍甚至上千倍的去离子水、数十倍至近百倍的含盐水分，而且具有反复吸水功能，吸水后膨胀为水凝胶，可缓慢释放水分供作物吸收利用、从而增强土壤保水性，改良土壤结构，减少水的深层渗漏和土壤养分流失，提高水分利用率。保水剂是调节土壤水、热、气状况，改善土壤结构，提高土壤肥力的有效手段。1969年，美国农业部北部研究中心(NRRC)首先研制出保水剂并于70年代中期将其利用于玉米、大豆种子涂层、树苗移栽等方面。随后，美国农业部森林服务部和一些大学采用Terra-sorb(TAB)进行了一系列试验，发现TAB用于地面撒施可节约用水50c/。-85%。1974年，保水剂在美国Gra叩rocessingo公司实现了工业化生产。但日本随后重金购买了其专利，并在此基础上迅速赶上并超过了美国，相继开发了聚丙烯酸盐高吸水性树脂，自1987年后，日本保水剂产量以26%速度递增，目前已超过9万t，无论生产能力还是种类及应用，日本在保水剂领域内均处于领先地位。80年代初，法国里昂沙菲姆化学公司研制成功保水剂，并将其应用于沙特阿拉伯干旱地区的士壤改良。韩国也开发出了吸水5000倍的"1KR3010"高分子材料。1998年，世界保水剂需求总量在70万t左右。其中美国市场占1/3，并且近两年以8%幅度递增。欧盟国家消费22万t，日本市场消费8.2万t。另外，发展中国家如墨西哥、东南亚及中东地区也开始推广应用。中国的保水剂开发与应用研究开始于80年代初期，但发展速度较快。日前已有40多个单位进行研制和开发，但产品生产还比较落后，总产量不过1000t。80年代初，北京化学纤维研究所研制成功SA型保水剂，中科院兰州化学物理研究所研制成LPA型保水剂，中科院化学研究所、长春应用化学研究所也分别研制了KH841型和IAC-13型保水剂，并陆续应用于农林生产领域，但均末进行批量化生产。90年代以来，一批新型的保水剂产品陆续问世。1998年，河北保定市科瀚树脂公司科技人员采用生物实验技术研制成功"科瀚98"系列高效抗旱保水剂，该产品吸水倍率高，有颗粒型、凝胶型两种剂型。最近还研制生产出一种利于干旱无水条件下，保证植物成活的蓄水能力很强的、含水最高达99.5%的透明胶状物质一"沙漠王"固体水(干水)。另外，唐山博亚高效抗旱保水剂、"永泰田"保水剂等新型保水剂产品也投入了工业化生产，陕西杨凌惠中科技开发公司也研制出吸水率达1500倍的保水剂并投大批量生产。保水剂吸水是靠保水剂分子链中的亲水基团电离，形成渗透压以及水同高分子电解质之间的亲和力来完成的。因此，一旦在土壤中施入保水剂，即急速吸收保水剂周边的土壤水，并形成微域的水分富集区(高水势区域)。保水剂有效使用的前提是有能够可以吸收的水分，而保水剂本身并不能增加土壤中的水分，所以保水剂能够保水其实质作用是通过保水剂的吸水作用，减少土壤中水分的蒸发或渗透损失，同时保水剂使用后，土壤孔隙增加，毛管孔隙减少，使土壤毛管水运动受阻，水分蒸发量减少，有利于保存更多的水分。保水剂加入土壤中可减少水分的无效蒸发，减少深层渗漏，从而提高水分利用率，改善土壤结构，增强土壤抗侵蚀能力。保水剂与土壤混合后，其保水效果受到保水剂类型、加入量、施用方法、土壤含盐量、盐分类型、灌溉方式、灌水量等许多因素的制约，其吸水保水能力远远低于纯水中的吸水率。对这些影响因素的研究是目前保水剂应用研究中涉及较多的内容。
发明内容本发明目的是在于提供了一种玉米多功能复合抗旱保水剂，采用可降解型的天然高分子接枝共聚物，吸水率500-1500倍，能快速吸收，储存并缓慢释放水份和养份，添加了玉米需要的微量元素和稀土，改良了土壤结构，提高了地力效果，每亩用量卜2kg，成本低廉，玉米增产达到了8-15%。本发明的另一个目的是在于提供了一种玉米复合抗旱保水剂的制备方法，方法易行，工艺流程简单、操作方便，其生产原料来源广泛，生产成本低廉，生产过程中无废产品，不污染环境，可免除粉尘污染，是一种能耗低、生产能力强，适合中、小企业生产应用。为了实现上述任务，本发明采用以下技术措施1、一种玉米专用多功能复合抗旱保水剂混合物成分如下:<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>注1稀土元素是镧系元素系稀土类元素群的总称，包含钪SC、钇Y及镧系中的镧La、钸Ce、镨Pr、钕Nd、钷Pm、钐Sm、铕Eu、轧Gd、铽Tb、镝Dy、钬Ho、铒Er、铥Tm、镱Yb、镥Lu，共17个元素。"稀土"一词是十八世纪沿用下来的名称，因为当时用于提取这类元素的矿物比较稀少，而且获得的氧化物难以熔化，也难以溶于水，也很难分离，其外观酷似"土壤"，而称之为稀土。稀土从广义上讲也是一种微肥，但与硼、锌、铁、锰、铜、钼有一定区别。农用稀土多数是用工业稀土元素生产的中间产物或含稀土元素的矿渣制成的，均属于混合稀土。我国目前使用的以硝酸稀土为主，硝酸稀土主要含有镧、铈、钕、镨、钐、铕、钆等元素，有液体和结晶两种。分子式为R(N03*4H20)，其中R代表稀土，是低毒的水溶性稀土溶液。结晶固体稀土微肥易水解。稀土必须在氮、磷、钾、硼、锌、锰、铁、钼、铜等元素充分满足作物需要情况下，才能取得一定效果，并应该针对稀土元素含量比较少的土壤施用，例如石灰岩发育土壤稀土含量少，施用效果会好。稀土作为植物的生长、生理调节剂，能够促进作物生根，提高小麦、水稻、玉米出苗率并能提前出苗，增加叶绿素的含量和.增强光合效应；能促进作物对氮、磷的吸收，特别是加强了果实磷素的供应；可增强作物抗寒力、抗旱和抗倒伏能力；能提高和改善农产品质量。同时稀土属低毒物质，对人畜无害，对环境无污染。2生根粉是一种促进植物生根，能明显提高育苗成活率，并增强植物抗性的高效、复合型植物生长调节剂。目前市场上销售的生根粉种类很多。由中国林科院林研所王涛研究员研制成功的ABT生根粉，达到国际先进水平，现已形成五个型号的系列产品。ABT—号生根粉是广谱性高效植物生根促进剂。2、一种制备玉米专用多功能复合抗旱保水剂的步骤如下A、按比例称取玉米淀粉、在带有搅拌容器中加入玉米粉和45-55%的水；B、温度控制在IOO'C下糊化50-60分钟；C、糊化后，冷却50-7(TC时加入比例的聚乙二醇、聚丙烯酸、黏结剂混合，得到一种胶状物；D、将胶状物在N2(氮气，Nitrogen)的保护下于30-80'C条件下反应1-3小时，反应后用熟石灰(氢氧化l丐，Ca(0H)2)，中和至PH6-8;E、通过接枝共聚和爆聚，冷却到35-45'C范围内切片，在90-100'C烤房内烘干(8小时)，冷却到常温(25°C)下粉碎(150-300目)，从而得到一种天然高分子接枝共聚物，再按配方比例添加盐类化合物(将磷酸二氢钾、硝酸钙、硝酸钾混合均匀，得到盐类化合物)、微量元素(按比例将硫酸锌、硫酸锰、一水硫酸镁、硼砂混合均匀)、稀土、植物激素(按比例将生根剂、吲哚丁酸、脱落酸、乙二胺四乙酸二钠混合均匀)后进行粉碎(粉碎细度150-300目)混合，得到一种混合物，即一种玉米专用多功能复合抗旱保水剂成品。本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果A、本发明产品吸水率500-1500倍，能快速吸收，储存并缓慢释放水份和养份，构成植物根系的"营养和水库"，并有效控制土壤水分蒸发和渗漏。一个周期30-40天，反复吸释功能(农用半年)失效后降解成有机肥。比树脂型高1-7倍，还可吸收空气中水分(达自身重量40%)。B、本发明产品根据玉米生长发育规律，添加了玉米需要的微量元素、稀土，还添加了促进玉米根系生产，提高玉米抗旱能力的植物生长调节剂，因此，具有玉米专用多功能特点。C、本发明产品在安全性、功能、优势均超过树脂型保水剂(SAP)。由于产品原料主要是玉米淀粉，PH值中性，无毒、无味、无毒副作用，可降解成氮、二氧化碳和水，没有残留物，不会出现污染土壤或地下水的问题；不^苗、不烧皮肤；与肥料、农药混用后，也不会改变或降低化肥和农药的性能和功效，反而会提高肥料和农药功效，同时具有改良土壤结构，提高地力效果。而树脂型保水剂是不可降解的化工树脂聚合物，吸水率200-600倍，只具有单一保水性功能，树脂型保水剂生产过程中使用了有毒的丙烯氰等化工材料，不可降解，有化学残留物，存在二次污染，在水中溶解度小，加重土地板结，释放水速度特慢，膨胀系数小，疏松土壤效果差，影响土壤通气性和透水性。D、本发明产品可反复多次吸、释，有效提高肥料农药利用率，每亩用量l-2kg，用量少，成本低，玉米增产达到8-15%,投入产出比1:5-15。而树脂型保水剂虽然吸水快，但不释放或释放速度太慢，膨胀收縮系数小，不能松土，吸附力弱，不能吸附土壤，起不到土壤保持的作用，也不能与肥料直接掺混使用，每亩3-8kg，用量多，成本高。具体实施例方式一种天然高分子接枝共聚物与盐类化合物、微量元素、稀土和植物生长调节剂的混合物配比设计与筛选试验<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>一种制备玉米多功能复合抗旱保水剂的，其步骤是-A、按比例称取玉米淀粉、在带有搅拌容器中加入玉米粉和45-55%的水;B、温度控制在IOCTC下糊化50-60分钟；C、糊化后，冷却50-70'C时加入比例的聚乙二醇、聚丙烯酸、黏结剂混合，得到一种胶状物；D、将胶状物在N2(氮气，Nitrogen)的保护下于30-80。C条件下反应1-3小时，反应后用熟石灰(氢氧化钙，Ca(0H)2)中和至P朋-8;E、通过接枝共聚和爆聚，冷却到35-45。C范围内切片，在90-10(TC烤房内烘干(8小时)，冷却到常温(25°C)下粉碎(150-300目)，从而得到一种天然高分子接枝共聚物，再按配方比例添加盐类化合物(将磷酸二氢钾、硝酸钙、硝酸钾混备均匀，得到盐类化合物)、微量元素(按比例将硫酸锌、硫酸锰、一水硫酸镁、硼砂混合均匀)、稀土、植物生长调节剂(按比例将生根剂、吲哚丁酸、脱落酸、乙二胺四乙酸二钠混合均匀)后进行粉碎(粉碎细度150-300目)混合，得到一种混合物，即一种玉米专用多功能复合抗旱保水剂成品。采用盆栽实验和试验室分析检测，从中筛选出一组效果最好的配方，于2006-2007年制成的产品在贵州大方县中国科学院"科技支黔"项目基地进行小区试验。试验选择在大方县双山镇幺塘村五组沈长琴的承包地上进行，面积1亩，肥力中、并于移栽前釆取了土样用于室内化验，海拨1500米、前作麦-肥套作，绿肥起垄时通过测产鲜草产量为970(kg/亩)。试验设4个处理，处理一、亩施lkg抗旱剂(按l:30比例与土混合均匀，移栽时与底肥一起施用。处理二、亩施lkg抗旱剂(按l:30比例与土混合均匀，结合苗期追肥施用。处理三、亩施lkg抗旱剂(按l:30比例与土混合均匀，结合穗肥一起施用。处理四、不施抗旱剂。小区面积为3.6X11.2米，重复三次，小区间走道0.5米。结果表明不同处理对玉米生育性叙、产量都有一定的影响，以处理二(结合苗期追肥施用)的效果最好，其次为处理为处理三、处理一基本相同，处理四最低。2007年在大方县1400米海拔和1650米海拔二个生态区示范共143亩，分别比没有施抗旱剂的增产8.5%-15.7%。该产品2008年在大方县示范208亩。权利要求1、一种玉米多功能复合抗旱保水剂，它由以下原料重量百分比制成原料％玉米粉80-88交联聚丙烯酸1.5-2聚乙二醇1.5-2黏结剂1.5-2.5磷酸二氢钾0.4-0.8硝酸钙0.4-0.9硝酸钾1.2-2.4硫酸锌0.2-0.7硫酸锰0.2-0.8一水硫酸镁1-1.8硼砂0.2-0.7农用硝酸稀土10.2-1.3ABT一号生根剂21.8-4.5吲哚丁酸0.3-0.9脱落酸0.1-0.7乙二胺四乙酸二钠(2、4-D)0.2-0.8。2、根据权利要求1所述的一种玉米多功能复合抗旱保水剂，其特征在于它由下述原料重量百分比制成%原料玉米粉交联聚丙烯酸聚乙二醇黏结剂磷酸二氢钾801.51.81.50.7硝酸钙0.4硝酸钾Z4硫酸锌0.7硫酸锰0.7一水硫酸镁h4硼砂0,7农用硝酸稀土1'uABT—号生根剂245吲哚丁酸o.9脱落酸0.7乙二胺四乙酸二钠(2、4-D)a8。3、根据权利要求1所述的一种玉米多功能复合抗旱保水剂，其特征在于它由下述原料重量百分比制成原料%玉米粉81交联聚丙烯酸1.5聚乙二醇1.8黏结剂1,5磷酸二氢钾0.7硝酸钙0.6硝酸钾1.6硫酸锌0.6硫酸锰0.8一水硫酸镁1.7硼砂0.6农用硝酸稀土"11.2ABT—号生根剂w4.5吲哚丁酸0.7脱落酸()5乙二胺四乙酸二钠(2、4-D)0.7。4、根据权利要求1所述的一种玉米多功能复合抗旱保水剂，其特征在于它由下述原料重量百分比制成原料%玉米粉82交联聚丙烯酸2聚乙二醇2黏结剂2.1磷酸二氢钾0.7硝酸钙0.9硝酸钾1.8硫酸锌0.5硫酸锰0.5一水硫酸镁1.5硼砂0.3农用硝酸稀土10.7ABT—号生根剂23.5B引哚丁酸0.6脱落酸0.5乙二胺四乙酸二钠(2、4-D)0.4。5、根据权利要求1所述的一种玉米多功能复合抗旱保水剂，其特征在于它由下述原料重量百分比制成原料％玉米粉83交联聚丙烯酸L9聚乙二醇18黏结剂2.4磷酸二氢钾0.6硝酸钙0.8硝酸钾1.8硫酸锌0.4硫酸锰0.4一水硫酸镁1.5硼砂0.4农用硝酸稀土10.7ABT—号生根剂22.8B引哚丁酸0.6脱落酸0.4乙二胺四乙酸二钠(2、4-D)0.5。6、根据权利要求1所述的一种玉米多功能复合抗旱保水剂，其特征在于它由下述原料重量百分比制成原料%玉米粉84交联聚丙烯酸1.8聚乙二醇1.8黏结剂1.8磷酸二氢钾0.6硝酸钙0,7硝酸钾1.6硫酸锌0.5硫酸锰0.4一水硫酸镁1.6硼砂0.5农用硝酸稀土10.5ABT一号生根剂m2.8吲哚丁酸0,6脱落酸Q，4乙二胺四乙酸二钠(2、4-D)06。7、根据权利要求1所述的一种玉米多功能复合抗旱保水剂，其特征在于它由下述原料重量百分比制成原料%玉米粉85交联聚丙烯酸1.5聚乙二醇1.7黏结剂1.5磷酸二氢钾0.6硝酸钙0.6硝酸钾1.4硫酸锌0.6硫酸锰0.3一水硫酸镁1.4硼砂0,5农用硝酸稀土"10.4ABT一号生根剂m3.1吲哚丁酸0.4脱落酸0.5乙二胺四乙酸二钠(2、4-D)0.5。8、根据权利要求1所述的一种玉米多功能复合抗旱保水剂，其特征在于它由下述原料重量百分比制成原料％玉米粉86交联聚丙烯酸i,5聚乙二醇i8黏结剂1.6磷酸二氢钾0.6硝酸钙0.6硝酸钾1.4硫酸锌0.4硫酸锰0.2一水硫酸镁1.5硼砂0.3农用硝酸稀土10.3ABT—号生根剂22.7吲哚丁酸0.4脱落酸0.3乙二胺四乙酸二钠(2、4-D)0.4。9、根据权利要求1所述的一种玉米多功能复合抗旱保水剂，其特征在于它由下述原料重量百分比制成原料%玉米粉87交联聚丙烯酸1.5聚乙二醇1.8黏结剂1.4磷酸二氢钾0.4硝酸钙0.6硝酸钾1.4硫酸锌0.4硫酸锰0.3一水硫酸镁1.4硼砂0.3农用硝酸稀土10.3ABT—号生根剂12吲哚丁酸脱落酸乙二胺四乙酸二钠(210、一种制备玉米多功能复合抗旱保水剂的方法，其步骤是A、按比例称取玉米淀粉、在带有搅拌容器中加入玉米粉和45-55%的水；B、温度控制在IOO'C下糊化50-60分钟；C、糊化后，冷却50-7(TC时加入比例的聚乙二醇、聚g烯酸、黏结剂混合，得到一种胶状物；D、将胶状物在氮气下于30-8(TC条件下反应1-3小时，反应后用氢氧化钙中和至PH6-8;E、通过接枝共聚和爆聚，冷却到35-45'C切片，在90-IOO'C烤房内烘千，冷却到25"C下粉碎150-300目，得到一种天然高分子接枝共聚物，再按配方比例添加盐类化合物、微量元素、农用硝酸稀土、植物生长调节剂后进行粉碎150-300目混合，得到一种混合物；所述的盐类化合物为磷酸二氢钾、硝酸钙、硝酸钾；所述的微量元素为硫酸锌、硫酸锰、一水硫酸镁、硼砂；所述的植物生长调节剂为ABT—号生根剂、吲哚丁酸、脱落酸、乙二胺四乙酸二钠。全文摘要本发明公开了一种玉米多功能复合抗旱保水剂及制备方法，它由玉米粉、聚丙烯酸、聚乙二醇、黏结剂、盐类化合物、微量元素、农用硼酸稀土、植物生长调节剂按一定比例配制而成，其步骤是A.在容器中加入玉米粉和水；B.在一定温度下糊化；C.糊化后加入聚乙二醇、聚丙烯酸、黏结剂混合，得到一种胶状物；D.将胶状物在氮气下反应，后用氢氧化钙中和；E.通过接枝共聚和爆聚，冷却切片，烘干，粉碎，得到一种天然高分子接枝共聚物，再添加盐类化合物、微量元素、农用硝酸稀土、植物生长调节剂后进行粉碎混合，得到一种混合物。本发明具有吸水速度快，吸水能力强，方法易行，工艺流程简单、操作方便，适合中、小企业生产应用。文档编号C09K3/00GK101319132SQ20081004829公开日2008年12月10日申请日期2008年7月4日优先权日2008年7月4日发明者仵刚晨,李文祥,盛良学,陈正法,黄道友申请人:中国科学院亚热带农业生态研究所