一种可用无人机在地表喷制液体地膜及其制备方法

文档序号:33740533发布日期:2023-04-06 09:47阅读:101来源:国知局

本发明涉及液体地膜制备,特别是涉及一种可用无人机在地表喷制液体地膜及其制备方法。


背景技术:

1、塑料地膜栽培技术是二十世纪十大农业技术之一,具有增温、保墒、保肥、抑草和高产等作用。目前地膜覆盖面积超过0.233亿hm2,涉及棉花、玉米、花生、大蒜等40多种农作物,并且呈现逐年递增趋势,塑料地膜的使用因此被称为农业生产上的一场“白色革命”。目前,经常使用的是0.012mm以下的超薄地膜,这种地膜强度低、易破碎,使用后很难回收利用,进入土壤后,积年累月会造成土壤和环境严重的白色污染。液态地膜是一种含高分子化合物的成膜物质,不仅和普通地膜一样可以起到保温、保墒等作用,还兼具降解性能好、成本低、可现场喷湿成膜等优点,可以作为塑料地膜的一种理想替代品。

2、1986年,中科院土壤肥料研究所率先用比利时沥青乳化剂进行液态地膜在农业生产上的研究,但是这些产品在市场的环境适应性差,而且存在价格昂贵、运输不便等问题。

3、专利cn104403135a公开了一种液体地膜及其制备方法,液体地膜由如下重量百分比的组分组成:普鲁兰多糖1%-10%、聚谷氨酸1%-10%、余量为水;普鲁兰多糖由保藏编号为cgmccno.7055的出芽短梗霉菌发酵制备,聚谷氨酸由地衣芽孢杆菌发酵制备。此方法生产时原料需要发酵制得,条件要求严格,生产周期长;稀释使用时固含量低,使用量较大,用水较多。

4、黄腐酸是一种腐殖酸,是一种成分非常复杂的有机物质,根据构成的结构大小将腐殖酸分为黑腐酸、棕腐酸以及黄腐酸三种,其中以分子量最小溶解度最高的黄腐酸应用价值最高,本质为芳香族羟基羧酸类物质是一种天然植物生长调节剂,能促进植物生长、强壮植株根系,对抗旱有重要作用,且能提高抗病能力,增产和改善品质、改良土壤的板结,以黄腐酸代替化学合成肥料还可减少土壤中重金属的含量和农药的残留,提高作物安全性。山东科技大学田原宇教授在这方面做了大量的研究工作,田教授团队成功研制了以造纸黑液和褐煤为原料的多功能可降解黑色液态地膜。该液膜主要用褐煤、风化煤或泥炭对造纸黑液、海藻废液、糖蜜废液、酿酒废液或淀粉废液进行改性,而黑液又作为腐殖酸的抽提剂,生产土壤所需的有机肥;木质素、纤维素和多糖在交联剂的作用下形成高分子,然后再与各种添加剂、硅肥、微量元素、除草剂等混合制取功能可降解黑色液态地膜。该液态地膜喷施后40-60天逐渐降解,2-3个月降解为腐殖酸类有机肥。但是该方法存在需要添加多种原料、交联度不高、官能团较少、降解时间长的缺陷。

5、若能提供一种制备方法简单、降解时间短、保水保墒效果好的、可用无人机喷制、含有黄腐酸的液态地膜将具有重要意义。


技术实现思路

1、针对目前液态地膜的成本较高,使用量较大,交联度不高、成膜效果不理想,亲水官能团较少,地膜的增温、保墒作用不强的问题,本发明提供一种可用无人机在地表喷制液体地膜及其制备方法。

2、为实现上述目的,本发明提供了如下方案:

3、一种可用无人机在地表喷制液体地膜,原料按照重量份数计,包括以下组分:秸秆蒸煮浆料100-150份、黄腐酸50-80份、羧甲基纤维素10-20份、成膜剂10-15份、乙草胺10-20份以及莠去津10-20份。

4、优选地,所述秸秆蒸煮浆料的制备方法如下:将秸秆粉碎,加入氢氧化钠,150-180℃蒸煮1-3h,加入秸秆3-5重量倍的水,继续90-100℃蒸煮0.5-1h,得到秸秆蒸煮浆料。在蒸煮过程中,纤维素和半纤维素之间的氢键被naoh中的oh-削弱,木质素与多糖之间的酯键和醚键被破坏,使木质素、半纤维素和纤维素分离并发生部分分解,秸秆中的木质素、纤维素和半纤维素的质量百分比数都会有不同程度的下降,不溶的木质素变成易溶的羟基木质素,半纤维素被溶解,秸秆的细胞壁呈现膨胀,结构变的疏松,结晶纤维素变成无定型纤维素,有利于后续交联反应的进行,无需额外加入引发剂。

5、优选地,氢氧化钠的加入量为秸秆重量的5-10%。氢氧化钠的加入量过多,秸秆结构被破坏严重,在不加入引发剂的情况下,基本无法发生交联反应;氢氧化钠的加入量过少,无法使被木质素包裹的纤维素和半纤维素的结构发生破坏,秸秆中的主要成分纤维素依然呈现结构紧密的结晶体,不利于后续交联反应的进行。

6、优选地,黄腐酸的分子量为3000-5000。黄腐酸中含有多种官能团,如醇羟基、羧基、酚羟基、酮基、羧基和甲氧基等,分子量为3000-5000的黄腐酸功能基团更聚集,有更强的活性,在不添加引发剂的情况下,就可以与秸秆蒸煮浆料发生交联反应。

7、优选地,羧甲基纤维素的ph为5-8,ph过低,会导致固体析出;ph过高,粘度降低,无法发挥交联作用。羧甲基纤维素除了起到交联作用外,以ph为5-8的羧甲基纤维素为原料制备的液体地膜,除了可以使液体地膜起到灭菌的效果外,还可以增加液体地膜的保水性和保墒性。

8、优选地,所述成膜剂为淀粉或聚丙烯酸。聚丙烯酸的聚合度为2000-5000,可以钝化土壤中重金属离子,阻碍作物吸收重金属。无论是淀粉还是聚丙烯酸作为成膜剂,都可以使液体地膜在喷洒后迅速成膜,同时具有良好的可降解性。

9、一种所述可用无人机在地表喷制液体地膜的制备方法,包括如下步骤:

10、将秸秆蒸煮浆料、黄腐酸与羧甲基纤维素混合,进行交联反应,交联反应完成后,加入成膜剂、乙草胺和莠去津,用无人机喷制成膜。

11、优选地,在可用无人机在地表喷制液体地膜的制备方法中,交联反应温度为60-90℃,交联反应时间为0.5-1.5h。

12、优选地,在可用无人机在地表喷制液体地膜的制备方法中,进行交联反应之前在秸秆蒸煮浆料、黄腐酸与羧甲基纤维素的混合物中加入亚硫酸钠。

13、优选地,在可用无人机在地表喷制液体地膜的制备方法中,亚硫酸钠的加入量为秸秆蒸煮浆料重量的0.1%-0.5%。

14、在本发明的制备方法中,秸秆蒸煮浆料、黄腐酸与羧甲基纤维素混合,进行交联反应,秸秆蒸煮浆料中残余的氢氧化钠可以进一步活化黄腐酸,活化后的黄腐酸可以提高纤维之间、纤维与木质素之间的氢键结合,提高内结合力,发生一系列的交联、共聚、接枝反应,加入亚硫酸钠后,还可以发生磺化反应,形成具有大量氨基、羧基、羟基、酰胺基、磺酸基等亲水性官能团的可用无人机喷制液体地膜,增强液体地膜的保温、保水、保墒、保肥、防风蚀等性能。

15、本发明公开了以下技术效果:

16、本发明可用无人机在地表喷制液体地膜既具有增温、保墒、控草的作用,又有较强的粘附能力,可使表土颗粒形成理想的团聚体结构,具有防风蚀作用,液体地膜可直接用无人机在地表喷施成膜;可自然出苗,无需进行破膜引苗处理,彻底解决了使用塑料地膜对残膜污染问题,同时集农药、肥料和农膜的效果于一身的特点。

17、液态地膜喷制后,可在地表形成一层黑褐色地膜,吸收更多的太阳热量,具有良好的保温性能。同时液体地膜具有大量氨基、羧基、羟基、酰胺基、磺酸基等亲水性官能团,能有效捕捉空气中的水分子,提高土壤湿度,减少土壤水分蒸发,降低0-50cm土体中的盐分含量,减少水土流失,促进植物生长。液态地膜喷施后30-50天逐渐降解,1-1.5个月降解为含腐殖酸的有机肥,没有白色污染。

18、土壤表面喷洒该液态地膜可提高地温1-4℃,蒸发抑制率40%以上,土壤含水量提高30%以上,土壤容重降低10-15%,土壤中水稳性团粒数量(>0.30mm)可增加20%以上,作物生育期提前5-10天,0-50cm土体的含盐量降低60%以上,可使不同作物达到增产的目的。

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