一种双控多酚肥料增效剂及其制备方法与流程

本发明涉及肥料领域，特别涉及一种双控多酚肥料增效剂及其制备方法。

背景技术：

1、中国是全球最大的化肥生产国与消费国，但长期以来，中国农业生产中肥料不合理施用问题突出，氮肥利用率一直处于较低水平，目前大田作物氮肥当季利用率仅为30%~35%，远低于欧美国家40%~60%的平均水平。未被作物吸收利用的氮素会通过多种途径损失：氨挥发、硝化-反硝化作用、淋洗径流等，其中氨挥发可损失占施氮量10%~50%，淋洗损失可占1%~46%，反硝化损失可占15%~35%。这些损失不仅直接造成了肥料资源的浪费，增加了农业生产成本，还引发了一系列生态环境问题。

2、随着植物营养学与土壤学研究的深入，学界提出了氮素转化调控的思路：通过抑制脲酶活性，延缓尿素水解速度，减少铵态氮的大量积累，从而降低氨挥发损失；通过抑制硝化细菌活性，延缓铵态氮向硝态氮的转化过程，使氮素更多以铵态氮形式被土壤胶体吸附保存，减少硝态氮淋洗和反硝化损失，进而延长养分供应时间，匹配作物不同生育期的养分需求。这一机理研究为稳定性肥料增效剂的开发奠定了理论基础，即添加脲酶抑制剂nbpt以及硝化抑制剂dcd、dmpp等以实现脲酶抑制和硝化抑制的作用，如专利cn 120157553b公开的一种肥料增效剂及其制备方法，其同时使用脲酶抑制剂和硝化抑制剂，提高氮肥利用率、促进植物生长、提高植物抗逆能力，但是该申请中采用的脲酶抑制剂和硝化抑制剂均为化学合成类，不符合环境友好性的要求，并且长期的化学合成类物质的使用会导致短期土壤铵态氮累积，反而会导致肥料氨挥发损失加剧。

3、因此，市面上亟需一种双控多酚肥料增效剂，其通过植物源物质实现脲酶抑制和硝化抑制的双控作用，并且对于作物生长实现良好的促进效果。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明选用植物源物质植物多酚为活性成分，配合复合矿物材料，再加入木质素、黄腐酸、复合氨基酸和粘合剂制备合成了一种双控多酚肥料增效剂，具有脲酶抑制和硝化抑制的双控作用，并且对于作物生长实现良好的促进效果。

2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

3、本发明一方面提供了一种双控多酚肥料增效剂，按照重量份数计，包括以下原料：复合矿物材料35-50份，植物多酚3-8份，木质素5-12份，黄腐酸2-6份，复合氨基酸2-5份，粘合剂0.5-2份。

4、木质素具有无定形的三维网络结构以及丰富的活性基团，具有良好的吸附性、螯合性和生物相容性，可以增加土壤团聚体的稳定性，改善土壤结构，提高土壤保水保肥能力，以及增加土壤有机质含量，提高土壤肥力，除此之外，木质素中含有木质素多酚，可以和茶多酚协同提高生物脲酶和硝化抑制作用；而黄腐酸中的酚羟基和羧基可与亚硝化细菌的活性酶结合，抑制其生长繁殖，也可以协同起到硝化抑制作用。

5、在本发明的一些实施方案中，所述复合矿物材料为改性海泡石和沸石的混合物。

6、在本发明的一些实施方案中，所述改性海泡石和沸石质量比1：（0.5-1.5）。

7、优选地，所述改性海泡石和沸石质量比1：1。

8、在本发明的一些实施方案中，所述改性海泡石的制备方法包括以下步骤：

9、（1）将海泡石加入去离子水中，搅拌，加入 la(no3)3·6h2o调节ph=8.5-9.5，搅拌，加入 mg(no3)2·6h2o，调节ph=9-10，搅拌，抽滤，洗涤，干燥，研磨，过筛，得到产物备用；

10、（2）将三甲氧基苯基硅烷加入乙醇水溶液中，搅拌均匀，加入盐酸水溶液调节ph=4.5-5.5，搅拌，加入步骤（1）的产物，60℃搅拌3h，得到混合物备用，将硬脂酸加入无水乙醇中，搅拌后加入混合物中，搅拌，抽滤，洗涤，干燥，即得到改性海泡石。

11、在本发明的一些实施方案中，所述步骤（1）中，海泡石、la(no3)3·6h2o和mg(no3)2·6h2o的质量比为1：（0.05-0.1）：（0.5-1）。

12、优选地，所述步骤（1）中，海泡石、la(no3)3·6h2o和mg(no3)2·6h2o的质量比为1：0.075：0.75。

13、在本发明的一些实施方案中，所述海泡石、三甲氧基苯基硅烷和硬脂酸的质量比为1：（0.05-0.1）：（0.02-0.04）。

14、优选地，所述海泡石、三甲氧基苯基硅烷和硬脂酸的质量比为1：0.075：0.03。

15、海泡石是一种含水富镁硅酸盐矿物材料，可以补充作物所需的中量元素以及调节土壤ph值，并起到体系稳定的作用，而且海泡石的多孔结构可以吸附茶多酚分子，保护茶多酚的活性，进而增强茶多酚的生物脲酶和硝化抑制作用；进一步地，申请人对海泡石进行改性，首先以特定的比例引入镧和镁元素，镧具有较强的配位能力，可与海泡石表面的羟基形成稳定的络合物，提高海泡石的吸附性能和离子交换性能，镁是海泡石的主要组成元素之一，添加镁可修复海泡石的晶体结构，提高其热稳定性和机械强度，两种元素协同作用使海泡石的稳定性和吸附性能更强，并且镧元素可与脲酶以及亚硝酸盐结合，进一步抑制脲酶活性和硝化作用，与茶多酚形成协同抑制效应；更进一步地，申请人选用三甲氧基苯基硅烷和硬脂酸对上述产物进行进一步改性，共价键接枝硅烷结构以及物理吸附、化学键合引入长链烷基等结构协同增强其疏水性能，改善改性海泡石与其他有机组分之间的相容性，使肥料增效剂更好地发挥作用。

16、申请人将改性海泡石和沸石复合作为复合矿物材料，具有孔道结构的协同效应和吸附性能的协同效应，提高吸附效率和选择性，具有更好的肥料增效作用。

17、在本发明的一些实施方案中，所述植物多酚为茶多酚。

18、茶多酚中的儿茶素类化合物可与脲酶活性中心的镍离子结合，竞争性抑制脲酶对尿素的催化分解；并且茶多酚可通过氢键作用与亚硝化细菌细胞膜结合，干扰其代谢过程，兼具生物脲酶和硝化的抑制作用。

19、在本发明的一些实施方案中，所述复合氨基酸为谷氨酸、甘氨酸和脯氨酸中的至少两种。

20、在本发明的一些实施方案中，所述粘合剂为淀粉、羧甲基纤维素钠、黄原胶、膨润土中的任一种。

21、本发明另一方面还提供了上述技术方案所述的双控多酚肥料增效剂的制备方法，包括以下步骤：

22、将复合矿物材料和植物多酚混合，搅拌，加入木质素、黄腐酸和复合氨基酸混合，搅拌10-20min，研磨过40-60目筛，加入粘合剂，搅拌20-30min，造粒即得到双控多酚肥料增效剂。

23、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

24、（1）本发明选用植物源物质植物多酚为活性成分，配合复合矿物材料，再加入木质素、黄腐酸、复合氨基酸和粘合剂制备合成了一种双控多酚肥料增效剂，通过组分之间的协同配合作用使该肥料增效剂具有脲酶抑制和硝化抑制的双控作用，并且对于作物生长实现良好的促进效果。

25、（2）本发明对海泡石进行改性，首先以特定地比例引入镧和镁元素，两种元素协同作用使海泡石的稳定性和吸附性能更强，并且镧元素可与脲酶以及亚硝酸盐结合，进一步抑制脲酶活性和硝化作用，与茶多酚形成协同抑制效应；更进一步地，申请人选用三甲氧基苯基硅烷和硬脂酸对上述产物进行进一步改性，协同增强其疏水性能，改善改性海泡石与其他有机组分之间的相容性，使肥料增效剂更好地发挥作用；再将改性海泡石和沸石复合作为复合矿物材料，具有孔道结构的协同效应和吸附性能的协同效应，提高吸附效率和选择性，具有更好的肥料增效作用。

26、（3）本发明选择植物多酚茶多酚替代传统的化学类脲酶抑制剂以及硝化抑制剂，茶多酚中的儿茶素类化合物可与脲酶活性中心的铜离子结合，竞争性抑制脲酶对尿素的催化分解，并且茶多酚可通过氢键和疏水相互作用与亚硝化细菌细胞膜结合，干扰其代谢过程，天然环保且兼具对生物脲酶和硝化的抑制作用。

27、（4）本发明配合添加木质素和黄腐酸，除了可以改良土壤结构外，木质素中含有木质素多酚可以和茶多酚协同提高生物脲酶和硝化抑制作用；而黄腐酸中的酚羟基和羧基可与亚硝化细菌的活性酶结合，抑制其生长繁殖，也可以协同起到硝化抑制作用。