【摘要】：與人類(lèi)和動(dòng)物類(lèi)似,植物也需要養(yǎng)分來(lái)促進(jìn)其生長(zhǎng)和發(fā)育。肥料是添加到土壤中的化學(xué)物質(zhì),可以直接或間接地為植物提供營(yíng)養(yǎng)成分,以增加作物的產(chǎn)量。近年來(lái),全球人口數(shù)量不斷上漲。為了滿(mǎn)足世界人口的糧食需求并通過(guò)可持續(xù)農(nóng)業(yè)解決糧食安全問(wèn)題,化肥被廣泛使用。然而,現(xiàn)有的大多數(shù)傳統(tǒng)化肥由于礦化、浸出和揮發(fā)等各種原因,造成營(yíng)養(yǎng)成分大量流失、植物對(duì)養(yǎng)分吸收效率低、農(nóng)田資源損失嚴(yán)重等問(wèn)題。除此之外,流失的養(yǎng)分進(jìn)入環(huán)境中,增加了環(huán)境的負(fù)擔(dān),并造成了糧食安全風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境污染。為解決這一問(wèn)題,緩控釋肥料應(yīng)運(yùn)而生,并受到了相關(guān)研究人員的廣泛關(guān)注。緩控釋肥料將營(yíng)養(yǎng)成分有效地包裹,能夠以最小化的養(yǎng)分損失滿(mǎn)足不同植物生長(zhǎng)階段特定的營(yíng)養(yǎng)需求,為農(nóng)作物提供有針對(duì)性的、可控的營(yíng)養(yǎng)成分,并且顯著地提高了特定土壤條件下農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。近年來(lái),環(huán)境污染加劇,出現(xiàn)了大氣污染、土地荒漠化、水土流失等一系列環(huán)境問(wèn)題,導(dǎo)致人們密切關(guān)注環(huán)境保護(hù)、人類(lèi)健康等問(wèn)題,因此,綠色安全、環(huán)保無(wú)毒的緩控釋肥料成為了科學(xué)家們關(guān)注的熱點(diǎn)。淀粉,一種常見(jiàn)的天然高分子,在自然界中大量存在,具有來(lái)源廣泛、價(jià)格實(shí)惠、安全環(huán)保等優(yōu)勢(shì),是制備可降解的緩控釋肥料的理想材料。淀粉分子是通過(guò)連接α-D-葡萄糖之間的糖苷鍵形成的,存在豐富的羥基官能團(tuán),通過(guò)對(duì)官能團(tuán)的修飾,可對(duì)淀粉進(jìn)行改性,從而使淀粉具備理想的性能。本學(xué)位論文對(duì)淀粉分子進(jìn)行了修飾,以改性后的淀粉作為原料,合成了三種新型的緩控釋肥料,并分別對(duì)這三種緩控釋肥料養(yǎng)分的釋放行為進(jìn)行了研究。具體研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:1.采用異丙醇體系制備了羧甲基淀粉,以羧甲基淀粉為原料,N,N-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑,通過(guò)自由基聚合,制備了羧甲基淀粉接枝丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的保水劑。以尿素顆粒為肥料內(nèi)核,乙基纖維素為內(nèi)層包膜,所制備的羧甲基淀粉保水劑作為外層包膜,制備了一種雙重包膜的緩釋氮肥。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該羧甲基淀粉保水劑在自來(lái)水中的吸水率可達(dá)298 g/g,施用于酸性土壤和堿性土壤均可提高土壤濕度,有效地提高了土壤的保水能力。肥料在兩種土壤中的緩釋行為結(jié)果表明,所制備的緩釋肥料可減緩尿素的釋放,具有一定的緩釋能力。此外,在酸性土壤和堿性土壤溶液中的降解實(shí)驗(yàn)表明,外層羧甲基淀粉保水劑具有良好的降解能力。2.以玉米淀粉為原料,制備了羧甲基淀粉和雙醛淀粉。將氨基化改性后的二苯并-18-冠-6醚分別與羧甲基淀粉和雙醛淀粉反應(yīng),利用二氨基-二苯并-18-冠-6醚的孔腔螯合鉀離子,制備了兩類(lèi)葉面鉀肥。通過(guò)元素分析、等離子電感耦合分析等方法對(duì)兩類(lèi)葉面鉀肥的性能進(jìn)行了研究。在不同pH值的溶液中,研究了這兩類(lèi)葉面鉀肥的緩釋行為。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,兩類(lèi)肥料都可以緩慢釋放肥料中的養(yǎng)分。其中雙醛淀粉類(lèi)葉面鉀肥由于引入了動(dòng)態(tài)席夫堿鍵,具有pH敏感性,可根據(jù)不同的pH環(huán)境調(diào)控養(yǎng)分的釋放行為。羧甲基淀粉葉面鉀肥可不受環(huán)境pH值的影響,長(zhǎng)期穩(wěn)定地釋放鉀離子。盆栽實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,兩種肥料都可以促進(jìn)黃豆苗的生長(zhǎng)和發(fā)育。3.以玉米淀粉為原料,采用酶水解法,制備了多孔羧甲基淀粉,用多孔羧甲基淀粉吸附硝酸鐵,同時(shí)將蒙脫土通過(guò)離子交換包裹在淀粉外層,制備了一種納米鐵肥,并考察了所制備的納米鐵肥的緩釋性能。掃描電子顯微鏡照片顯示了酶水解的多孔羧甲基淀粉具有多孔結(jié)構(gòu),孔徑大小均一。多孔羧甲基淀粉具有優(yōu)異的吸附性能,可吸附大量的鐵離子。分別在不同pH值溶液和不同類(lèi)型的土壤中對(duì)所制備的納米鐵肥的養(yǎng)分釋放行為進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,該納米鐵肥在不同pH值條件下都具有一定的緩釋能力。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TQ449.1
【圖文】：

圖 2-1 尿素在土壤中的轉(zhuǎn)化途徑2.2 實(shí)驗(yàn)部分2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及試劑玉米淀粉，食品級(jí)，中國(guó)甘肅騰盛農(nóng)產(chǎn)品集團(tuán)；氫氧化鈉(NaOH)，工業(yè)級(jí)，青海宜化化工有限責(zé)任公司；一氯乙酸(MCA)，分析純，西安化學(xué)試劑廠；異丙醇，分析純，天津化學(xué)試劑有限公司；乙醇，工業(yè)級(jí)，中國(guó)天津化學(xué)試劑有限公司；冰醋酸，分析純，利安隆博華（天津）醫(yī)藥化學(xué)有限公司；丙烯酸，化學(xué)純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）和乙基纖維素，分析純，北京百靈威試劑公司；過(guò)硫酸鉀（KPS），分析純，利安隆博華（天津）醫(yī)藥化學(xué)有限公司。2.2.2 儀器與設(shè)備電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；高速粉碎機(jī)，RRHP-10 型，

蘭州大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 淀粉基緩控釋肥料的制備及其性能研究2.3 結(jié)果與討論2.3.1 CMS/AA/AMPS 保水劑的制備及條件優(yōu)化CMS/AA/AMPS 外層保水劑是通過(guò)自由基聚合反應(yīng)制備的，其制備機(jī)理如圖2-2 所示。CMS 在 KPS 的引發(fā)下，生成自由基，引發(fā) AA、AMPS 中的雙鍵進(jìn)行自由基聚合，使 PAA、PAMPS、P(AA-co-AMPS)接枝到 CMS 的骨架上，并且這些聚合物在交聯(lián)劑 MBA 作用下發(fā)生交聯(lián)，從而形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時(shí)，鏈段與鏈段之間相互纏結(jié)，使生成的聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更為緊密。

圖 2-3 單體配比對(duì) CMS/AA/AMPS 保水劑吸水率的影響從圖 2-3 中可以看出，當(dāng) AMPS 單體用量較少時(shí)，增加 AMPS 單體的用量MS/AA/AMPS 保水劑的吸水率也隨之增加，且增加程度明顯。當(dāng) AMPS 單用量增加到 AA 的兩倍時(shí)，CMS/AA/AMPS 保水劑的吸水性能達(dá)到最大，約20 g/g。當(dāng) AMPS 單體的用量超過(guò) AA 的兩倍時(shí)，隨著單體 AMPS 含量增加MS/AA/AMPS 保水劑的吸水性能反而減小。這是因?yàn)?AMPS 內(nèi)含有可參與基聚合的乙烯基官能團(tuán)[16, 17]，能與 AA 發(fā)生聚合，從而增加鏈段的長(zhǎng)度，此外MPS 具有良好的抗鹽性[18, 19]。當(dāng) AMPS 單體用量較少時(shí)，隨著 AMPS 的增加MS/AA/AMPS 保水劑的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逐漸完善，抗鹽性增強(qiáng)，從而增加了保水劑水性。但是 AMPS 的親水性不如 AA[20]，所以后期隨著 AMPS 用量的進(jìn)一加，保水劑的吸水性能降低。.3.1.2 交聯(lián)劑用量對(duì) CMS/AA/AMPS 吸水率的影響交聯(lián)劑是影響保水劑吸水性能的關(guān)鍵因素，本章工作中，我們考察了交聯(lián)

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 江岱恒;;土壤肥料在農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展中的地位和作用[J];農(nóng)業(yè)與技術(shù);2018年02期

2 李書(shū)田;劉曉永;何萍;;當(dāng)前我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的養(yǎng)分需求分析[J];植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào);2017年06期

3 周琴;姜軍;徐仁扣;;Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在紅壤膠體和非膠體顆粒上吸附的比較[J];土壤學(xué)報(bào);2018年01期

4 劉秀偉;袁琳;羅迎娣;趙怡麗;郭歌;;納米肥料制備研究進(jìn)展[J];河南化工;2017年10期

5 程金秋;朱盈;魏海燕;李宏亮;李曉峰;陳雯;張洪程;戴其根;胡雅杰;崔培媛;;緩控釋肥料在水稻上的應(yīng)用效果綜述[J];江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué);2017年17期

6 白由路;;糧食安全與環(huán)境安全的肥料發(fā)展雙目標(biāo)[J];中國(guó)農(nóng)業(yè)信息;2017年04期

7 閻巨光;;緩控釋肥料發(fā)展歷程、現(xiàn)狀及未來(lái)趨勢(shì)[J];農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)與裝備;2016年12期

8 陳旭;朱森林;杜慕云;楊仁德;曾茜;魏善元;;長(zhǎng)效緩釋肥的研究現(xiàn)狀與展望[J];現(xiàn)代化農(nóng)業(yè);2016年11期

9 靳瑩瑩;孫瑞峰;蘇聃;徐靖;趙碩;程曉奕;;包膜型緩控釋肥料的國(guó)內(nèi)外研究概況[J];蔬菜;2016年09期

10 李麗麗;張曉虹;王玉龍;國(guó)家輝;張雙;;基于聚乙烯/蒙脫土納米復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能模擬[J];物理學(xué)報(bào);2016年19期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 楊鋅;水稻包膜控釋尿素養(yǎng)分釋放特性及其肥效研究[D];浙江大學(xué);2017年

2 畢英慧;羧甲基馬鈴薯淀粉的制備、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及性能研究[D];蘭州大學(xué);2009年

3 肖強(qiáng);有機(jī)—無(wú)機(jī)復(fù)合材料膠結(jié)包膜型緩/控釋肥料的研制及評(píng)價(jià)[D];中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 馬琳娜;生物降解有機(jī)高分子緩/控釋肥土壤環(huán)境效益及應(yīng)用效果研究[D];中北大學(xué);2016年

2 牛紅艷;淀粉基高分子材料肥料緩釋性能研究[D];甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

3 馮晨;仿生聚合物的合成及其用于多功能緩控釋肥料的研究[D];蘭州大學(xué);2016年

4 郭蕉蘭;羧甲基淀粉鈉—脂肪酸淀粉酯的制備、性質(zhì)及應(yīng)用研究[D];江南大學(xué);2014年

5 劉俊濤;淀粉基吸附材料的制備及其對(duì)重金屬離子吸附性能的研究[D];蘭州大學(xué);2013年

6 王娜;套袋和噴施葉面肥對(duì)阿克蘇紅富士蘋(píng)果品質(zhì)及光合特性的影響[D];新疆農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

7 毛暉;超聲波合成法制備二苯并-18-冠-6及其絡(luò)合鉀離子的研究[D];成都理工大學(xué);2008年

8 朱鑫;席夫堿型液晶冠醚配體及配合物的合成與表征[D];鄭州大學(xué);2006年

9 王宇凱;苯并冠醚衍生物的合成及其識(shí)別離子對(duì)性能的研究[D];武漢大學(xué);2004年

10 劉永;雙醛淀粉的制備及其性質(zhì)的研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2003年

本文編號(hào)：2802570