專利名稱：活性土和吸附與絮凝劑復(fù)合對(duì)種子包衣的方法和包衣劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本方法涉及一種種子包衣的方法與包衣劑，具體是一種利用活性與高分子復(fù)配構(gòu)成的種子包衣劑，可以延長(zhǎng)包衣的有效作用時(shí)間。
背景技術(shù)：
多年來(lái)，我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中存在兩個(gè)棘手的問題1、我國(guó)化肥利用率很低，氮、磷、鉀肥分別為25％至30％、10％至25％、35％至50％。目前我國(guó)每公頃化肥使用量達(dá)240公斤，單位面積施肥量已達(dá)到世界平均量的1.6倍。隨著化肥施用量的增加，還會(huì)產(chǎn)生報(bào)酬遞減效應(yīng)。我國(guó)化肥利用率大大低于發(fā)達(dá)國(guó)家水平，每年因施肥造成氮流失達(dá)1650萬(wàn)噸。并且化肥的使用效率呈下降的趨勢(shì)。由于濫施化肥現(xiàn)象普遍存在，化肥有效成分大量流失，據(jù)測(cè)算全國(guó)每年損失折合人民幣高達(dá)上千億元。
2、我國(guó)地下病蟲害嚴(yán)重，致使種子發(fā)芽率降低，影響農(nóng)作物的產(chǎn)量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年種子及苗期病蟲害造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)幾十億元。針對(duì)這個(gè)問題，長(zhǎng)期以來(lái)傳統(tǒng)處理方法一直采用殺蟲劑或殺菌劑浸種、拌種或土壤消毒等方法對(duì)種子進(jìn)行預(yù)處理，雖取得了一定的效果，但也有其局限性。如對(duì)種子的粘著性不強(qiáng)，藥劑附著不均勻，經(jīng)過搬運(yùn)、摩擦脫落散失嚴(yán)重，有效期短，且費(fèi)工、費(fèi)時(shí)，不能適用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的要求。同時(shí)，播種前進(jìn)行土壤消毒．不僅用藥量大、費(fèi)時(shí)費(fèi)事，且對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。
上述兩個(gè)問題多年來(lái)一直影響我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)安全，多年來(lái)，各國(guó)相關(guān)人員不斷為尋找這兩個(gè)問題的解決方法而努力，陸續(xù)獲得大量成果。
20世紀(jì)30年代，英國(guó)Get-mains種子公司在禾谷類作物種子上首次成功研制出種子包衣技術(shù)，然后很快傳人美國(guó)。真正把包衣與苗期病蟲害防治有機(jī)結(jié)合起來(lái)的是在20世紀(jì)70年代，美國(guó)得克薩斯試驗(yàn)站研究種子包衣新品種，用山梨糖和粘著劑等配制成薄膜的種子消毒法，研制出高分子聚合物粘著劑——生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑Λ-1和三氯酚酮，復(fù)配成膠衣劑處理棉種、向13葵、玉米、甜菜及豆類種子，不僅起到了殺菌和提高田間種子發(fā)芽率的作用，且能提高作物產(chǎn)量。1982年蘇聯(lián)科學(xué)家又利用三氯酚酮、聚乙烯醇、羥甲基纖維素鈉鹽進(jìn)行了研究，同年，美國(guó)農(nóng)業(yè)部研究中心用高分子聚合物農(nóng)約復(fù)合配方，研制成大豆種衣劑，大大改善了大豆發(fā)芽狀況，極大地改善和發(fā)展了種子包衣技術(shù)。1983年美國(guó)FMC公司研制開發(fā)成功呋喃丹種子處理劑，1984年13本住友株式會(huì)社對(duì)蔬菜種子進(jìn)行工廠化包衣，使小粒種子大?；?、丸?；确奖悴シN、又節(jié)省用種量。此外，又研制開發(fā)了對(duì)防治網(wǎng)腥黑粉病和小麥穎枯病效果顯著的種子處理殺菌包衣劑。與此同時(shí)，新西蘭、澳大利亞、加拿大、荷蘭和德國(guó)等許多國(guó)家，都廣泛采用了種子包衣技術(shù)。我國(guó)在種子包衣技術(shù)研究與應(yīng)用上起步較晚，但發(fā)展較快。20世紀(jì)80年代初，輕工部甜菜糖業(yè)研究所對(duì)甜菜種子包衣進(jìn)行了研究探討，1981年中國(guó)農(nóng)科院土肥所對(duì)牧草種子丸?；M(jìn)行了飛播試驗(yàn)，同年，北京農(nóng)業(yè)大學(xué)李金玉教授等在國(guó)外種子包衣技術(shù)研究的基礎(chǔ)上研制成功并開發(fā)出十幾種活性組分不同，適用不同作物良種包衣需要的系列化種衣劑，并獲得專利。1986年吉林四平地區(qū)農(nóng)科所與江蘇省銅山農(nóng)藥廠合作研制出了玉米專用種衣劑，有效地解決了多年來(lái)難以解決的病蟲兼治的繁雜工序，克服了“白種下地”的現(xiàn)象。1987年江蘇省沿江地區(qū)農(nóng)科所研制出以拌種靈和福美雙為主要活性成分，加入助劑經(jīng)超微粉碎制成棉種包衣劑——靈福合劑，有效地防治了棉花炭疽病、立枯病等苗期病害，控制了因地下害蟲危害造成的死苗。1988年，山西省忻州市種子公司在江蘇銅山農(nóng)藥廠的協(xié)助下，開發(fā)研制了旱糧種衣劑1～2號(hào)、高粱種衣劑和西瓜種衣劑。此外，吉林農(nóng)科院原子能所以過氧化鈣為主要成分，以石膏為凝固劑，以微量元素為附加成分進(jìn)行水稻種子包衣，促進(jìn)了水稻對(duì)土壤和肥料中氮的吸收。1990年，吉林省農(nóng)科院植保所又研制成功了兼治水稻惡苗病、立枯病的水稻種衣劑1號(hào)。最近幾年發(fā)明，主要是在成膜劑里添加了化肥、微生物、吸水材料等填充物然后包裹在種子外面，達(dá)到緩釋藥肥、節(jié)水保墑等目的。
我國(guó)種子包衣研制應(yīng)用雖取得了很大進(jìn)展，但還存在一些問題1、大部分現(xiàn)有技術(shù)所用的包衣劑對(duì)土壤環(huán)境非友好，大量使用會(huì)破壞土壤生態(tài)平衡。
2、包衣觸變性差，運(yùn)輸及播種時(shí)包衣易脫落。不良灌溉或大雨大風(fēng)會(huì)破壞其結(jié)構(gòu)，影響其功能。
3、現(xiàn)有包衣技術(shù)，大都是利用包衣的物理作用達(dá)到緩釋。種子發(fā)芽時(shí)，包衣被頂破而脫落之后，其作用就很難繼續(xù)發(fā)揮，即它不能長(zhǎng)期發(fā)揮藥肥緩釋、節(jié)水保墑等作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要內(nèi)容是是提供一種活性土和吸附與絮凝劑復(fù)合對(duì)種子包衣的方法和包衣劑，利用活性礦物土(凹凸棒土)、淀粉和殼聚糖、聚丙烯酰胺復(fù)合材料與農(nóng)藥、化肥一起包衣種子。該方法可以使藥、肥在出芽前主要通過包衣物理緩釋，出芽后主要通過絮凝吸附緩釋。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下活性土和吸附與絮凝劑復(fù)合對(duì)種子包衣的方法，其特征是將活性土、絮凝劑、吸附與絮凝劑、粘合劑混合制成包衣劑，包裹作物種子，在包衣脫落前后，對(duì)農(nóng)藥和化肥起到固定和緩釋作用，延長(zhǎng)其作用時(shí)間，促進(jìn)種子發(fā)芽生長(zhǎng)；所述的活性土為凹凸棒土或海泡石，吸附與絮凝劑是指殼聚糖或聚丙烯酰胺，粘合劑是指淀粉、聚乙烯醇或阿拉伯樹膠。
所述的包衣材料中還含有氮肥、微肥、植物生長(zhǎng)素、農(nóng)藥，氮肥是指尿素或硝酸銨，農(nóng)藥是指辛硫磷或抗生素，微肥是指鋅、鎂、硼及稀土肥料，植物生長(zhǎng)素是指赤霉素、多效唑或伏草隆。
活性土和吸附與絮凝劑復(fù)合對(duì)種子包衣劑，其特征在于由以下重量組分復(fù)配而成氮肥8-12微肥8-10農(nóng)藥4-7植物生長(zhǎng)素0.5-1.5殼聚糖5-7聚丙烯酰胺8-12凹凸棒土45-55粘合劑1-3。
所述的包衣劑，其特征在于由以下重量組分復(fù)配而成
氮肥10微肥9農(nóng)藥6植物生長(zhǎng)素1殼聚糖6聚丙烯酰胺10凹凸棒土50粘合劑2。
所述的包衣劑，其特征在于所述的粘合劑是指淀粉、聚乙烯醇或阿拉伯樹膠，氮肥是指尿素或硝酸銨，農(nóng)藥是指辛硫磷或抗生素，微肥是指鋅、鎂、硼及稀土肥料，植物生長(zhǎng)素是指赤霉素、多效唑或伏草隆。
其原理是在出芽前，由于包衣時(shí)凹凸棒土遇水形成網(wǎng)格結(jié)構(gòu)可以將殼聚糖、聚丙烯酰胺固定在其網(wǎng)格中，有助于提高二者對(duì)藥、肥的吸附固定能力。這幾種材料協(xié)同作用使淀粉粘合性強(qiáng)，制成的包衣的穩(wěn)定性好。
在出芽后，被凹凸棒土的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)固定的殼聚糖、聚丙烯酰胺不容易被外界因素如灌溉水、雨水等沖走。三者協(xié)同可以使種子附近的土壤形成絮體，而將藥、肥吸附固定在絮體中，延長(zhǎng)緩釋時(shí)間。
1、本發(fā)明所用的活性礦物土為凹凸棒土，它是一種具有層鏈狀結(jié)構(gòu)的含水富鎂鋁的硅酸鹽礦物，常與蒙脫土、石英、白云石等礦物混雜共生，目前我國(guó)發(fā)現(xiàn)的具有工業(yè)價(jià)值的凹凸棒土主要位于蘇皖交界的三角地帶，如江蘇的盱眙、六合，安徽的明光、全椒等地，在我國(guó)是一種非常重要的非金屬礦資源。其主要成分的分子式為Mg5(H2O)4(Si4O10)2(OH)2。
凹凸棒土的基本結(jié)構(gòu)單位為兩層硅氧四面體與一層鎂(鋁)氧八面體構(gòu)成，其中含有結(jié)晶水和處于結(jié)構(gòu)內(nèi)部的羥基，各基本結(jié)構(gòu)單位通過四角的公共氧原子相互聯(lián)結(jié)，構(gòu)成與鏈平行的孔道，孔道的截面積約為0.37nm×0.60nm，具有層鏈狀結(jié)構(gòu)的過渡型特征，有較高的形狀比。凹凸棒土的顯微結(jié)構(gòu)由三個(gè)層次構(gòu)成，一是其基本結(jié)構(gòu)單元—棒晶。棒晶呈針狀，長(zhǎng)約1μm～2μm，直徑為001μm，屬一維納米材料。二是由棒晶緊密平行聚集而成的棒晶束.三是由晶束間相互聚集而成的各種聚集體。
其來(lái)源廣、價(jià)格低廉，并具有良好的物化性質(zhì)(1).它在潮濕的土壤中會(huì)形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將高分子聚合物殼聚糖和水分子固定在一個(gè)個(gè)網(wǎng)格中，在阻止殼聚糖流失的同時(shí)，可以有效地減少水分散失，有利于節(jié)水農(nóng)業(yè)。
(2).良好的觸變性，例如下雨或灌溉不會(huì)影響其分布和作用，這樣可以一定程度上緩解大雨或不良灌溉造成的肥料流失。
2、本發(fā)明中所用的殼聚糖是甲殼素脫乙?；蟮漠a(chǎn)物，是甲殼素最基本、最重要的衍生物。甲殼素又名甲殼質(zhì)、幾丁質(zhì)，化學(xué)名為(1，4)-2-乙酰胺-2-脫氧-β-D-葡聚糖，主要存在于蝦、蟹、蛹及昆蟲等動(dòng)物外殼以及菌類、藻類植物的細(xì)胞壁中。節(jié)肢類動(dòng)物的干外殼約含20-50甲殼素。自然界中甲殼素有三種結(jié)構(gòu)α、β、γ，其中最為常見、普通的是α型。地球上每年甲殼素的生物合成量為數(shù)十億噸，是產(chǎn)量?jī)H次于纖維素的天然高分子化合物。
殼聚糖作為一種天然的陽(yáng)離子交換樹脂，其分子中的-NH3+及特殊的多孔結(jié)構(gòu)使其具有良好的絮凝和吸附功能。殼聚糖可以在自然界中被生物降解，與環(huán)境友好不會(huì)給環(huán)境帶來(lái)二次污染。但由于殼聚糖的價(jià)格較高，其應(yīng)用受到限制。本發(fā)明就利用大量的廉價(jià)活性土作為輔凝劑來(lái)協(xié)同殼聚糖發(fā)揮作用，可以大大降低殼聚糖用量，節(jié)約成本。
3、本發(fā)明所用的聚丙烯酰胺是一種線性水溶性聚合物，是水溶性聚合物中應(yīng)用最廣泛的品種之一。它由丙烯酰胺等單體聚合而成，其分子鏈很長(zhǎng)，這就使它在粒子之間架橋，將它們拉在一起而形成絮體。另外，其分子的主鏈上帶有大量側(cè)基-酰胺基。酰胺基的活性很大，可以和多種化合物反應(yīng)而產(chǎn)生許多聚丙烯酰胺的衍生物。這樣，聚丙烯酰胺不僅具有一系列衍生物，而且具有多種寶貴的性能，如絮凝、增粘(稠)、表面活性等。由于其生產(chǎn)工藝比較成熟、價(jià)格較低、本身沒有毒性，所以目前已作為絮凝劑被廣泛應(yīng)用。
4、本發(fā)明用的殼聚糖、聚丙烯酰胺和凹凸棒土，三者按一定比例復(fù)配，這三種材料協(xié)同作用并通過架橋、卷掃、網(wǎng)捕及電荷吸附使潮濕的土壤膠體絮凝，將藥、肥有效成分吸附固定于絮凝體中。這樣能有效阻止肥料有效成分散失，達(dá)到使肥料有效成分緩慢釋放的目的?？梢愿鶕?jù)不同農(nóng)作物的發(fā)芽及生長(zhǎng)需要，調(diào)整復(fù)配物比例來(lái)使其緩釋速度與種子及農(nóng)作物吸收速度相匹配。另外，由于土壤中的水分會(huì)隨著土壤絮凝而被固定在絮體中，所以能減少水分揮發(fā)和流失，也就是就能起到保墑的作用。由于化肥和農(nóng)藥被有效阻止進(jìn)入地下及地表水，故能減少環(huán)境污染。
綜上，此發(fā)明可以使種子包衣在土壤中脫落后，通過絮凝繼續(xù)發(fā)揮作用，延長(zhǎng)藥、肥緩釋時(shí)間。這樣，本發(fā)明不僅繼承了現(xiàn)有包衣技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，而且使包衣功效從農(nóng)作物的發(fā)芽期延長(zhǎng)到其整個(gè)生長(zhǎng)期。該方法使藥效時(shí)間延長(zhǎng)；使化肥釋放速度與農(nóng)作物吸收速度相符合，大大提高了藥、肥的利用率。同樣效益下減少了藥、肥的用量。除農(nóng)藥外，材料無(wú)毒性不會(huì)引起環(huán)境污染或健康問題，并可以降解被植物微生物利用。這對(duì)于提高農(nóng)作物產(chǎn)量、減少農(nóng)產(chǎn)品污染、保護(hù)生態(tài)環(huán)境控制水體富營(yíng)養(yǎng)化具有重要意義。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一將氮肥(尿素或硝酸銨)、微肥、農(nóng)藥(辛硫磷、抗生素等)、高分子材料(殼聚糖、聚丙烯酰胺、凹凸棒土)、粘合劑(聚乙烯醇、阿拉伯樹膠等)按重量份氮肥10、微肥9、農(nóng)藥6、植物生長(zhǎng)素1(赤霉素、多效唑、伏草隆等按需要配比)、殼聚糖6、聚丙烯酰胺10、凹凸棒土50、粘合劑2混合復(fù)配并研成200目粉末混勻，制成包衣劑，并使用透氣性較好的塑料袋或紙袋包裝。
人工包衣種子包衣前必須精選加工，嚴(yán)格控制含水量，水分晾曬到12.5以下，將包衣劑、水、種子按質(zhì)量比1∶1∶20混合人工攪拌均勻并晾干，控制水分含量在13左右，已備播種。
實(shí)施例二將氮肥(尿素或硝酸銨)、微肥、農(nóng)藥(辛硫磷、抗生素等)、高分子材料(殼聚糖、聚丙烯酰胺、凹凸棒土)、粘合劑(聚乙烯醇、阿拉伯樹膠等)按重量份氮肥10、微肥9、農(nóng)藥6、植物生長(zhǎng)素1(赤霉素、多效唑、伏草隆等按需要配比)、殼聚糖6、聚丙烯酰胺10、凹凸棒土50、粘合劑2混合復(fù)配并研成200目粉末混勻，制成包衣劑，并使用透氣性較好的塑料袋或紙袋包裝。
機(jī)械包衣使用包衣機(jī)將上述包衣劑、種子、水按1∶1∶20完成包衣。
本技術(shù)適合的作物有在苗期易受菌害、鼠害或地下害蟲侵染的作物，如大豆、西紅柿、小麥、水稻、玉米等。
權(quán)利要求
1.活性土和吸附與絮凝劑復(fù)合對(duì)種子包衣的方法，其特征是將活性土、絮凝劑、吸附與絮凝劑、粘合劑混合制成包衣劑，包裹作物種子，在包衣脫落前后，對(duì)農(nóng)藥和化肥起到固定和緩釋作用，延長(zhǎng)其作用時(shí)間，促進(jìn)種子發(fā)芽生長(zhǎng)；所述的活性土為凹凸棒土或海泡石，吸附與絮凝劑是指殼聚糖或聚丙烯酰胺，粘合劑是指淀粉、聚乙烯醇或阿拉伯樹膠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的包衣材料中還含有氮肥、微肥、植物生長(zhǎng)素、農(nóng)藥，氮肥是指尿素或硝酸銨，農(nóng)藥是指辛硫磷或抗生素，微肥是指鋅、鎂、硼及稀土肥料，植物生長(zhǎng)素是指赤霉素、多效唑或伏草隆。
3.活性土和吸附與絮凝劑復(fù)合對(duì)種子包衣劑，其特征在于由以下重量組分復(fù)配而成氮肥8-12微肥8-10農(nóng)藥4-7植物生長(zhǎng)素0.5-1.5殼聚糖5-7聚丙烯酰胺8-12凹凸棒土45-55粘合劑1-3。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的包衣劑，其特征在于由以下重量組分復(fù)配而成氮肥10微肥9農(nóng)藥6植物生長(zhǎng)素1殼聚糖6聚丙烯酰胺10凹凸棒土50粘合劑2。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的包衣劑，其特征在于所述的粘合劑是指淀粉、聚乙烯醇或阿拉伯樹膠，氮肥是指尿素或硝酸銨，農(nóng)藥是指辛硫磷或抗生素，微肥是指鋅、鎂、硼及稀土肥料，植物生長(zhǎng)素是指赤霉素、多效唑或伏草隆。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種活性土和吸附與絮凝劑復(fù)合對(duì)種子包衣的方法和包衣劑，利用活性礦物土(凹凸棒土)、淀粉和殼聚糖、聚丙烯酰胺復(fù)合材料與農(nóng)藥、化肥一起包衣種子。該方法可以使藥、肥在出芽前主要通過包衣物理緩釋，出芽后主要通過絮凝吸附緩釋。這樣可以使種子包衣在土壤中脫落后，通過絮凝繼續(xù)發(fā)揮作用，延長(zhǎng)藥、肥緩釋時(shí)間。本發(fā)明不僅繼承了現(xiàn)有包衣技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，而且使包衣功效從農(nóng)作物的發(fā)芽期延長(zhǎng)到其整個(gè)生長(zhǎng)期。該方法使藥效時(shí)間延長(zhǎng)；使化肥釋放速度與農(nóng)作物吸收速度相符合，大大提高了藥、肥的利用率。除農(nóng)藥外，材料無(wú)毒性，不會(huì)引起環(huán)境污染或健康問題，并可以降解被植物微生物利用。這對(duì)于提高農(nóng)作物產(chǎn)量、減少農(nóng)產(chǎn)品污染、保護(hù)生態(tài)環(huán)境控制水體富營(yíng)養(yǎng)化具有重要意義。
文檔編號(hào)C05G1/00GK1875673SQ20061008596
公開日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2006年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月10日
發(fā)明者蔡冬青, 姜疆, 余增亮, 吳躍進(jìn) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所