合成淀粉系载磷保水剂的性质及磷元素释放效应研究

摘要

保水剂是一种新型的多功能高分子材料，具有广阔的应用范围，现有研究多集中于保水剂合成方法和条件的改进，对于保水剂保肥性能的研究，也主要为保水剂、水、肥的耦合作用及影响，关于磷肥缓释型保水剂的合成及研究还未见报道。本研究主要通过改进保水剂合成方法，以不同方式加入速效磷肥，旨在合成一种具有磷肥缓释效应的淀粉系载磷保水剂，通过性质指标测定以及盆栽试验，研究所合成保水剂的性能及磷肥缓释效应，取得的研究结果主要如下：
　　 1、合成的保水剂具有很好的吸水性、保水性和再生性。SEM照片显示，合成保水剂的微观结构为无规则的三维网状结构，微观颗粒之间具有巨大的空隙，单个颗粒上还具有较小的孔隙，形成毛细管效应；所制得的7种保水剂的吸水倍率均达到160 g/g以上；各保水剂的保湿性与空白相比，从第5天开始表现出优势，但彼此之间无明显差异；再生性测试中，吸水倍率先逐渐增大，第5次吸水饱和时，吸水倍率达到398.53 g/g，之后开始降低。
　　 2、WP3号淀粉系载磷保水剂具有最好的耐盐性和最大的磷元素溶出量。保水剂的耐盐性实验结果表明，WP3号保水剂在浓度为0.3%的NaCl溶液中的吸液倍率为51.95 g/g，与去离子水中的吸水倍率173.55 g/g相比，减少了121.60g/g，下降幅度达70.07%，在浓度为0.6、0.9、1.2和1.5% NaCl溶液中，WP3号淀粉系载磷保水剂的吸液倍率分别为44.72、35.28、31.81、29.29 g/g；在3种不同的盐溶液中，保水剂的吸液倍率大小依次为Na+>K+>Mg2+，且WP3保水剂的吸液倍率都是最高的，分别达到了36.43、42.18、6.71 g/g；在保水剂溶出液磷含量的测定中，WP3号保水剂溶出磷含量同样是最高，达到49 g/kg。
　　 3、合成的载磷保水剂具有很好的磷肥缓释效果。盆栽试验表明，油菜中磷的变化为，试验前期(出苗后第30天)单施磷肥(P)处理的效果最好，油菜中磷含量显著高于载磷保水剂(WP3)和保水剂与磷肥混施(WP0+P)处理，而试验中后期(出苗后第60天)至试验结束，单施磷肥油菜中磷的含量显著低于载磷保水剂和保水剂与磷肥混施两种处理，说明种植初期，单施磷肥效果最好，最有利于油菜的吸收利用，而随着浇水和时间的推移，无保水剂情况下，磷的淋溶和固定明显，油菜利用效果很差。WP3和WP0+P处理之间的差异在各时期都不显著，说明两种施肥处理，在油菜吸收利用方面效果一致，个别时期WP3保水剂效果更好，这可能是与温度及水分等因素有关。
　　 4、载磷保水剂显著影响土壤中速效磷含量水平。盆栽试验前期，P和WP0+P处理下速效磷含量均显著高于施用WP3处理，其中P处理最高，达到21.51 mg/kg，说明生长初期，直接施用磷效果最好，之后各时期P和WP0+P处理中的速效磷含量均逐渐下降，而WP3处理中，速效磷始终维持在一个稳定水平，试验结束时依然有14.72 mg/kg，显著高于其他两种处理，说明合成的载磷保水剂具有很好的磷肥缓释效果。
　　 5、施用载磷保水剂促进了油菜生物量的增加，随着油菜生长时间的延长，WP3保水剂处理下的油菜干重逐渐大于其它几种处理，这与磷元素在植物和土壤中释放结果相一致，说明所合成的载磷保水剂具有很好的磷肥缓释效果。
　　 6、施用载磷保水剂(WP3)能提高作物的水分利用率和磷肥利用率。施用载磷保水剂(WP3)油菜整个试验期的水分利用率最高达35.782 kg·hm-2mm-1，油菜的水分利用率随着磷肥用量的增多逐渐增大。当磷肥含量为0.09 g/kg时，施用WP3保水剂处理效果最好，显著高于其他两种处理。本试验中磷肥利用率大小依次为施用保水剂加磷肥(WP0+P)>施用载磷保水剂(WP3)>单施磷肥(P)，磷肥的利用效率都随着磷肥用量的增大而减小，但在最大的磷肥施用量时(0.36 g/kg)，施用载磷保水剂WP3的磷肥利用率最高。

目录

文摘

英文文摘

1 前言

1.1 保水剂简述

1.1.1 保水剂的发展史

1.1.2 保水剂的合成方法

1.1.3 保水剂的吸水机理

1.1.4 保水剂的分类

1.2 保水剂的用途

1.2.1 农林方面的应用

1.2.2 医疗卫生方面的应用

1.2.3 日用化工方面的应用

1.2.4 食品方面的应用

1.3 保水剂的研究进展

1.3.1 合成方法上的研究进展

1.3.2 保水剂耐盐性研究进展

1.3.3 保水剂保肥性研究进展

1.4 磷肥利用现状

1.5 载磷系保水剂的研究

1.6 论文研究的目的意义

1.7 论文研究内容和技术路线

1.7.1 研究内容

1.7.2 技术路线

2 实验材料与方法

2.1 淀粉系载磷保水剂的制备

2.1.1 制备材料

2.1.2 制备方法

2.2 淀粉系载磷保水剂的表征和测定

2.2.1 扫描电镜测定

2.2.2 红外光谱测定

2.2.3 pH的测定方法

2.2.4 纯水吸水倍率测定方法

2.2.5 吸液速率测定方法

2.2.6 再生性测定方法

2.2.7 保水能力测定方法

2.2.8 耐盐性测定方法

2.2.9 保水剂溶出液中磷含量测定方法

2.3 盆栽试验

2.3.1 试验材料

2.3.2 试验设计

2.3.3 测定项目和方法

3 实验结果与分析

3.1 淀粉系载磷保水剂的各项性能测定

3.1.1 扫描电镜图

3.1.2 红外图谱特征

3.1.3 保水剂的pH

3.1.4 纯水吸水倍率

3.1.5 吸液速率

3.1.6 再生性能测定

3.1.7 保水能力测定

3.1.8 不同浓度氯化钠溶液中的吸液倍率

3.1.9 三种不同类型盐溶液中的吸液倍率

3.1.10 溶出液中磷含量的测定

小结

3.2 淀粉系载磷保水剂的磷肥缓释效应

3.2.1 不同处理下油菜和土壤中速效磷含量的动态变化

3.2.2 不同处理下油菜生物量随时间的变化

3.3 不同处理下的油菜水磷利用情况

4 讨论

4.1 合成保水剂的性质

4.2 保水剂的磷肥缓释效应

4.3 油菜的水肥利用效果

5 结论

参考文献

致谢