脲醛基生物降解高分子水溶液型缓控释叶面生长剂制备及性能研究

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叶面生长剂因其养分吸收快、用量少、养分利用效率高、针对性强、便于喷施、经济环保等优点在农业上得到了广泛应用,但其自身的缺陷也给环境带来了不利影响。在喷施过程中超过50%的喷施液会从叶片表面滴落,未被作物吸收的养分会进入到环境中,对水体、土壤和空气造成污染。养分释放速率过快需要多次喷施才能达到预期效果,耗时耗力。喷施后肥液在叶面迅速干燥,影响吸收,夏季强光直射容易导致植物叶片烧伤,进而影响产量。为解决上述问题,本论文将半互穿聚合物网络结构引入到叶面生长剂领域,制备得到集粘附性能、保湿性能、缓释性能于一体的脲醛基生物降解高分子水溶液型缓控释叶面生长剂,并通过包菜盆栽实验研究了叶面生长剂的实际应用效果。主要研究结果和内容如下:(1)以可生物降解的聚乙烯醇(PVA)和丙烯酸(AA)为原料制备吸水树脂,利用半互穿网络技术将尿素醛穿插到吸水保水网络中制备得到叶面生长剂,研究了PVA与AA质量比(m(PVA)/m(AA))、交联剂(MBA)加入量对叶面生长剂吸水性能的影响以及聚乙烯醇丙烯酸接枝聚合物(PVA-g-PAA)的加入量(用聚乙烯醇与丙烯酸质量之和与尿素的质量比来表示,即m(PVA+AA)/m(Urea))对叶面生长剂的粘附性能、缓释性能、保湿性能的影响。结果表明,m(PVA)/m(AA)=1:2、MBA=0.5%m(PVA+AA)时,吸水倍率高达68.5 g.g-1。当m(PVA+AA)/m(Urea)=2:1时,其在超疏水包菜叶面的接触角为103.9°。m(PVA+AA)/m(Urea)=2:1时,其在超疏水包菜叶面的氮、磷保留率分别高达80.2%和41.0%,与对照处理(尿素、磷酸二氢钾溶液)相比,粘附性能分别提高了5倍和2倍。m(PVA+AA)/m(Urea)=1:8时,在7~10天内养分释放才达到平衡,在第10天时氮养分的最终累积释放率为65.2%,在第7天时磷养分的最终累积释放率为77.8%。材料保湿性能的研究表明,m(PVA+AA)/m(Urea)=2:1时,在相对湿度(RH)90%、20℃环境下,叶面生长剂可达到1 g.g-1的大气水吸收量。(2)利用包菜盆栽实验研究了不同PVA-g-PAA的加入量对包菜植株生理指标(鲜重、干重、叶绿素含量、产量、植株养分含量)的影响以及不同的施肥方式对植株生理指标以及土壤理化性质(土壤p H、土壤电导率、土壤养分含量)的影响。结果表明,随着PVA-g-PAA加入量的增加,叶面生长剂的粘附性能和润湿性能也依次提高。优异的粘附性能促进了包菜植株的生长,显著提高了包菜的产量。与对照处理相比,粘附性能最优的叶面施肥处理m(PVA+AA)/m(Urea)=2:1的产量提高了0.4倍。在包菜植株生长的前期和后期,叶面施肥处理能够提高植株的各项生理指标,但不能代替土壤施肥,应将土壤施肥作为基肥,再根据需要在植株生长前期和后期进行叶面追肥。与土壤施肥相比,除叶面施肥次数对土壤p H有一定的影响外,叶面施肥对土壤的电导率、土壤养分含量的影响不显著,这有利于减少环境污染。
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