主题:【讨论】聚谷氨酸做肥料缓释剂的研发方案

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绿洲
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据说聚谷氨酸对肥料有缓释作用,领导要求我做一个实验方案.我大概整了一个如下,请大家指点.尤其是聚谷氨酸的缓释原理一块,有研究的版友务必给点指导哦.

聚谷氨酸用作肥料缓释剂试验方案



背景资料:聚谷氨酸是一种水溶的高分子化合物,具有高吸水性、生物降解性。在农业应用中,聚谷氨酸的作用有三方面:1,保水剂;2,病害抑制剂,3,肥料增效剂/缓释剂。其中做病害抑制及、肥料增效剂的报道较多,做肥料缓释剂的报道很少。

聚谷氨酸作为肥料增效剂使用,据报道在肥料用量减少20%的情况下,产量与对照持平,还有报道聚谷氨酸可以抑制黄瓜病害,增加黄瓜生物量。

还有资料称聚谷氨酸对肥料具有缓释作用,但是对缓释原理缺乏详细清晰的阐述。对于聚谷氨酸对药物的缓释原理,有文献是这样解释的:聚谷氨酸分子链上具有大量活性较高的侧链羧酸(-COOH),易于和一些药物结合生成稳定的复合物[施庆珊]。这个原理或许可以借用来解释聚谷氨酸对肥料的缓释作用,这样的缓释机理与腐殖酸类物质有相似之处。

据专利200710052667聚γ谷氨酸增效肥料,“实验证明,将聚γ谷氨酸或其盐与熔融尿素混匀造粒,成粒率提高2-3%,粉状产品减少,借助尿素和聚γ谷氨酸分子间化学键的结合作用,使尿素在土壤中缓慢释放,释放时间由原来的50天提高到200天左右,肥料利用率提高20%以上,在达到同样效果的前提下,可节约肥料20%以上,显著提高作物硝酸还原酶和过氧化酶的活性以及植物根系活力,效果明显优于添加其它脲酶抑制剂的尿素产品”。

聚谷氨酸也有制作包膜肥料的先例。据VEDAN公司的资料,用聚谷氨酸浓度为0.05%0.075%0.1%浓度的溶液对尿素进行包膜,用紫外分光光度计测定尿素完全释放时间延长到300分钟(未包膜尿素的释放时间为75分钟)。达不到GB/T23348-2009缓释肥料标准的要求。

根据上述背景资料,认为聚谷氨酸做包膜肥料产品效果并不理想。如果聚谷氨酸有缓释作用,添加聚谷氨酸的肥料产品缓释机理与包膜肥料、脲醛肥料、稳定性肥料都不同。测定聚谷氨酸添加肥料的缓释性能的试验方法也应与之不同。拟采用间隙淋洗法测定含有聚谷氨酸的尿素在土壤中的存留时间。





试验方案:

试验原理:将待测肥料加入土壤,并加适量水,培养至一定时间后,用100.00ml 0.02mol/LCaCl2溶液,分两次淋洗,收集淋洗液,加碱,蒸馏。馏出组分用硼酸吸收,最后用硫酸滴定,并计算出铵的含量。根据各阶段淋洗液中铵态氮的含量,判断聚谷氨酸对铵态氮肥的保蓄作用。

土壤与肥料样品的选择:为了先找到合适的试验方法,简化操作,计划使用硫酸铵为肥料样品,取用广东酸性土为供试土壤,这样氮肥在土壤中的转化可以降至最低,最后可以通过检测淋出液中的铵态氮含量,来判断聚谷氨酸对肥料的保蓄作用。确定试验方法可用后,再扩展到其他形态 氮肥、磷、钾肥。

所需仪器、试剂:

直径6cm,长10cm的锥底硝化管(拟用100毫升注射器代替,试验前在底部垫一小块棉花,以防止土壤颗粒堵塞小孔),半透膜,蒸馏装置,滴定装置,紫外可见分光光度计,火焰光度计、其他实验室常用装置。

蒸馏水、0.02mol/LCaCl2溶液、硼酸吸收液、浓氢氧化钠溶液、硫酸滴定液。

一、准备肥料样品

根据博尔日公司产品宣传资料,聚谷氨酸在造粒肥料中的添加量可达到千分之一或千分之三左右。取硫酸铵100g,聚谷氨酸1g,将两者研磨均匀,得到聚谷氨酸添加量为千分之十的肥料样品A;取样品A 50g,加硫酸铵50g,研磨均匀,得到聚谷氨酸添加量为千分之五的肥料样品B;取样品B40g,加硫酸铵60g,研磨均匀,得到聚谷氨酸添加量为千分之二的肥料样品C

二、准备土壤样品

取广东酸性土壤,风干、粉碎、过筛备用。

三、试验步骤

1,  取硝化管8支,塞入一小团棉花(或者玻璃毛),先加土壤至距管口5cm处,再分别取粉末状硫酸铵、上述肥料样品ABC2g,加入硝化管中,覆土至距管口3cm。分别加入蒸馏水60ml。用半透膜封住管口。于室温下进行培养。每个处理设平行样。

2,  在第7天、14天、21天、28天、35天、42天、49天、56天、63天、70天、77天、84天,用100ml0.02mol/L CaCl2溶液淋洗各个硝化管,分两次淋洗,收集淋洗液,用于测定铵态氮含量。

3,  将淋洗液移入蒸馏装置,加适量浓氢氧化钠溶液,进行蒸馏,用硼酸溶液吸收馏出组分,最后用硫酸滴定,计算得出淋出液中铵态氮含量。取平行测定结果平均值为最后结果。

4,  比较各处理淋出液中铵态氮含量,判断聚谷氨酸对铵态氮的保蓄作用。

5,  将各处理淋出液中铵态氮含量-时间绘制成曲线。
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绿洲
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求关注! 初次试验的肥料到底用什么好一点呢?刚思考了一下,铵态氮在酸性土中本来就不易淋失,即使不加聚谷氨酸,淋失量也很低,可能看不出差异呢。用尿素呢,在土壤中转化太复杂,还有部分转化为氨挥发掉了,最后到底测什么形态的氮呢?使用磷或者钾肥?
〓疯子哥〓
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你这个试验最后做了么?有没有相关的文献或者标准?我没做过这个玩意,猜想最后你的N存在三个地方,1)还在土壤里,2)被植物吸收,3)变成气态……,可能不正确,仅供参考
绿洲
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现在还在设计实验呢,没做呢。文献当然有,标准肯定没有。疯子哥设想的三个地方很对!
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LZ能不能将聚谷氨酸的分子式写出来呀,其分子量是多少?
绿洲
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聚谷氨酸是一种聚合物,分为低分子量,中分子量,高分子量,从几万到几百万不等。
liu999999
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原文由 avachen(avachen) 发表:
求关注! 初次试验的肥料到底用什么好一点呢?刚思考了一下,铵态氮在酸性土中本来就不易淋失,即使不加聚谷氨酸,淋失量也很低,可能看不出差异呢。用尿素呢,在土壤中转化太复杂,还有部分转化为氨挥发掉了,最后到底测什么形态的氮呢?使用磷或者钾肥?

以尿素或者硝态氮肥为试验对象,应该能出现理想的试验结果。
绿洲
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求关注! 初次试验的肥料到底用什么好一点呢?刚思考了一下,铵态氮在酸性土中本来就不易淋失,即使不加聚谷氨酸,淋失量也很低,可能看不出差异呢。用尿素呢,在土壤中转化太复杂,还有部分转化为氨挥发掉了,最后到底测什么形态的氮呢?使用磷或者钾肥?

以尿素或者硝态氮肥为试验对象,应该能出现理想的试验结果。
刘老师能讲一下原因吗?
liu999999
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求关注! 初次试验的肥料到底用什么好一点呢?刚思考了一下,铵态氮在酸性土中本来就不易淋失,即使不加聚谷氨酸,淋失量也很低,可能看不出差异呢。用尿素呢,在土壤中转化太复杂,还有部分转化为氨挥发掉了,最后到底测什么形态的氮呢?使用磷或者钾肥?

以尿素或者硝态氮肥为试验对象,应该能出现理想的试验结果。
刘老师能讲一下原因吗?

硝态氮不用讲你也会明白。尿素不稳定,在土壤尿酶的作用下分解成铵离子,铵离子可以被硝化酶转化为硝酸根离子,往下就比较容易理解了吧。
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