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聚谷氨酸做肥料缓释剂的研发方案

绿洲

2012/05/16

土壤固体废弃物监测

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/L的CaCl₂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A、B、C各2g，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

第1楼2012/05/17

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？

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〓疯子哥〓

第2楼2012/05/17

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

0

绿洲

第3楼2012/05/17

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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liu999999

第4楼2012/05/23

LZ能不能将聚谷氨酸的分子式写出来呀，其分子量是多少？

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绿洲

第5楼2012/05/24

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。

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liu999999

第6楼2012/05/24

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。
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？

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绿洲

第7楼2012/05/25

刘老师能讲一下原因吗？
liu999999(liu999999) 发表: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。

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liu999999

第8楼2012/05/25

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。
avachen(avachen) 发表:刘老师能讲一下原因吗？

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