一种抗菌载体土壤增氧剂及其制备方法技术领域
本发明涉及农业种植领域，特别是涉及一种抗菌载体土壤增氧剂及其制备方法。
背景技术
目前，农业用的肥料添加剂品类繁多，包括杀虫剂、抗菌剂、增氧剂、除草剂、土壤
改良剂等等。
其中，杀虫剂、抗菌剂等目前普遍采用的均为人工化学合成类的试剂，比如常用的
杀虫剂有呋虫胺、噻虫胺、噻虫啉、吡虫啉等等，常用的抗菌剂有百菌清、甲霉灵、万霉灵等
等。虽然这些试剂的杀虫、抗菌能力显著，但是其容易残留于植物以及土壤中，其对人体有
害，不够环保。对于果蔬等食用作物来说，农药残留量高会危害人体健康；对于植物来说，土
壤中残留大量农药会使土壤干硬化、裂化，从而导致肥力下降。
如公开号为CN105347944A的中国发明专利公开了一种抗立枯病的大豆富硅缓释
肥，所述肥料按照重量份配比如下：沸石25-30份、混合肥15-20份、尿素30-40份、磷酸二氢
铵15-20份、粉煤灰12-15份、凹凸棒粉5-7份、硅藻土3-5份、微量元素肥3-5份、甲氨基阿维
菌素苯甲酸盐2-3份、立枯病抗菌剂3-5份、缓释添加剂2-4份。该专利的肥料中就含有化学
合成的立枯病抗菌剂，会造成前文所述的一些问题。
此外，杀虫剂、抗菌剂、增氧剂、除草剂、土壤改良剂等这些肥料添加剂一般都是在
肥料制备过程中添加的，如果要使肥料同时具有多种功能，在制备过程中需要添加多种添
加剂，会导致生产流程过于复杂，而且成本也较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗菌载体土壤增氧剂及其制备方法。本发明巧妙地利
用抗菌成分作为增氧成分的载体，独创地将抗菌剂与增氧剂合二为一，具有抗菌和缓释增
氧的效果。且该抗菌载体为对环境、人体无害的物质。
本发明的具体技术方案为：一种抗菌载体土壤增氧剂，由内至外依次包括速释层、
缓释层和包膜层；所述速释层由以下物质组成：化学增氧剂35-45wt％、天然抗菌植物提取
物5-15wt％、海藻-芦荟复合凝胶载体40-46wt％、改性氧化钙4-6wt％、粘合剂1-3wt％；所
述缓释层由以下物质组成：化学增氧剂35-45wt％、天然抗菌植物提取物5-15wt％、改性β-
环糊精43-53wt％、粘合剂1-3wt％；所述包膜层为壳聚糖-淀粉-明胶交联膜。
本发明将抗菌剂与增氧剂合二为一，分别选用海藻-芦荟复合凝胶、改性β-环糊精
作为速释层和缓释层的载体。上述两种载体不仅具有缓释效果，负载量高；并且自身还具有
抗菌作用。其中，海藻-芦荟复合凝胶载体的主要成分为海藻提取物和芦荟凝胶，含有多糖
类、果胶物质，具有出色的抗菌、免疫功能，能够抑制土壤中的部分有害菌种，也能被植物根
部吸收增强植物自身抵抗力而免遭菌类、虫类侵蚀。改性β-环糊精也具有抗菌作用。
化学增氧剂能够持续释放氧，增强植物根部呼吸作用，促进生长。天然抗菌植物提
取物能够进一步提高抗菌性。并且上述物质均对环境、人体无害。
包膜层为壳聚糖-淀粉-明胶交联膜，壳聚糖也具有抗氧化和抗菌作用。
此外，目前普通的增氧剂，一般是与肥料混合制得的。一些具有缓释功能的肥料，
其增氧剂也同时具有缓释效果。但是，大多数的缓释肥料缓释效果不够理想，特别是在土壤
中吸水后容易造成前期突释，增氧剂被迅速消耗释放，导致增氧持久性严重下降。另一方
面，位于颗粒肥料核芯部分的增氧剂，却由于水分渗透进入肥料核芯的速度较慢，以及增氧
剂需要渗透穿过肥料外层的部分，增氧剂释放动力不足，导致后期的增氧效果大不如前期。
本发明的增氧剂可单独使用，也可添加至肥料中。本发明的增氧剂具有三层结构。
其中，包膜层为壳聚糖-淀粉-明胶交联膜，缓释层的载体为改性β-环糊精。改性β-环糊精内
部具有疏水空腔，能够对水分的渗透起到一定的延缓作用。包膜层的阻隔以及改性β-环糊
精的缓释作用，两者配合之下，使得增氧剂在前期遇水后不会迅速被释放，缓释速率更为稳
定，缓释持久性更强。速释层的载体为海藻-芦荟复合凝胶载体，并且海藻-芦荟复合凝胶载
体还负载有改性氧化钙。改性氧化钙吸水后会释放热量，这些热量会加速增氧剂在水中的
溶解，从而为增氧剂的释放提供动力，克服后期增氧剂释放效果较差的缺陷。
优选地，所述改性β-环糊精的制备方法为：将β-环糊精添加到其15-25倍质量的水
中，然后加热至60-70℃保温，得到β-环糊精溶液；分别将硝酸银溶液、硝酸铜溶液和硝酸铁
溶液添加到β-环糊精溶液中搅拌1-2h，进行金属离子吸附；最后冷却至室温，离心分离，干
燥、粉碎后制得改性β-环糊精。
β-环糊精在经过上述方法改性后，β-环糊精分子通过吸附、络合、接枝有多种不同
的金属离子，这些金属离子不仅自身具有出色的抗菌性，而且这些不同价位的金属离子在
β-环糊精吸收水后能够产生微磁场，在磁场中能够提高增氧剂中其他抗菌成分的抗菌活
性，提升抗菌效果。
优选地，所述β-环糊精与硝酸银、硝酸铜和硝酸铁的质量比为10:0.5-1.5:0.5-
1.5:0.4-0.8。
优选地，所述硝酸银溶液、硝酸铜溶液和硝酸铁溶液的添加速度为5-10mL/min。
优选地，所述天然抗菌植物提取物为油茶树叶提取物、大蒜提取物、果胶中的至少
一种。油茶树叶提取物中含有茶皂苷、茶多酚等物质，大蒜提取物中还有大蒜素，具有抗菌、
抗氧化作用。且油茶树叶提取物、大蒜提取物、果胶自身均属于天然提取物，无毒害，且抗菌
效果好。
优选地，所述海藻-芦荟复合凝胶载体的制备方法为：取海藻切碎并将其投入50-
100倍质量的水中，在95-105℃下加热20-30min；过滤后将海藻转移至其5-15倍质量的浓度
为3-5wt％的焦磷酸钠溶液中，在50-60℃下浸泡0.5-1.5h，得到粘稠状液体；将粘稠状液体
浓缩至固含量为45-55wt％，向粘稠状液体中添加其0.5-1.5倍质量的芦荟凝胶并搅拌均
匀；然后在40-50℃下保温，添加液体总质量1-3％的碳酸氢钠，搅拌反应10-20min，反应后
调节液体pH值至中性，最后干燥得到海藻-芦荟复合凝胶载体。
本发明的海藻-芦荟复合凝胶载体，可采用上述方法制得，主要是以海藻提取物和
芦荟凝胶为主要载体。海藻提取液呈粘稠状，与芦荟凝胶混合后，添加碳酸氢钠，碳酸氢钠
正好与海藻提取液中的酸性物质发生反应，生成二氧化碳气体，气体在凝胶液中制得大量
的毛细孔道，不仅能够提高载体的负载量，并且为增氧剂溶解后释放到土壤中提供了快速
通道，减小了渗透的阻力。并且海藻-芦荟复合凝胶载体具有很强的吸湿性，在后期能够加
速增氧剂的溶解速率，进一步克服后期增氧剂释放效果较差的缺陷。
优选地，所述改性氧化钙的制备方法为：将氧化钙与氢氧化钾按质量比100:0.1-
0.2添加至反应容器中混合均匀，将质量为氧化钙4-8wt％的环氧乙烷加压液化后通入反应
容器中，在惰性气体加压保护下将反应容器加热至140-160℃，搅拌反应2-3h；反应结束后
冷却至室温，得到改性氧化钙。
在改性氧化钙的制备过程中，以氢氧化钾和氧化钙作为共同的催化剂，使环氧乙
烷在氧化钙表面进行聚合，生成聚环氧乙烷层，该聚环氧乙烷层的作用是：由于氧化钙遇水
反应较为剧烈，可能会导致温度过高而造成安全隐患。当聚环氧乙烷包覆在氧化钙表面后，
由于聚环氧乙烷具有较好的吸水性，水分需要先经过其吸收后才能缓慢渗透到氧化钙表
面，起到了缓冲作用。
优选地，所述化学增氧剂为过氧化钙、过氧化脲和过碳酸钠中的至少一种。
优选地，所述粘合剂为聚维酮。一般的粘合剂是溶于水使用。由于本发明在制备过
程中增氧剂不宜遇水，而聚维酮溶于乙醇，因此作为粘合剂是较为合适的选择。
优选地，所述速释层、缓释层和包膜层的质量比为1:3-5:0.4-0.6。
一种抗菌载体土壤增氧剂的制备方法，步骤为：
步骤1：用无水乙醇将粘合剂溶解；同时将化学增氧剂、天然抗菌植物提取物、海
藻-芦荟复合凝胶载体、改性氧化钙混合搅拌均匀，然后用粘合剂粘合；粘合后依次经过造
粒、干燥和筛选，制得速释层。
步骤2：将改性β-环糊精与其0.4-0.8倍质量的水混合，搅拌呈糊状后，添加化学增
氧剂、天然抗菌植物提取物并分散均匀，然后干燥至含水率不大于3wt％，得到糊状物；用无
水乙醇将粘合剂溶解，将糊状物与速释层混合均匀后用粘合剂粘合，粘合后依次经过造粒、
干燥和筛选，制得缓释层。
步骤3：按质量比1:0.5-1.5:0.5-1.5分别称取壳聚糖、淀粉、明胶，添加至水中并
搅拌1-3h，然后加热至60-80℃直至形成均匀溶液；将均匀溶液与其0.1-0.3倍体积的1-
3wt％的戊二醛溶液混合，立即对步骤2制得的缓释层表面进行包膜，包膜后立即干燥，形成
包膜层，制得抗菌载体土壤增氧剂。
本发明制备方法在制备过程中尽量避免了增氧剂与水的接触，制得的增氧剂品质
高、稳定。
本发明的有益效果是：本发明巧妙地利用抗菌成分作为增氧成分的载体，独创地
将抗菌剂与增氧剂合二为一，具有抗菌和缓释增氧的效果。且该抗菌载体为对环境、人体无
害的物质。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
一种抗菌载体土壤增氧剂，由内至外依次包括速释层、缓释层和包膜层。
所述速释层由以下物质组成：过碳酸钠40wt％、天然抗菌植物提取物(油茶树叶提
取物)10wt％、海藻-芦荟复合凝胶载体43wt％、改性氧化钙5wt％、聚维酮2wt％。
所述缓释层由以下物质组成：过碳酸钠40wt％、天然抗菌植物提取物(油茶树叶提
取物)10wt％、改性β-环糊精48wt％、聚维酮2wt％。
所述包膜层为壳聚糖-淀粉-明胶交联膜。
所述速释层、缓释层和包膜层的质量比为1:4:0.5。
实施例2
一种抗菌载体土壤增氧剂，由内至外依次包括速释层、缓释层和包膜层。
所述速释层由以下物质组成：过氧化钙35wt％、天然抗菌植物提取物(大蒜提取
物)10wt％、海藻-芦荟复合凝胶载体46wt％、改性氧化钙6wt％、聚维酮3wt％。
所述缓释层由以下物质组成：过氧化钙35wt％、天然抗菌植物提取物(大蒜提取
物)10wt％、改性β-环糊精53wt％、聚维酮2wt％。
所述包膜层为壳聚糖-淀粉-明胶交联膜。
所述速释层、缓释层和包膜层的质量比为1:3:0.4。
实施例3
一种抗菌载体土壤增氧剂，由内至外依次包括速释层、缓释层和包膜层。
所述速释层由以下物质组成：过氧化脲45wt％、天然抗菌植物提取物(果胶)
10wt％、海藻-芦荟复合凝胶载体40wt％、改性氧化钙4wt％、聚维酮1wt％。
所述缓释层由以下物质组成：过氧化脲45wt％、天然抗菌植物提取物(果胶)
10wt％、改性β-环糊精43wt％、聚维酮2wt％。
所述包膜层为壳聚糖-淀粉-明胶交联膜。
所述速释层、缓释层和包膜层的质量比为1:5:0.6。
实施例4
实施例1的抗菌载体土壤增氧剂的制备方法为：
材料预制备：
所述海藻-芦荟复合凝胶载体的制备方法为：取海藻切碎并将其投入75倍质量的
水中，在100℃下加热25min；过滤后将海藻转移至其10倍质量的浓度为4wt％的焦磷酸钠溶
液中，在55℃下浸泡1h，得到粘稠状液体；将粘稠状液体浓缩至固含量为50wt％，向粘稠状
液体中添加其1倍质量的芦荟凝胶并搅拌均匀；然后在45℃下保温，添加液体总质量2％的
碳酸氢钠，搅拌反应15min，反应后调节液体pH值至中性，最后干燥得到海藻-芦荟复合凝胶
载体。
所述改性β-环糊精的制备方法为：将β-环糊精添加到其20倍质量的水中，然后加
热至65℃保温，得到β-环糊精溶液；分别将硝酸银溶液、硝酸铜溶液和硝酸铁溶液以7.5mL/
min的速率添加到β-环糊精溶液中搅拌1.5h，进行金属离子吸附；最后冷却至室温，离心分
离，干燥、粉碎后制得改性β-环糊精。其中，所述β-环糊精与硝酸银、硝酸铜和硝酸铁的质量
比为10:1:1:0.6。
所述改性氧化钙的制备方法为：将氧化钙与氢氧化钾按质量比100:0.15添加至反
应容器中混合均匀，将质量为氧化钙6wt％的环氧乙烷加压液化后通入反应容器中，在惰性
气体加压保护下将反应容器加热至150℃，搅拌反应2.5h；反应结束后冷却至室温，得到改
性氧化钙。
步骤1：用无水乙醇将粘合剂溶解；同时将化学增氧剂、天然抗菌植物提取物、海
藻-芦荟复合凝胶载体、改性氧化钙混合搅拌均匀，然后用粘合剂粘合；粘合后依次经过造
粒、干燥和筛选，制得速释层；
步骤2：将改性β-环糊精与其0.6倍质量的水混合，搅拌呈糊状后，添加化学增氧
剂、天然抗菌植物提取物并分散均匀，然后干燥至含水率不大于3wt％，得到糊状物；用无水
乙醇将粘合剂溶解，将糊状物与速释层混合均匀后用粘合剂粘合，粘合后依次经过造粒、干
燥和筛选，制得缓释层；
步骤3：按质量比1:1:1分别称取壳聚糖、淀粉、明胶，添加至水中并搅拌2h，然后加
热至70℃直至形成均匀溶液；将均匀溶液与其0.2倍体积的2wt％的戊二醛溶液混合，立即
对步骤2制得的缓释层表面进行包膜，包膜后立即干燥，形成包膜层，制得抗菌载体土壤增
氧剂。
实施例5
实施例2的抗菌载体土壤增氧剂的制备方法为：
材料预制备：
所述海藻-芦荟复合凝胶载体的制备方法为：取海藻切碎并将其投入50倍质量的
水中，在95℃下加热30min；过滤后将海藻转移至其5-15倍质量的浓度为3wt％的焦磷酸钠
溶液中，在50℃下浸泡1.5h，得到粘稠状液体；将粘稠状液体浓缩至固含量为45wt％，向粘
稠状液体中添加其0.5倍质量的芦荟凝胶并搅拌均匀；然后在40℃下保温，添加液体总质量
1％的碳酸氢钠，搅拌反应10min，反应后调节液体pH值至中性，最后干燥得到海藻-芦荟复
合凝胶载体。
所述改性β-环糊精的制备方法为：将β-环糊精添加到其15倍质量的水中，然后加
热至60℃保温，得到β-环糊精溶液；分别将硝酸银溶液、硝酸铜溶液和硝酸铁溶液以5mL/
min的速率添加到β-环糊精溶液中搅拌1h，进行金属离子吸附；最后冷却至室温，离心分离，
干燥、粉碎后制得改性β-环糊精。其中，所述β-环糊精与硝酸银、硝酸铜和硝酸铁的质量比
为10:0.5:0.5:0.4。
所述改性氧化钙的制备方法为：将氧化钙与氢氧化钾按质量比100:0.1添加至反
应容器中混合均匀，将质量为氧化钙4wt％的环氧乙烷加压液化后通入反应容器中，在惰性
气体加压保护下将反应容器加热至1400℃，搅拌反应3h；反应结束后冷却至室温，得到改性
氧化钙。
步骤1：用无水乙醇将粘合剂溶解；同时将化学增氧剂、天然抗菌植物提取物、海
藻-芦荟复合凝胶载体、改性氧化钙混合搅拌均匀，然后用粘合剂粘合；粘合后依次经过造
粒、干燥和筛选，制得速释层；
步骤2：将改性β-环糊精与其0.4倍质量的水混合，搅拌呈糊状后，添加化学增氧
剂、天然抗菌植物提取物并分散均匀，然后干燥至含水率不大于3wt％，得到糊状物；用无水
乙醇将粘合剂溶解，将糊状物与速释层混合均匀后用粘合剂粘合，粘合后依次经过造粒、干
燥和筛选，制得缓释层；
步骤3：按质量比1:0.5:0.5分别称取壳聚糖、淀粉、明胶，添加至水中并搅拌1h，然
后加热至60℃直至形成均匀溶液；将均匀溶液与其0.1倍体积的3wt％的戊二醛溶液混合，
立即对步骤2制得的缓释层表面进行包膜，包膜后立即干燥，形成包膜层，制得抗菌载体土
壤增氧剂。
实施例6
实施例3的抗菌载体土壤增氧剂的制备方法为：
材料预制备：
所述海藻-芦荟复合凝胶载体的制备方法为：取海藻切碎并将其投入100倍质量的
水中，在105℃下加热20min；过滤后将海藻转移至其15倍质量的浓度为5wt％的焦磷酸钠溶
液中，在60℃下浸泡0.5h，得到粘稠状液体；将粘稠状液体浓缩至固含量为55wt％，向粘稠
状液体中添加其1.5倍质量的芦荟凝胶并搅拌均匀；然后在50℃下保温，添加液体总质量
3％的碳酸氢钠，搅拌反应20min，反应后调节液体pH值至中性，最后干燥得到海藻-芦荟复
合凝胶载体。
所述改性β-环糊精的制备方法为：将β-环糊精添加到其25倍质量的水中，然后加
热至70℃保温，得到β-环糊精溶液；分别将硝酸银溶液、硝酸铜溶液和硝酸铁溶液以10mL/
min的速率添加到β-环糊精溶液中搅拌2h，进行金属离子吸附；最后冷却至室温，离心分离，
干燥、粉碎后制得改性β-环糊精。其中，所述β-环糊精与硝酸银、硝酸铜和硝酸铁的质量比
为10:1.5:1.5:0.8。
所述改性氧化钙的制备方法为：将氧化钙与氢氧化钾按质量比100:0.2添加至反
应容器中混合均匀，将质量为氧化钙8wt％的环氧乙烷加压液化后通入反应容器中，在惰性
气体加压保护下将反应容器加热至160℃，搅拌反应2h；反应结束后冷却至室温，得到改性
氧化钙。
步骤1：用无水乙醇将粘合剂溶解；同时将化学增氧剂、天然抗菌植物提取物、海
藻-芦荟复合凝胶载体、改性氧化钙混合搅拌均匀，然后用粘合剂粘合；粘合后依次经过造
粒、干燥和筛选，制得速释层；
步骤2：将改性β-环糊精与其0.8倍质量的水混合，搅拌呈糊状后，添加化学增氧
剂、天然抗菌植物提取物并分散均匀，然后干燥至含水率不大于3wt％，得到糊状物；用无水
乙醇将粘合剂溶解，将糊状物与速释层混合均匀后用粘合剂粘合，粘合后依次经过造粒、干
燥和筛选，制得缓释层；
步骤3：按质量比1:1.5:1.5分别称取壳聚糖、淀粉、明胶，添加至水中并搅拌3h，然
后加热至80℃直至形成均匀溶液；将均匀溶液与其0.3倍体积的1wt％的戊二醛溶液混合，
立即对步骤2制得的缓释层表面进行包膜，包膜后立即干燥，形成包膜层，制得抗菌载体土
壤增氧剂。
本发明制得的抗菌载体土壤增氧剂，其增氧时效可长达15-25天。
本发明中所用原料，若无特别说明，均为本领域的常用原料；本发明中所用方法，
若无特别说明，均为本领域的常规方法。