一种丘陵土壤快速蓄水增肥复配材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及丘陵荒坡地±壤蓄水增肥技术领域，特别设及一种丘陵±壤快速蓄水 增肥复配材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 江苏省丘陵山区主要分布在与山东省交界的省境北部W及与安徽省、浙江省相邻 的省境西部、南部，并延伸至太湖沿湖丘陵带。全省丘陵山区总面积约156万hm2,占全省总 面积的15%。已开发利用面积13. 1万hm2,仍然有大量的±地未开发利用，±地资源利用 率依然很低，经济发展仍然相对滞后。同时，江苏丘陵地区的水±流失率非常高，给丘陵地 区的开发带来了新的难题。江苏省丘陵山区的水±流失主要是由±壤质地、降雨、植被、地 形地貌等多种因素组成。山丘区地势落差较大，坡度较睹，部分山丘区林草稀疏，±薄缺水， 植被覆盖率低，在降雨、径流等作用下很容易发生面蚀和沟蚀等。缺乏植被固结±壤、截留 雨水等屏障作用是丘陵山区水±流失较易发生的一个重要因素。
[0003] 目前，国内对于荒坡地的水±保持工作及生态修复研究主要集中在W下几个方 面：（1)封-造-育型似林-果-农复合型（3)林-农结合型（4)高产高效型（5)旅游 观光型等等。
[0004] 然而，不论采用何种方法进行丘陵地区的生态体系改造，都必须解决丘陵地区的 ±壤水肥缺失，且流失较快的难题。众所周知，影响退化生态系统恢复重建的主导生态因子 是±壤因子，主要是±壤肥力和水分。对于极度退化的生态系统，其特点是无植被覆盖，水 ±流失严重，±壤极度贫瘡，±壤结构及其透水性和保水性差。在雨季阶段，虽然降水量多， 但绝大部分被流失或被蒸发掉，±壤真正吸收的水分很少，植物能够利用的就更有限。雨 过天晴，在强烈的阳光福射作用下，表±很快呈现出干旱的现象，对植物的生长发育极为不 利。干湿季明显的特点，一方面让雨季大量雨水流走，并产生径流侵蚀；另一方面使旱季± 壤有效含水量降低，各种植物和±壤微生物存活率低，±壤有机质降低，±壤结构性变差， 微生物数量和活性下降，加大了±壤退化强度。因此，丘陵地区荒坡地的生态问题首要是 控制水±流失，增加雨水入渗率，提高±壤肥力和改善±壤理化结构，增加植被覆盖率的问 题。
[0005] 吸水保水性树脂是近年来开发的新型功能高分子材料，是指能够吸收并保持自身 重量数百倍乃至数千倍水分的高分子，通常又被称为高吸水性聚合物、超强吸水剂。它是 一种含有强亲水性基团，轻度交联的功能高分子。具有保水性强，吸水可逆性，保持的水可 W被植物吸收和利用，并能在植物根系附近形成一个局部湿润环境，能很好起到"微型水 库"的作用。±壤中混入0. 1 % -1. 0%的高吸水树脂后，即使±壤中水分过多或因干早缺水 时都能保持±壤的有效湿度稳定，可减少诱水的次数，促进作物生长。目前，国内关于利用 保水剂改善砂质±壤水分状况的报道较多，就江苏地区质地偏粘的丘陵坡地黄栋壤而言利 用保水剂改善±壤水分特征状况的报道较少。如专利申请号为200610124735.0的发明专 利申请公布了一种保水保肥的多功能高分子复合材料及其制备方法，虽然复合材料集保水 剂、矿物质肥料（氮、憐、钟）和起缓释作用的高分子聚氨醋软质泡沫材料于一体。然而，高 吸水树脂的吸水保水能力受外界环境因素影响较大，理论的吸水倍率是指吸收去离子水的 情况。矿质肥料的使用大大降低了保水剂吸水保水性能（由几百倍降至几十倍见表1)，随 着矿质肥料用量的增加（电导率升高）保水剂的吸水性能明显下降。用量超过50%的高分 子聚氨醋软质泡沫材料施用到农田后完全降解需要上百年，长期施用可造成农田污染，使 ±壤的生产力下降，不利于农业的可持续发展。另外，也有利用农作物茎杆作为添加材料制 作吸水保水复混合保水剂的，为使作物茎杆入±后便于分解不至于影响±壤的可耕性，要 对作物茎杆做复杂的前处理。如专利申请号为200910254618的发明专利申请公开了一种 采用麦賴杆为原料制备高吸水性树脂的方法。另有为增加±壤肥力将化肥添加到作物茎杆 后与各种保水剂混合制成的产品。如专利申请号为200810232345的发明专利申请公开了 一种±壤保水保肥剂及其制备方法。也有用黏±矿物、泥炭、腐殖酸、保水剂及无机肥为原 料复合而成，主要用于沙化±地抗旱蓄水、±壤改良的，如专利申请号为201410489209的 发明专利申请公开了一种具有保水保肥作用的复合材料等等。本发明主要是W发酵后的种 养业生物垫料为主的有机物料与耐盐型吸水保水材料进行接枝共聚，所得制品即可加速± 壤蓄水又富含作物所需营养元素。
[0006] 表1溶液中矿质元素含量对保水剂吸水倍率的影响
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[0008] 我省是农业大省，有机废弃物数量庞大，传统的有机废弃物处理处置的主要方式 是填埋或焚烧，运不仅对环境造成污染，而且也是一种资源浪费。随着人们可持续发展意识 和对环境生态要求的逐步提高，加之环保意识的日益增强，越来越多的人开始关注有机废 弃物的资源化利用，将它们加工成基质、有机肥或有机覆盖物。W农业废弃物制成的有机物 料含有大量的养分，能够保持植物的正常生长（见表2:有机物料基本理化性状）；有机物 料养分存在缓释效应，随着施入±壤后慢慢释放养分，具有一定的保肥效果。
[0009] 表2 :有机物料基本理化性状
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【发明内容】
[0011] 本发明的一个目的在于提供一种能够提升±壤对水分的吸收速率和持水能力，并 且增加干旱季±壤墙情的丘陵±壤快速蓄水增肥复配材料及其制备方法，减少丘陵坡地雨 季地表径流造成的肥水损失，实现丘陵荒地环境条件下±壤蓄水增肥。
[0012] 为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：一种丘陵±壤快速蓄水增肥复配材 料，由有机物料、耐盐型吸水保水材料和接枝共聚混合液经接枝共聚避氧表面交联反应制 成。
[0013] 上述丘陵±壤快速蓄水增肥复配材料，所述有机物料为发酵床废弃垫料和/畜禽 粪便。
[0014] 上述丘陵±壤快速蓄水增肥复配材料，所述接枝共聚混合液为N，N-亚甲基双丙 締酷胺、甲醇和水混合后形成的混合液。
[0015] 上述丘陵±壤快速蓄水增肥复配材料的制备方法，包括如下步骤：
[0016] (1)制备有机物料；
[0017] (2)制备接枝共聚混合液；
[0018] (3)接枝共聚反应：将步骤（1)中的有机物料和步骤（2)中的接枝共聚混合液混 合，并加入耐盐型吸水保水材料，进行接枝共聚避氧表面交联反应；
[0019] (4)将步骤（3)中的反应产物烘干、粉碎及干燥即得丘陵±壤快速蓄水增肥复配 材料。
[0020] 上述丘陵±壤快速蓄水增肥复配材料的制备方法，在步骤（1)中，具体包括如下 步骤：
[0021] (1-1)W农用发酵床的垫料和/或畜禽粪便为原料；
[0022] (1-2)调节原料的含水量和碳氮比；
[0023] (1-3)将原料堆置发酵，获得熟化原料；
[0024] (1-4)去除熟化原料中的游离盐分；
[002引 （1-?烘干、粉碎和过筛后即得有机物料。
[0026] 上述丘陵±壤快速蓄水增肥复配材料的制备方法，在步骤（1-1)中：农用发酵床 的垫料为猪圈清理出的发酵床废弃垫料；在步骤（1-2)中：碳氮比控制在（16~25) :1，含 水量控制在50wt%~60wt%，针对碳氮比偏高的发酵床废弃垫料，通过添加猪粪调节，针 对碳氮比偏低通过添加賴杆调节；在步骤（1-3)中：将调节好含水量和碳氮比后的发酵床 废弃垫料堆置发酵，每隔两天翻抛一次，发酵1~2个月，堆置发酵至腐熟度80 % ± 2 %，整 个发酵过程中要至少有屯天或屯天W上，保证溫度在50°C或50°CW上，得到熟化原料；在 步骤（1-4)中：向熟化原料中加水，使熟化原料与水的质量比例保持在1:3-5,W3(K)r/min 的速度揽拌120min，过滤，重复上述步骤至滤出液电导值在900-1100us/cm时，将滤出物放 置65°C烘箱中烘干，粉碎后过筛，保留20-60目级有机物料。
[0027] 上述丘陵±壤快速蓄水增肥复配材料的制备方法，在步骤（2)中，具体包括如下 步骤：
[0028] (2-1)准备交联剂和交联剂溶剂；
[002引 （2-?将交联剂溶解于交联剂溶剂，制成接枝共聚混合液。
[0030] 丘陵±壤快速蓄水增肥复配材料的制备方法，在步骤（2-1)中：交联剂为N，N-亚 甲基双丙締酷胺、丙Ξ醇或戊二醒中的一种。交联剂溶剂为甲醇和水，甲醇和水的体积比Vm/X为0. 5-3 :1，Vm代表甲醇的体积，代表水的体积，N，N-亚甲基双丙締酷胺用量为耐 盐型吸水保水材料使用量的0. % -0. 8wt%;在步骤（2-2)中：首先将N，N-亚甲基双丙 締酷胺溶于甲醇溶液中，加水，揽拌混合。
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