本发明涉及土壤调理技术领域，特别是涉及一种含高分子有机物的土壤调理剂及其制备方法。
背景技术：
众所周知，土壤是人类赖以生存的基础，是发展经济和农业最重要的资源；农田生态系统是消解城乡生活废弃物、维持碳氮硫磷等物质循环最重要的基础。然而我国耕地资源短缺是不争的事实，人均耕地面积少，人口众多，许多不宜农用的土壤被开垦为农田，耕地土壤质量整体偏低，中低产耕地占65％；高等耕地流失过快，补充耕地等级偏低，以次充好的情况很严重，耕地质量总体下降，已严重影响到我国耕地的生产能力，威胁我国粮食安全。从这个意义上讲，仅保住18亿亩耕地数量是远远不够的，同时还要保证耕地质量，确保耕地生产能力的稳步提升。
土壤调理剂是指加入土壤中用于改善土壤的物理和(或)化学性质及(或)生物活性的物料。土壤调理剂的剂型一般有粉剂、颗粒和水剂，目前多数为粉剂，但粉剂存在如下问题：一是人工撒施易飞扬漂移，极难保证施用量和均匀度，常因局部过量导致土壤结块或局部石灰化，对作物根系和土壤微生物生长不利，而且劳动强度大、效率低、环境差；二是粉剂无法进行机械化作业，增加人工成本。颗粒剂的土壤调理剂制作工艺相对复杂，需要添加粘结剂等一系列助剂进行造粒，生产效率低、成本较高。水剂的土壤调理产品具有速溶、施用均匀、高效便捷等优点，可通过设施管道随肥料一起施用；同时水剂生产成本低，无需烘干造粒，生产环境清洁，不存在粉尘、烟雾、废水、废渣等排放问题。
聚丙烯酰胺(PAM)是近年来研究较多、最具代表性的土壤调理物质，它在防止水土流失、保水保肥等方面应用效果显著。专利CN201410019940.5中利用聚丙烯酰胺(PAM)、保水剂(SAP)或者二者混施，得到粉剂土壤调理产品；使用时需要将干粉聚丙烯酰胺(PAM)与土壤按1：20的重量比混合均匀后撒施地表，不但操作费时费力，同时难以保证施用均匀性，现场操作环境差、粉尘大。专利CN200910079403.9中将聚丙烯酰胺(PAM)与作物秸秆水解物按一定比例混合，得到粉剂的土壤调理产品；使用时既可直接施用，也可配成溶液施用，但选择配制溶液施用时，聚丙烯酰胺(PAM)需要提前一天溶解于水中，以保证其完全溶解，无法做到现配现用，准备工作耗时繁琐。专利CN201410150439.2中是将聚丙烯酰胺(PAM)与其他物质进行混合，然后滚筒造粒、筛分，最后制得粒径2.00mm-3.00mm的颗粒状土壤调理剂，生产工艺复杂，增加了造粒工艺，同时也提高了生产成本。
为解决土壤调理剂存在的上述问题，开发一种既高效又使用便捷的液体型含聚丙烯酰胺(PAM)乳液的土壤调理剂很有必要。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种土壤调理剂及其制备方法，所述土壤调理剂不仅能改善土壤理化结构、提高土壤团聚体及有机质含量、提高土壤保水保肥性，而且制备工艺简单、生产成本低、溶解速度快，施用均匀。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种土壤调理剂，其主要组份及其重量百分比如下：聚丙烯酰胺(PAM)90％-96％、水溶性有机碳(SOC)1％-3％、聚天冬氨酸2％-4％和聚谷氨酸1％-3％。
进一步地，所述的聚丙烯酰胺(PAM)为水包水型阴离子聚丙烯酰胺乳液，分子量为1000万-2000万，固含量为35％-45％。
进一步地，所述的水溶性有机碳(SOC)由植物残体处理得到。
进一步地，所述的植物残体为秸秆、水草、农产品加工废渣中的一种或多种。
本发明为解决上述技术问题而采用的另一技术方案是提供一种上述土壤调理剂的制备方法，包括如下步骤：(1)制备分子量1000万-2000万的水包水型阴离子聚丙烯酰胺乳液；(2)向反应釜中加入预定量的水包水型阴离子聚丙烯酰胺乳液，搅拌；(3)向所述步骤(2)得到的溶液中加入预定量的水溶性有机碳(SOC)和聚谷氨酸；(4)向所述步骤(3)得到的溶液中加入预定量的聚天冬氨酸，搅拌静置，待气泡消除即可得到含聚丙烯酰胺(PAM)乳液的土壤调理剂。
进一步地，所述步骤(1)水包水型阴离子聚丙烯酰胺乳液的制备包括如下步骤：将重量百分比15％-30％的非离子单体、3％-12％的阴离子单体、20％-30％的无机盐、5％-15％的稳定剂按预定重量比例溶于水中，溶解后，通氮气保护，调节溶液pH至6-7，控制反应温度为20℃-60℃，于恒温水浴中搅拌后，将重量百分比0.1％-1％的引发剂加入反应体系中，恒温反应6h-8h，即得到分子量1000万-2000万的水包水型阴离子聚丙烯酰胺乳液。
进一步地，所述非离子单体为丙烯酰胺、所述阴离子单体为丙烯酸钠、所述无机盐为硫酸铵、所述稳定剂为聚乙烯基吡咯烷酮或不同分子量的聚乙二醇，所述引发剂为过硫酸铵和亚硫酸钠的水溶液、偶氮类引发剂中的一种或其混合物。
进一步地，所述聚乙二醇的分子量为6000-10000。
本发明提供的一种液体型含聚丙烯酰胺(PAM)乳液的高效土壤调理剂及其制备方法，对比现有技术具有如下有益效果：1、所得土壤调理剂为液体，可通过设施管道与肥料一同施用，高效便捷；2、溶解快，无需长时间搅拌更不需要提前溶解，省时省力；3、施用均匀，不会因局部施用过量而不利于作物根系生长和土壤微生物繁殖；4、生产环境清洁，不存在粉尘、烟雾、废水、废渣等排放问题；5、液体型生产工艺简单，无需烘干造粒，生产效率高、成本低；6、阴离子聚丙烯酰胺乳液的合成只选用水作为溶剂，不含其他有机溶剂和表面活性剂，绿色环保不会产生二次污染；7、通过选择合适的稳定剂、引发剂、反应浓度等，可制得高分子量和高固含量的水包水型阴离子聚丙烯酰胺乳液；8、合成的水包水型阴离子聚丙烯酰胺乳液中丙烯酰胺单体残留量低，小于0.05％，达到食品级聚丙烯酰胺的要求；9、水溶性有机碳(SOC)由植物残体所得，属于废弃物回收利用，同时分子量小，吸收利用率高；10、各原料配比合理、产生协同作用，拓展了土壤调理剂产品的功能，具有保水保肥的同时大大提高作物产量和品质；11、应用范围广，不局限于某一特定类型土壤。
具体实施方式
下面结合实例对本发明做进一步的说明，但不应理解为是对本发明的限制。
实施例1
(1)向反应釜中加入250kg丙烯酰胺、50kg丙烯酸钠、300kg硫酸铵、60kg聚乙烯基吡咯烷酮以及330kg水，通氮气保护，搅拌溶解均匀后，用30％氢氧化钠水溶液调节pH至6，控制反应温度至25℃，于恒温水浴中搅拌30min后，将10kg质量浓度为0.5％的过硫酸铵/亚硫酸钠(质量比为5:1)混合水溶液加入反应体系中，恒温反应8h后，即得到分子量1000万、37％固含量的水包水型阴离子聚丙烯酰胺乳液；(2)向反应釜中加入900kg步骤(1)中制备的水包水型阴离子聚丙烯酰胺乳液，搅拌；(3)一边搅拌，一边向步骤(2)得到的溶液中加入30kg水溶性有机碳(SOC)和30kg聚谷氨酸，调转速，搅拌均匀；(4)一边搅拌，一边向步骤(3)得到的溶液中加入40kg聚天冬氨酸，溶液搅拌均匀静置，待气泡完全消除即可得到一种含聚丙烯酰胺(PAM)乳液的土壤调理剂。
实施例2
(1)向反应釜中加入260kg丙烯酰胺、50kg丙烯酸钠、290kg硫酸铵、60kg聚乙二醇6000以及330kg水，通氮气保护，搅拌溶解均匀后，用30％氢氧化钠水溶液调节pH至6.5，控制反应温度至40℃，于恒温水浴中搅拌30min后，将5kg质量浓度为0.5％的过硫酸铵/亚硫酸钠(质量比为5:1)混合水溶液和5kg质量浓度为0.5％的偶氮二异丙基脒盐水溶液加入反应体系中，恒温反应7h后，即得到分子量1300万、39％固含量的水包水型阴离子聚丙烯酰胺乳液；(2)向反应釜中加入930kg步骤(1)中制备的水包水型阴离子聚丙烯酰胺乳液，搅拌；(3)一边搅拌，一边向步骤(2)得到的溶液中加入20kg水溶性有机碳(SOC)和20kg聚谷氨酸，调转速，搅拌均匀；(4)一边搅拌，一边向步骤(3)得到的溶液中加入30kg聚天冬氨酸，溶液搅拌均匀静置，待气泡完全消除即可得到一种含聚丙烯酰胺(PAM)乳液的土壤调理剂。
实施例3
(1)向反应釜中加入260kg丙烯酰胺、50kg丙烯酸钠、280kg硫酸铵、60kg聚乙二醇8000以及340kg水，通氮气保护，搅拌溶解均匀后，用30％氢氧化钠水溶液调节pH至7，控制反应温度至55℃，于恒温水浴中搅拌30min后，将10kg质量浓度是0.5％的偶氮二异丙基脒盐水溶液加入反应体系中，恒温反应6h后，即得到分子量1800万、42％固含量的水包水型阴离子聚丙烯酰胺乳液；(2)向反应釜中加入950kg步骤(1)中制备的水包水型阴离子聚丙烯酰胺乳液，搅拌；(3)一边搅拌，一边向步骤(2)得到的溶液中加入20kg水溶性有机碳(SOC)和10kg聚谷氨酸，调转速，搅拌均匀；(4)一边搅拌，一边向步骤(3)得到的溶液中加入20kg聚天冬氨酸，溶液搅拌均匀静置，待气泡完全消除即可得到一种含聚丙烯酰胺(PAM)乳液的土壤调理剂。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。