本发明涉及农作物生产领域，特别是一种土壤保水剂及其制备方法。
背景技术：
作为化控节水材料的一种，土壤保水剂又称高吸水性树脂，分子间为交联聚合而成的网状结构，含有很强的亲水性基团，它可以通过水合作用迅速吸收自身质量十倍、百倍甚至千倍的水分，形成凝胶，并且可以反复吸水。保水剂能够稳定土壤结构，降低土壤容重，提高土壤毛管持水量、增加水分入渗，控制土壤水分的蒸发，降低干旱胁迫，促进植物生长发育。按原料来源可分为合成树脂类、淀粉类和纤维素类。淀粉类保水剂的原料来源丰富，产品吸水倍率高，但吸水后凝胶强度低，长期保水性差，在使用中易受细菌等微生物分解而失去吸水、保水作用。纤维素类保水剂吸水倍率较低，同时也容易受细菌的分解失去吸水、保水的能力。目前，保水剂的主流产品是合成树脂类，以聚丙烯酸盐类、聚丙烯腈水解物、醋酸乙烯酯共聚物、改性聚乙烯醇类为主，多数保水剂保水持续时间过短，表面上能吸水但时间长了便失去了吸水和释放水的能力，导致在土壤潮湿时容易腐蚀植物根部，在干旱条件下容易引起土壤板结。另外，现有技术的保水剂的功能主要是保水，对农田起不到营养的作用，这也是其弊端之一。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对目前保水剂起不到营养农田、保水时效短的问题，提供一种土壤保水剂及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种土壤保水剂，包括微生物呼吸响应型添加剂、活性菌添加剂、吸附型颗粒添加剂；
所述微生物呼吸响应型添加剂的制备方法为：
取乙烯基磺酸钠按质量比5~8：1~3加入甲基丙烯酸二乙氨基乙酯混合，得混合物，取混合物按质量比1~4：40~50加入去离子水，升温至75~80℃搅拌混合，再加入混合物质量5~10%的过硫酸铵，于75~80℃保温3~6h，透析，取透析液抽滤，取抽滤渣冷冻干燥，即得微生物呼吸响应型添加剂。
所述吸附型颗粒添加剂的制备方法为：
（1）取沸石活化，冷却至室温，得冷却物，取冷却物按质量比1~5：10~20加入氢氧化钠溶液搅拌混合，抽滤，取滤渣经去离子水洗涤，干燥，粉碎过200目筛，收集过筛颗粒；
（2）取过筛颗粒按质量比3~10：1~3：10~30加入溴代十六烷基吡啶、乙醇，超声，于30~40℃搅拌混合3~6h，过滤，取滤饼旋转蒸发，干燥，即得吸附型颗粒添加剂。
所述步骤（1）中的活化条件为：升温至250~300℃保温20~30min，再升温至400~450℃活化2~4h。
所述活性菌添加剂为：取丛枝根真菌按质量比3~6：1~4加入蓝细菌混合，即得。
一种土壤保水剂的制备方法，包括如下步骤：
s1.取壳聚糖按质量比1~4：10~15加入乙酸溶液，于30~40℃搅拌混合20~30min，得混合液，取混合液按质量比10~30：1~3加入柠檬酸，于1~4%搅拌混合30~40min，得搅拌混合物，按质量份数计，取30~40份搅拌混合物、10~20份微生物呼吸响应型添加剂、5~10份活性菌添加剂、80~100份水搅拌混合，得搅拌混合物a；
s2.按质量份数计，取8~15份n-异丙基丙烯酰胺、1~3份聚乙二醇二丙烯酸酯、0.3~0.5份三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷、80~90份四氢呋喃搅拌混合，得混合物a，按质量份数计，取50~70份搅拌混合物a、50~60份混合物a、20~40份细菌纤维素、5~10份营养素、10~20份吸附型颗粒添加剂、2~4份n-羟基琥珀酰亚胺、0.5~1份1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐、1~3份1-羟基苯并三唑混合，得混合物a，通入氮气保护，再加入混合物a质量1~5%的偶氮二异丁氰，于55~65℃搅拌混合12~24h，旋转蒸发，即得土壤保水剂。
所述步骤s1中搅拌混合物a的搅拌混合条件为：于25~30℃搅拌混合30~50min。
所述步骤s2中的营养素为：按质量份数计，取30~60份尿素、20~30份碳酸氢铵、5~10份磷矿粉、5~10份草木灰、10~15份过磷酸钙混合，即得。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明以壳聚糖为第一种网络结构，在网络结构中加入以乙烯基磺酸钠、甲基丙烯酸二乙氨基乙酯等物质，经引发剂引发制备得到的微生物呼吸响应型添加剂，土壤微生物在呼吸作用时，逸出二氧化碳，此时利用甲基丙烯酸二乙氨基乙酯中具有疏水态的叔胺基团，该基团能够在水中与二氧化碳气体发生质子化反应，形成季铵盐和碳酸氢盐，同时加入的乙烯基磺酸钠具有亲水性能，将两者结合，与土壤中的水分结合，微生物呼吸响应型添加剂在与二氧化碳反应的过程中网络结构粘度上升，能较好的锁住水分，土壤中微生物的呼吸作用是一直存在的，所以能辅助保水剂长效的进行水分保存；
（2）本发明中在第一种网络结构中同时加入丛枝根真菌、蓝细菌混合，微生物呼吸响应型添加剂中与二氧化碳的作用，释放出的游离的碳酸氢根离子可以作为自养型微生物生长繁殖的碳源，从而转化为有机质，刺激土壤活性，同时产生的有机质为土壤提供营养物质，促进土壤的养分增加，辅助以尿素等土壤所需营养成分在保水的同时带来养分，第一种网络结构机械性能差，能先破裂释放于土壤中，激活土壤活性，刺激微生物的生长，提供养分；
（3）本发明将沸石经溴代十六烷基吡啶改性，提高其吸水活性，增大水分吸附量，将其加入到以n-异丙基丙烯酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯、三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷为原料制备的第二种网络结构中，聚乙二醇二丙烯酸酯提高了网络结构的交联密度，三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷并与细菌纤维素形成复配，其储能模量大大提高，机械性能增强，将吸收的水分锁定于凝胶网络结构中，并缓慢释放，同时凝胶的力学性能增强不会受到外力的冲击而流失，能够固定于土壤中，稳定的发挥保水性能，进行溶胀，将第一种网络结构和第二种网络结构进行互穿，相互交联，各自发挥各自的网络优势，提高保水性能。
具体实施方式
微生物呼吸响应型添加剂的制备方法为：
取乙烯基磺酸钠按质量比5~8：1~3加入甲基丙烯酸二乙氨基乙酯混合，得混合物，取混合物按质量比1~4：40~50加入去离子水，升温至75~80℃搅拌混合30~50min，再加入混合物质量5~10%的过硫酸铵，于75~80℃保温3~6h，透析，取透析液抽滤，取抽滤渣冷冻干燥，即得微生物呼吸响应型添加剂。
活性菌添加剂：取丛枝根真菌按质量比3~6：1~4加入蓝细菌混合，即得。
吸附型颗粒添加剂的制备方法为：
（1）取沸石升温至250~300℃保温20~30min，再升温至400~450℃活化2~4h，冷却至室温，得冷却物，取冷却物按质量比1~5：10~20加入质量分数为2%的氢氧化钠溶液，搅拌混合8~10h，抽滤，取滤渣经去离子水洗涤，干燥，粉碎过200目筛，收集过筛颗粒；
（2）取过筛颗粒按质量比3~10：1~3：10~30加入溴代十六烷基吡啶、质量分数为85%的乙醇，超声10~30min，于30~40℃搅拌混合3~6h，过滤，取滤饼旋转蒸发，干燥，即得吸附型颗粒添加剂。
营养素：按质量份数计，取30~60份尿素、20~30份碳酸氢铵、5~10份磷矿粉、5~10份草木灰、10~15份过磷酸钙混合，即得。
一种土壤保水剂的制备方法，包括如下步骤：
s1.取壳聚糖按质量比1~4：10~15加入质量分数为20%的乙酸溶液，于30~40℃搅拌混合20~30min，得混合液，取混合液按质量比10~30：1~3加入柠檬酸，于1~4%搅拌混合30~40min，得搅拌混合物，按质量份数计，取30~40份搅拌混合物、10~20份微生物呼吸响应型添加剂、5~10份活性菌添加剂、80~100份水，于25~30℃搅拌混合30~50min，得搅拌混合物a；
s2.按质量份数计，取8~15份n-异丙基丙烯酰胺、1~3份聚乙二醇二丙烯酸酯、0.3~0.5份三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷、80~90份四氢呋喃混合，于40~60℃搅拌混合20~50min，得混合物a，按质量份数计，取50~70份搅拌混合物a、50~60份混合物a、20~40份细菌纤维素、5~10份营养素、10~20份吸附型颗粒添加剂、2~4份n-羟基琥珀酰亚胺、0.5~1份1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐、1~3份1-羟基苯并三唑混合，得混合物a，通入氮气保护，再加入混合物a质量1~5%的偶氮二异丁氰，于55~65℃搅拌混合12~24h，旋转蒸发，即得土壤保水剂。
微生物呼吸响应型添加剂的制备方法为：
取乙烯基磺酸钠按质量比5：1加入甲基丙烯酸二乙氨基乙酯混合，得混合物，取混合物按质量比1：40加入去离子水，升温至75℃搅拌混合30min，再加入混合物质量5%的过硫酸铵，于75℃保温3h，透析，取透析液抽滤，取抽滤渣冷冻干燥，即得微生物呼吸响应型添加剂。
活性菌添加剂：取丛枝根真菌按质量比3：1加入蓝细菌混合，即得。
吸附型颗粒添加剂的制备方法为：
（1）取沸石升温至250℃保温20min，再升温至400℃活化2h，冷却至室温，得冷却物，取冷却物按质量比1：10加入质量分数为2%的氢氧化钠溶液，搅拌混合8h，抽滤，取滤渣经去离子水洗涤，干燥，粉碎过200目筛，收集过筛颗粒；
（2）取过筛颗粒按质量比3：1：10加入溴代十六烷基吡啶、质量分数为85%的乙醇，超声10min，于30℃搅拌混合3h，过滤，取滤饼旋转蒸发，干燥，即得吸附型颗粒添加剂。
营养素：按质量份数计，取30份尿素、20份碳酸氢铵、5份磷矿粉、5份草木灰、10份过磷酸钙混合，即得。
一种土壤保水剂的制备方法，包括如下步骤：
s1.取壳聚糖按质量比1：10加入质量分数为20%的乙酸溶液，于30℃搅拌混合20min，得混合液，取混合液按质量比10：1加入柠檬酸，于1%搅拌混合30min，得搅拌混合物，按质量份数计，取30份搅拌混合物、10份微生物呼吸响应型添加剂、5份活性菌添加剂、80份水，于25℃搅拌混合30min，得搅拌混合物a；
s2.按质量份数计，取8份n-异丙基丙烯酰胺、1份聚乙二醇二丙烯酸酯、0.3份三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷、80份四氢呋喃混合，于40℃搅拌混合20min，得混合物a，按质量份数计，取50份搅拌混合物a、50份混合物a、20份细菌纤维素、5份营养素、10份吸附型颗粒添加剂、2份n-羟基琥珀酰亚胺、0.5份1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐、1份1-羟基苯并三唑混合，得混合物a，通入氮气保护，再加入混合物a质量1%的偶氮二异丁氰，于55℃搅拌混合12h，旋转蒸发，即得土壤保水剂。
微生物呼吸响应型添加剂的制备方法为：
取乙烯基磺酸钠按质量比8：3加入甲基丙烯酸二乙氨基乙酯混合，得混合物，取混合物按质量比4：50加入去离子水，升温至80℃搅拌混合50min，再加入混合物质量10%的过硫酸铵，于80℃保温6h，透析，取透析液抽滤，取抽滤渣冷冻干燥，即得微生物呼吸响应型添加剂。
活性菌添加剂：取丛枝根真菌按质量比6：4加入蓝细菌混合，即得。
吸附型颗粒添加剂的制备方法为：
（1）取沸石升温至300℃保温30min，再升温至450℃活化4h，冷却至室温，得冷却物，取冷却物按质量比5：20加入质量分数为2%的氢氧化钠溶液，搅拌混合10h，抽滤，取滤渣经去离子水洗涤，干燥，粉碎过200目筛，收集过筛颗粒；
（2）取过筛颗粒按质量比10：3：30加入溴代十六烷基吡啶、质量分数为85%的乙醇，超声30min，于40℃搅拌混合6h，过滤，取滤饼旋转蒸发，干燥，即得吸附型颗粒添加剂。
营养素：按质量份数计，取60份尿素、30份碳酸氢铵、10份磷矿粉、10份草木灰、15份过磷酸钙混合，即得。
一种土壤保水剂的制备方法，包括如下步骤：
s1.取壳聚糖按质量比4：15加入质量分数为20%的乙酸溶液，于40℃搅拌混合30min，得混合液，取混合液按质量比30：3加入柠檬酸，于4%搅拌混合40min，得搅拌混合物，按质量份数计，取40份搅拌混合物、20份微生物呼吸响应型添加剂、10份活性菌添加剂、100份水，于30℃搅拌混合50min，得搅拌混合物a；
s2.按质量份数计，取15份n-异丙基丙烯酰胺、3份聚乙二醇二丙烯酸酯、0.5份三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷、90份四氢呋喃混合，于60℃搅拌混合50min，得混合物a，按质量份数计，取70份搅拌混合物a、60份混合物a、40份细菌纤维素、10份营养素、20份吸附型颗粒添加剂、4份n-羟基琥珀酰亚胺、1份1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐、3份1-羟基苯并三唑混合，得混合物a，通入氮气保护，再加入混合物a质量5%的偶氮二异丁氰，于65℃搅拌混合24h，旋转蒸发，即得土壤保水剂。
微生物呼吸响应型添加剂的制备方法为：
取乙烯基磺酸钠按质量比7：2加入甲基丙烯酸二乙氨基乙酯混合，得混合物，取混合物按质量比3：45加入去离子水，升温至77℃搅拌混合40min，再加入混合物质量7%的过硫酸铵，于78℃保温4h，透析，取透析液抽滤，取抽滤渣冷冻干燥，即得微生物呼吸响应型添加剂。
活性菌添加剂：取丛枝根真菌按质量比5：3加入蓝细菌混合，即得。
吸附型颗粒添加剂的制备方法为：
（1）取沸石升温至270℃保温25min，再升温至440℃活化3h，冷却至室温，得冷却物，取冷却物按质量比2：13加入质量分数为2%的氢氧化钠溶液，搅拌混合9h，抽滤，取滤渣经去离子水洗涤，干燥，粉碎过200目筛，收集过筛颗粒；
（2）取过筛颗粒按质量比6：2：15加入溴代十六烷基吡啶、质量分数为85%的乙醇，超声20min，于35℃搅拌混合5h，过滤，取滤饼旋转蒸发，干燥，即得吸附型颗粒添加剂。
营养素：按质量份数计，取40份尿素、25份碳酸氢铵、7份磷矿粉、8份草木灰、13份过磷酸钙混合，即得。
一种土壤保水剂的制备方法，包括如下步骤：
s1.取壳聚糖按质量比3：13加入质量分数为20%的乙酸溶液，于35℃搅拌混合25min，得混合液，取混合液按质量比19：2加入柠檬酸，于3%搅拌混合35min，得搅拌混合物，按质量份数计，取35份搅拌混合物、15份微生物呼吸响应型添加剂、7份活性菌添加剂、90份水，于27℃搅拌混合40min，得搅拌混合物a；
s2.按质量份数计，取9份n-异丙基丙烯酰胺、2份聚乙二醇二丙烯酸酯、0.4份三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷、85份四氢呋喃混合，于50℃搅拌混合30min，得混合物a，按质量份数计，取60份搅拌混合物a、55份混合物a、30份细菌纤维素、7份营养素、15份吸附型颗粒添加剂、3份n-羟基琥珀酰亚胺、0.7份1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐、2份1-羟基苯并三唑混合，得混合物a，通入氮气保护，再加入混合物a质量3%的偶氮二异丁氰，于60℃搅拌混合19h，旋转蒸发，即得土壤保水剂。
对比例1：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少微生物呼吸响应型添加剂。
对比例2：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少活性菌添加剂。
对比例3：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少吸附型颗粒添加剂。
对比例4：黑龙江某公司生产的土壤保水剂。
将上述实施例与对比例制备的土壤保水剂进行检测，以玉米田进行试验：对同一地区的7亩玉米田做实验，分为7组，各1亩，分别为实验组1~3和对照组1~4，采集深度为0~20cm的土壤，测其含水量，然后实验组1~3分别施用实施例1~3的土壤保水剂，对照组施用对比例1~4的土壤保水剂，收获后，采集深度为0~20cm的混合土壤，测定土壤肥力指标及含水量，含水率%=（使用保水剂之后的含水量-使用保水剂之前的含水量）/使用保水剂之前的含水量，得到的结果见表1。
表1：
综合上述，从表1可以看出本发明的土壤保水剂效果更好，值得推广使用，以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含再本发明的保护范围之内。