本发明涉及农林作物种植领域，具体涉及一种利用木薯渣制备的保水肥料及其制备方法。
背景技术：
我国是一个农业大国，农业用水占我国总用水量的80％以上，水资源的短缺是制约我国农业发展的首要原因，因此，提高农业水资源的利用率。实施节水抗旱技术是我国农业可持续发展的重要途径。在我国，干旱和半干旱地区所占比例达国土面积的50％以上，而土壤的持水能力较低，且容易蒸发，水分本身的利用度低，因而干旱问题日益成为困扰我国农林业的一大难题。
随着环境污染的日益严重以及绿色植被的逐年减少，对人类生存环境提出了严峻的考验，特别是农业生产以及城市绿化等领域，其土壤中水分易流失，造成土壤结块，土壤沙漠化等问题，因此如何在土壤中将雨水或浇灌水迅速吸收并保住，不渗失，进而保证植物生长成为重要的研究方向。
广西作为一个木薯生产的大省，每年的木薯使用量都在不断增加，但同时在生产过程中产生的废渣—木薯渣也在不断增加。木薯渣是木薯在经过淀粉厂榨取淀粉或是酒精厂制取酒精之后所留下的废弃物，但是依然含有丰富的纤维素、半纤维素、淀粉和无机盐等物质，是一种非常有用的生物质源。就目前而言，木薯渣的处理主要有三种方法，分别为厌氧发酵生产沼气、发酵生产酒精以及生产饲料。但这三种处理方法由于种种原因都未能普及应用，大量的木薯渣还处于废弃状态。
近年来，保水剂作为一种能够有效增强土壤持水力和保水力的新型复合助剂，在土壤结构改良、农业保水抗旱等领域取得了诸多重要进展。目前已有的保水剂种类很多，但是通常只有保水的效果，没有改善土壤的作用，且不易降解，长期存在造成土壤板结，不利于生态环境以及植物种植的可持续发展。因此，开发一种低成本的高效的利用木薯渣制备的保水肥料，具有较高的市场价值。
技术实现要素：
本发明的发明目的之一是，针对上述问题，提供一种利用木薯渣制备的保水肥料，不仅可显著降低土壤水分流失，贮水、保水性能优异，并可降解，降解后可改善土壤结构并为植物生长提供必要的肥料。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种利用木薯渣制备的保水肥料，按照重量份包括以下组分：
木薯渣60～100份，废蚕丝10～20份，木薯渣生物炭10～20份，膨润土5～10份，污泥10～20份，沼渣20～50份，氮肥3～7份，磷肥2～3份，钾肥1～4份，微肥0.1～0.5份，复合微生物菌剂0.3～1份，丙烯酸钾50～80份，交联剂0.1～3份，引发剂0.1～2份，聚合剂1～5份。
优选的，所述木薯渣生物炭的制备方法为：将木薯渣烘干、粉碎，然后先以5℃/min的速率升温到400～450℃，保温30～60min，再以1℃/min的速率升温到500～600℃，保温1.5～3h，最后冷却至室温制得木薯渣生物质炭。
优选的，所述污泥为养殖场污泥或木薯工业污泥。
优选的，所述微生物菌剂包括酵母菌、木霉菌、枯草芽孢杆菌、放线菌、固氮菌、磷细菌和钾细菌。
优选的，所述微肥中按照重量百分比包含以下组分：氨基酸螯合铁0.3％～0.6％、氨基酸螯合锰1％～4％、氨基酸螯合铜1％～3％、氨基酸螯合锌5％～7.5％、氨基酸螯合钼0.1％～1％、氨基酸螯合硼0.15％～0.4％、氨基酸螯合钛0.25％～0.6％和氨基酸螯合硒3％～5％，其余为水。
本发明的另一发明目的是，针对上述问题，提供一种利用木薯渣制备的保水肥料的制备方法，工艺简单，效果明显，污染小，易于工业化生产。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种利用木薯渣制备的保水肥料的制备方法，包括以下步骤：
s1.预处理
1)称取木薯渣并破碎处理，然后加入h2o2和naoh的混合液，在40～50℃下搅拌反应4～5h，然后抽滤、干燥、过100目筛,得木薯渣粉料；
2)将废弃蚕丝清洗、烘干并粉碎得蚕丝粉料；
3)将经过1)处理后的蔗渣粉料和蚕丝粉料混合，得到混合粉；
4)将污泥烘干备用。
s2.接枝共聚
向步骤s1中的混合粉中加入丙烯酸钾、交联剂、聚合剂和引发剂，搅拌均匀后，聚合反应1～3h，得反应物。
s3.混合
将步骤s2制备的反应物与膨润土、木薯渣生物质炭、沼渣、氮肥、磷肥、钾肥、微肥、复合微生物菌剂和烘干的污泥混合均匀，然后加热混合10～20min，最后烘干、粉碎得利用木薯渣制备的保水肥料成品。
优选的，步骤s1中，所述h2o2和naoh的混合液中h2o2的质量分数为2％～5％，所述h2o2和naoh的混合液与木薯渣的液料比20～30:1。
优选的，所述h2o2和naoh的混合液的ph控制在11～12。
优选的，步骤s2中，聚合反应温度为30～50℃。
优选的，步骤s2中，所述交联剂为丙三醇；所述引发剂为过氧化氢和过硫酸钾，重量比为1:2；所述聚合剂为氨水。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1.本发明的利用木薯渣制备的保水肥料，采用可生物降解的木薯渣、废蚕丝、蔗渣生物质炭与丙烯酰胺、玉米淀粉接枝共聚得到复合保水剂，有效降低了保水剂的成本，为木薯渣渣和回收蚕丝的应用寻求了一个新的途径。另外，降解后，可改善土壤结构，避免土壤板结，并提供植物生长所需肥料和微量元素。
采用来源广泛，价格低廉的可生物降解的木薯渣作为原料，有效降低了保水肥料的成本。且木薯渣为作物生长提供必需的营养元素如：n、p、k、ca、s。先将木薯渣预处理，有力增强了蔗渣纤维素的活性，提高了木薯纤维素与丙烯酸钾接枝反应效率，接枝反应效率较高，制备的保水肥料保水效果更好。木薯生物质炭具有较强的吸附能力，从而可以提高保水肥料的保水效果，减少肥料流失，提高利用率。
废蚕丝降解后提供氮元素和微量元素，还可以废物利用，节约能源和减少环境污染。
添加污泥，不仅可以废物利用，而且可以提供植物生长所需的微量元素。污泥选择养殖场污泥，可以提供丰富的氮、磷，减少肥料的使用。选择木薯工业污泥可以更有效的利用木薯工业废弃物，节约能源。
2.本发明的利用木薯渣制备的保水肥料，聚合反应后，聚丙烯酸钾的分子链中含有大量的强亲水性基团(-cook)，因此其吸湿性极强。聚丙烯酸钾能使土壤形成稳定的团粒，从而改善土壤的耕作和植物的生长，减少水从土壤中的流失，避免大雨时上层土壤被冲走。采用丙烯酸钾替换常用的丙烯酸钠，可以避免土壤中钠离子含量的递增，而为植物生长提供钾元素。
3.本发明的利用木薯渣制备的保水肥料，添加木薯渣生物炭、沼渣、氮肥、磷肥、钾肥和复合微生物菌剂，能够满足植物不同的营养需求，并可改善土壤结构和增强土壤保水、保肥的能力。
木薯渣生物炭具有较强的吸附能力，能够提高肥料的吸水能力，减少肥料流失，提高利用率；另一方面，也为木薯渣的应用寻求了一个新的途径，提高了木薯渣的利用率。
沼渣是一种含有肥料、生物农药和饲料添加剂功能的特殊物质，含有很多营养成分和生物活性物质，不仅能够改善土壤理化性状、增加肥力，还能显著提高作物产量，从而提高保水肥料的肥力。
添加枯草芽孢杆菌和木霉菌，能够抑制和杀灭造成植物死棵烂苗茎腐病、根腐病病原菌。添加放线菌，通过分泌抑虫物质及寄生作用抑制线虫卵孵化和杀灭线虫。添加固氮、解磷和解钾的各种菌类，有效施肥土壤中固定的氮、磷、钾等营养元素，提高化肥利用率10％以上，减少化肥使用量。添加酵母菌能够改善土壤结构，活化土壤、提高土壤透气性、培肥地力。
4.本发明的利用木薯渣制备的保水肥料，添加氨基酸螯合物形式的微量元素。无机盐形式的微量元素，其利用率易受ph值、纤维、草酸、维生素、磷酸及植酸等的影响，而氨基酸螯合物形式的微量元素由于其化学性能稳定，分子内电荷趋于中性，在体内ph值下，可有效防止微量元素离子形成不溶解的化合物，或防止其被吸附在有碍元素吸收的不溶解胶体上，因而有利于机体吸收。大量研究表明，经氨基酸螯合的微量元素吸收率是无机微量元素的2～6倍。同时螯合元素可有效避免在饲料中添加过多的无机元素所带来的中毒及浪费现象，并在机体需要时它可有效地释放出来，以满足机体需要。
5.本发明的利用木薯渣制备的保水肥料的制备方法，采用低毒便宜的丙三醇为交联剂，不同于目前普遍使用的n-n亚甲基双丙烯酰胺(mba)，保水剂成本降低，同时减少环境污染。该制备方法，工艺简单，效果明显，易于工业化生产，具有良好的市场前景。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种利用木薯渣制备的保水肥料，按照重量份包括以下组分：
木薯渣80份，废蚕丝15份，木薯渣生物炭15份，膨润土8份，污泥15份，沼渣30份，氮肥5份，磷肥3份，钾肥3份，微肥0.3份，复合微生物菌剂0.5份，丙烯酸钾60份，交联剂2份，引发剂1份，聚合剂3份。
所述木薯渣生物炭的制备方法为：将木薯渣烘干、粉碎，然后先以5℃/min的速率升温到450℃，保温40min，再以1℃/min的速率升温到550℃，保温2h，最后冷却至室温制得木薯渣生物质炭。
所述污泥为木薯工业污泥。
所述微肥中按照重量百分比包含以下组分：氨基酸螯合铁0.5％、氨基酸螯合锰2％、氨基酸螯合铜3％、氨基酸螯合锌6％、氨基酸螯合钼0.51％、氨基酸螯合硼0.3％、氨基酸螯合钛0.4％和氨基酸螯合硒4％，其余为水。。
一种利用木薯渣制备的保水肥料的制备方法，包括以下步骤：
s1.预处理
1)称取木薯渣并破碎处理，然后加入h2o2和naoh的混合液，在45℃下搅拌反应4.5h，然后抽滤、干燥、过100目筛,得木薯渣粉料；所述h2o2和naoh的混合液中h2o2的质量分数为4％，所述h2o2和naoh的混合液与木薯渣的液料比30:1；所述h2o2和naoh的混合液的ph控制在11.5。
2)将废弃蚕丝清洗、烘干并粉碎得蚕丝粉料；
3)将经过1)处理后的蔗渣粉料和蚕丝粉料混合，得到混合粉；
4)将污泥烘干备用。
s2.接枝共聚
向步骤s1中的混合粉中加入丙烯酸钾、交联剂、聚合剂和引发剂，搅拌均匀后，在温度为40℃下聚合反应2h，得反应物。所述交联剂为丙三醇；所述引发剂为过氧化氢和过硫酸钾，重量比为1:2；所述聚合剂为氨水。
s3.混合
将步骤s2制备的反应物与膨润土、木薯渣生物质炭、沼渣、氮肥、磷肥、钾肥、微肥、复合微生物菌剂和烘干的污泥混合均匀，然后加热混合15min，最后烘干、粉碎得利用木薯渣制备的保水肥料成品。
实施例2
一种利用木薯渣制备的保水肥料，按照重量份包括以下组分：
木薯渣100份，废蚕丝10份，木薯渣生物炭20份，膨润土5份，污泥20份，沼渣20份，氮肥7份，磷肥2份，钾肥2份，微肥0.5份，复合微生物菌剂0.6份，丙烯酸钾80份，交联剂1份，引发剂0.3份，聚合剂5份。
所述木薯渣生物炭的制备方法为：将木薯渣烘干、粉碎，然后先以5℃/min的速率升温到400℃，保温60min，再以1℃/min的速率升温到500℃，保温3h，最后冷却至室温制得木薯渣生物质炭。
所述污泥为养殖场污泥。
所述微生物菌剂包括酵母菌、木霉菌、枯草芽孢杆菌、放线菌、固氮菌、磷细菌、钾细菌和纤维质分解菌。其中，酵母菌0.5～3亿/g、木霉菌2亿/g、枯草芽孢杆菌2亿/g、放线菌2亿/g、固氮菌2亿/g、磷细菌1亿/g、钾细菌1亿/g和纤维质分解菌1亿/g。
所述微肥中按照重量百分比包含以下组分：氨基酸螯合铁0.6％、氨基酸螯合锰1％、氨基酸螯合铜1％、氨基酸螯合锌7.5％、氨基酸螯合钼1％、氨基酸螯合硼0.4％、氨基酸螯合钛0.6％和氨基酸螯合硒5％，其余为水。
制备方法同实施例1。
实施例3
一种利用木薯渣制备的保水肥料，按照重量份包括以下组分：
木薯渣60份，废蚕丝20份，木薯渣生物炭20份，膨润土10份，污泥20份，沼渣50份，氮肥3份，磷肥2份，钾肥1份，微肥0.5份，复合微生物菌剂1份，丙烯酸钾50份，交联剂1份，引发剂0.2份，聚合剂3份。
所述木薯渣生物炭的制备方法为：将木薯渣烘干、粉碎，然后先以5℃/min的速率升温到450℃，保温30min，再以1℃/min的速率升温到600℃，保温1.5h，最后冷却至室温制得木薯渣生物质炭。
所述污泥为木薯工业污泥。
所述微生物菌剂包括酵母菌、木霉菌、枯草芽孢杆菌、放线菌、固氮菌、磷细菌和钾细菌。所述微肥中按照重量百分比包含以下组分：氨基酸螯合铁0.3％、氨基酸螯合锰1％、氨基酸螯合铜3％、氨基酸螯合锌5％、氨基酸螯合钼0.1％、氨基酸螯合硼0.2％、氨基酸螯合钛0.5％和氨基酸螯合硒3％，其余为水。
制备方法同实施例1。
以辣椒种植为例，选取4块试验田，试验田1-3分别施加实施例1-3的保水肥料，试验田4施加普通非保水肥料，其他种植方式均相同。从观察生长期到收获期，分别检测同一时间的土壤贮水量(土壤容重)、土壤孔隙度、土壤有机物含量、土壤氮含量、土壤钾含量、植株高度。如下表1所示。
表1测试结果对比
从实施例1-3数据结合表1的数据可以看出，跟不使用保水肥料的试验田4相比，实验田1-3的土壤容重降低，土壤有机物和含氮、钾均提高，土壤孔隙率提高；同时，植株高度有所增长。说明本发明制备的保水肥料不仅可显著降低土壤水分流失，贮水、保水性能优异，并可降解，降解后可改善土壤结构并为植物生长提供必要的肥料，从而促进作物的生长。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围。凡本发明所提示的技术构思下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。