一种含丙烯酸接枝玉米淀粉高吸水性聚合物的盐碱地生物改良剂配方及制备方法

本发明属于盐碱地土壤的调理及生物基肥料领域，具体涉及一种含丙烯酸接枝玉米淀粉高吸水性聚合物的盐碱地生物改良剂配方及其制备方法和应用。

背景技术：

1、近年来，由于粮食需求的增大与可耕作土地的锐减，通常需施加大量肥料以促进作物的生长，提高作物的产量。而过度施肥导致的阳离子盐类成分的残留则引发了严重的土壤盐碱化问题。不规范的肥料种类的使用及不合理的肥料施用配比导致土壤板结和高ph的问题日益严重，造成土地透气性差，水分易流失，影响作物的扎根生长甚至存活。因此，亟待找到一种合理的方式来改善土壤质量。

2、传统的化学改良剂如石灰、石膏及硫酸和磷酸盐类在短时间内即可对盐碱地土壤的理化性状产生影响，见效快但成本高昂，且化学单体的残留容易对土壤造成严重污染。采用生物基为原料的产品来修复盐碱地土壤，价格低，分解产生的有机质、多糖等能被作物吸收作为养分，符合环保理念，逐渐被人们接受使用。

3、高吸水性聚合物是一类具有三维网络结构的亲水性凝胶，可以吸收并保存大量的水，使土壤盐浓度下降，同时提高土壤孔隙率，抑制土壤板结成块。常用的石油基聚合物如聚丙烯酰胺稳定性好，使用寿命长，还具有良好的重复吸水性，但难以降解，且分解产生的有毒单体易对土壤造成二次污染。而以纯生物基为原料如淀粉、纤维素和壳聚糖等制备的高吸水性聚合物虽然具备优异的生物相容性，但稳定性差，易被分解，导致使用寿命大幅缩短，且重复吸水性不佳。本发明将石油基单体丙烯酸接枝于生物基的玉米淀粉主链上，在具有良好生物相容性的同时极大地提高了聚合物的重复吸水性、稳定性和使用寿命。交联结构所形成的大孔径和高孔隙度还能吸附和储存腐殖酸和微生物菌剂等，减少它们因灌溉而造成的流失并起到控释作用，大大提高了各成分的利用率。

技术实现思路

1、本发明针对上述土壤盐碱化问题，提供了一种含丙烯酸接枝玉米淀粉高吸水性聚合物的盐碱地生物改良剂配方及其制备方法和应用，可有效降低土壤的含盐量和ph，提高微生物活性及土壤养分和含水量。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种含丙烯酸接枝玉米淀粉高吸水性聚合物的盐碱地生物改良剂，包括以下重量百分比的原料机械混合而成：秸秆生物碳25-30％；磷矿粉5-10％；腐殖酸1-5％；丙烯酸接枝玉米淀粉高吸水性聚合物5-10％；微生物菌剂1-3％；余量为膨润土，按重量100％计。

4、优选的，所述秸秆生物碳制备方法：将秸秆粉碎干燥后，在无氧的条件下于200-300℃的温度碳化3-4小时，冷却至室温后粉碎筛分至小于200目，再将其真空烘干得到粉状秸秆生物碳。

5、优选的，所述丙烯酸接枝玉米淀粉高吸水性聚合物的制备方法为：

6、（1）将5wt％的玉米淀粉分散于去离子水中，加入到三颈烧瓶中，在70℃恒温水浴锅中加热0.5-1小时将玉米淀粉糊化；

7、（2）将0.2wt％的引发剂过硫酸铵（aps）加入到烧瓶中，在70℃下恒温反应0.5小时；

8、（3）将10wt％的丙烯酸（用koh溶液中和至60％nd）和0.025wt％的交联剂n，n’-亚甲基双丙烯酰胺（mba）加入到烧瓶中，在70℃下恒温反应2-3小时；

9、（4）高吸水性聚合物成品用乙醇浸泡6-8小时，将其真空干燥后研磨筛分至小于200目，得到丙烯酸接枝玉米淀粉高吸水性聚合物。

10、优选的，所述微生物菌剂包括枯草芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌，按1：1的菌粉质量比混合得到。

11、根据配方称取所需重量百分比的各原料，经机械搅拌混合均匀干燥后即得所述含丙烯酸接枝玉米淀粉高吸水性聚合物的盐碱地生物改良剂。

12、一种含丙烯酸接枝玉米淀粉高吸水性聚合物的盐碱地生物改良剂的应用，在使用时，以基肥的方式施加到盐碱地土壤中，每平方米50-70克。

13、本发明添加秸秆生物碳，属于农作物的废弃副产物，富含有机质和n、p、k、ca、mg等微量元素，经过无氧条件下的高温处理保留了大部分的有机质，将其掺入土壤中可增大土壤的比表面积和孔隙率。

14、本发明添加磷矿粉和少量腐殖酸，以保证改良剂对ph的调节能力。磷矿粉中富含有机质和矿物质，能持续供给作物所需的养分。此外，腐殖酸在碱性土壤中是一种天然的螯合剂，能螯合金属离子，降低土壤碱化度,减少金属离子对作物生长的影响。

15、本发明添加丙烯酸接枝玉米淀粉高吸水性聚合物以提高土壤的持水和保水能力。本发明以糊化的玉米淀粉为原料，经过aps的活化，与koh中和的丙烯酸接枝共聚，再用mba进行交联，形成具有三维网络结构的凝胶状物质。由于含有大量的亲水基团和弹性聚合物网络，使得该高吸水性聚合物具有极高的吸水溶胀倍率。此外，大分子的淀粉能被土壤中的微生物分解为多糖，以提高微生物的活性。

16、本发明添加少量微生物菌剂。成分包括枯草芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌，按1：1的菌粉质量比混合得到。枯草芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌的主要作用是促进秸秆生物碳的分解和磷矿粉的降解。由于丙烯酸接枝玉米淀粉高吸水性聚合物的存在，微生物菌剂可以吸附储存在聚合物的内部孔隙中，起到保护和缓释作用，提高利用率。

17、本发明添加大量的膨润土。膨润土是一种层状硅酸盐矿物，遇水即发生膨胀，提高土壤的吸水能力和孔隙率。此外，膨润土还具有极强的物理吸附、化学吸附和离子交换能力，使na+等盐类结晶聚集在膨润土表面，在配方中起到吸附剂的作用。

18、有益效果

19、与现有技术相比,本发明提供的配方，以膨润土、秸秆生物碳和丙烯酸接枝玉米淀粉高吸水性聚合物为主要原料，辅加磷矿粉、腐殖酸、和微生物菌液等，杜绝化学药品的使用。作为土壤基肥施用，可缓慢且持续地释放作物所需有机质和微量元素，提高微生物数量及活性，增强土壤持水和保水能力。同时有效调节土壤理化性状，起到疏松土壤，提升孔隙率，降低土壤板结程度及ph，改善土壤盐碱化。施用量少，大大降低农户生产成本。此外，高效地回收利用了秸秆等废弃副产物，实现了对农业的绿色可持续发展，具有经济价值和生态价值。

20、

技术特征：

1.一种含丙烯酸接枝玉米淀粉高吸水性聚合物的盐碱地生物改良剂，配方包括以下重量百分比的原料机械混合而成：秸秆生物碳25-30％；磷矿粉5-10％；腐殖酸1-5％；丙烯酸接枝玉米淀粉高吸水性聚合物5-10％；微生物菌剂1-3％；余量为膨润土，按重量100％计。

2.根据权利要求1所述的含丙烯酸接枝玉米淀粉高吸水性聚合物的盐碱地生物改良剂，其特征为，所述秸秆生物碳制备方法：将秸秆粉碎干燥后，在无氧的条件下于200-300℃的温度碳化3-4小时，冷却至室温后粉碎筛分至小于200目，再将其真空烘干得到粉状秸秆生物碳。

3.根据权利要求1所述的含丙烯酸接枝玉米淀粉高吸水性聚合物的盐碱地生物改良剂，其特征为，所述丙烯酸接枝玉米淀粉高吸水性聚合物的制备方法为：

4.根据权利要求1所述的含丙烯酸接枝玉米淀粉高吸水性聚合物的盐碱地生物改良剂，其特征为，所述微生物菌剂包括枯草芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌，按1：1的菌粉质量比混合得到。

5.一种权利要求1-6任一项所述的含丙烯酸接枝玉米淀粉高吸水性聚合物的盐碱地生物改良剂的制备方法，其特征为，包括以下制备步骤：

6.一种权利要求1-6任一项所述的含丙烯酸接枝玉米淀粉高吸水性聚合物的盐碱地生物改良剂的应用，其特征为，在使用时，以基肥的方式施加到盐碱地土壤中，每平方米50-70克。

技术总结
本发明公开了一种含丙烯酸接枝玉米淀粉高吸水性聚合物的盐碱地生物改良剂配方及其制备方法和应用，涉及盐碱地土壤的调理及生物基肥料领域，包括以下重量百分比的原料机械混合而成：秸秆生物碳25‑30％；磷矿粉5‑10％；腐殖酸1‑5％；丙烯酸接枝玉米淀粉高吸水性聚合物5‑10％；微生物菌剂1‑3％；余量为膨润土，按重量100％计。各原料间协同作用，有效降低了土壤的含盐量和pH，增强微生物活性，提高土壤的透气性。本发明加入了丙烯酸接枝玉米淀粉高吸水性聚合物，在显著增强土壤持水和保水能力的同时稀释了Na+盐的浓度，使盐结晶率下降，减小土壤板结程度，整体改善了土壤的理化性状。总的来说，该生物改良剂能够有效改善土壤的盐碱化。

技术研发人员：夏珊,邵史霁,高光辉
受保护的技术使用者：长春工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14