一種丘陵土壤快速蓄水增肥復(fù)配材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及丘陵荒坡地±壤蓄水增肥技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種丘陵±壤快速蓄水 增肥復(fù)配材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 江蘇省丘陵山區(qū)主要分布在與山東省交界的省境北部W及與安徽省、浙江省相鄰 的省境西部、南部，并延伸至太湖沿湖丘陵帶。全省丘陵山區(qū)總面積約156萬hm2,占全省總 面積的15%。已開發(fā)利用面積13. 1萬hm2,仍然有大量的±地未開發(fā)利用，±地資源利用 率依然很低，經(jīng)濟發(fā)展仍然相對滯后。同時，江蘇丘陵地區(qū)的水±流失率非常高，給丘陵地 區(qū)的開發(fā)帶來了新的難題。江蘇省丘陵山區(qū)的水±流失主要是由±壤質(zhì)地、降雨、植被、地 形地貌等多種因素組成。山丘區(qū)地勢落差較大，坡度較睹，部分山丘區(qū)林草稀疏，±薄缺水， 植被覆蓋率低，在降雨、徑流等作用下很容易發(fā)生面蝕和溝蝕等。缺乏植被固結(jié)±壤、截留 雨水等屏障作用是丘陵山區(qū)水±流失較易發(fā)生的一個重要因素。
[0003] 目前，國內(nèi)對于荒坡地的水±保持工作及生態(tài)修復(fù)研究主要集中在W下幾個方 面：（1)封-造-育型似林-果-農(nóng)復(fù)合型（3)林-農(nóng)結(jié)合型（4)高產(chǎn)高效型（5)旅游 觀光型等等。
[0004] 然而，不論采用何種方法進行丘陵地區(qū)的生態(tài)體系改造，都必須解決丘陵地區(qū)的 ±壤水肥缺失，且流失較快的難題。眾所周知，影響退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)重建的主導(dǎo)生態(tài)因子 是±壤因子，主要是±壤肥力和水分。對于極度退化的生態(tài)系統(tǒng)，其特點是無植被覆蓋，水 ±流失嚴重，±壤極度貧瘡，±壤結(jié)構(gòu)及其透水性和保水性差。在雨季階段，雖然降水量多， 但絕大部分被流失或被蒸發(fā)掉，±壤真正吸收的水分很少，植物能夠利用的就更有限。雨 過天晴，在強烈的陽光福射作用下，表±很快呈現(xiàn)出干旱的現(xiàn)象，對植物的生長發(fā)育極為不 利。干濕季明顯的特點，一方面讓雨季大量雨水流走，并產(chǎn)生徑流侵蝕；另一方面使旱季± 壤有效含水量降低，各種植物和±壤微生物存活率低，±壤有機質(zhì)降低，±壤結(jié)構(gòu)性變差， 微生物數(shù)量和活性下降，加大了±壤退化強度。因此，丘陵地區(qū)荒坡地的生態(tài)問題首要是 控制水±流失，增加雨水入滲率，提高±壤肥力和改善±壤理化結(jié)構(gòu)，增加植被覆蓋率的問 題。
[0005] 吸水保水性樹脂是近年來開發(fā)的新型功能高分子材料，是指能夠吸收并保持自身 重量數(shù)百倍乃至數(shù)千倍水分的高分子，通常又被稱為高吸水性聚合物、超強吸水劑。它是 一種含有強親水性基團，輕度交聯(lián)的功能高分子。具有保水性強，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個局部濕潤環(huán)境，能很好起到"微型水 庫"的作用?！廊乐谢烊?. 1 % -1. 0%的高吸水樹脂后，即使±壤中水分過多或因干早缺水 時都能保持±壤的有效濕度穩(wěn)定，可減少誘水的次數(shù)，促進作物生長。目前，國內(nèi)關(guān)于利用 保水劑改善砂質(zhì)±壤水分狀況的報道較多，就江蘇地區(qū)質(zhì)地偏粘的丘陵坡地黃棟壤而言利 用保水劑改善±壤水分特征狀況的報道較少。如專利申請?zhí)枮?00610124735.0的發(fā)明專 利申請公布了一種保水保肥的多功能高分子復(fù)合材料及其制備方法，雖然復(fù)合材料集保水 劑、礦物質(zhì)肥料（氮、憐、鐘）和起緩釋作用的高分子聚氨醋軟質(zhì)泡沫材料于一體。然而，高 吸水樹脂的吸水保水能力受外界環(huán)境因素影響較大，理論的吸水倍率是指吸收去離子水的 情況。礦質(zhì)肥料的使用大大降低了保水劑吸水保水性能（由幾百倍降至幾十倍見表1)，隨 著礦質(zhì)肥料用量的增加（電導(dǎo)率升高）保水劑的吸水性能明顯下降。用量超過50%的高分 子聚氨醋軟質(zhì)泡沫材料施用到農(nóng)田后完全降解需要上百年，長期施用可造成農(nóng)田污染，使 ±壤的生產(chǎn)力下降，不利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。另外，也有利用農(nóng)作物莖桿作為添加材料制 作吸水保水復(fù)混合保水劑的，為使作物莖桿入±后便于分解不至于影響±壤的可耕性，要 對作物莖桿做復(fù)雜的前處理。如專利申請?zhí)枮?00910254618的發(fā)明專利申請公開了一種 采用麥賴桿為原料制備高吸水性樹脂的方法。另有為增加±壤肥力將化肥添加到作物莖桿 后與各種保水劑混合制成的產(chǎn)品。如專利申請?zhí)枮?00810232345的發(fā)明專利申請公開了 一種±壤保水保肥劑及其制備方法。也有用黏±礦物、泥炭、腐殖酸、保水劑及無機肥為原 料復(fù)合而成，主要用于沙化±地抗旱蓄水、±壤改良的，如專利申請?zhí)枮?01410489209的 發(fā)明專利申請公開了一種具有保水保肥作用的復(fù)合材料等等。本發(fā)明主要是W發(fā)酵后的種 養(yǎng)業(yè)生物墊料為主的有機物料與耐鹽型吸水保水材料進行接枝共聚，所得制品即可加速± 壤蓄水又富含作物所需營養(yǎng)元素。
[0006] 表1溶液中礦質(zhì)元素含量對保水劑吸水倍率的影響
[0007]
[0008] 我省是農(nóng)業(yè)大省，有機廢棄物數(shù)量龐大，傳統(tǒng)的有機廢棄物處理處置的主要方式 是填埋或焚燒，運不僅對環(huán)境造成污染，而且也是一種資源浪費。隨著人們可持續(xù)發(fā)展意識 和對環(huán)境生態(tài)要求的逐步提高，加之環(huán)保意識的日益增強，越來越多的人開始關(guān)注有機廢 棄物的資源化利用，將它們加工成基質(zhì)、有機肥或有機覆蓋物。W農(nóng)業(yè)廢棄物制成的有機物 料含有大量的養(yǎng)分，能夠保持植物的正常生長（見表2:有機物料基本理化性狀）；有機物 料養(yǎng)分存在緩釋效應(yīng)，隨著施入±壤后慢慢釋放養(yǎng)分，具有一定的保肥效果。
[0009] 表2 :有機物料基本理化性狀
[0010]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的一個目的在于提供一種能夠提升±壤對水分的吸收速率和持水能力，并 且增加干旱季±壤墻情的丘陵±壤快速蓄水增肥復(fù)配材料及其制備方法，減少丘陵坡地雨 季地表徑流造成的肥水損失，實現(xiàn)丘陵荒地環(huán)境條件下±壤蓄水增肥。
[0012] 為達到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：一種丘陵±壤快速蓄水增肥復(fù)配材 料，由有機物料、耐鹽型吸水保水材料和接枝共聚混合液經(jīng)接枝共聚避氧表面交聯(lián)反應(yīng)制 成。
[0013] 上述丘陵±壤快速蓄水增肥復(fù)配材料，所述有機物料為發(fā)酵床廢棄墊料和/畜禽 糞便。
[0014] 上述丘陵±壤快速蓄水增肥復(fù)配材料，所述接枝共聚混合液為N，N-亞甲基雙丙 締酷胺、甲醇和水混合后形成的混合液。
[0015] 上述丘陵±壤快速蓄水增肥復(fù)配材料的制備方法，包括如下步驟：
[0016] (1)制備有機物料；
[0017] (2)制備接枝共聚混合液；
[0018] (3)接枝共聚反應(yīng)：將步驟（1)中的有機物料和步驟（2)中的接枝共聚混合液混 合，并加入耐鹽型吸水保水材料，進行接枝共聚避氧表面交聯(lián)反應(yīng)；
[0019] (4)將步驟（3)中的反應(yīng)產(chǎn)物烘干、粉碎及干燥即得丘陵±壤快速蓄水增肥復(fù)配 材料。
[0020] 上述丘陵±壤快速蓄水增肥復(fù)配材料的制備方法，在步驟（1)中，具體包括如下 步驟：
[0021] (1-1)W農(nóng)用發(fā)酵床的墊料和/或畜禽糞便為原料；
[0022] (1-2)調(diào)節(jié)原料的含水量和碳氮比；
[0023] (1-3)將原料堆置發(fā)酵，獲得熟化原料；
[0024] (1-4)去除熟化原料中的游離鹽分；
[002引 （1-?烘干、粉碎和過篩后即得有機物料。
[0026] 上述丘陵±壤快速蓄水增肥復(fù)配材料的制備方法，在步驟（1-1)中：農(nóng)用發(fā)酵床 的墊料為豬圈清理出的發(fā)酵床廢棄墊料；在步驟（1-2)中：碳氮比控制在（16~25) :1，含 水量控制在50wt%~60wt%，針對碳氮比偏高的發(fā)酵床廢棄墊料，通過添加豬糞調(diào)節(jié)，針 對碳氮比偏低通過添加賴桿調(diào)節(jié)；在步驟（1-3)中：將調(diào)節(jié)好含水量和碳氮比后的發(fā)酵床 廢棄墊料堆置發(fā)酵，每隔兩天翻拋一次，發(fā)酵1~2個月，堆置發(fā)酵至腐熟度80 % ± 2 %，整 個發(fā)酵過程中要至少有屯天或屯天W上，保證溫度在50°C或50°CW上，得到熟化原料；在 步驟（1-4)中：向熟化原料中加水，使熟化原料與水的質(zhì)量比例保持在1:3-5,W3(K)r/min 的速度攬拌120min，過濾，重復(fù)上述步驟至濾出液電導(dǎo)值在900-1100us/cm時，將濾出物放 置65°C烘箱中烘干，粉碎后過篩，保留20-60目級有機物料。
[0027] 上述丘陵±壤快速蓄水增肥復(fù)配材料的制備方法，在步驟（2)中，具體包括如下 步驟：
[0028] (2-1)準備交聯(lián)劑和交聯(lián)劑溶劑；
[002引 （2-?將交聯(lián)劑溶解于交聯(lián)劑溶劑，制成接枝共聚混合液。
[0030] 丘陵±壤快速蓄水增肥復(fù)配材料的制備方法，在步驟（2-1)中：交聯(lián)劑為N，N-亞 甲基雙丙締酷胺、丙Ξ醇或戊二醒中的一種。交聯(lián)劑溶劑為甲醇和水，甲醇和水的體積比Vm/X為0. 5-3 :1，Vm代表甲醇的體積，代表水的體積，N，N-亞甲基雙丙締酷胺用量為耐 鹽型吸水保水材料使用量的0. % -0. 8wt%;在步驟（2-2)中：首先將N，N-亞甲基雙丙 締酷胺溶于甲醇溶液中，加水，攬拌混合。
[0031]