本發(fā)明涉及保水技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種種植用土壤保水劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)用水占我國總用水量的80%以上，水資源的短缺是制約我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的首要原因。因此提高農(nóng)業(yè)水資源的利用效率，實(shí)施節(jié)水抗旱技術(shù)是我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。近年來，利用保水劑改善土壤結(jié)構(gòu)和提高作物水肥利用率，是化學(xué)節(jié)水技術(shù)的重要方式，其原料來源廣泛，性能優(yōu)越，同時(shí)操作簡單，對(duì)環(huán)境無副作用，具有廣闊的發(fā)展前景。
目前已有的保水種類很多，如淀粉系列、纖維素系列、蛋白質(zhì)系列及不同類別的混合物。淀粉接枝共聚生產(chǎn)的保水劑吸水和保水率高，但需要解決降低成本和耐鹽堿性差，使用壽命短等問題。合成聚合物系保水劑反應(yīng)易于實(shí)現(xiàn)且吸水率較高，但不易被生物降解，易造成土壤板結(jié)，而且成本較高。
介孔材料是孔徑為2-50nm的多孔材料，其中介孔硅具有良好的生物相容性以及表面易于修飾，其中大量的孔道為其吸水鎖水提供了有力保障，因此已被廣泛應(yīng)用于生物化學(xué)領(lǐng)域，例如催化、藥載、藥物釋放、藥代動(dòng)力學(xué)研究等。介孔硅單獨(dú)使用基團(tuán)含量有限、負(fù)載性能不高，通過對(duì)其的改進(jìn)如動(dòng)物蛋白的雜化則由于成本過高限制了應(yīng)用范圍。
申請?zhí)枮?01510936900.1的中國專利公開了一種利用食醋廠廢液的腐植酸型保水劑，其制備包括以下原料：保水劑30-50份、腐植酸25-45份、蒸餾水6-12份、防霉劑0.05-0.1份、殺蟲組合物0.03-0.04份，所述腐植酸型保水劑是經(jīng)過腐植酸制備、殺蟲組合物制備、混合、造粒、干燥等步驟制成的。此發(fā)明利用了廢棄資源，且易于降解，但其所用原料過于復(fù)雜，生產(chǎn)成本過高，大量中藥材的使用可能會(huì)導(dǎo)致成分間效果的抵觸和削弱，不利于大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種種植用土壤保水劑及其制備方法。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種種植用土壤保水劑，通過以下方法制備：
（1）將膨潤土干燥后投入煅燒爐中，以20-25℃/分的速度升溫至400-450℃，保持45-60分鐘后繼續(xù)升溫至650-700℃，保持3-4小時(shí)，之后冷卻至室溫，將煅燒后的膨潤土取出后粉碎過160-200目篩，得膨潤土煅燒細(xì)粉備用；
（2）按質(zhì)量比（1-1.2）：（12-15）：（6-7）將保水材料、膨潤土煅燒細(xì)粉以及木薯淀粉混合后溶于2倍于其質(zhì)量的水中，加熱升溫至75-80℃攪拌混合30-40分鐘，得到粘稠漿料，將漿料通過造粒機(jī)造粒，篩選粒徑為3-6mm的顆粒，烘干后得到保水劑半成品備用；
（3）將釀酒葡萄渣與1mol/l氫氧化鈉溶液按料液比1：18-20g/ml混合后升溫至50-55℃，保持恒溫處理120-150分鐘，完成后在3500-4000轉(zhuǎn)/分下離心20-30分鐘，收集上清液并用1mol/l鹽酸溶液調(diào)節(jié)ph至等電點(diǎn)，再次通過3500-4000轉(zhuǎn)/分下離心20-30分鐘，收集固體沉淀，經(jīng)冷凍干燥得到葡萄籽蛋白粉備用；
（4）按重量比（5-6）：（2-2.5）：（22-26）分別稱取十六烷基溴化銨、葡萄籽蛋白粉和正硅酸乙酯，先將十六烷基溴化銨溶解于480-500倍于其質(zhì)量的水中，再向其中加入溶液質(zhì)量1.5-2.0%的1mol/l氫氧化鈉溶液，反復(fù)攪拌均勻后升溫至75-80℃，此時(shí)向其中加入葡萄籽蛋白粉，并在不斷攪拌下滴加正硅酸乙酯，全部混合均勻后保持75-80℃并反應(yīng)100-120分鐘，收集得到的固體并用水沖洗后置于60-62℃條件下干燥，得到植源蛋白改性介孔硅備用；
（5）取保水劑半成品顆粒，向顆粒表面噴灑高溫霧化水汽至顆粒表面濕潤毛糙，再將植源蛋白改性介孔硅均勻覆蓋于顆粒表面，待顆粒表面均勻圓潤后再次烘干，即得本發(fā)明保水劑。
所述保水材料為聚丙烯酰胺、羧甲基化纖維素、殼聚糖、淀粉接枝丙烯酸鈉中的至少一種。
所述步驟2中保水材料、膨潤土煅燒細(xì)粉以及木薯淀粉的質(zhì)量比為1：14：7。
所述步驟4中十六烷基溴化銨、葡萄籽蛋白粉、正硅酸乙酯的重量比為5：2：24。
所述的種植用土壤保水劑的使用方法為將保水劑按每平米20-25g均勻撒播于土壤表層，再將土壤耕耙梳理整平即可。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：
本發(fā)明土壤保水劑保水效果強(qiáng)，高溫處理膨潤土結(jié)合保水材料的使用作為保水劑的核心成分，能提高保水劑顆粒的強(qiáng)度，提高對(duì)土壤鹽堿和氧化的沖擊力，同時(shí)通過廉價(jià)的植源蛋白提取，再將其應(yīng)用于介孔硅的改性，得到植源蛋白摻雜改性的介孔硅，大幅增加了介孔硅表面的還原性基團(tuán)羥基、氨基等，從而提高介孔硅的還原能力與吸附負(fù)載性能，將其作為保水劑的吸附材料，利用其內(nèi)部的多孔道結(jié)構(gòu)有助于土壤水分通過擴(kuò)散進(jìn)入到內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)長期穩(wěn)定的保水效果。本發(fā)明原材料廉價(jià)易得，制備過程簡單，使用方便，適合于干旱缺水等地區(qū)的推廣使用。
具體實(shí)施方式
一種種植用土壤保水劑，通過以下方法制備：
（1）將膨潤土干燥后投入煅燒爐中，以20℃/分的速度升溫至400℃，保持45分鐘后繼續(xù)升溫至650℃，保持3小時(shí)，之后冷卻至室溫，將煅燒后的膨潤土取出后粉碎過160目篩，得膨潤土煅燒細(xì)粉備用；
（2）按質(zhì)量比1：14：7將羧甲基化纖維素、膨潤土煅燒細(xì)粉以及木薯淀粉混合后溶于2倍于其質(zhì)量的水中，加熱升溫至75℃攪拌混合30分鐘，得到粘稠漿料，將漿料通過造粒機(jī)造粒，篩選粒徑為3-6mm的顆粒，烘干后得到保水劑半成品備用；
（3）將釀酒葡萄渣與1mol/l氫氧化鈉溶液按料液比1：18g/ml混合后升溫至50℃，保持恒溫處理120分鐘，完成后在3500轉(zhuǎn)/分下離心20分鐘，收集上清液并用1mol/l鹽酸溶液調(diào)節(jié)ph至等電點(diǎn)，再次通過3500轉(zhuǎn)/分下離心20分鐘，收集固體沉淀，經(jīng)冷凍干燥得到葡萄籽蛋白粉備用；
（4）按重量比5：2：24分別稱取十六烷基溴化銨、葡萄籽蛋白粉和正硅酸乙酯，先將十六烷基溴化銨溶解于480倍于其質(zhì)量的水中，再向其中加入溶液質(zhì)量1.5%的1mol/l氫氧化鈉溶液，反復(fù)攪拌均勻后升溫至75℃，此時(shí)向其中加入葡萄籽蛋白粉，并在不斷攪拌下滴加正硅酸乙酯，全部混合均勻后保持75℃并反應(yīng)100分鐘，收集得到的固體并用水沖洗后置于60℃條件下干燥，得到植源蛋白改性介孔硅備用；
（5）取保水劑半成品顆粒，向顆粒表面噴灑高溫霧化水汽至顆粒表面濕潤毛糙，再將植源蛋白改性介孔硅均勻覆蓋于顆粒表面，待顆粒表面均勻圓潤后再次烘干，即得本發(fā)明保水劑。