本发明涉及盐碱地土壤改良技术领域，尤其涉及一种盐碱地保水颗粒剂及其制备方法。
背景技术：
盐碱地是盐类集积的一个土壤种类，是指土壤里面所含的盐分影响到作物的正常生长的一种土壤类型。盐碱土包括盐土和碱土，盐土主要指含氯化物或硫酸盐较高的盐渍化土壤，土壤呈弱碱性。碱土是指含碳酸盐或重磷酸盐的土壤，ph值较高，土壤呈碱性。全世界盐碱地面积为9.544亿公顷，我国约为9913万公顷。盐碱土中有机质含量少，土壤肥力低，理化性状差，且盐碱地往往与干旱伴随，作物产量低甚至不宜进行作物生产。我国西北、华北的干旱、半干旱地区，降水量小，蒸发量大，溶解在水中的盐分在土壤表层积聚，且土壤盐分季节性变化不明显。这些地区由于蒸腾作用大，降雨量小，土壤含盐量高，地表形成厚硬的盐结壳，导致土壤剖面含盐量度高、作物产量低甚至不宜从事作物生产。
市场上现有的保水剂存在保水抗旱能力差、且基本没有抗盐碱功效不适合作为盐碱地土壤的保水剂。因此开发一种同时具有吸水保水、抗盐碱功效的保水剂成为亟待解决的技术问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供了一种盐碱地保水颗粒剂及其制备方法，该盐碱地保水颗粒剂具有吸水保水、抗盐碱功效，可提高我国西北盐碱旱地油菜生产节水抗旱能力，提高种植效益。
本发明是这样实现的：
本发明的目的之一在于提供了一种盐碱地保水颗粒剂的制备方法，其包括如下步骤：
步骤1、制备a相混合物：将高分子吸水材料混合物加水制备成胶体状混合物；在所得胶状混合物中添加生物炭制得a相混合物；
步骤2、制备b相混合物：将膨润土和凹凸棒石搅拌混匀得到b相混合物；所述膨润土和凹凸棒石的质量比为1～3：1；
步骤3、将所述a相与b相混合物按照质量比为1：8～15搅拌均匀，造粒后得到该盐碱地保水颗粒剂。
优选地，所述高分子吸水材料包括聚乙二醇、聚丙烯醇、聚丙烯酰胺中的一种或多种。更为优选地，所述聚乙二醇、聚丙烯醇、聚丙烯酰胺的质量比为1：1：1。
优选地，所述步骤1中胶体状混合物中高分子吸水材料的质量浓度为8～15％。
优选地，所述步骤1中生物炭包括300℃制备的生物炭(bc300)或者500℃制备的生物炭(bc500)。所述300℃改性生物炭(bc300)的重量为所述胶状混合物重量的1～3％(优选为2％)。
优选地，所述步骤2中膨润土和凹凸棒石的质量比为2：1。
优选地，所述步骤3中所述a相与b相混合物的质量比为1：10。造粒后该盐碱地保水颗粒剂的粒径为2～5mm。
本发明的目的之二在于提供所述方法制备得到的盐碱地保水颗粒剂。
本发明具有的有益效果是：
1、本发明提供的一种盐碱地保水颗粒剂，通过有机相(高分子吸水材料加水制备成胶体状混合物并添加生物炭制得)，并与无机相(质量比为1～3：1的膨润土和凹凸棒石)按照质量比为1：8～15进行复合，制备复合保水剂颗粒；所述有机物降解形成的腐殖酸盐可促进土壤团粒结构形成，孔隙度增加，透水性增强，有利于盐分淋洗，抑制返盐；无机相在一定条件下可吸附环境中的水分，使矿物发生溶胀作用而储存水分，当它们和有机相复合时，能形成更多的有机-无机团聚体，更有利于土壤中水分的保存和养分的储存。
2、本发明提供的一种盐碱地保水颗粒剂，具有吸水保水、抗盐碱功效，在盐碱旱地播种时同时施用该保水剂，可有效缓解盐碱胁迫、减少灌溉用水量，提高作物的节水抗旱能力、发芽率和油菜苗的质量，提高种植效益。
具体实施方式
下面将结合实例对本发明的技术方案进行详细描述。下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为对本发明进行限制。实施例中未注明的具体技术或者条件，均按照本领域内的文献所记载或本领域常规技术手段进行操作。
实施例1
本实施例提供了一种盐碱地保水颗粒剂，其制备方法包括如下步骤：
选取有机物混合物(聚乙二醇、聚丙烯醇、聚丙烯酰胺，其质量比为1：1：1)，加一定量水制备成高分子材料的质量浓度为10％的胶体状混合物。在胶状混合物中添加300℃制备的生物炭(bc300)，添加份额为胶状混合物的2.0％，此为有机项a；无机矿物项b为质量比例为1：1的膨润土和凹凸棒石混合物。有机项a和无机项b按照质量为1：10混合，混合物分散处理后造粒，控制粒径为2-5mm，在50℃恒温烘干，得到保水剂bs-1。
实施例2
本实施例提供了一种盐碱地保水颗粒剂，其制备方法包括如下步骤：
选取有机物混合物(聚乙二醇、聚丙烯醇、聚丙烯酰胺，其质量比为1：1：1)，加一定量水制备成高分子材料的质量浓度为10％的胶体状混合物。在胶状混合物中添加300℃制备的生物炭(bc300)，添加份额为胶状混合物的2.0％，此为有机项a；无机矿物项b为质量比例为2：1的膨润土和凹凸棒石混合物。有机项a和无机项b按照质量为1：10混合，混合物分散处理后造粒，控制粒径为2-5mm，在50℃恒温烘干，得到保水剂bs-2。
实施例3
本实施例提供了一种盐碱地保水颗粒剂，其制备方法包括如下步骤：
选取有机物混合物(聚乙二醇、聚丙烯醇、聚丙烯酰胺，其质量比为1：1：1)，加一定量水制备成高分子材料的质量浓度为10％的胶体状混合物。在胶状混合物中添加300℃制备的生物炭(bc300)，添加份额为胶状混合物的2.0％，此为有机项a；无机矿物项b为质量比例为3：1的膨润土和凹凸棒石混合物。有机项a和无机项b按照质量为1：10混合，混合物分散处理后造粒，控制粒径为2-5mm，在50℃恒温烘干，得到保水剂bs-3。
实施例4
本实施例提供了一种盐碱地保水颗粒剂，其制备方法包括如下步骤：
选取有机物混合物(聚乙二醇、聚丙烯醇、聚丙烯酰胺，其质量比为1：1：1)，加一定量水制备成高分子材料的质量浓度为8％的胶体状混合物。在胶状混合物中添加300℃制备的生物炭(bc300)，添加份额为胶状混合物的1％，此为有机项a；无机矿物项b为质量比例为1：1的膨润土和凹凸棒石混合物。有机项a和无机项b按照质量为1：8混合，混合物分散处理后造粒，控制粒径为2-5mm，在50℃恒温烘干，得到保水剂bs-6。
实施例5
本实施例提供了一种盐碱地保水颗粒剂，其制备方法包括如下步骤：
选取有机物混合物(聚乙二醇、聚丙烯醇、聚丙烯酰胺，其质量比为1：1：1)，加一定量水制备成高分子材料的质量浓度为12％的胶体状混合物。在胶状混合物中添加300℃制备的生物炭(bc300)，添加份额为胶状混合物的3％，此为有机项a；无机矿物项b为质量比例为1：1的膨润土和凹凸棒石混合物。有机项a和无机项b按照质量为1：15混合，混合物分散处理后造粒，控制粒径为2-5mm，在50℃恒温烘干，得到保水剂bs-7。
对比例1
选取有机物混合物(聚乙二醇、聚丙烯醇、聚丙烯酰胺，其质量比为1：1：1)，加一定量水制备成高分子材料的质量浓度为10％的胶体状混合物。在胶状混合物中添加300℃制备的生物炭(bc300)，添加份额为胶状混合物的2.0％，此为有机项a；无机矿物项b为的膨润土。有机项a和无机项b按照质量为1：10混合，混合物分散处理后造粒，控制粒径为2-5mm，在50℃恒温烘干，得到保水剂bs-4。
对比例2
选取有机物混合物(聚乙二醇、聚丙烯醇、聚丙烯酰胺，其质量比为1：1：1)，加一定量水制备成高分子材料的质量浓度为10％的胶体状混合物。在胶状混合物中添加300℃制备的生物炭(bc300)，添加份额为胶状混合物的2.0％，此为有机项a；无机矿物项b为凹凸棒石。有机项a和无机项b按照质量为1：10混合，混合物分散处理后造粒，控制粒径为2-5mm，在50℃恒温烘干，得到保水剂bs-5。
对比例3
本实施例提供了一种盐碱地保水颗粒剂，其制备方法包括如下步骤：
选取有机物混合物(聚乙二醇、聚丙烯醇、聚丙烯酰胺，其质量比为1：1：1)，加一定量水制备成高分子材料的质量浓度为10％的胶体状混合物。在胶状混合物中添加300℃制备的生物炭(bc300)，添加份额为胶状混合物的2.0％，此为有机项a；无机矿物项b为质量比例为1：1的膨润土和凹凸棒石混合物。有机项a和无机项b按照质量为1：6混合，混合物分散处理后造粒，控制粒径为2-5mm，在50℃恒温烘干，得到保水剂bs-6。
对比例4
本实施例提供了一种盐碱地保水颗粒剂，其制备方法包括如下步骤：
选取有机物混合物(聚乙二醇、聚丙烯醇、聚丙烯酰胺，其质量比为1：1：1)，加一定量水制备成高分子材料的质量浓度为10％的胶体状混合物。在胶状混合物中添加300℃制备的生物炭(bc300)，添加份额为胶状混合物的2.0％，此为有机项a；无机矿物项b为质量比例为1：1的膨润土和凹凸棒石混合物。有机项a和无机项b按照质量为1：15混合，混合物分散处理后造粒，控制粒径为2-5mm，在50℃恒温烘干，得到保水剂bs-7。
应用实施例
2018年在新疆维吾尔族自治区选取石河子市大泉沟盐碱地块进行试验。试验地土壤的ph值为7.43，总有机碳含量为13.66g/kg，有机质含量为2.38％，速效钾、速效磷、速效氮含量分别为285.2、19.74和178.7mg/kg，土壤全盐含量为0.077％，碳酸盐含量为88.17g/kg，碱化度为2.67％，无水溶性硫酸盐。
选用华油杂62油菜品种为试验材料，于2018年8月30日开沟条播，每行行距25cm，每行长150cm，每行均播种150颗。在油菜播种的同时，每种保水剂分两个剂量(39、58kg/亩)，三次重复，将颗粒保水剂与种子混合均匀后播种，各行均采用相同的油菜播种量以及相同的颗粒保水剂用量。播种前施复合肥(氮磷钾各15％)45kg/亩(7月24日施肥)。油菜不间苗，播种16天后统计每行苗数，结果见表1。在10月20日随机取样25株，测定根系以及植株地上部根系长度、苗高、鲜重和干重等指标，结果见表2。
表1播种16天后出苗统计(150cm长度，单位：株)
由表1可见，与对照相比，施用保水剂之后，盐碱地出苗率均呈现增加的趋势，bs-1、bs-2、bs-3系列保水剂出苗率均高于对照，增长率在11％-320％之间，存在显著性差异，表明不同的保水剂对油菜在盐碱地中发芽影响不同。但是保水剂bs-4和bs-5的出苗率显著低于其他系列，且低于对照，表明保水剂中的无机填料的复合作用对增进保水剂地保水能力很重要。同时可以发现，保水剂用量不同，发芽出苗率也有较大的差异，保水剂39kg/亩的用量更有助于油菜发芽，可能是高剂量(58kg/亩)的保水剂会抑制油菜萌发。另外保水剂bs-2的效果最好，保水剂bs-3的效果稍逊，但是出苗率均远高于对照，保水剂bs-1稍差，bs-4和bs-5的效果最差，bs-6和bs-7的效果较差。在实际应用中选用低剂量的无机矿物复合的保水剂更合理。
表2-播种50天后油菜苗长势情况调查(随机25株分析)
表3-播种50天后油菜苗长势情况调查(随机25株分析)
由表2-表3可见，施用保水剂之后，油菜后期生长情况也存在明显差异。播种50天后，与对照相比较，油菜株高增长率在16％-65％之间，存在较大差异；根长增加率在2％-46％之间，存在较大差异；保水剂用量增加，油菜植株的株高和根长增长率变化更大。施用保水剂后，油菜根系鲜重增加量在20％-360％之间，存在显著性差异；保水剂用量增加，它们的增长变化率不尽相同。施用保水剂后，油菜植株地上鲜重增加量在22％-159％之间，存在显著性差异；而油菜干重53％-121％之间，不同材料处理之间差异显著。保水剂用量增加，油菜植株的地上鲜重和植株干重变化反而降低，虽然比对照增加了。以上结果表明，不同的保水剂对油菜在盐碱地中生长影响不同。同时可以发现，保水剂用量不同，油菜生长也有较大的差异，低于39kg/亩用量保水剂对油菜生长发育的影响更好。
由表1-表2可知，与bs-4(其b相混合物为膨润土)、bs-5相比(其b相混合物为凹凸棒石)，bs1、bs-2、bs-3(b相混合物为质量比为1～3：1的膨润土和凹凸棒石)的出苗率更高，油菜苗的长势更好。
由表1、表3可知，与bs-6、bs-7相比，bs1、bs-2、bs-3的出苗率更高，油菜苗的长势更好；表明a相与b相混合物的质量比会对节水抗旱能力、发芽率和油菜苗的质量的产生影响，有机相与无机相按照质量比为1：8～15进行复合，能形成更多的有机-无机团聚体，制备得到的复合保水剂颗粒，更有利于土壤中水分的保存和养分的储存。
所述仅为本发明的较佳实施例而已，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，均应包括在本发明的保护范围之内。
1.一种盐碱地保水颗粒剂的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
步骤1、制备a相混合物：将高分子吸水材料加水制备成胶体状混合物；在所得胶状混合物中添加生物炭制得a相混合物；
步骤2、制备b相混合物：将膨润土和凹凸棒石搅拌混匀得到b相混合物；所述膨润土和凹凸棒石的质量比为1～3：1；
步骤3、将所述a相与b相混合物按照质量比为1：8～15搅拌均匀，造粒后得到该盐碱地保水颗粒剂。
2.如权利要求1所述的盐碱地保水颗粒剂的制备方法，其特征在于，所述高分子吸水材料包括聚乙二醇、聚丙烯醇、聚丙烯酰胺。
3.如权利要求2所述的盐碱地保水颗粒剂的制备方法，其特征在于，所述聚乙二醇、聚丙烯醇、聚丙烯酰胺的质量比为1：1：1。
4.如权利要求1所述的盐碱地保水颗粒剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中胶体状混合物中高分子吸水材料的质量浓度为8～15％。
5.如权利要求1所述的盐碱地保水颗粒剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中生物炭包括300℃制备的生物炭bc300或者500℃制备的生物炭bc500。
6.如权利要求5所述的盐碱地保水颗粒剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中300℃制备的生物炭bc300的重量为所述胶状混合物重量的1～3％。
7.如权利要求1所述的盐碱地保水颗粒剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2中膨润土和凹凸棒石的质量比为2：1。
8.如权利要求1所述的盐碱地保水颗粒剂的制备方法，其特征在于，所述步骤3中所述a相与b相混合物的质量比为1：10。
9.如权利要求1所述的盐碱地保水颗粒剂的制备方法，其特征在于，所述步骤3中造粒后该盐碱地保水颗粒剂的粒径为2～5mm。
10.权利要求1-9任一所述方法制备得到的盐碱地保水颗粒剂。
技术总结