[发明专利]一种丘陵土壤快速蓄水增肥复配材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及丘陵荒坡地土壤蓄水增肥技术领域，特别涉及一种丘陵土壤快速蓄水增肥复配材料及其制备方法。

背景技术

江苏省丘陵山区主要分布在与山东省交界的省境北部以及与安徽省、浙江省相邻的省境西部、南部，并延伸至太湖沿湖丘陵带。全省丘陵山区总面积约156万hm²，占全省总面积的15％。已开发利用面积13.1万hm²，仍然有大量的土地未开发利用，土地资源利用率依然很低，经济发展仍然相对滞后。同时，江苏丘陵地区的水土流失率非常高，给丘陵地区的开发带来了新的难题。江苏省丘陵山区的水土流失主要是由土壤质地、降雨、植被、地形地貌等多种因素组成。山丘区地势落差较大，坡度较陡，部分山丘区林草稀疏，土薄缺水，植被覆盖率低，在降雨、径流等作用下很容易发生面蚀和沟蚀等。缺乏植被固结土壤、截留雨水等屏障作用是丘陵山区水土流失较易发生的一个重要因素。

目前，国内对于荒坡地的水土保持工作及生态修复研究主要集中在以下几个方面：(1)封-造-育型(2)林-果-农复合型(3)林-农结合型(4)高产高效型(5)旅游观光型等等。

然而，不论采用何种方法进行丘陵地区的生态体系改造，都必须解决丘陵地区的土壤水肥缺失，且流失较快的难题。众所周知，影响退化生态系统恢复重建的主导生态因子是土壤因子，主要是土壤肥力和水分。对于极度退化的生态系统，其特点是无植被覆盖，水土流失严重，土壤极度贫瘠，土壤结构及其透水性和保水性差。在雨季阶段，虽然降水量多，但绝大部分被流失或被蒸发掉，土壤真正吸收的水分很少，植物能够利用的就更有限。雨过天晴，在强烈的阳光辐射作用下，表土很快呈现出干旱的现象，对植物的生长发育极为不利。干湿季明显的特点，一方面让雨季大量雨水流走，并产生径流侵蚀；另一方面使旱季土壤有效含水量降低，各种植物和土壤微生物存活率低，土壤有机质降低，土壤结构性变差，微生物数量和活性下降，加大了土壤退化强度。因此，丘陵地区荒坡地的生态问题首要是控制水土流失，增加雨水入渗率，提高土壤肥力和改善土壤理化结构，增加植被覆盖率的问题。

吸水保水性树脂是近年来开发的新型功能高分子材料，是指能够吸收并保持自身重量数百倍乃至数千倍水分的高分子，通常又被称为高吸水性聚合物、超强吸水剂。它是一种含有强亲水性基团，轻度交联的功能高分子。具有保水性强，吸水可逆性，保持的水可以被植物吸收和利用，并能在植物根系附近形成一个局部湿润环境，能很好起到“微型水库”的作用。土壤中混入0.1％-1.0％的高吸水树脂后，即使土壤中水分过多或因干早缺水时都能保持土壤的有效湿度稳定，可减少浇水的次数，促进作物生长。目前，国内关于利用保水剂改善砂质土壤水分状况的报道较多，就江苏地区质地偏粘的丘陵坡地黄棕壤而言利用保水剂改善土壤水分特征状况的报道较少。如专利申请号为200610124735.0的发明专利申请公布了一种保水保肥的多功能高分子复合材料及其制备方法，虽然复合材料集保水剂、矿物质肥料(氮、磷、钾)和起缓释作用的高分子聚氨酯软质泡沫材料于一体。然而，高吸水树脂的吸水保水能力受外界环境因素影响较大，理论的吸水倍率是指吸收去离子水的情况。矿质肥料的使用大大降低了保水剂吸水保水性能(由几百倍降至几十倍见表1)，随着矿质肥料用量的增加(电导率升高)保水剂的吸水性能明显下降。用量超过50％的高分子聚氨酯软质泡沫材料施用到农田后完全降解需要上百年，长期施用可造成农田污染，使土壤的生产力下降，不利于农业的可持续发展。另外，也有利用农作物茎秆作为添加材料制作吸水保水复混合保水剂的，为使作物茎秆入土后便于分解不至于影响土壤的可耕性，要对作物茎秆做复杂的前处理。如专利申请号为200910254618的发明专利申请公开了一种采用麦秸秆为原料制备高吸水性树脂的方法。另有为增加土壤肥力将化肥添加到作物茎秆后与各种保水剂混合制成的产品。如专利申请号为200810232345的发明专利申请公开了一种土壤保水保肥剂及其制备方法。也有用黏土矿物、泥炭、腐殖酸、保水剂及无机肥为原料复合而成，主要用于沙化土地抗旱蓄水、土壤改良的，如专利申请号为201410489209的发明专利申请公开了一种具有保水保肥作用的复合材料等等。本发明主要是以发酵后的种养业生物垫料为主的有机物料与耐盐型吸水保水材料进行接枝共聚，所得制品即可加速土壤蓄水又富含作物所需营养元素。

表1溶液中矿质元素含量对保水剂吸水倍率的影响