本發(fā)明涉及一種可降解水肥一體化保水劑的制備方法，屬于保水劑制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

磷是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)重要的物質(zhì)保證。磷作為植物生長必需的營養(yǎng)元素之一，不僅是植物體內(nèi)許多重要化合物的組分，而且還以多種途徑參與植物體內(nèi)的各種代謝過程，在人類賴以生存的土壤、植物、動物生態(tài)系統(tǒng)中起著不可替代的作用。植物生長所需的磷主要來自土壤和磷肥供應。保水劑在農(nóng)林業(yè)的應用己有多年。由于特殊的化學成分、物理結(jié)構(gòu)和吸水性能，使它在農(nóng)田抗早保水、作物保苗增產(chǎn)及花木生產(chǎn)等方面得到廣泛的應用。實踐證明它具有保水抗早和改良土壤的雙重功能,應用方式靈活，適宜應用的作物和地域廣泛，能夠促進出苗、提高出苗率、促進幼苗生長、改良土壤、提高土壤的持水能力、提高降雨和灌溉水的入滲率，具有保肥和保持土壤的作用，能有效減輕植物所受的干早脅迫，促進穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)同時又有使用簡便、見效快、有效期長、無毒無害等特點。

保水劑具有諸多優(yōu)勢的同時也存在其自身的缺陷如合成聚合物系保水劑反應易于實現(xiàn)且吸水率較高，但不易被生物降解，化學藥劑容易導致土壤板結(jié)，且成本較高。單獨使用會增加農(nóng)田作業(yè)成本，而且保水劑用量少，與肥料難以充分接觸，其所吸納水分與肥料有效作用受到限制，影響水肥效益發(fā)揮。同時，保水劑是一種高分子聚合物，具有特殊的三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和帶電基團，對肥料元素具有緩控釋功能。將肥料與保水劑在材料與功能上復合一體化，不但可以強化材料的保水功能，還可以充分發(fā)揮水肥效率，提高水肥利用率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題：針對目前常見聚合物系保水劑不易被生物降解且容易導致土壤板結(jié)，功能性單一，單獨使用會增加農(nóng)田作業(yè)成本，而且保水劑用量少，與肥料難以充分接觸，其所吸納水分與肥料有效作用受到限制，影響水肥效益發(fā)揮的缺陷，提供了一種可降解水肥一體化保水劑的制備方法。該方法以豬排骨為原料，經(jīng)酸化預處理后再生物改性活化，得到高吸附率的生物質(zhì)磷肥，再將其與丙烯酸和聚乙烯醇復配，聚合反應后得到可降解水肥一體化保水劑。本發(fā)明以富含磷元素的豬排骨為原料，經(jīng)季銨鹽和磷細菌復合改性，使豬排骨顆粒細化，無定形態(tài)增多，轉(zhuǎn)變?yōu)橛行B(tài)磷，同時增加骨結(jié)構(gòu)的層間距，使其對土壤中的其他肥料吸附性增強，和丙烯酸以及聚乙烯醇聚合后，具有極大的吸水保水性能，既解決了傳統(tǒng)聚合物系保水劑不易被生物降解且容易導致土壤板結(jié)的問題，又彌補了保水劑功能性單一，單獨使用影響水肥效益發(fā)揮的不足，是一種功能化新型保水劑，具有廣闊的應用前景。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

（1）稱取4～5kg豬排骨裝入高壓蒸煮罐中，在0.16～0.18MPa壓力和125～135℃溫度下浸煮脫脂1～3h，瀝干水分后放入粉碎機粉碎15～20min，再移入剛玉研缽研磨后過200目標準篩，得到豬排骨粉末；

（2）按固液比為1:5將上述豬排骨粉末浸入濃度為1mol/L磷酸溶液中，搖床振蕩酸化15～20min，移入布氏漏斗用去離子水抽濾洗滌3～5遍，干燥后得到酸化豬排骨粉；

（3）將上述得到的酸化豬排骨粉轉(zhuǎn)入發(fā)酵罐，加入其體積2～4倍的去離子水，攪拌均勻后再加入排骨粉總質(zhì)量3～5%的十二烷基三甲基氯化銨，繼續(xù)攪拌10～20min后得混合物，再按接種量為10%向混合物中接種巨大芽孢桿菌，常溫改性活化5～7天；

（4）將上述改性活化后的混合物放入高溫滅菌器在120～125℃下滅菌10～20min，轉(zhuǎn)入臥式離心機，以4000～5000r/min轉(zhuǎn)速離心15～20min后分離得到下層沉淀，干燥后得活化排骨粉，備用；

（5）稱取8～10gN，N-亞甲基雙丙烯酰胺和3～5g聚乙烯醇加入50～80mL單體濃度為40%的丙烯酸中，再加入300～400mL去離子水后移入4～6℃冰水浴中，邊攪拌邊滴加濃度為0.5mol/L氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)混合液pH至7～8；

（6）將10～15g備用的活化排骨粉和2～5g過硫酸鉀加入到上述混合液中，放入超聲分散儀以200～300W功率分散20～30min后移入水浴鍋，加熱升溫至75～80℃，用磁力攪拌機以200～300r/min轉(zhuǎn)速進行攪拌，保溫聚合反應3～5h后過濾得到凝膠狀產(chǎn)物，放入烘箱在85～95℃下干燥過夜，最后粉碎并過200目標準篩，包裝后即得可降解水肥一體化保水劑。

本發(fā)明的具體應用方法：將本發(fā)明制得的可降解水肥一體化保水劑均勻撒在干旱待保水的土地表面，其中每平方米播撒15～25g，并用鐵齒耙梳理攪勻整平，然后每平方米引水80～100L，灌溉后5～10天即可進行播種。不僅安全、衛(wèi)生，可自行降解，土壤也不易板結(jié)，而且改善了土壤結(jié)構(gòu)，經(jīng)檢測，灌溉土地一周后，土壤保水率達到80%以上，施用保水劑2～3天后，磷素釋放量達到總量的50～60%，使得作物水肥利用率提高了90％以上。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明制得的保水劑，安全、衛(wèi)生，可自行降解，使得土壤不易板結(jié)，且對于環(huán)境、人體沒有危害；

（2）本發(fā)明制得的保水劑效果顯著，改善了土壤結(jié)構(gòu)，使得作物水肥利用率提高了90％以上；

（3）本發(fā)明制得的保水劑原材料易得，操作簡單，成本低廉。

具體實施方式

稱取4～5kg豬排骨裝入高壓蒸煮罐中，在0.16～0.18MPa壓力和125～135℃溫度下浸煮脫脂1～3h，瀝干水分后放入粉碎機粉碎15～20min，再移入剛玉研缽研磨后過200目標準篩，得到豬排骨粉末；按固液比為1:5將上述豬排骨粉末浸入濃度為1mol/L磷酸溶液中，搖床振蕩酸化15～20min，移入布氏漏斗用去離子水抽濾洗滌3～5遍，干燥后得到酸化豬排骨粉；將上述得到的酸化豬排骨粉轉(zhuǎn)入發(fā)酵罐，加入其體積2～4倍的去離子水，攪拌均勻后再加入排骨粉總質(zhì)量3～5%的十二烷基三甲基氯化銨，繼續(xù)攪拌10～20min后得混合物，再按接種量為10%向混合物中接種巨大芽孢桿菌，常溫改性活化5～7天；將上述改性活化后的混合物放入高溫滅菌器在120～125℃下滅菌10～20min，轉(zhuǎn)入臥式離心機，以4000～5000r/min轉(zhuǎn)速離心15～20min后分離得到下層沉淀，干燥后得活化排骨粉，備用；稱取8～10gN，N-亞甲基雙丙烯酰胺和3～5g聚乙烯醇加入50～80mL單體濃度為40%的丙烯酸中，再加入300～400mL去離子水后移入4～6℃冰水浴中，邊攪拌邊滴加濃度為0.5mol/L氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)混合液pH至7～8；將10～15g備用的活化排骨粉和2～5g過硫酸鉀加入到上述混合液中，放入超聲分散儀以200～300W功率分散20～30min后移入水浴鍋，加熱升溫至75～80℃，用磁力攪拌機以200～300r/min轉(zhuǎn)速進行攪拌，保溫聚合反應3～5h后過濾得到凝膠狀產(chǎn)物，放入烘箱在85～95℃下干燥過夜，最后粉碎并過200目標準篩，包裝后即得可降解水肥一體化保水劑。

實例1

稱取4kg豬排骨裝入高壓蒸煮罐中，在0.16MPa壓力和125℃溫度下浸煮脫脂1h，瀝干水分后放入粉碎機粉碎15min，再移入剛玉研缽研磨后過200目標準篩，得到豬排骨粉末；按固液比為1:5將上述豬排骨粉末浸入濃度為1mol/L磷酸溶液中，搖床振蕩酸化15min，移入布氏漏斗用去離子水抽濾洗滌3遍，干燥后得到酸化豬排骨粉；將上述得到的酸化豬排骨粉轉(zhuǎn)入發(fā)酵罐，加入其體積2倍的去離子水，攪拌均勻后再加入排骨粉總質(zhì)量3%的十二烷基三甲基氯化銨，繼續(xù)攪拌10min后得混合物，再按接種量為10%向混合物中接種巨大芽孢桿菌，常溫改性活化5天；將上述改性活化后的混合物放入高溫滅菌器在120℃下滅菌10min，轉(zhuǎn)入臥式離心機，以4000r/min轉(zhuǎn)速離心15min后分離得到下層沉淀，干燥后得活化排骨粉，備用；稱取8gN，N-亞甲基雙丙烯酰胺和3g聚乙烯醇加入50mL單體濃度為40%的丙烯酸中，再加入300mL去離子水后移入4℃冰水浴中，邊攪拌邊滴加濃度為0.5mol/L氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)混合液pH至7；將10g備用的活化排骨粉和2g過硫酸鉀加入到上述混合液中，放入超聲分散儀以200W功率分散20min后移入水浴鍋，加熱升溫至75℃，用磁力攪拌機以200r/min轉(zhuǎn)速進行攪拌，保溫聚合反應3h后過濾得到凝膠狀產(chǎn)物，放入烘箱在85℃下干燥過夜，最后粉碎并過200目標準篩，包裝后即得可降解水肥一體化保水劑。

本發(fā)明的具體應用方法：將本發(fā)明制得的可降解水肥一體化保水劑均勻撒在干旱待保水的土地表面，其中每平方米播撒15g，并用鐵齒耙梳理攪勻整平，然后每平方米引水80L，灌溉后5天即可進行播種。不僅安全、衛(wèi)生，可自行降解，土壤也不易板結(jié)，而且改善了土壤結(jié)構(gòu)，經(jīng)檢測，灌溉土地一周后，土壤保水率達到82%，施用保水劑2天后，磷素釋放量達到總量的50%，使得作物水肥利用率提高了92％。

實例2

稱取5kg豬排骨裝入高壓蒸煮罐中，在0.17MPa壓力和130℃溫度下浸煮脫脂2h，瀝干水分后放入粉碎機粉碎18min，再移入剛玉研缽研磨后過200目標準篩，得到豬排骨粉末；按固液比為1:5將上述豬排骨粉末浸入濃度為1mol/L磷酸溶液中，搖床振蕩酸化18min，移入布氏漏斗用去離子水抽濾洗滌4遍，干燥后得到酸化豬排骨粉；將上述得到的酸化豬排骨粉轉(zhuǎn)入發(fā)酵罐，加入其體積3倍的去離子水，攪拌均勻后再加入排骨粉總質(zhì)量4%的十二烷基三甲基氯化銨，繼續(xù)攪拌15min后得混合物，再按接種量為10%向混合物中接種巨大芽孢桿菌，常溫改性活化6天；將上述改性活化后的混合物放入高溫滅菌器在123℃下滅菌15min，轉(zhuǎn)入臥式離心機，以4500r/min轉(zhuǎn)速離心18min后分離得到下層沉淀，干燥后得活化排骨粉，備用；稱取9gN，N-亞甲基雙丙烯酰胺和4g聚乙烯醇加入70mL單體濃度為40%的丙烯酸中，再加入350mL去離子水后移入5℃冰水浴中，邊攪拌邊滴加濃度為0.5mol/L氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)混合液pH至7；將13g備用的活化排骨粉和4g過硫酸鉀加入到上述混合液中，放入超聲分散儀以250W功率分散25min后移入水浴鍋，加熱升溫至78℃，用磁力攪拌機以250r/min轉(zhuǎn)速進行攪拌，保溫聚合反應4h后過濾得到凝膠狀產(chǎn)物，放入烘箱在90℃下干燥過夜，最后粉碎并過200目標準篩，包裝后即得可降解水肥一體化保水劑。

本發(fā)明的具體應用方法：將本發(fā)明制得的可降解水肥一體化保水劑均勻撒在干旱待保水的土地表面，其中每平方米播撒20g，并用鐵齒耙梳理攪勻整平，然后每平方米引水90L，灌溉后8天即可進行播種。不僅安全、衛(wèi)生，可自行降解，土壤也不易板結(jié)，而且改善了土壤結(jié)構(gòu)，經(jīng)檢測，灌溉土地一周后，土壤保水率達到85%，施用保水劑2天后，磷素釋放量達到總量的55%，使得作物水肥利用率提高了95％。

實例3

稱取5kg豬排骨裝入高壓蒸煮罐中，在0.18MPa壓力和135℃溫度下浸煮脫脂3h，瀝干水分后放入粉碎機粉碎20min，再移入剛玉研缽研磨后過200目標準篩，得到豬排骨粉末；按固液比為1:5將上述豬排骨粉末浸入濃度為1mol/L磷酸溶液中，搖床振蕩酸化20min，移入布氏漏斗用去離子水抽濾洗滌5遍，干燥后得到酸化豬排骨粉；將上述得到的酸化豬排骨粉轉(zhuǎn)入發(fā)酵罐，加入其體積4倍的去離子水，攪拌均勻后再加入排骨粉總質(zhì)量5%的十二烷基三甲基氯化銨，繼續(xù)攪拌20min后得混合物，再按接種量為10%向混合物中接種巨大芽孢桿菌，常溫改性活化7天；將上述改性活化后的混合物放入高溫滅菌器在125℃下滅菌20min，轉(zhuǎn)入臥式離心機，以5000r/min轉(zhuǎn)速離心20min后分離得到下層沉淀，干燥后得活化排骨粉，備用；稱取10gN，N-亞甲基雙丙烯酰胺和5g聚乙烯醇加入80mL單體濃度為40%的丙烯酸中，再加入400mL去離子水后移入6℃冰水浴中，邊攪拌邊滴加濃度為0.5mol/L氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)混合液pH至8；將15g備用的活化排骨粉和5g過硫酸鉀加入到上述混合液中，放入超聲分散儀以300W功率分散30min后移入水浴鍋，加熱升溫至80℃，用磁力攪拌機以300r/min轉(zhuǎn)速進行攪拌，保溫聚合反應5h后過濾得到凝膠狀產(chǎn)物，放入烘箱在95℃下干燥過夜，最后粉碎并過200目標準篩，包裝后即得可降解水肥一體化保水劑。

本發(fā)明的具體應用方法：將本發(fā)明制得的可降解水肥一體化保水劑均勻撒在干旱待保水的土地表面，其中每平方米播撒25g，并用鐵齒耙梳理攪勻整平，然后每平方米引水100L，灌溉后10天即可進行播種。不僅安全、衛(wèi)生，可自行降解，土壤也不易板結(jié)，而且改善了土壤結(jié)構(gòu)，經(jīng)檢測，灌溉土地一周后，土壤保水率達到87%，施用保水劑3天后，磷素釋放量達到總量的60%，使得作物水肥利用率提高了97％。