一种保水复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及保水材料及制备，特别涉及一种保水复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、干旱、半干旱区域植被退化与生态修复是全球范围内普遍存在的共性难题。绝大多数干旱区域普遍具备旱季持续时间长、年均降水量偏低的气候特征，长期缺水直接诱发土地荒漠化、岩溶石漠化持续扩张，生态退化趋势难以逆转。在沙质干旱地带，长期干旱叠加土地过度消耗会形成恶性循环，地表植被持续衰退，大面积土地出现沙化、荒漠化，土层松散、有机质匮乏，天然持水能力极差；而岩溶型干旱区域生态基底更为脆弱，地表土层浅薄贫瘠，土壤保水储肥性能薄弱，植被退化后恢复周期极长，人工造林培育的苗木普遍存在抗逆能力弱、定植存活率低的突出问题。贯穿所有干旱区域的核心限制因素均为水资源短缺，干旱缺水直接大幅拉高植被修复、人工造林的实施难度。

2、现有公开的保水-微生物复合改良产品（如cn 114686398 a），仅将保水基材与微生物菌剂进行简单搅拌共混，未针对微生物设置专属稳定微环境，存在两大核心缺陷：一是微生物直接暴露于干旱、酸碱波动的土壤环境中，菌体活性难以长期维持，储存与田间施用过程中活菌损耗严重；二是保水基材与微生物菌剂仅为简单物理混合，二者功能相互独立，无法形成结构协同，保水释水过程不能匹配微生物存活、根系生长的需求，水土调控与生物促生功能脱节，难以适配长期持续干旱的造林场景。

3、针对各类干旱区域统一的缺水、土壤贫瘠、苗木难存活、微生物易失活等共性生态痛点，行业亟须开发一种能够长效维持微生物活性、同步实现长效保水、根系促生、土壤改良多重协同功能，适配各类干旱立地造林环境的一体化复合材料。

技术实现思路

1、针对背景技术中存在的问题，本发明提供了一种保水复合材料及其制备方法，该保水复合材料能够长效维持微生物活性、同步实现长效保水、根系促生、土壤改良多重协同功能。

2、具体 技术实现要素： 如下：

3、第一方面，本发明提供了一种保水复合材料的制备方法，所述制备方法包括：将腐植酸钾、萘乙酸、复合氨基酸、羧甲基纤维素钠与去离子水混合形成涂层溶液；将中和后的丙烯酸单体、膨润土和生物炭与去离子水混合形成分散液，再加入交联剂n,n’-亚甲基双丙烯酰胺，配制得到水相；向反应釜中加入环己烷与表面活性剂span-60，加热的条件下混合形成油相；将所述水相缓慢滴加至油相中，并加入引发剂，恒温反应2 h-5 h后，反应物料经过滤、洗涤、烘干、粉碎，获得粒径为1~3 mm的多孔保水骨架材料；将海藻酸钠、黄原胶与去离子水混合形成载体溶液，并将复合菌剂添加到所述载体溶液中，制成凝胶-菌混合液；所述凝胶-菌混合液通过滴珠固化工艺，形成粒径在0.5~1.2 mm的固定化菌剂微球；将所述多孔保水骨架材料浸入所述涂层溶液中浸泡30 min-120 min，经过滤、干燥后，得到包覆有促生根涂层的保水骨架颗粒；将所述包覆有促生根涂层的保水骨架颗粒与所述微球置于三维混合机中进行三维混合，使所述微球进入所述包覆有促生根涂层的保水骨架颗粒的开放孔隙中，获得所述保水复合材料。

4、与现有技术相比，本发明具备以下优点：

5、本发明通过分步构建促生根涂层包覆多孔保水骨架、固定化菌剂微球两大功能单元，再将固定化菌剂微球嵌入包覆有促生根涂层的保水骨架颗粒，形成保水复合材料，摒弃了传统保水剂与微生物菌剂简单共混的粗放加工方式；本发明先通过反相悬浮聚合制备高孔隙率多孔保水骨架，赋予材料长效吸水、持水能力；骨架外层包覆的促生根涂层可直接刺激苗木根系快速生长；再利用海藻酸钠-黄原胶凝胶体系包裹复合菌剂制成独立微球，可隔绝干旱、高温环境对微生物的损伤，有效延长菌群存活周期；保水骨架颗粒、促生根涂层以及固定化菌剂微球三者协同，形成水分调控、菌群缓释、根系促生协同增效的一体化结构；整套制备工艺将菌剂封闭嵌入骨架孔隙内部，避免运输振动、田间浇水时菌剂大量流失，成品可真空避光长期储存，施用于干旱、石漠化区域土壤后能够持续稳定供给水分与有益微生物，改良根际土壤微环境，大幅提升极端旱季条件下造林苗木存活率，有效克服现有技术微生物活性衰减快、保水功能与生物促生功能匹配性差、菌剂易流失、材料需现配现用、苗木生根慢等诸多技术短板。

1.一种保水复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

2.根据权利要求1所述保水复合材料的制备方法，其特征在于，以质量份记，所述水相中含中和后的丙烯酸单体100份、膨润土12~18份、生物炭8~15份、去离子水250~350份；

3.根据权利要求1所述保水复合材料的制备方法，其特征在于，所述引发剂由摩尔比为1:1的过硫酸铵与亚硫酸氢钠复配组成；

4.根据权利要求1所述保水复合材料的制备方法，其特征在于，所述油相中的环己烷与所述水相的体积比为1.8:1~2.2:1；

5. 根据权利要求1所述保水复合材料的制备方法，其特征在于，所述载体溶液中，海藻酸钠与黄原胶的总质量体积浓度为2.0 %~3.0 %；

6.根据权利要求1所述保水复合材料的制备方法，其特征在于，所述复合菌剂由丛枝菌根真菌孢子悬液、枯草芽孢杆菌菌液、酵母菌菌液按体积比为1:1.5:1~1:2.5:1混合得到；

7. 根据权利要求1所述保水复合材料的制备方法，其特征在于，所述涂层溶液中各组分含量为：腐植酸钾15~25 g/l、萘乙酸0.4~1.0 g/l、复合氨基酸4~6 g/l、羧甲基纤维素钠8~12 g/l。

8.根据权利要求1所述保水复合材料的制备方法，其特征在于，所述包覆涂层后的保水骨架颗粒与所述固定化菌剂微球的混合体积比为35:1~45:1。

9.根据权利要求1所述保水复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：

10.一种上述权利要求1-9任一所述制备方法获得的保水复合材料。