[发明专利]一种土基抗皲裂保水复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种土基抗皲裂保水复合材料的制备方法，是在黏土或黄土中加入生物胶/淀粉粉末，混合均匀后加入自来水，搅拌使其充分作用，造粒、干燥，即得土基抗皲裂保水复合材料。该复合材料微观表面相对紧密，颗粒之间的粘结性增强，孔隙减小，使土基高分子复合材料不容易发生皲裂的同时，也使水分子不容易通过，从而达到抗皲裂、保水的效果；生物胶和淀粉类材料具有可再生、生物可降解、无毒等优点，避免了对土地的二次污染；土基高分子复合材料不仅可以将一部分降雨保存下来，增加土壤入渗、减少径流产生、提高土壤墒情、有效防止水土流失及土壤贫瘠化。

技术领域

本发明涉及一种高分子保水材料，尤其涉及一种土基抗皲裂保水复合材料的的制备，属于复合材料技术领域和水土保持领域。

背景技术

我国是世界上水资源缺乏的国家之一，干旱半干旱地区面积占国土总面积的47%，即使在南方降水较多的地区，也存在着季节性和区域性缺水。此外，我国还是一个农业大国，农业用水量约4000亿立方米，约占总用水量的70%，其中农田灌溉用水量约为3600~3800亿立方米，约占农业用水总量的90%~95%，但是，目前我国灌溉用水平均利用率约为45%，远低于发达国家70%的水平。由于水资源严重不足，大部分的农作物无法及时补充水分，成为制约中国农业发展的一个主要因素。

近年来，随着气候变化，全球变暖，冰山融化，日照强烈，干旱加剧，农业受旱面积和水土流失面积不断扩大。因此，防止土壤皲裂，保持土壤中的水分和节约，发展节水高效农业作为农业可持续发展的重要措施。为促进农业增产，全世界普遍使用地膜作为提高地温、防止土壤皲裂和保持土壤水分的材料，在缺水地区，应用渗水地膜既可接纳雨水，又可防止蒸发。然而，使用地膜（或渗水地膜）有三个显著的缺陷，一是地膜不能降解，大量使用地膜会造成白色污染；二是价格昂贵，生产成本高；三是地膜使弥足珍贵的降雨不能渗透到田间，使沙地的环境进一步恶化；四是在风大沙大的环境，地膜的铺设和保存十分困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种可降解、成本低、性能优的一种土基抗皲裂保水复合材料的制备方法。

一、土基抗皲裂保水复合材料的制备

本发明制备土基抗皲裂保水复合材料的方法，是在黏土或黄土中加入生物胶/淀粉粉末，混合均匀后加入自来水，搅拌使其充分作用，造粒、干燥，即得土基抗皲裂保水复合材料。

所述黏土为红土，还可以是坡缕石。

所述生物胶为黄原胶、瓜尔豆胶、魔芋胶、阿拉伯胶；生物胶的加入量为黏土或黄土质量的4.0~8.0%。

所述淀粉为可溶性淀粉、氧化淀粉；淀粉的加入量为黏土或黄土质量的12~15%。

生物胶和淀粉作为高分子聚合物，其显著特点是具有很强的粘聚作用，其作为土壤结构改良剂能够改善土壤的结构和增加土壤中团聚体的（水）稳定性，能防止土壤皲裂、增加土壤的入渗率，减少地表径流、防止水土流失以及具有较好的抑制土壤水分蒸发性能，具有保水、保土、保肥、增产等效用。

所述生物质秸秆为小麦秸秆、玉米秸秆或棉花秸秆；生物质秸秆的加入量为黏土或黄土质量的3.0%~7.0%。生物质秸秆具有典型的纤维特性，因此将其添加到复合材料中可以增大复合材料的抗拉伸强度，在一定程度上可降低其对于土壤的皲裂程度。

自来水的加入量为黏土或黄土质量的60~80%。

为了使黏土或黄土与生物胶/淀粉粉末等能够充分作用并完全反应，上述搅拌转速控制在300~600r/min，搅拌时间为30~60min。

二、土基抗皲裂保水复合材料的结构表征

下面对本发明黏土基高分子抗皲裂保水复合材料材料的结构和性能进行分析说明，并与无添加高分子的黏土基材料进行比较。

1、红外光谱表征