[发明专利]一种月壤改良剂的制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种月壤改良剂的制备方法和应用，属于环保技术和农用肥料技术领域。本发明以来源丰富且廉价的淀粉、凹凸棒和造纸工业、木材水解工业中产生大量废弃物磺甲基化木质素为原料，采用接枝共聚的方法制备出生物型凹凸棒基接枝共聚物月壤改良材料，本发明不仅提高了模拟月壤缺少的有机质，还能有效调节月壤养分，改善月壤团聚体结构及孔隙度等指标，同时本发明制备的生物型凹凸棒基接枝共聚物改良材料具有自繁殖能力、良好的生物活性和提供有机质的能力。

技术领域

本发明涉及环保技术和农用肥料技术领域，具体涉及一种月壤改良剂的制备方法和应用。

背景技术

2020年12月17日嫦娥五号完成了我国首次在月球表面自动采样的任务，带回了月球上的第一捧土，月壤是月球表面丰富的材料资源，月壤的采集分析对构建受控生态生命支持系统具有十分重要的意义。

月壤是由橄榄石、辉石、钛铁矿、斜长石等组成，经分析其中不含有任何有机养分，同时十分干燥，被定义为不能用于种植蔬菜，但是1991年Hossner等研究发现月壤中存在大部分植物生长元素，模拟Apollo 11月壤中就存在磷、钾、镁、铁、锰等植物生长必需元素，这为开发月球农业，构建可满足自给自足的再生生命支持系统提供了希望。

2020年秦利锋等利用鱼腥草作为固氮蓝藻对低钛玄武质模拟月壤进行肥力生物改良，结果有效的改良了模拟月壤的氮肥、碳肥以及矿质养分水平，为月壤资源种植栽培奠定了基础。由此可见对月壤添加改良剂可人为调整其构造，提供微量元素、支持微生物共生、补充有机质含量，保证水分与疏松结构为植物生长提供条件。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种月壤改良剂的制备方法和应用，本发明利用月壤改良剂对模拟月壤进行改良，改良后的月壤具有丰富的有机质和微量元素，支持微生物共生，还能够保证月壤中的水分和疏松的结构，为植物生长提供条件。

本发明提供了一种月壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)功能性凹凸棒接枝共聚物固化材料的制备：以酸改性凹凸棒、热改性淀粉以及磺甲基化木质素作为主要原料，在氮气气氛下，以水热法和接枝共聚合法制备得到功能型凹凸棒接枝共聚物固化材料；

(2)生物型凹凸棒基接枝共聚物改良材料的制备：以有机肥、玉米芯、阔叶树枝、腐殖酸为原料，加入菌种制备菌丝，备用，使用步骤(1)制备的功能型凹凸棒接枝共聚物固化材料对模拟月壤进行改良，并添加已培养的菌丝，制备出生物型凹凸棒基接枝共聚物改良材料。

优选地，功能性凹凸棒接枝共聚物固化材料的制备方法如下：在氮气气氛下，将热改性淀粉、酸改性凹凸棒和磺甲基化木质素混合搅拌均匀，然后将混合液加热至60～80℃，以半连续进料方式缓缓滴入聚丙烯酰胺和2/3过硫酸铵持续搅拌至均匀，其中过硫酸铵的剂量为聚丙烯酰胺的2％，然后将剩余过硫酸铵添加到上述配置溶液中，温度调至80～100℃保持1～2h，并用氢氧化钠溶液将pH调节至6～8，完成混合溶液的制备。最后使用无水乙醇中提取混合溶液中的絮凝物，经过真空抽滤，蒸馏水水洗，50～70℃下干燥至恒重，得到功能型凹凸棒接枝共聚物固化材料。

更优选地，功能性凹凸棒接枝共聚物固化材料的制备方法具体如下：在氮气气氛下，将热改性淀粉、酸改性凹凸棒和磺甲基化木质素混合搅拌30min，然后将混合液加热至70℃，以半连续进料方式缓缓滴入聚丙烯酰胺和2/3过硫酸铵持续搅拌3h，其中过硫酸铵的剂量为聚丙烯酰胺的2％，然后将剩余过硫酸铵添加到上述配置溶液中，温度调至95℃保持1h，并用氢氧化钠溶液将pH调节至7，完成混合溶液的制备。最后使用无水乙醇提取混合溶液中的絮凝物，经过真空抽滤，蒸馏水水洗，60℃下干燥至恒重，得到功能型凹凸棒接枝共聚物固化材料。

优选地，步骤(1)中所述酸改性凹凸棒为硫酸改性凹凸棒。