本发明涉及肥料领域，具体涉及一种高吸水树脂增强的生物质炭基缓释肥料，及其制备工艺。
背景技术：
我国是农业生产大国，由此而产生大量的农作物秸秆，直接焚烧会引起严重的环境问题，如水土流失、荒漠化等。而将农作物秸秆在一定条件下，经热解得到生物质炭固体产物，利用农作物秸秆废弃物制备成的生物质炭在农业领域中可以实现广泛的应用。
张伟在其硕士学位论文《水稻秸秆炭基缓释肥的制备及性能研究》一文中，以水稻秸秆为原材料，通过连续热解装置制备生物质炭，通过圆盘造粒制备生物质炭基肥料。水稻秸秆经40℃烘干至恒重，粉碎，投入热解装置中，加热至400-600℃热解，冷却至室温，制得水稻秸秆生物质炭。将生物质炭和尿素分别经粉碎机粉碎后过40目筛，与高岭土混合后置于圆盘造粒机中，启动圆盘造粒机，将转盘转速调至30r/min，转盘倾角为45º，待肥料充分混匀后，用喷雾器将蒸馏水（15-20%）喷入混合，待成型后停止造粒，将制备的生物质炭基尿素肥料从圆盘造粒机中取出，置于电热鼓风干燥箱中，在40℃下供干至恒重，制得粒状炭基缓释肥料。但是存在吸水保水能力不足。
本发明以硝酸铈铵为引发剂，以N,N，-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，衣康酸与丙烯酰胺接枝共聚制备了一种复合高吸水树脂，具有良好的保水能力，凹凸棒土的加入改善了高吸水树脂的抗盐性。膨润土能改善土壤的结构，提高土壤的保水抗旱、保肥增肥能力；同时，膨润土的加入也提高了高吸水树脂的吸水率、保水性能及热稳定性；将其与腐殖酸、沸石、芽孢杆菌复合制备得到一种土壤改良剂，可用于调节土壤酸碱度、缓冲土壤值，进而提高作物产量。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题是提供一种高吸水树脂增强的生物质炭基缓释肥料及其制备工艺，依照该工艺制备的肥料具有良好的缓释性能、高吸水性高保水性。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
水稻秸秆30-40，尿素10-20，高岭土6-10，衣康酸4-8，丙烯酰胺3-6，硝酸铈铵2-4，凹凸棒土3-5，N,N，-亚甲基双丙烯酰胺2-3，膨润土4-9，腐殖酸5-8，沸石3-7，芽孢杆菌4-6，NaOH溶液、蒸馏水适量。
一种高吸水树脂增强的生物质炭基缓释肥料的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
a. 将水稻秸秆经40-60℃烘干至恒重，用切割机进行切割处理长度为5-10cm，投入连续热解装置中，升温至400-600℃加热炭化3-5h，过40-100目筛，冷却至室温，制得水稻秸秆生物质炭；
b. 向衣康酸中1:2-5:20-30加入NaOH溶液、蒸馏水，搅拌均匀，加入丙烯酰胺、硝酸铈铵，搅拌10-30min后，加入凹凸棒土，在30-40℃下超声1-2h，通入氮气，加入N,N，-亚甲基双丙烯酰胺，持续搅拌，水浴加热至60-70℃反应3-5h，将所得样品于70-80℃干燥，研磨粉碎，待用；
c. 将膨润土与腐殖酸混合，1:5-10加入蒸馏水，搅拌均匀，调pH为8-9，加入沸石、芽孢杆菌，在25-45℃下超声振荡3-5h，冷冻干燥，研磨粉碎，过100-200目筛，待用；
d. 将尿素经粉碎机粉碎后过40-100目筛，与a中所得生物质炭、高岭土及b、c中所得物料混合后置于圆盘造粒机中，将转盘转速调至30-40r/min，转盘倾角为40-50º，待肥料充分混匀后，用喷雾器将10-20%的蒸馏水喷入混合，待成型后停止造粒，取出置于电热鼓风干燥箱中，于40-50℃烘干至恒重，得到一种生物质炭基缓释肥料。
本发明的反应机理如下：
（1）本发明以硝酸铈铵为引发剂，以N,N，-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，衣康酸与丙烯酰胺接枝共聚制备了一种复合高吸水树脂，具有良好的保水能力，凹凸棒土的加入改善了高吸水树脂的抗盐性。
（2）膨润土能改善土壤的结构，提高土壤的保水抗旱、保肥增肥能力；同时，膨润土的加入也提高了高吸水树脂的吸水率、保水性能及热稳定性；将其与腐殖酸、沸石、芽孢杆菌复合制备得到一种土壤改良剂，可用于调节土壤酸碱度、缓冲土壤值，进而提高作物产量。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例
一种高吸水树脂增强的生物质炭基缓释肥料，由下述重量份(g)的原料制得：
水稻秸秆40，尿素20，高岭土10，衣康酸8，丙烯酰胺6，硝酸铈铵4，凹凸棒土5，N,N，-亚甲基双丙烯酰胺3，膨润土9，腐殖酸8，沸石7，芽孢杆菌6，NaOH溶液、蒸馏水适量。
一种高吸水树脂增强的生物质炭基缓释肥料的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
a. 将水稻秸秆经50-60℃烘干至恒重，用切割机进行切割处理长度为5-10cm，投入连续热解装置中，升温至550-600℃加热炭化3h，过100目筛，冷却至室温，制得水稻秸秆生物质炭；
b. 向衣康酸中1:5:30加入NaOH溶液、蒸馏水，搅拌均匀，加入丙烯酰胺、硝酸铈铵，搅拌30min后，加入凹凸棒土，在30-40℃下超声2h，通入氮气，加入N,N，-亚甲基双丙烯酰胺，持续搅拌，水浴加热至60-70℃反应3h，将所得样品于70-80℃干燥，研磨粉碎，待用；
c. 将膨润土与腐殖酸混合，1:10加入蒸馏水，搅拌均匀，调pH为8-9，加入沸石、芽孢杆菌，在35-45℃下超声振荡3h，冷冻干燥，研磨粉碎，过100目筛，待用；
d. 将尿素经粉碎机粉碎后过100目筛，与a中所得生物质炭、高岭土及b、c中所得物料混合后置于圆盘造粒机中，将转盘转速调至30-40r/min，转盘倾角为40-50º，待肥料充分混匀后，用喷雾器将15%的蒸馏水喷入混合，待成型后停止造粒，取出置于电热鼓风干燥箱中，于40-50℃烘干至恒重，得到一种生物质炭基缓释肥料。
上述实施例制备的一种高吸水树脂增强的生物质炭基缓释肥料的性能检测结果如下所示：
该肥料中的氮素在埋入土壤中1、5和30天后释放率分别为10%、28%和62%；吸水倍率达到430g/g，10d后保水率仍≥50%。