本发明属于土壤改良技术领域，具体涉及一种可提高土壤结构疏松程度一致性的土壤板结改良剂。
背景技术：
土壤板结是指土壤表层因缺乏有机质，结构不良，在灌水或降雨等外因作用下结构破坏、土料分散，而干燥后受内聚力作用使表土变硬的现象。导致农田土壤板结的主要原因有：（1）农田土壤质地太粘，耕作层浅；（2）有机肥施用严重不足，土壤有机质含量低；（3）超量和不平衡施用化肥；（4）农业机械耕作镇压；（5）塑料制品过多残留；（6）水土流失；（7）有害物质的积累。农田土壤板结造成的主要危害是：（1）导致农作物根系生长不良；（2）导致农作物植株发生缺素症，降低农产品的产量和品质。
因此，如何保持土壤质量，改善土壤的板结现象，从而促进农作物的生长，成为人们关注的焦点。应用土壤改良剂可在一定程度上缓解农业生产危机，它可以改良土壤结构，提高土壤的通透能力，使得农作物根系可以健康发育，从而实现农作物产量的品质的提升。例如中国专利cn201910508160x公开了一种用于土壤板结防治的土壤调理剂及其制备方法，该技术方案中，通过添加改性辅料，改性辅料中含对ph敏感的凝胶结构，添加到土壤后，在蛋白质等电点附近时，其凝胶呈收缩状态，在偏离等电点时，可随环境的ph的改变而发生膨胀或收缩，在使用过程中，体系中的改性助料吸引并吸收大量的二氧化碳，大量的二氧化碳溶于体系中，使得凝胶周围ph下降，凝胶分子链上的氨基质子化，带同种正电荷相互排斥，凝胶发生膨胀，膨胀过程中，起到了良好的松土作用，使得土壤的通透性提高，从而使得土壤体系防结块能力增强；又例如中国专利cn2017109844080公开了一种改善土壤板结、降低盐害的土壤改良剂的生产方法，该技术方案以丙烯酸、丙烯酰胺和乙二醇二丙烯酸酯交联聚合得到聚合物，再以聚合物为载体，负载植物营养素6-苄基氨基嘌呤和维生素b，得到高保水树脂，加入到土壤改良剂中，该高保水树脂具有很强的吸水、释水能力，可以反复吸水、释水，高保水树脂在土壤中吸水膨胀是收缩性运动，可以改善土壤通透性，从而改良土壤结构；上述技术方案均通过在土壤中发生膨胀或收缩，产生收缩性运动，从而改善土壤的通透性，但是这类土壤改良剂在土壤中存在分布不均匀的现象，土壤中含有改良剂多的区域，土壤通透性大，改良剂含量少的区域，土壤通透性相对较小，从而使得土壤结构的疏松程度不一，容易造成农作物生长状态存在差异。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种可提高土壤疏松程度一致性的土壤板结改良剂，通过在提高土壤通透性的同时，减小土壤中存在的通透性差异，实现土壤结构疏松程度的高度一致，从而减小农作物生长状态存在的差异。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种可提高土壤结构疏松程度一致性的土壤板结改良剂，具体制备方法如下：
1）将质量比为5-5.5:7-7.5的碳酸铯和二氧化钛混合均匀，放入坩埚中，在800-900℃马弗炉中加热处理20-25h，取出坩埚，冷却至室温，然后按照坩埚中混合物与盐酸的质量体积比为1:45-55g/ml，将坩埚中的混合物倒入到浓度为1-1.5mol/l的盐酸中，在80-150r/min下持续搅拌10-15h，过滤后用去离子水洗涤至中性，将产物烘干后在波长为265nm紫外光下照射70-75h，得到预处理质子二氧化钛；本发明中，通过将质子二氧化钛经过紫外光的照射处理，使得质子化二氧化钛变的超亲水，使得大量的水分子可以被吸附进纳米毛细管孔道内，形成水分子层，使得纳米孔道内充满的水分子，从而使得在土壤中形成的多孔聚合物的网络结构中填充大量的水分，从而可以减少水分的流失，具有一定的保水作用；
2）取丙烯酰胺10-13份、丙烯酸丁酯2-3份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵8-10份以及蒸馏水120-150份，加入到容器中，通入氮气，加热至50-60℃，然后加入20-25份溶解有0.05-0.07份n，n-亚甲基双丙烯酰胺的去离子水，搅拌使其充分混合，再缓慢滴加30-35份溶解有0.2-0.3份过硫酸钾的去离子水，升温至65-70℃，反应8-10h，待反应结束后，加入1-1.5份氧化石墨烯，继续反应2-3h，将产物过滤后烘干，得到预处理氧化石墨烯；本发明中，通过对氧化石墨烯进行预处理，在氧化石墨烯中引入酰胺基和酯基，可以与土壤中大量存在的粘土表面的羟基发生氢键作用，使得氧化石墨烯可以通过氢键作用粘附到粘土的表面以形成强的粘合力，从而使得氧化石墨烯可以固定在土壤中，避免流失；
3）将重量比为10:3-5的环氧树脂和苯胺搅拌均匀后加热至110-120℃反应45-50h，冷却至室温，经纯化得到环氧树脂先驱体，再按照壳聚糖、氢氧化钠溶液以及二氯乙胺盐酸盐的重量比为1:60-70:0.2-0.3，将壳聚糖加入到质量百分数为10-15%的氢氧化钠溶液中，室温下搅拌30-40min，再加入二氯乙胺盐酸盐，在70-80℃下加热反应10-14h，待反应结束后使产物酸化，透析3-4天，冷冻干燥后得到水溶性壳聚糖衍生物，然后再按照环氧树脂先驱体、n，n-二甲基甲酰胺以及水溶性壳聚糖衍生物的重量比为1:80-100:20-30，在室温下将环氧树脂先驱体溶于n，n-二甲基甲酰胺中，待完全溶解后加入水溶性壳聚糖衍生物，得到壳聚糖改性环氧树脂前驱体；本发明中，利用壳聚糖对环氧树脂进行改性处理，使得环氧树脂带有正电荷，从而有利于环氧树脂与带有负电荷的氧化石墨烯在静电作用下产生自组装作用；
4）选择peg1000、peg2000中至少一种作为聚乙二醇使用，将重量比为3-5:1:6-10的壳聚糖改性环氧树脂前驱体、二乙烯三胺、聚乙二醇混合后得到澄清透明的黏稠液体，置于恒温箱内，在60-80℃下反应20-24h，待反应结束后，冷却至室温，将产物取出后用去离子反复浸泡洗涤直至完全去除聚乙二醇，在55-65℃下真空干燥5-8h，然后经过研磨，得到平均粒径为30-50um的多孔聚合物粉末；本发明中，利用聚乙二醇作为致孔剂，形多孔结构的聚合物粉末，该聚合物粉末可以在静电作用下，以氧化石墨烯作为连接交汇点，通过静电自组装形成连续相的多孔网络结构，可以有效的疏松土壤，起到提高土壤通透性的作用，由于形成的多孔网络结构是连续相结构，并且孔隙的尺寸相近，可以在土壤中相互穿插并且以粘附有氧化石墨烯的粘土作为连接点，从而使得形成的多孔网络结构可以遍布在整个土壤中，使得土壤的疏松程度达到高度的一致性，从而可以提高土壤结构疏松程度的一致性，实现土壤中农作物生长状态的差异性降低，对提高农作物产量以及品质都具有促进作用；
5）将预处理质子二氧化钛1-2份、预处理氧化石墨烯5-8份以及多孔聚合物粉末50-60份混合后加入到混料机中，再加入瓜尔胶粉末4-7份和去离子水200-260份，在60-70℃下以600-800r/min分散处理30-50min，将产物过滤后在热空气干燥机的丝网上铺开，在80-100℃下干燥2-3h，经振动粉碎机破碎成100-200目粉剂，即可得到所需的土壤改良剂。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明提供的用于改善土壤板结现象的改良剂，通过将该改良剂粉体兑水后喷洒在板结土壤表面，改良剂粉体中的预处理氧化石墨烯与多孔聚合物粉末通过静电自组装，以预处理氧化石墨烯作为连接交汇点，使得多孔聚合物粉末在土壤中可以相互穿插连接，从而形成连续相的多孔网络结构，使得形成的多孔网络结构可以遍布在整个土壤中，并且由于形成的多孔网络结构的孔隙的尺寸相近，差异较小，使得土壤的疏松程度可以达到高度的一致性，从而可以提高土壤结构疏松程度的一致性，实现土壤中农作物生长状态的差异性降低，对提高农作物产量以及品质都具有促进作用。
具体实施方式
下面结合具体实施方法对本发明做进一步的说明。
实施例1
一种可提高土壤结构疏松程度一致性的土壤板结改良剂，具体制备方法如下：
1）将质量比为5:7的碳酸铯和二氧化钛混合均匀，放入坩埚中，在800℃马弗炉中加热处理20h，取出坩埚，冷却至室温，然后按照坩埚中混合物与盐酸的质量体积比为1:45g/ml，将坩埚中的混合物倒入到浓度为1mol/l的盐酸中，在80r/min下持续搅拌10h，过滤后用去离子水洗涤至中性，将产物烘干后在波长为265nm紫外光下照射70h，得到预处理质子二氧化钛；
2）取丙烯酰胺10份、丙烯酸丁酯2份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵8份以及蒸馏水120份，加入到容器中，通入氮气，加热至50℃，然后加入20份溶解有0.05份n，n-亚甲基双丙烯酰胺的去离子水，搅拌使其充分混合，再缓慢滴加30份溶解有0.2份过硫酸钾的去离子水，升温至65℃，反应8h，待反应结束后，加入1份氧化石墨烯，继续反应2h，将产物过滤后烘干，得到预处理氧化石墨烯；
3）将重量比为10:3的环氧树脂和苯胺搅拌均匀后加热至110℃反应45h，冷却至室温，经纯化得到环氧树脂先驱体，再按照壳聚糖、氢氧化钠溶液以及二氯乙胺盐酸盐的重量比为1:60:0.2，将壳聚糖加入到质量百分数为10%的氢氧化钠溶液中，室温下搅拌30min，再加入二氯乙胺盐酸盐，在70℃下加热反应10h，待反应结束后使产物酸化，透析3天，冷冻干燥后得到水溶性壳聚糖衍生物，然后再按照环氧树脂先驱体、n，n-二甲基甲酰胺以及水溶性壳聚糖衍生物的重量比为1:80:20，在室温下将环氧树脂先驱体溶于n，n-二甲基甲酰胺中，待完全溶解后加入水溶性壳聚糖衍生物，得到壳聚糖改性环氧树脂前驱体；
4）选择peg1000作为聚乙二醇使用，将重量比为3:1:6的壳聚糖改性环氧树脂前驱体、二乙烯三胺、聚乙二醇混合后得到澄清透明的黏稠液体，置于恒温箱内，在60℃下反应20h，待反应结束后，冷却至室温，将产物取出后用去离子反复浸泡洗涤直至完全去除聚乙二醇，在55℃下真空干燥5h，然后经过研磨，得到平均粒径为30um的多孔聚合物粉末；
5）将预处理质子二氧化钛1份、预处理氧化石墨烯5份以及多孔聚合物粉末50份混合后加入到混料机中，再加入瓜尔胶粉末4份和去离子水200份，在60℃下以600r/min分散处理30min，将产物过滤后在热空气干燥机的丝网上铺开，在80℃下干燥2h，经振动粉碎机破碎成200目粉剂，即可得到所需的土壤改良剂。
实施例2
一种可提高土壤结构疏松程度一致性的土壤板结改良剂，具体制备方法如下：
1）将质量比为5.2:7.3的碳酸铯和二氧化钛混合均匀，放入坩埚中，在850℃马弗炉中加热处理23h，取出坩埚，冷却至室温，然后按照坩埚中混合物与盐酸的质量体积比为1:50g/ml，将坩埚中的混合物倒入到浓度为1.2mol/l的盐酸中，在120r/min下持续搅拌12h，过滤后用去离子水洗涤至中性，将产物烘干后在波长为265nm紫外光下照射73h，得到预处理质子二氧化钛；
2）取丙烯酰胺11份、丙烯酸丁酯2.5份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵9份以及蒸馏水130份，加入到容器中，通入氮气，加热至55℃，然后加入22份溶解有0.06份n，n-亚甲基双丙烯酰胺的去离子水，搅拌使其充分混合，再缓慢滴加32份溶解有0.25份过硫酸钾的去离子水，升温至68℃，反应9h，待反应结束后，加入1.2份氧化石墨烯，继续反应2-3h，将产物过滤后烘干，得到预处理氧化石墨烯；
3）将重量比为10:4的环氧树脂和苯胺搅拌均匀后加热至115℃反应47h，冷却至室温，经纯化得到环氧树脂先驱体，再按照壳聚糖、氢氧化钠溶液以及二氯乙胺盐酸盐的重量比为1:65:0.25，将壳聚糖加入到质量百分数为12%的氢氧化钠溶液中，室温下搅拌35min，再加入二氯乙胺盐酸盐，在75℃下加热反应12h，待反应结束后使产物酸化，透析3天，冷冻干燥后得到水溶性壳聚糖衍生物，然后再按照环氧树脂先驱体、n，n-二甲基甲酰胺以及水溶性壳聚糖衍生物的重量比为1:90:25，在室温下将环氧树脂先驱体溶于n，n-二甲基甲酰胺中，待完全溶解后加入水溶性壳聚糖衍生物，得到壳聚糖改性环氧树脂前驱体；；
4）选择peg1000作为聚乙二醇使用，将重量比为4:1:9的壳聚糖改性环氧树脂前驱体、二乙烯三胺、聚乙二醇混合后得到澄清透明的黏稠液体，置于恒温箱内，在70℃下反应23h，待反应结束后，冷却至室温，将产物取出后用去离子反复浸泡洗涤直至完全去除聚乙二醇，在60℃下真空干燥7h，然后经过研磨，得到平均粒径为40um的多孔聚合物粉末；
5）将预处理质子二氧化钛1.5份、预处理氧化石墨烯6份以及多孔聚合物粉末55份混合后加入到混料机中，再加入瓜尔胶粉末5份和去离子水240份，在65℃下以700r/min分散处理40min，将产物过滤后在热空气干燥机的丝网上铺开，在90℃下干燥2.5h，经振动粉碎机破碎成150目粉剂，即可得到所需的土壤改良剂。
实施例3
一种可提高土壤结构疏松程度一致性的土壤板结改良剂，具体制备方法如下：
1）将质量比为5.5:7.5的碳酸铯和二氧化钛混合均匀，放入坩埚中，在900℃马弗炉中加热处理25h，取出坩埚，冷却至室温，然后按照坩埚中混合物与盐酸的质量体积比为1:55g/ml，将坩埚中的混合物倒入到浓度为1.5mol/l的盐酸中，在150r/min下持续搅拌15h，过滤后用去离子水洗涤至中性，将产物烘干后在波长为265nm紫外光下照射75h，得到预处理质子二氧化钛；
2）取丙烯酰胺13份、丙烯酸丁酯3份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵10份以及蒸馏水150份，加入到容器中，通入氮气，加热至60℃，然后加入25份溶解有0.07份n，n-亚甲基双丙烯酰胺的去离子水，搅拌使其充分混合，再缓慢滴加35份溶解有0.3份过硫酸钾的去离子水，升温至70℃，反应10h，待反应结束后，加入1.5份氧化石墨烯，继续反应3h，将产物过滤后烘干，得到预处理氧化石墨烯；
3）将重量比为10:5的环氧树脂和苯胺搅拌均匀后加热至120℃反应50h，冷却至室温，经纯化得到环氧树脂先驱体，再按照壳聚糖、氢氧化钠溶液以及二氯乙胺盐酸盐的重量比为1:70:0.3，将壳聚糖加入到质量百分数为15%的氢氧化钠溶液中，室温下搅拌40min，再加入二氯乙胺盐酸盐，在80℃下加热反应14h，待反应结束后使产物酸化，透析4天，冷冻干燥后得到水溶性壳聚糖衍生物，然后再按照环氧树脂先驱体、n，n-二甲基甲酰胺以及水溶性壳聚糖衍生物的重量比为1:100:30，在室温下将环氧树脂先驱体溶于n，n-二甲基甲酰胺中，待完全溶解后加入水溶性壳聚糖衍生物，得到壳聚糖改性环氧树脂前驱体；
4）选择peg2000作为聚乙二醇使用，将重量比为5:1:10的壳聚糖改性环氧树脂前驱体、二乙烯三胺、聚乙二醇混合后得到澄清透明的黏稠液体，置于恒温箱内，在80℃下反应24h，待反应结束后，冷却至室温，将产物取出后用去离子反复浸泡洗涤直至完全去除聚乙二醇，在65℃下真空干燥8h，然后经过研磨，得到平均粒径为50um的多孔聚合物粉末；
5）将预处理质子二氧化钛2份、预处理氧化石墨烯8份以及多孔聚合物粉末60份混合后加入到混料机中，再加入瓜尔胶粉末7份和去离子水260份，在70℃下以800r/min分散处理50min，将产物过滤后在热空气干燥机的丝网上铺开，在100℃下干燥3h，经振动粉碎机破碎成100目粉剂，即可得到所需的土壤改良剂。
对比例1:采用中国专利cn2017109844080具体实施例中提供的土壤改良剂。
对比例2:采用中国专利cn201910508160x实施例1中提供的土壤调理剂。
试验方法：
选取一处面积为2亩的板结土壤作为试验场所，将试验土壤平均划分成4块区域，设为a区、b区、c区以及d区，然后按照质量比为1:200，将实施例1、以及对比例1和对比例2提供的土壤改良剂兑水后按照0.3kg/m2的用量分别喷洒在a、b、c区域，d区不做处理，然后每天向试验区域的土壤表面喷洒清水，土壤表面湿润软化即可，如此养护20天，然后将a、b、c、d区域再分别划分成20块小的区域，从每块小区域中随机选取20块土壤样品进行孔隙度的测试，待测试完全完成后，对测试结果进行统计，试验结果发现：a区选取的土壤样品，其孔隙度在58.2-58.7%之间变化，并且毛细管孔隙度和非毛细管孔隙度比例在1.3-1.5倍之间；b区选取的土壤样品，其孔隙度在45.3-53.7%之间变化，并且毛细管孔隙度与非毛细管孔隙度比例在2.8-3.2倍之间；c区选取的土壤样品，其孔隙度在48.2-55.9%之间变化，并且毛细管孔隙度与非毛细管孔隙度比例2.1-2.4倍之间；而d区选取的土壤样品，其孔隙度在40.3-45.6%%之间变化，并且毛细管孔隙度与非毛细管孔隙度比例9.2-12.7倍之间。
通过上述试验结果可知，对比例1和对比例2提供的土壤改良剂，虽然也可以有效的提高土壤的通透性，但是不同区域的土壤通透性差异较大，并且改良后的土壤中以毛细管孔隙为主，而本发明提供的土壤改良剂，在提高土壤通透性的同时，可以使不同区域的土壤疏松程度大致相同，而且改良后的土壤中，毛细管孔隙度和非毛细管孔隙度比例相差不大，使得土壤更加有利于农作物的生长。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。