CN101844948A - 一种天然植物材料印楝素作为氮肥增效剂的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种天然植物材料印楝素作为氮肥增效剂的应用，在氮肥中添加1-10wt％的印楝素，制得稳定的氮肥，所述氮肥为碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵或尿素。印楝素作为氮肥增效剂，能有效延缓尿素在土壤中转化和减少铵态氮肥进入土壤因硝化作用而产生的淋失，从而使氮肥肥效期大大延长。

Description

一种天然植物材料印楝素作为氮肥增效剂的应用

技术领域

本发明涉及稳定肥料中的应用的氮肥增效剂，具体地说是一种植物型抑制剂印楝素在稳定肥料中作为氮肥增效剂的应用。

背景技术

氮肥是我国农业生产中最重要的氮素来源，目前我国每年氮肥产量在2.5×10¹⁰kg(纯量)以上，且以每年17.5％的速度递增。据有关资料报道，到2005年中国化肥产量将达到4100万吨，其中氮肥将达到2600～2750万吨。以尿素为主的缓控释肥料和复合肥料是当前和将来世界肥料发展的主导。但是氮肥在使用中普遍存在以下四大问题：一是氮肥的利用率低。据统计，我国春季氮肥的利用率只有25％～35％，平均仅为33.3％，比发达国家低10％～15％。氮肥施入土壤中除少量残留在土壤中，其余大部分以氨气挥发、硝酸根淋溶、微生物呼吸、硝化和反硝化作用损失掉。这不仅造成了资源的浪费，而且还造成了水域及大气环境的污染。二是肥效期短。大量测定数据表明，普通碳酸氢铵施入土壤中，有效期仅为20～25天，尿素为40～50天，难以满足作物整个生育期对养分的需求，生产中必须多次追肥，如果追肥覆盖不严，肥料的损失率会更高。追肥既增加了劳动强度，又增加了生产成本。三是环境污染问题。由于过量施肥造成的河湖水体富营养化、海洋赤潮、地下水污染等环境问题愈来愈引起人们的关注。四是农产品质量下降。提高肥料利用率，减少施肥带来的能源浪费和环境污染，一直是国内外肥料研究领域十分重要的课题。

目前国内外研究提高氮肥利用率的主要途径有两个方面：(1)对化学氮肥改型，生产各种缓释肥料。例如包膜尿素、大粒尿素、长效碳酸氢续、服甲醒(尿素异化物)，这类方式通常生产成本高，且效果不理想，还可能增加新的环境污染源(如包膜物质等)，其应用受到限制；(2)使用添加剂，即氮肥增效剂。包括添加硝化抑制剂、脲酶抑制剂，以控制不同氮肥在土壤中的转化过程，进而提高氮肥利用率，这种方式以作用效果好、应用方便等优点受到不少国家研究者的重视。国外研究和应用的氮肥增效剂种类较多，以单一有机化合物为主，如硝化抑制剂中的2一氨基-4一氯-6一甲基嘧啶(AM)、2一氯-6一三氯甲基吡啶(CP)、二氧二肢(DCD)等，脲酶抑制剂氢酿(HQ)、0一苯基磷酰二胺(PPD)、N一丁基硫代酷三胺(BTPT)等。这些化合物不仅成本高，而且环境污染大。我国20世纪80年代沿用国外的研究结果较多，近10年来的研究多以腐殖酸类物质为主要载体，加入HQ或DCD等，有的已经申请专利，其中HQ成本高(约3万元的，且可能污染环境，应用受到限制)。我国植物资源丰富，种类繁多，成分复杂，功能多样，因此筛选利用天然植物材料作为氮肥增效剂是一种良好途径。

天然植物印楝树，属楝科常绿乔木，是一种防治干热地区荒漠化的优良树种和制备无公害生物农药利用价值最高的植物。从印楝种子中分离的印楝素已广泛地植物源杀虫、杀菌剂应用，参见刘日祥“新型生物农药印楝素云南问世”《北京农业》，2005年1月18日。印楝中所含的萜类化合物主要成份是印楝素，印楝素作为植物源杀虫、杀菌剂具有对有害生物高效、对非靶标生物安全、易分解、不污染环境和不破坏生态平衡等许多优点。中国专利文件02134914.2、02134915.0、200410097505.0公开了印楝素与吡嗪酮等混配的农药制剂。

印楝素的提取方法也得到进一步研究，有浸提法、微波法等，例如CN1420121A(02122306.8)公开了一种本发明公开了一种微波提取印楝种仁中印楝素的方法，采用频率为2450MHz，功率为100～850W的微波对印楝种仁在石油醚、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、二氯甲烷、三氯甲烷、水或其混合物的溶剂中进行处理，从印楝种仁中提取印楝素的方法。该方法具有较常规化学法工艺简便、快速、废液排放量少、所得产品纯度高等优点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种天然植物材料印楝素作为氮肥增效剂的应用，天然植物材料印楝无毒无害、成本低、可明显提高化学氮肥利用率。

本发明的技术方案如下：

印楝素作为氮肥增效剂的应用，以氮肥中纯N质量含量计，在氮肥中添加1-10wt％的印楝素。用以控制N素在土壤中的转化，实现N肥的稳定长效，提高氮肥利用率。

所述氮肥为碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵或尿素。

所述印楝素作为氮肥增效剂的应用，印楝素可以加入到氮肥中，或添加到包膜材料中然后对氮肥进行包膜。

印楝素可以通过市场购得，也可以通过公知方法制备，例如CN1420121(02122306.8)。

本发明提供可供选用的印楝素提取方法，室温搅拌法浸提印楝素，步骤如下：

将已提油后的印楝种仁粉(60目)减压挥干，称取300g置于搅拌机中，加入溶剂甲醇，控制适当的浸提时间及物料比，在室温条件下进行快速搅拌浸提，减压过滤，重复浸提3次，合并滤液并用旋转蒸发仪减压浓缩(28℃、0.11kPa)，回收溶剂，取出浓缩物，加入等体积的去离子水，振摇，再加入与混合物等体积的二氯甲烷，轻摇后置于分液漏斗中分液，取二氯甲烷相减压浓缩(15℃、0.11kPa)后得印楝素，产出率为0.438％，所有的公知方法中室温搅拌法浸提印楝素最方便提取率最理想的。

一种稳定的氮肥，以氮肥中纯N含量，在氮肥中添加1-10wt％的印楝素制得。所述氮肥为碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵或尿素。

一种稳定氮肥的生产方法，采用下列之一的方法：

a.在氮肥生产的浓缩分离工序之后，将印楝素加入熔融的氮肥熔液中，充分混合均匀后再进行造粒，得稳定氮肥。

b.将印楝素用喷粉器喷在刚刚从造粒塔中喷淋出来的处于高温或半熔融状态的氮肥滴上，完成造粒，得稳定氮肥。

c.将印楝素与颗粒氮肥按比例直接掺混。

d.将印楝素加入包膜材料中，采用流化床喷涂包膜技术在流化态颗粒氮肥外表面进行喷涂包被，得稳定的包膜氮肥。

流化床喷涂包膜技术按现有公知工艺即可，本发明优选步骤为：先将高分子聚合材料和印楝素同时溶入挥发性有机溶剂中，同时加入膜调理剂、增塑剂配制成包膜材料，混溶后在流化态颗粒氮肥外表面进行喷涂包被，形成光滑、均一、连续的包膜层。

以上所述氮肥原料颗粒度为0.5-4.5mm，市场购得，在与印楝素掺混前磨碎过0.5mm筛，含氮量按照所需氮肥包装上标明的含氮量计算印楝素的用量。

本发明具有如下优点：

1.本发明研究发现印楝素作为氮肥增效剂，既是脲酶抑制剂又是硝化抑制剂，为复合型抑制剂，能有效延缓尿素在土壤中转化和减少铵态氮肥进入土壤因硝化作用而产生的淋失，从而使氮肥肥效期大大延长，等量施氮时作物氮素利用率提高5-8个百分点，减量施氨时作物氮素利用率提高6-10个百分点。

2.本发明的稳定氮肥生产工艺简单，本发明用于稳定肥料中所添加的印楝素合成工艺简单，回收率高，生产成本较低。可在现有的N肥(碳酸氢铵、尿素等)的生产工艺基础上，进行少量的投资改造即可生产，产品性能稳定，效果显著，养分有效期明显延长。

3、本发明所用植物材料来自天然，再生性强，资源丰富：产品生产成本低廉，无毒无害，使用安全，操作简便，可与多种氮肥直接混施，也可作为含氮复合肥料造粒的添加剂，能广泛推广应用。

具体实施方式

实施例中的原料份数均为质量份，其中：尿素含氮量46％；碳酸氢铵含氮量17％；氯化铵含氮量26％；颗粒度为0.5-1mm。印楝素，200-300目，成都绿金高新技术股份有限公司公司产。

实施例1、

印楝素作为氮肥增效剂的应用，在100份尿素中加2.3份印楝素，以稳定尿素中N素在土壤中的转化。

稳定尿素的制备方法：

按100份尿素加2.3份印楝素的比例经计量后直接用加料器加入到尿素生产中的熔融尿素中，混合均匀，经造粒制得含印楝素的稳定尿素，产品中印楝素的含量为纯N量的5.0％。

实施例2、

印楝素作为氮肥增效剂的应用，在100份碳酸氢铵中加1.7份印楝素，以稳定碳酸氢铵中N素在土壤中的转化。

稳定碳酸氢铵肥的制备方法：

将1.7份印楝素与100份碳酸氢铵直接掺混。产品中印楝素的含量为纯N量的10％。

实施例3、

印楝素作为氮肥增效剂的应用，在100份氯化铵中加2份印楝素，以稳定尿素中N素在土壤中的转化。

稳定氯化铵肥的制备方法：

按100份氯化铵加2份印楝素的比例经计量后用喷粉器喷在刚刚从造粒塔中喷淋出来的处于高温或半熔融状态的氯化铵滴上，完成造粒，得稳定氮肥，产品中印楝素的含量为纯N量的7.69％。

实施例4、

印楝素作为氮肥增效剂的应用，在100份尿素包膜肥的包膜材料中加2份印楝素，以稳定尿素包膜肥中N素在土壤中的转化。

稳定尿素包膜肥的制备方法：

按100份尿素加1.84份印楝素计量，先将高分子聚合材料丙烯酸树脂或乙基纤维素5份和印楝素1.84份同时溶入有机溶剂中，加入膜调理剂滑石粉或硅藻土0.1-0.5份、增塑剂邻苯二甲酸二丁酯或聚乙二醇0.1-1份配制成包膜材料，混溶后在流化态颗粒尿素外表面进行喷涂包被，形成光滑、均一、连续的包膜层。产品中印楝素的含量为纯N量的4％。

试验结果

采用室内培养方法，以加有印楝素的稳定肥料为N源(实施例1-2)，以不添加抑制剂的等量的尿素和碳酸氢铵为对照，肥料用量(纯N)为每公斤土0.25克，培养期间，土壤含水量保持在田间持水量的60％，置于25℃培养箱中恒温培养，培养开始后定期取样测定。

表1土壤中的铵态氮和硝态氮的含量。

表1结果表明，土壤中铵态氮浓度随培养时间的延长而降低，但是添加抑制剂处理土壤的铵态氮浓度高峰出现的时间要明显晚于只施用N肥处理的，这是由于抑制剂的存在抑制了土壤脲酶的活性，延缓了尿素的水解。两个处理土壤中硝态氮浓度随培养时间的延长逐渐增高，但是添加抑制剂处理土壤的硝态氮浓度高峰出现的时间要明显晚于只施用N肥处理的，这是由于抑制剂的存在抑制了硝化细菌的活性，延缓了铵态氮向硝态氮的转换所致。

Claims (4)

1.印楝素作为氮肥增效剂的应用，以氮肥中纯N质量含量计，在氮肥中添加1-10wt％的印楝素。

2.如权利要求1所述的应用，其特征在于所述氮肥为碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵或尿素。

3.一种稳定的氮肥，以氮肥中纯N质量含量计，在氮肥中添加1-10wt％的印楝素制得，所述氮肥为碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵或尿素。

4.一种权利要求3所述的稳定氮肥的生产方法，是下列之一：

a.在氮肥生产的浓缩分离工序之后，将印楝素加入熔融的氮肥熔液中，充分混合均匀后再进行造粒，得稳定氮肥；

b.将印楝素用喷粉器喷在刚刚从造粒塔中喷淋出来的处于高温或半熔融状态的氮肥滴上，完成造粒，得稳定氮肥；

c.将印楝素与颗粒氮肥按比例直接掺混；

d.将印楝素加入包膜材料中，采用流化床喷涂包膜技术在流化态颗粒氮肥外表面进行喷涂包被，得稳定的包膜氮肥。