CN102557838A - 多功能缓释尿素肥料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及氮素肥料，具体地说是一种多功能缓释尿素肥料及制备方法。肥料成分包括尿素、生化抑制剂、增效剂、植物所必需的中、微量元素的水溶性盐离子和/或植物生长有益元素，按重量份数计，其中尿素、生化抑制剂和增效剂按重量份数比计=1：0.001-0.1：0.0005-0.05，植物所必需的中微量元素盐离子为：钙、镁、硫、铁、铜、锌、锰、硼、钼、氯中的一种或几种，尿素与植物所必需的各中、微量元素按重量份数比计=1：0-0.1：0-0.1：0-0.06：0.001－0.03：0.001－0.01：0.001-0.01：0.001-0.008:0.001－0.01：0.001-0.005：0-0.006，植物生长有益元素为硅和硒，尿素与各植物生长有益元按重量份数比计=1：0-0.1：0.001-0.08。本发明的肥料具有促进根系的生长，健壮植株，显著增强抗病、抗旱、抗倒伏和促早熟的多种功能。
Description
技术领域
本发明涉及氮素肥料，具体地说是一种多功能缓释尿素肥料及制备方法。
背景技术
目前工业所生产和农业施用的普通尿素是速溶肥料，在水和土壤中溶解转化很快。普通尿素施入土壤后在土壤中的脲酶作用下很快转化为铵态氮，大量的铵态氮使土壤pH值迅速升高，氨挥发增加；在通气状况良好的土壤中，在土壤硝化细菌的作用下发生硝化作用，铵态氮在很短的时间内就转化为亚硝态氮和硝态氮，硝态氮在土壤中极易淋失，亚硝态氮也会以氮的氧化物的形式呈气态损失，造成肥料氮的大量损失，从而降低了肥料氮的利用率。普通尿素肥料肥效期短，肥料氮素利用率低，尿素氮的总体利用率只有30～35％12，氮素的淋失、挥发、地表径流等损失较多，肥料施入的经济效益较低，造成资源的巨大浪费和农业生产成本的增加，同时产生地下水和土壤面源的污染，引起温室气体效应和水体的富营养化，使生态环境恶化。普通尿素的大量施用使农产品品质下降。为减轻和解决这些问题，在提高农业生产经营技术管理的同时，需通过改进尿素肥料的自身性能，健全或完善尿素肥料的使用性能，延长肥料的有效作用时间，减缓其在土壤中的转化强度，促进作物对肥料的有效吸收，从而提高尿素氮肥的利用率。
现有技术显示，在常温下，尿素(酰胺态氮)在脲酶的作用下首先转化为铵态氮，进而转化为硝态氮，硝态氮很快被淋失或呈气态损失，而脲酶抑制剂可以有效抑制尿素向铵态氮的转化速度，延长酰胺态氮在土壤中的存留时间，增加尿素的有效作用时间；硝化抑制剂可以有效抑制铵态氮转化为亚硝态氮和硝态氮，延长铵态氮在土壤中的存留时间，增加氮肥的有效期，增效剂聚天门冬氨酸(多肽，Polyaspartic acid PASP)或其盐是一种肥料高效增效剂和新型植物营养吸收促进剂和调节剂。对植物所需营养成分具有极强的鳌合功能，能有效富集土壤中氮、磷、钾及微量元素供植物吸收利用，尤其是对锌、铁、锰三种元素的吸收和富集植物根部周围土壤中有用的元素，效果最为明显，具有长链蛋白和阴离子表面活性剂等优点，促进植物对营养元素的吸收，促进根系的生长，健壮植株，增强抗逆性，改善品质，可作为良好的植物养分促进剂、助长剂、浸种剂、叶面肥、水分保持剂，且有不含激素、无毒、用过无残留等特点；PASP或其盐不同于植物激素，具有用量小、高抗病毒等特点。
将生化抑制剂(脲酶抑制剂、硝化抑制剂)与PASP或其盐通过高科技结合后制成肥料复合增效剂，可充分发挥脲酶抑制剂和硝化抑制剂抑制尿素态氮水解和转化的协同作用，以及PASP或其盐对作物养分吸收的和增强抗逆性的增效作用，可有效抑制尿素的水解和向硝态氮的转化，可有效延长尿素或酰胺态氮肥肥效期，改善作物对氮素的吸收利用效果，增加植株对氮素的吸收量，提高肥料的利用率，增加农产品中蛋白质、氨基酸和脂肪等营养物质的含量，同时活化土壤中的植物所需的中微量元素和增加作物所需的微量元素在土壤中的有效富集量，促进作物对其它营养元素的吸收。
目前的尿素肥料种类很多，缓释尿素肥料也有很多种，即有添加增效剂、缓释剂的尿素，又有包膜的尿素，尽管这些尿素肥料在尿素氮的释放和水解、延长尿素肥效期方面都有一定的效果，但其养分和功能都十分单一，只能为植物提供氮素营养，促进作物对氮的吸收与利用，在一定程度上提高尿素氮素利用率。而缺乏一种既能为植物提供氮素营养又能为植物提供多种必需营养元素，同时促进植物对其它营养元素吸收利用、具有促进根系的生长，健壮植株，显著增强抗病、抗旱、抗倒伏和促早熟作用的尿素产品。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多功能缓释尿素肥料及制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为
一种多功能缓释尿素肥料：肥料成分包括尿素、生化抑制剂、增效剂、植物所必需的中、微量元素的水溶性盐离子和/或植物生长有益元素，按重量份数计，其中尿素、生化抑制剂和增效剂按重量份数比计＝1∶0.001-0.1∶0.0005-0.05，植物所必需的中微量元素盐离子为：钙、镁、硫、铁、铜、锌、锰、硼、钼、氯中的一种或几种，尿素与植物所必需的各中、微量元素按重量份数比计＝1∶0-0.1∶0-0.1∶0-0.06∶0.001-0.03∶0.001-0.01∶0.001-0.01∶0.001-0.008∶0.001-0.01∶0.001-0.005∶0-0.006，植物生长有益元素为硅和硒，尿素与各植物生长有益元按重量份数比计＝1∶0-0.1∶0.001-0.08。
所述生化抑制剂为尿酶抑制剂和硝化抑制剂，其中脲酶抑制剂与硝化抑制剂按重量份数计＝0.5-2∶0-2；增效剂为聚天门冬氨酸或其盐，其聚天门冬氨酸盐为其钾盐、钠盐、铵盐、钙盐、镁盐、锌盐中的一种或几种。
所述脲酶抑制剂为：N-丁基硫代磷酰三胺、硫代磷酸三酰胺、苯基磷酰二胺、硫代磷酰三胺、对苯二酚、磷酰三胺或硫代硫酸铵或N-甲基-2-吡咯烷酮(LNS)；硝化抑制剂为：双氰胺、3，4-二甲基吡唑磷酸盐、3，5-二甲基吡唑、3，5-二甲基吡唑磷酸盐、1-甲胺酰基-3-甲基吡唑、1-甲基吡唑-1羧酰胺、3-甲基吡唑、氮-吡啶(2-氯-6-(三氯甲基)-吡啶或4-氯-3-甲基吡唑；所述增效剂为分子量为：6001～100000、结构式如式1的聚天门冬氨酸，
式1；或为分子量：2000～6000、结构式如式2的聚天门冬氨酸，
式2
多功能缓释尿素肥料的制备方法：按上述计量将缓释剂和增效剂溶于有机溶剂中，通过搅拌泵机械混拌均匀，或将缓释剂和增效剂人工搅拌均匀后，加入植物所必需的中、微量元素的水溶性盐离子和/或植物生长有益元素混匀后，直接在尿素生产工艺装置的蒸发系统中，通过生产普通尿素装置的熔融尿素输送泵前端注入，与熔融尿素尿浆均匀混合，而后通过普通尿素生产高塔造粒装置进行造粒，即得粒径在0.85～2.80mm占93％以上的多功能缓释尿素；
或按上述计量将缓释剂和增效剂溶于有机溶剂中，通过搅拌泵机械混拌均匀，或将缓释剂和增效剂人工搅拌均匀后，加入植物所必需的中、微量元素的水溶性盐离子和/或植物生长有益元素混匀后，直接在普通大颗粒尿素装置的蒸发系统中，通过生产普通大颗粒尿素装置的熔融尿素输送泵前端注入，与熔融尿素尿浆均匀混合，而后以普通缓释尿素肥料作为晶种，通过普通大颗粒尿素生产造粒的高塔造粒装置按照普通大颗粒尿素生产工艺进行造粒，即得粒径在1.5-4.5mm的多功能缓释大颗粒尿素，其中粒径2.5-3.5mm的颗粒占85％以上，尿素氮素含量均在35-46.2％之间。
所述脲酶抑制剂为：N-丁基硫代磷酰三胺、硫代磷酸三酰胺、苯基磷酰二胺、硫代磷酰三胺、对苯二酚、磷酰三胺或硫代硫酸铵或N-甲基-2-吡咯烷酮(LNS)；硝化抑制剂为：双氰胺、3，4-二甲基吡唑磷酸盐、3，5-二甲基吡唑、3，5-二甲基吡唑磷酸盐、1-甲胺酰基-3-甲基吡唑、1-甲基吡唑-1羧酰胺、3-甲基吡唑、氮-吡啶(2-氯-6-(三氯甲基)-吡啶或4-氯-3-甲基吡唑；所述增效剂为分子量为：6001～100000、结构式如式1的聚天门冬氨酸，
式1；或为分子量：2000～6000、结构式如式2的聚天门冬氨酸，
式2
本发明专利具有如下优点：
1.本发明肥料中将生化抑制剂与PASP或其盐结合后，再添加一种或几种中微量植物必需营养元素，制成的系列多功能缓释尿素肥料，可有效延长尿素(酰胺)态氮肥肥效期，使肥效期从50天延长到120天，肥料总有效期达到120～135天。
2.本发明肥料对植物所需营养成分具有极强的鳌合功能，能有效富集土壤中氮、磷、钾及微量元素供植物吸收利用，尤其是对锌、铁、锰三种元素的吸收和富集植物根部周围土壤中有用的元素，效果最为明显，具有长链蛋白和阴离子表面活性剂等优点。
3.本发明肥料兼有缓释尿素功能、为植物提供生长所必需的中微量营养元素和促进植物对其它营养元素吸收利用、具有促进根系的生长，健壮植株，显著增强抗病、抗旱、抗倒伏和促早熟的多种功能。
4.本发明肥料可显著改善作物对氮素的吸收利用效果，为作物提供必需的中、微量营养元素。增加植物对氮素和其它营养元素的吸收量，显著提高肥料的利用率，肥料利用率提高达15-30％，减少肥料用量10％-30％。
5.本发明肥料能增加农产品中蛋白质、氨基酸和脂肪等营养物质的含量，同时对肥料具有很强的鳌合富集功能，增加作物所需的微量元素在土壤中的有效富集量，促进作物对其它营养元素的吸收。吸收促进率可达4-5倍，各种肥料利用率大幅度提高，可使氮吸收率提高65％以上，磷吸收率可提高8-15％，钾吸收率可提高20-30％，中、微量元素吸收率可提高25％以上。
6.本发明肥料与磷钾肥料配合使用，采用一次基施可满足作物整个生长季对养分的需要，农业生产省工、省时，大大降低农民劳动强度和生产成本。
7.本发明的肥料生产成本低，生产工艺简单，在现有尿素生产装置基础上稍加改造就可以实现多功能尿素的规模化生产。产品环境友好，绿色环保。
8.本发明采用的原料脲酶抑制剂和增效剂PASP都是廉价、高效，无污染，增效剂PASP或其盐是高分子氨基酸的聚合物即多肽或其盐，在土壤中无任何残留。各种中微量营养元素的原料随处可得，成本低廉，但效果好。
9.本发明的肥料具有天然、广谱、安全、高效的优点，适用于各类植物和土壤。可有效地提高土壤储存养分的能力，并且对后茬作物具有一定效果。同时可以用于喷施、根施或浸种。
10.使用本发明在等量的肥料条件下，可使粮食增产10-25％，蔬菜增产15-45％，经济作物增15％以上。明显改善作物品质，提高商品等级。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
多功能缓释尿素肥料成分包括尿素、生化抑制剂、增效剂、植物所必需的中、微量元素的水溶性盐离子。
以100份尿素尿浆计，0.25份N-丁基硫代磷酰三胺、0.25份双氰胺、0.05份PASP、0.5份镁、0.5份锌以及能使N-丁基硫代磷酰三胺、双氰胺、PASP、硝酸镁和硫酸锌充分溶解或悬浮的浓度为37％的甲醛溶液，通过高塔造粒即得到含氮量45％的多功能缓释尿素肥料。
其中镁离子选自硝酸镁，锌离子选自硫酸锌，PASP所述分子量为：40000、结构式如式1的聚天门冬氨酸。
制备方法：以100份尿素尿浆计，0.25份N-丁基硫代磷酰三胺、0.25份双氰胺、0.05份PASP、0.5份镁、0.5份锌溶解于37％的甲醛溶液(作为缓释剂的载体或溶剂)中均匀混合后，利用输送管道，通过计量泵计量流量，将上述混合溶液在尿素生产装置的蒸发系统内，熔融尿素输送泵前端加入到尿素尿浆中；利用生产普通大颗粒尿素装置和工艺，以普通颗粒缓释尿素作为“晶种”，通过高塔造粒，即生产出粒径为1.5-4.5mm的含硫、镁和锌的多功能缓释大颗粒尿素，其中粒径2.5-3.5mm的颗粒占85％以上，生产的多功能缓释大颗粒尿素含氮量为45％。
实施例2：
多功能缓释尿素肥料成分包括尿素、生化抑制剂、增效剂、植物所必需的中、微量元素的水溶性盐离子。
以100份尿素尿浆计，0.1份硫代磷酸三酰胺、0.05份3，4-二甲基吡唑磷酸盐、以及能使硫代磷酸三酰胺、3，4-二甲基吡唑磷酸盐溶解的37％的甲醛溶液、1份PASP钠盐、0.1份锌、0.1份铜、0.1份锰、0.1份硼、0.1份钼和能使PASP钠盐、锌、铜、锰、硼和钼溶解的水，通过高塔造粒含氮量为45.5％的含PASP、硫、锌、铜、锰、硼、钼的多功能缓释尿素。
其中铜离子选自为硫酸铜，锌离子选自为硫酸锌、锰离子选自为硫酸锰、硼酸根离子选自为硼酸钠、钼酸根离子选自为钼酸铵，PASP所述分子量为：40000、结构式如式2的聚天门冬氨酸。
制备方法：以100份尿素尿浆计，将0.1份硫代磷酸三酰胺、0.05份3，4-二甲基吡唑磷酸盐溶解于37％的甲醛溶液(作为缓释剂的载体或溶剂)中均匀混合；将1份PASP钠盐、0.1份锌、0.1份铜、0.1份锰、0.1份硼和0.1份钼溶解于水中混合均匀后，利用输送管道，通过计量泵计量流量，将上述两种混合溶液在生产普通尿素装置的蒸发系统内，熔融尿素输送泵前端加入到尿素尿浆中，利用生产普通粒尿素装置和工艺，通过高塔造粒，即生产出粒径为0.85～2.80mm≥93％，含氮量为45.5％，含PASP、硫、锌、铜、锰、硼、钼的多功能缓释尿素。
实施例3：
多功能缓释尿素肥料成分包括尿素、生化抑制剂、增效剂、植物所必需的中、微量元素的水溶性盐离子。
以100份尿素尿浆计，5份N-丁基硫代磷酰三胺、5份3，5-二甲基吡唑、以及能使N-丁基硫代磷酰三胺和3，5-二甲基吡唑溶解的37％的甲醛溶液、1份PASP、0.5份钙、0.5份镁、0.1份锌、、0.1份铜、0.1份锰、0.1份硼、、0.1份钼和能使PASP、钙、镁、锌、铜、锰、硼和钼溶解的水，通过高塔造粒即得到含氮量为41.2％的含PASP、钙、镁、硫、锌、铜、锰、硼、钼的多功能缓释尿素。
其中钙离子选自为氯化钙、镁离子选自为硫酸镁，锌离子选自为硫酸锌、铜离子选自为硫酸铜、锰离子选自为硫酸锰、硼酸根离子选自为硼酸钠、钼酸根离子选自为钼酸铵，PASP所述分子量为：40000、结构式如式2的聚天门冬氨酸。
制备方法：以100份尿素尿浆计，将5份N-丁基硫代磷酰三胺、5份3，5-二甲基吡唑溶解于37％的甲醛溶液(作为缓释剂的载体或溶剂)中均匀混合；将1份PASP、0.5份钙、0.5份镁、0.1份锌、0.1份铜、0.1份锰、0.1份硼、0.1份钼溶解于的水中混合均匀；而后利用输送管道，通过计量泵计量流量，将上述两种混合溶液在生产普通大颗粒尿素装置的蒸发系统内，熔融尿素输送泵前端加入到尿素尿浆中，以普通颗粒缓释尿素作为“晶种”，通过高塔造粒，即生产出粒径为1.5-4.5mm，含氮量为41.2％的含PASP、钙、镁、硫、锌、铜、锰、硼、钼的多功能缓释大颗粒尿素，其中粒径2.5-3.5mm的颗粒占85％以上。
生产工艺：将按比例混配好的上述缓释剂溶液、增效剂和中、微量元素盐溶液，利用不同计量泵计量，各自输送管线同时输送，在原生产普通尿素或普通大颗粒尿素装置的蒸发系统，熔融尿素输送泵前端加入尿浆中，与熔融状态尿浆混匀后，利用熔融尿素输送泵输送到造粒高塔进行高塔造粒。
应用例1
按实施例1生产的多功能缓释大颗粒尿素，在玉米、水稻、大豆上的施用结果如下：
单位：亩
注：磷肥均施P2O58kg，钾肥均施K2O6kg。
应用例2
按实施例1生产的多功能缓释大颗粒尿素，在玉米、水稻、大豆上的施用结果如下：
单位：亩
注：磷肥均施P2O58kg，钾肥均施K2O6kg。
Claims (5)
1.一种多功能缓释尿素肥料，其特征在于：肥料成分包括尿素、生化抑制剂、增效剂、植物所必需的中、微量元素的水溶性盐离子和/或植物生长有益元素，按重量份数计，其中尿素、生化抑制剂和增效剂按重量份数比计＝1∶0.001-0.1∶0.0005-0.05，植物所必需的中微量元素盐离子为：钙、镁、硫、铁、铜、锌、锰、硼、钼、氯中的一种或几种，尿素与植物所必需的各中、微量元素按重量份数比计＝1∶0-0.1∶0-0.1∶0-0.06∶0.001-0.03∶0.001-0.01∶0.001-0.01∶0.001-0.008∶0.001-0.01∶0.001-0.005∶0-0.006，植物生长有益元素为硅和硒，尿素与各植物生长有益元按重量份数比计＝1∶0-0.1∶0.001-0.08。
2.按权利要求1所述的多功能缓释尿素肥料，其特征在于：所述生化抑制剂为尿酶抑制剂和硝化抑制剂，其中脲酶抑制剂与硝化抑制剂按重量份数计＝0.5-2∶0-2；增效剂为聚天门冬氨酸或其盐，其聚天门冬氨酸盐为其钾盐、钠盐、铵盐、钙盐、镁盐、锌盐中的一种或几种。
3.按权利要求1或2所述的多功能缓释尿素肥料，其特征在于：所述脲酶抑制剂为：N-丁基硫代磷酰三胺、硫代磷酸三酰胺、苯基磷酰二胺、硫代磷酰三胺、对苯二酚、磷酰三胺或硫代硫酸铵或N-甲基-2-吡咯烷酮(LNS)；硝化抑制剂为：双氰胺、3，4-二甲基吡唑磷酸盐、3，5-二甲基吡唑、3，5-二甲基吡唑磷酸盐、1-甲胺酰基-3-甲基吡唑、1-甲基吡唑-1羧酰胺、3-甲基吡唑、氮-吡啶(2-氯-6-(三氯甲基)-吡啶或4-氯-3-甲基吡唑；所述增效剂为分子量为：6001～100000、结构式如式1的聚天门冬氨酸，
式1；或为分子量：2000～6000、结构式如式2的聚天门冬氨酸，
式2。
4.一种权利要求1所述的多功能缓释尿素肥料的制备方法，其特征在 于：按上述计量将缓释剂和增效剂溶于有机溶剂中，通过搅拌泵机械混拌均匀，或将缓释剂和增效剂人工搅拌均匀后，加入植物所必需的中、微量元素的水溶性盐离子和/或植物生长有益元素混匀后，直接在尿素生产工艺装置的蒸发系统中，通过生产普通尿素装置的熔融尿素输送泵前端注入，与熔融尿素尿浆均匀混合，而后通过普通尿素生产高塔造粒装置进行造粒，即得粒径在0.85～2.80mm占93％以上的多功能缓释尿素；
或按上述计量将缓释剂和增效剂溶于有机溶剂中，通过搅拌泵机械混拌均匀，或将缓释剂和增效剂人工搅拌均匀后，加入植物所必需的中、微量元素的水溶性盐离子和/或植物生长有益元素混匀后，直接在普通大颗粒尿素装置的蒸发系统中，通过生产普通大颗粒尿素装置的熔融尿素输送泵前端注入，与熔融尿素尿浆均匀混合，而后以普通缓释尿素肥料作为晶种，通过普通大颗粒尿素生产造粒的高塔造粒装置按照普通大颗粒尿素生产工艺进行造粒，即得粒径在1.5-4.5mm的多功能缓释大颗粒尿素，其中粒径2.5-3.5mm的颗粒占85％以上，尿素氮素含量均在35-46.2％之间。
5.权利要求1所述的多功能缓释尿素肥料的制备方法，其特征在于：所述脲酶抑制剂为：N-丁基硫代磷酰三胺、硫代磷酸三酰胺、苯基磷酰二胺、硫代磷酰三胺、对苯二酚、磷酰三胺或硫代硫酸铵或N-甲基-2-吡咯烷酮(LNS)；硝化抑制剂为：双氰胺、3，4-二甲基吡唑磷酸盐、3，5-二甲基吡唑、3，5-二甲基吡唑磷酸盐、1-甲胺酰基-3-甲基吡唑、1-甲基吡唑-1羧酰胺、3-甲基吡唑、氮-吡啶(2-氯-6-(三氯甲基)-吡啶或4-氯-3-甲基吡唑；所述增效剂为分子量为：6001～100000、结构式如式1的聚天门冬氨酸，
式1；或为分子量：2000～6000、结构式如式2的聚天门冬氨酸，
式2。
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