CN106083290A - 一种肥效保持剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农业肥料技术领域，公开了一种肥效保持剂及其应用。本发明所述保持剂包括硅酸盐矿物、氮素调节剂、磷素调节剂和作物生长活性因子；所述氮素调节剂为脲酶抑制剂和硝化抑制剂。本发明所述保持剂增加脲酶抑制剂和天然矿物材料，配合适宜的磷素调节剂、硝化抑制剂以及作物生长活性因子，各组分之间相互促进，共同发挥作用，增加氮磷养分的保持率和土壤水溶磷含量，减少氨挥发率，进一步增加肥料的利用率。

Description

一种肥效保持剂及其应用

技术领域

本发明涉及农业肥料技术领域，具体的说是涉及一种肥效保持剂及其应用。

背景技术

肥料是农业生产最重要的生产资料之一，是农业持续发展的物资基础。自从1840年德国化学家Liebig J V提出植物矿质营养理论以来，肥料已成为推动世界农业发展的强大力量。然而，经过一百多年的发展，肥料养分的释放速度一直无法人为控制，释放速度太快，作物来不及吸收就流失了。在肥料施入土壤后，既有挥发、渗漏、径流等物理途径流失，又有养分分子，离子形态的转化(酰胺态氮向铵态氮、硝态氮转化；水溶磷被金属离子结合成难溶磷)等化学途径流失浪费，在这个过程中也存在相当程度的养分损失。因此导致我国肥料利用率低，国外氮肥利用率50％～55％、国内仅30％～35％，资源浪费严重；同时因为肥料流失造成了严重的水体污染(水体氮、磷、钾超标导致富营养化)、大气污染，甚至导致蔬菜中硝酸盐严重超标。因此，减缓、控制肥料养分的溶解、释放速度已成为提高肥料利用率、减少因养分流失引起的环境污染最直接、最有效的途径之一。

缓/控释肥能根据作物的需肥规律供给养分，释放出来的养分能较快的被作物吸收利用，养分损失大大降低，肥料利用率显著提高，从而可以达到节本增收、节约资源、减少环境污染的目的。目前国内外研究开发的缓/控释肥料可分为包衣(包膜)型和非包衣型缓/控释肥两大类。由于非包衣型缓/控释肥需在肥料生产中添加各种控释材料、抑制剂，或者加入能与养分发生化学反应的物质，以期达到缓/控释效果，其生产工艺极为复杂、投资大，难以利用普通肥料生产设备，成本高，且缓/控释效果不理想，正逐步被包衣型缓/控释肥取代。然而，现有包衣型缓/控释肥生产设备及薄膜材料成本高、导致包衣肥料价格昂贵；多数包衣型缓/控释肥使用甲苯、二甲苯、石油醚等石油类溶剂溶解包衣材料，毒性较高，对生产与应用人员健康有害；其它使用三氯乙烯、四氯乙烯、四氯甲烷等作溶剂，会破坏臭氧层，造成大气污染。部分包衣材料也存在难降解，易造成环境污染等问题。

中国专利CN102992907A和CN102992908A分别公开了了一种氮肥增效控失剂及其制备方法和一种肥料增效控失剂及其制备方法，均由氮素稳定剂、生物表面活性剂、生物发酵复合氨基酸、植物生长调节剂、金属离子螯合剂和水组成，两种产品能够减少氮素和磷素的流失，提高肥料利用率，但是其在肥效保持方面的效果依然有待进一步提高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种肥效保持剂，使其能够显著减少肥料(含酰胺态氮)中氮素氨挥发损失。

本发明的另一个目的在于提供一种肥效保持剂，使其能够显著提高土壤磷素活性以及水溶磷含量，将被土壤金属离子固定的磷素再次溶解、释放。

本发明的另一个目的在于提供一种肥效保持剂，使其能够显著提高肥料中氮、磷养分保持率，不易流失。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种肥效保持剂，包括硅酸盐矿物、氮素调节剂、磷素调节剂和作物生长活性因子；所述氮素调节剂为脲酶抑制剂和硝化抑制剂。

针对现有技术在肥效保持方面效果不高的缺陷，本发明选择硅酸盐矿物配合氮素调节剂(增加脲酶抑制剂)、磷素调节剂和作物生长活性因子一同作用于肥料，硅酸盐矿物具有水化膨胀作用，晶层间可以通过氢键、范德华力等弱作用力吸附、结合肥料养分与助剂成分，并黏附与土壤胶体之上，使其效力缓慢释放。通过多种助剂成分相互促进发挥协同作用，达到降低肥料养分流失，保持肥效的效果。

其中，作为优选，以重量份计，所述保持剂包括40-80份硅酸盐矿物、1-20份氮素调节剂、10-50份磷素调节剂和1-20份作物生长活性因子。同时，在本发明的具体实施方式中，还可以如下选择重量份数：

(1)62份硅酸盐矿物、17份氮素调节剂、12.5份磷素调节剂和8.5份作物生长活性因子；

(2)57份硅酸盐矿物、17份氮素调节剂、25份磷素调节剂和1份作物生长活性因子；

(3)70份硅酸盐矿物、2份氮素调节剂、20份磷素调节剂和8份作物生长活性因子；

(4)64份硅酸盐矿物、6份氮素调节剂、15份磷素调节剂和15份作物生长活性因子；

(5)47.5份硅酸盐矿物、1.5份氮素调节剂、50份磷素调节剂和1份作物生长活性因子。

作为优选，所述硅酸盐矿物为高岭土、硅藻土、沸石、膨胀蛭石、凹凸棒土、膨润土中的一种或两种以上。在本发明的具体实施方式中，所述硅酸盐矿物可选择高岭土和膨胀蛭石联合使用或采用膨润土、膨胀蛭石中的一种使用。

作为优选，本发明氮素调节剂中脲酶抑制剂和硝化抑制剂的重量比为(1-4):(1-15)。在本发明的具体实施方式中，两者重量比可以选择为4:13、1:3、1:1或1:2。

作为优选，所述脲酶抑制剂为氢醌、苯醌、硼砂、邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚、硫脲、邻-苯基磷酰二胺、儿茶酚、硫代磷酰三胺、正丁基硫代磷酰三胺、磷酰三胺中的一种或两种以上。作为优选，所述硝化抑制剂为双氰胺、2-氯-6-(三氯甲苯)吡啶、脒基硫脲、3-甲基吡唑、2-磺胺噻唑、3,4-二甲基吡唑磷酸盐、2-甲基-4,6-双(三氯甲苯)均三嗪中的一种或两种以上。在本发明的具体实施方式中，所述氮素调节剂可选择对苯二酚和双氰胺、正丁基硫代磷酰三胺和3,4-二甲基吡唑磷酸盐、硫脲和双氰胺之一。

作为优选，所述磷素调节剂为柠檬酸、腐殖酸、二乙三胺五乙酸、氨基三乙酸、苹果酸中的一种或两种以上。在本发明具体实施方式中，可以选择柠檬酸和二乙三胺五乙酸组合、柠檬酸和苹果酸组合或者苹果酸和氨基三乙酸组合。

作为优选，所述作物生长活性因子为氨基酸、聚天冬氨酸、黄腐酸、黄腐酸钾、复硝酚钠、吲哚类有机物、胺鲜酯、枯草菌脂肽钠中的一种或两种以上。在本发明的具体实施方式中，可以选择胺鲜酯和枯草菌脂肽钠组合或聚天冬氨酸和胺鲜酯组合。

将本发明所述肥效保持剂添加到磷酸二铵肥料中，分别进行氮磷养分保持率的测定、氨挥发率减少的测定以及土壤水溶磷增加的测定，结果显示，相比无添加保持剂的磷酸二铵对照以及专利CN102992907A和CN102992908A的对照产品，本发明在上述三个方面都表现出更加显著的优势。基于这些优异的技术效果，本发明提供了所述肥效保持剂在制备肥料中的应用，特别是在制备含氮、磷的肥料中。

同时，本发明还提供一种肥料，其包含本发明所述保持剂，添加量可选择为肥料总重的2％

由以上技术方案可知，本发明所述保持剂增加脲酶抑制剂和天然矿物材料，配合适宜的磷素调节剂、硝化抑制剂以及作物生长活性因子，各组分之间相互促进，共同发挥作用，增加氮磷养分的保持率和土壤水溶磷含量，减少氨挥发率，进一步增加肥料的利用率。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种肥效保持剂及其应用，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明内。本发明所述保持剂和应用已通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

以下就本发明所提供的一种肥效保持剂及其应用做进一步说明。

实施例1：本发明所述肥效保持剂

硅酸盐矿物：57重量份，包括高岭土32重量份、膨胀蛭石粉25重量份；

作物生长活性因子：胺鲜酯0.9重量份；枯草菌脂肽钠0.1重量份；

氮素调节剂：对苯二酚4重量份、双氰胺13重量份；

磷素调节剂：苹果酸23重量份、二乙三胺五乙酸2重量份。

制备方法：机械混合即可。

实施例2：本发明所述肥效保持剂

硅酸盐矿物：膨润土30重量份、膨胀蛭石粉40重量份；

作物生长活性因子：8重量份，包括聚天冬氨酸7重量份、鲜胺酯1重量份；

氮素调节剂：正丁基硫代磷酰三胺1重量份、3,4-二甲基吡唑磷酸盐1重量份；

磷素调节剂：柠檬酸15重量份，苹果酸5重量份；

制备方法：机械混合即可。

实施例3：本发明所述肥效保持剂

硅酸盐矿物：膨润土64重量份；

作物生长活性因子：黄腐酸钾15重量份；

氮素调节剂：6重量份，包括对苯二酚1.5重量份、双氰胺4.5重量份；

磷素调节剂：苹果酸10重量份、氨基三乙酸5重量份；

制备方法：机械混合即可。

实施例4：本发明所述肥效保持剂

硅酸盐矿物：膨胀蛭石粉47.5重量份；

作物生长活性因子：聚天冬氨酸1重量份，

氮素调节剂：1.5重量份，包括硫脲0.5重量份、双氰胺1重量份；

磷素调节剂：苹果酸50重量份。

制备方法：机械混合即可。

实施例5：肥效保持检测

把普通磷酸二铵加热至熔融状态，按2％比例(重量比)添加肥效保持剂，制得保持性磷酸二铵肥料，分别对保持性磷酸二铵进行以下指标的检测，以观察肥效保持剂的效果。

空白对照组：未添加任何保持剂的磷酸二铵；

现有产品对照组：添加有专利CN102992907A和CN102992908A实施例1-4增效控失剂的保持性磷酸二铵；

本发明试验组：添加有本发明实施例1-4保持剂的保持性磷酸二铵。

1、养分保持率的测定(砂柱淋溶法)

按GB/T 10209.1、GB/T 10209.2标准中的方法，分别测定试样中氮、磷养分含量。

在淋溶柱中装入石英砂90.0g，用打孔器在砂柱中央缓慢旋转出打孔器，砂柱形成一个直径12mm、深30mm圆柱坑。称取各组磷酸二铵2.000g，用漏斗倒入淋溶砂柱中央位置圆坑内。用橡皮塞塞紧淋溶柱上管口，调节蠕动泵流速为(13±0.5)mL，min，正向转动蠕动泵将蒸馏水(25℃)从进水口管压入淋溶柱，将200ml容量瓶放置于出水管口下端接受淋溶液，待淋溶液至刻度线时停止接收，摇匀。

按GB/T 10209.1、GB/T 10209.2标准中的方法，分别取一定体积淋溶液，测定淋溶液氮(总氮)、磷(P₂O₅)养分总量。

养分保持率X(％)按下式计算：

$X=\frac{(N_1+P_1)-(N_2+P_2)}{N_1+P_1}\×100$

式中：

N₁——试样中氮(总氮)的含量，％；

P₁——试样中磷(P₂O₅)的含量，％；

N₂——淋溶液中氮(总氮)的含量，％；

P₂——淋溶液中磷(P₂O₅)的含量，％。

计算结果表示到小数点后两位，结果见表1。

表1添加了不同实施例的肥料样品的养分保持率

由表1可知，添加本发明肥效保持剂后，在淋溶实验中，保持性磷酸二铵养分溶解慢，淋溶损失的养分少。肥料养分保持率高，不易流失，而其他各组的养分保持率均显著低于本发明。

2、氨挥发减少率

在一段时间内，磷铵肥效保持剂能够降低磷酸二铵氮素氨挥发损失，等氮量空白对照磷酸二铵试样的氨挥发量与保持磷酸二铵试样的氨挥发量就会产生差值，此差值与空白对照磷酸二铵的氨挥发量的百分比即氨挥发减少率。

实验步骤：

称取1.0g保持性磷酸二铵与0.5g尿素,同时称取1.0g空白对照磷酸二铵与0.5g尿素，放入瓶口直径一致的250mL三角烧瓶。准确加入100mL 0.15g/mL的脲酶溶液，在恒温震荡培养箱中于37℃下，120/min保温震荡培养24h(如使用空气浴恒温震荡培养箱培养，应在放入试样达到规定温度半小时后计时)，培养结束后，过滤，吸取20mL滤液，进行全氮含量测定，按GB/T2441.1-2008标准进行。每批样品进行三个平行试验。

氨挥发减少率dA，数值以％表示，按下式计算。

$dA=\frac{(N-n)-(M-m)}{(N-n)}\×100$

式中：

dA-氨挥发减少率(％)；

N—空白对照二铵的总氮质量分数；

n—经过氨挥发培养的空白对照二铵试样的剩余氮质量分数；

M—保持二铵试样的总氮质量分数；

m—经过氨挥发培养的保持二铵试样的剩余氮质量分数。

计算结果表示到小数点后两位，结果见表2。

表2添加了不同产品的肥料样品的氨挥发减少率

处理组	氨挥发减少率/％
		本发明实施例1组	73.63
本发明实施例2组	61.13
		本发明实施例3组	62.59
本发明实施例4组	54.02
		CN102992907A实施例1组	42.84
CN102992907A实施例2组	44.62
		CN102992907A实施例3组	41.49
CN102992907A实施例4组	40.14
		CN102992908A实施例1组	36.69
CN102992908A实施例2组	37.56
		CN102992908A实施例3组	38.78
CN102992908A实施例4组	39.22

由表2可知，本发明肥效保持剂可抑制氮素氨挥发损失，氨挥发明显减少，与现有产品对照的磷酸二铵相比，本发明保持性磷酸二铵最高可达到减少70％氮素氨挥发损失。

3、土壤水溶磷增加率

在一段时间内，肥效保持剂提高土壤中水溶性磷含量，等量的空白对照磷酸二铵试样的水溶磷量与保持磷酸二铵试样的水溶磷量就会产生差值，此差值与空白对照磷酸二铵的水溶磷量的百分比即土壤水溶磷增加率。

实验步骤：

设空白对照磷酸二铵和各组保持磷酸二铵多个处理，各处理三次重复，将过筛后的空白对照磷酸二铵和保持磷酸二铵分别称取0.5g，与20g风干土混合均匀后分别装入250mL容量瓶中，准确加入2g/L氯化钙溶液100mL(提取液)，于震荡摇床上振荡培养4小时(振荡速率180r/min)，取出后用水稀释至刻度，摇匀。用干燥漏斗和无磷滤纸进行干过滤，滤液待检测水溶液性磷用。同时做试剂空白试验。

水溶性磷测定

用单标线移液管吸取25.00mL滤液，移入500ml烧杯中，加入10ml硝酸(1+1)溶液，用水稀释至100ml，预热至沸，加入35ml喹钼柠酮试剂，盖上表面皿，在电热板上微沸1min，取出烧杯冷却至室温。

用玻璃砂芯坩埚过滤沉淀，然后将坩埚连同沉淀置于180±2℃干燥箱内，待温度达到180℃后干燥45min，移入干燥器中冷却，称重。

水溶性磷含量、有效磷含量，以五氧化二磷质量百分数表示，按下式计算。

$X=\frac{(m_1-m_2)\×0.03207}{m_0\×\frac{v_1}{v}}\×100$

式中：

m₁──磷钼酸喹啉沉淀质量，g；

m₂──空白试验所得磷钼酸喹啉沉淀质量，g；

m₀──磷酸二铵质量，g；

V─沉淀所取提取液总体积，ml；

v₁─吸取提取液体积，ml；

0.03207──磷钼酸喹啉质量换算为五氧化二磷质量的系数。

土壤中水溶性磷增加率dC，数值以％表示，按下式计算。

$dC=\frac{A-B}{B}\×100$

式中：

A：保持磷酸二铵处理下水溶性磷含量，单位为毫克(mg)；

B：空白对照磷酸二铵处理下水溶性磷含量，单位为毫克(mg)；

结果见表3。

表3添加了不同产品的肥料样品的土壤水溶磷增加率

由表3可知，本发明肥效保持剂可提高土壤磷素活性，将被土壤金属离子固定的磷素再次溶解、释放，与各对照相比，保持性磷酸二铵的土壤水溶磷含量在4个小时内有了明显提高。

以上所述只是用于理解本发明的方法及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利的保护范围。

Claims (10)

1.一种肥效保持剂，其特征在于，包括硅酸盐矿物、氮素调节剂、磷素调节剂和作物生长活性因子；所述氮素调节剂为脲酶抑制剂和硝化抑制剂。

2.根据权利要求1所述保持剂，其特征在于，以重量份计，包括40-80份硅酸盐矿物、1-20份氮素调节剂、10-50份磷素调节剂和1-20份作物生长活性因子。

3.根据权利要求1所述保持剂，其特征在于，所述硅酸盐矿物为高岭土、硅藻土、沸石、膨胀蛭石、凹凸棒土、膨润土中的一种或两种以上。

4.根据权利要求1所述保持剂，其特征在于，所述脲酶抑制剂和硝化抑制剂的重量比为(1-4):(1-15)。

5.根据权利要求1所述保持剂，其特征在于，所述脲酶抑制剂为氢醌、苯醌、硼砂、邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚、硫脲、邻-苯基磷酰二胺、儿茶酚、硫代磷酰三胺、正丁基硫代磷酰三胺、磷酰三胺中的一种或两种以上。

6.根据权利要求1所述保持剂，其特征在于，所述硝化抑制剂为双氰胺、2-氯-6-(三氯甲苯)吡啶、脒基硫脲、3-甲基吡唑、2-磺胺噻唑、3,4-二甲基吡唑磷酸盐、2-甲基-4,6-双(三氯甲苯)均三嗪中的一种或两种以上。

7.根据权利要求1所述保持剂，其特征在于，所述磷素调节剂为柠檬酸、腐殖酸、二乙三胺五乙酸、氨基三乙酸、苹果酸中的一种或两种以上。

8.根据权利要求1所述保持剂，其特征在于，所述作物生长活性因子为氨基酸、聚天冬氨酸、黄腐酸、黄腐酸钾、复硝酚钠、吲哚类有机物、胺鲜酯、枯草菌脂肽钠中的一种或两种以上。

9.权利要求1-8任意一项所述保持剂在制备肥料中的应用。

10.一种肥料，其特征在于，包含权利要求1-8任意一项所述保持剂。