氮素穩定劑及其應用的製作方法
2023-06-21 12:14:01 1
專利名稱：氮素穩定劑及其應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種氮素穩定劑及其應用。
背景技術：
施用化學肥料和農藥是糧食增產的主要措施。近十年來，我國糧食總產量隨化肥施用量增加而增長，但是由於肥料利用率低，單位肥料增產率卻隨化肥施用量增加而明顯遞減。我國化肥當前利用率氮約30% 35%，磷約10% 20%，鉀約35% 50%。這不僅造成糧食生產成本提高，而且由於氮肥過量使用，未被植物吸收的部分，通過地表流失、淋洗和蒸發等導致了一系列環境問題，包括農業面源汙染和大氣汙染。研究顯示，每年 我國有123. 5萬噸氮通過地表水徑流到江河湖泊，49. 4萬噸進入地下水，299萬噸進入大氣。長江、黃河和珠江每年輸出的溶解態無機氮達到97. 5萬噸，其中90%來自農業，而氮肥佔了 50%。由於氮素流失引起的富營養使得我國水質汙染相當嚴重，有近160個大小湖泊受到程度不同的汙染，河流不能用於灌溉的河段約佔23. 3%，魚蝦絕跡佔45%，不能滿足III類水質標準佔85%，生態功能嚴重衰退。海洋湖泊的赤潮、藍藻的發生頻率和發生面積持續時間增長，危害程度不斷加重。另外，氮素肥料在土壤中還原成氮氧化物氣體，每個一氧化氮分子導致溫室效應的潛力都是二氧化碳分子的300倍以上。所以，全球氣溫升高與氮肥大量施用後產生的氧化氮類氣體有直接的關係。為此世界各國的科技工作者紛紛研製控制釋放肥料、新型生物肥料、有機複合肥料，以提高氮素利用率，防止使用過程出現損失而汙染環境等問題。目前國際上研究較為熱門的就是生物技術法，即應用生物抑制劑(或促進齊U)主要指脲酶抑制劑、硝化抑制劑和氨穩定劑等改良常規肥料。生物技術法雖然生產工藝簡單，成本較低。但是因為這些生物抑制劑本身的穩定性就比較差，在加工和使用過程中固定氮肥的效果會隨時間的延長逐步失去功效。例如，最常用的一類脲酶抑制劑為氫醌，在土壤中抑制氮素的活性開始時為70%左右，14天後的降解活性就會降到12%。還有一些硝化抑制劑，在土壤中隨溫度的增加，其活性半衰期降解速率加快。因此，急需尋找一種穩定生物抑制劑(脲酶抑制劑及硝化抑制劑)的途徑。
發明內容
本發明的第一個目的是提供一種可以提高脲酶抑制劑和硝化抑制劑穩定性且使用方便的氮素穩定劑。實現本發明第一目的的技術方案是一種氮素穩定劑，它是用β-環糊精，或β-環糊精和沸石，或β -環糊精和凹凸棒石粘土與脲酶抑制劑及硝化抑制劑在常溫下機械混合I 2小時形成的包合物，按重量份計，各原料用量如下
β-環糊精，或β-環糊精和沸石，或β-環糊精和凹凸棒石粘土為I 20份，在β-環糊精和沸石總用量中，沸石佔50 90 %，在β -環糊精和凹凸棒石粘土總用量中，凹凸棒石粘土佔50 90% ；
脲酶抑制劑為I 10份；硝化抑制劑為O. 5 10份；
所述脲酶抑制劑為正丁基硫代磷醯三胺、氫醌、硫脲中的一種；
所述硝化抑制劑為雙氰胺、3，4 一二甲基吡唑磷酸鹽、4-氨基三唑中的一種；
所述β-環糊精、沸石、凹凸棒石粘土、脲酶抑制劑和硝化抑制劑均為粉狀物，其中β -環糊精、脲酶抑制劑和硝化抑制劑的顆粒大小在100 200目，沸石和凹凸棒石粘土的顆粒大小在100 500目。上述氮素穩定劑，所述機械混合是指研磨混合或攪拌混合。本發明的第二個目的是提供一種將上述氮素穩定劑與含氮肥料混合生成長效緩 釋肥料使用，提高氮素利用率，減少氮素損失。實現本發明第二個目的的技術方案一種上述氮素穩定劑的應用是將氮素穩定劑與含氮肥料混合生成長效緩釋肥料使用，其中氮素穩定劑的用量為含氮肥料的氮元素總量的 O. 5wt% IOwt % ；
所述含氮肥料為無機氮肥，或者為含氮的複合肥，或者為有機肥。上述氮素穩定劑的應用中，其所述氮素穩定劑與含氮肥料混合生成長效緩釋肥料使用的方法是
將氮素穩定劑與含氮肥料機械混合均勻形成粉狀長效緩釋肥料；
或者將氮素穩定劑與含氮肥料一起造粒形成顆粒狀長效緩釋肥料；
或者將氮素穩定劑與成膜劑混合，再與含氮肥料一起造粒形成顆粒狀長效緩釋肥料；或者將氮素穩定劑與成膜劑混合，再加入水或溶劑配製成可噴塗的含成膜劑的懸浮液，然後噴灑在顆粒狀的含氮肥料粒子表面形成包膜的顆粒狀長效緩釋肥料。上述氮素穩定劑的應用中，其所述成膜劑為動物血粉、澱粉、纖維素及其衍生物、殼聚糖、海藻糖、聚乙烯醇、脲醛膠、聚丙烯酸酯粘合劑中的一種。上述氮素穩定劑的應用中，其所述成膜劑用量與氮素穩定劑的重量比為O. 5 10I O本發明的技術效果是本發明技術方案的氮素穩定劑是用β-環糊精，或β-環糊精和沸石，或β-環糊精和凹凸棒石粘土與脲酶抑制劑及硝化抑制劑在常溫下機械混合I 2小時形成的包合物。申請人通過大量試驗發現，利用β-環糊精分子具有略呈錐形的中空圓筒立體環狀結構且中空圓筒的空腔內由於受到C-H鍵的屏蔽作用形成的疏水區的特性，通過脲酶抑制劑及硝化抑制劑與適量β -環糊精混合，將脲酶抑制劑及硝化抑制劑包在中空圓筒的空腔內形成包合物，使得脲酶抑制劑及硝化抑制劑的穩定性得以提高，克服了現有生物抑制劑(脲酶抑制劑及硝化抑制)在加工和使用過程中固定氮肥的效果會隨時間的延長逐步失去功效的缺欠，而β-環糊精和適量的沸石或凹凸棒石粘土配合與脲酶抑制劑及硝化抑制劑形成的包合物，利用了具有離子交換功能和高吸附性的沸石或者凹凸棒石粘土所提供的穩定脲酶抑制劑和硝化抑制劑的功能，可以部分取代價格較高的β -環糊精，既降低了成本還能保持脲酶抑制劑及硝化抑制劑的穩定性；本發明的氮素穩定劑與含氮肥料混合生成長效緩釋肥料使用，十分方便。
具體實施例方式以下結合實施例對本發明作進一步具體描述，但不局限於此。
各實施例所用原料均為工業品且均可通過商業渠道購得。其中，β -環糊精、沸石、凹凸棒石粘土、脲酶抑制劑 和硝化抑制劑均為粉狀物，其中β-環糊精、脲酶抑制劑和硝化抑制劑的顆粒大小在100 200目，沸石和凹凸棒石粘土的顆粒大小在100 500目。(一)製備氮素穩定劑
本發明的氮素穩定劑是用β-環糊精，或β-環糊精和沸石，或β-環糊精和凹凸棒石粘土與脲酶抑制劑及硝化抑制劑在常溫下機械混合I 2小時形成的包合物，按重量份計，各原料用量如下
β-環糊精，或β-環糊精和沸石，或β-環糊精和凹凸棒石粘 土為I 20份，在β-環糊精和沸石總用量中，沸石佔50 90 %，在β -環糊精和凹凸棒石粘土總用量中，凹凸棒石粘土佔50 90% ；
脲酶抑制劑為I 10份；
硝化抑制劑為O. 5 10份；
所述脲酶抑制劑為正丁基硫代磷醯三胺、氫醌、硫脲中的一種；
所述硝化抑制劑為雙氰胺、3，4 一二甲基吡唑磷酸鹽、4-氨基三唑中的一種；
所述β-環糊精、沸石、凹凸棒石粘土、脲酶抑制劑和硝化抑制劑均為粉狀物，其中β -環糊精、脲酶抑制劑和硝化抑制劑的顆粒大小在100 200目，沸石和凹凸棒石粘土的顆粒大小在100 500目。實施例I
①原料配比β-環糊精5重量份，脲酶抑制劑氫醌I重量份，硝化抑制劑雙氰胺5重量份；
②製備將上述原料加入混合容器內，常溫下攪拌混合I小時形成包合物，出料、包裝即為氮素穩定劑I #。實施例2
①原料配比β-環糊精5重量份，凹凸棒石粘土 5重量份，脲酶抑制劑正丁基硫代磷醯三胺I重量份，硝化抑制劑3，4 一二甲基吡唑磷酸鹽5重量份；
②製備將上述原料加入混合容器內，常溫下攪拌混合2小時形成包合物，出料、包裝即為氮素穩定劑2 #。實施例3
①原料配比β-環糊精6重量份，沸石10重量份，脲酶抑制劑正丁基硫代磷醯三胺I重量份，硝化抑制劑3，4一二甲基吡唑磷酸鹽5重量份；
②製備將上述原料加入混合容器內，常溫下攪拌混合2小時形成包合物，出料、包裝即為氮素穩定劑3 #。實施例4
①原料配比β-環糊精6重量份，凹凸棒石粘土 10重量份，脲酶抑制劑硫脲I重量份，硝化抑制劑3，4 一二甲基吡唑磷酸鹽I重量份；
②製備將上述原料加入混合容器內，常溫下攪拌混合2小時形成包合物，出料、包裝即為氮素穩定劑4 #。(二)氮素穩定劑的應用
將本發明的氮素穩定劑與含氮肥料混合生成長效緩釋肥料使用，其中氮素穩定劑的用量為含氮肥料的氮元素總量的O. 5wt% 10wt%，所述含氮肥料為無機氮肥，或者為含氮的複合肥，或者為有機肥。具體使用方法見實施例5 8。實施例5
將實施例I製得的氮素穩定劑1#和尿素肥料機械混合均勻形成粉狀長效緩釋尿素，包裝，其中，氮素穩定劑的用量為尿素肥料的氮元素總量的3wt%。
施用實施例5的粉狀長效緩釋尿素的土壤，I周后土壤中氮元素殘留量為70%，而施用無氮素穩定劑1#的尿素肥料的土壤，I周后土壤中氮元素殘留量為20%。實施例6 將實施例2製得的氮素穩定劑2 #與氮磷鉀三元複合肥料一起造粒形成顆粒狀長效緩釋氮磷鉀三元複合肥料，包裝，其中，氮素穩定劑的用量為氮磷鉀三元複合肥料的氮元素總量的10wt%。施用實施例6的顆粒狀長效緩釋氮磷鉀三元複合肥料的土壤，I周后土壤中元素殘留量為75%，而施用無氮素穩定劑2#的顆粒狀長效緩釋氮磷鉀三元複合肥料的土壤，I周后土壤中氮元素殘留量為35%。實施例7
將實施例3製得的氮素穩定劑3 #與成膜劑動物血粉按I :5混合，再與尿素一起造粒形成顆粒狀長效緩釋尿素，包裝，其中，氮素穩定劑的用量為尿素肥料的氮元素總量的3wt%,所用動物血粉是由動物血液(如豬血)過濾、乾燥而成的。施用實施例7的顆粒狀長效緩釋尿素的土壤，I周后土壤中氮元素殘留量為70%，而施用無氮素穩定劑3#的長效緩釋尿素的土壤，I周后土壤中的氮元素殘留量為20%。實施例8
將氮素穩定劑4 #與成膜劑粉狀聚乙烯醇按I :8混合，再加入水配製成40wt%可噴塗的含成膜劑的懸浮液，然後噴灑在顆粒狀的氮磷鉀三元複合肥料粒子表面形成包膜的顆粒狀長效緩釋氮磷鉀三元複合肥料，包裝，其中，氮素穩定劑的用量為氮磷鉀三元複合肥料的氮元素總量的2wt%。施用實施例8的包膜的顆粒狀長效緩釋氮磷鉀三元複合肥料的土壤，I周后土壤中氮元素殘留量為80%，而施用無氮素穩定劑4#的包膜的顆粒狀長效緩釋氮磷鉀三元複合肥料的土壤，I周后土壤中氮元素殘留量為40%。實施例7和8中的成膜劑可以用澱粉、纖維素及其衍生物、殼聚糖、海藻糖、脲醛膠、聚丙烯酸酯粘合劑中的一種替換，效果相當，成膜劑用量與氮素穩定劑的重量比在O. 5 10 1範圍。(三)β-環糊精，或β -環糊精和沸石，或β -環糊精和凹凸棒石粘土對傳統脲酶穩定劑和硝化穩定劑的穩定作用
為了比較，用不同的傳統脲酶穩定劑和硝化穩定劑組合作為比較用氮素穩定劑Α、B和C，其中，
比較用氮素穩定劑A由氫醌I重量份和雙腈胺5重量份組成；
比較用氮素穩定劑B由正丁基硫代磷醯三胺I重量份和3，4一二甲基吡唑磷酸鹽5重量份組成；
比較用氮素穩定劑C由硫脲I重量份和3，4一二甲基吡唑磷酸鹽I重量份組成；採用實施例5的方法將實施例I 4製得的本發明的氮素穩定劑I # 4#及比較用氮素穩定劑A、B和C分別與尿素肥料機械混合均勻形成粉狀長效緩釋尿素，其中氮素穩定劑用量為尿素肥料的氮元素總量的3wt%。用現有方法測定施用上述長效緩釋尿素的土壤中氮元素含量及一周後和一個月后土壤中的氮元素含量，進而分別計算出一周後和一個月後氮元素在土壤中的殘留量，具體數據見表I。表I
權利要求
1.一種氮素穩定劑，其特徵在於，它是用β-環糊精，或β-環糊精和沸石，或β-環糊精和凹凸棒石粘土與脲酶抑制劑及硝化抑制劑在常溫下機械混合I 2小時形成的包合物，按重量份計，各原料用量如下 β -環糊精，或β -環糊精和沸石，或β -環糊精和凹凸棒石粘土為I 20份，在β -環糊精和沸石總用量中，沸石佔50 90 %，在β -環糊精和凹凸棒石粘土總用量中，凹凸棒石粘土佔50 90% ； 脲酶抑制劑為I 10份； 硝化抑制劑為O. 5 10份； 所述脲酶抑制劑為正丁基硫代磷醯三胺、氫醌、硫脲中的一種； 所述硝化抑制劑為雙氰胺、3，4 一二甲基吡唑磷酸鹽、4-氨基三唑中的一種； 所述β-環糊精、沸石、凹凸棒石粘土、脲酶抑制劑和硝化抑制劑均為粉狀物，其中β -環糊精、脲酶抑制劑和硝化抑制劑的顆粒大小在100 200目，沸石和凹凸棒石粘土的顆粒大小在100 500目。
2.根據權利要求I所述的氮素穩定劑，其特徵在於，所述機械混合是指研磨混合或攪拌混合。
3.—種權利要求I的氮素穩定劑的應用，其特徵在於，將氮素穩定劑與含氮肥料混合生成長效緩釋肥料使用，其中氮素穩定劑的用量為含氮肥料的氮元素總量的O. 5wt% IOwt % ； 所述含氮肥料為無機氮肥，或者為含氮的複合肥，或者為有機肥。
4.根據權利要求3所述的氮素穩定劑的應用，其特徵在於，所述氮素穩定劑與含氮肥料混合生成長效緩釋肥料使用的方法是 將氮素穩定劑與含氮肥料機械混合均勻形成粉狀長效緩釋肥料； 或者將氮素穩定劑與含氮肥料一起造粒形成顆粒狀長效緩釋肥料； 或者將氮素穩定劑與成膜劑混合，再與含氮肥料一起造粒形成顆粒狀長效緩釋肥料；或者將氮素穩定劑與成膜劑混合，再加入水或溶劑配製成可噴塗的含成膜劑的懸浮液，然後噴灑在顆粒狀的含氮肥料粒子表面形成包膜的顆粒狀長效緩釋肥料。
5.根據權利要求4所述的氮素穩定劑的應用，其特徵在於，所述成膜劑為動物血粉、澱粉、纖維素及其衍生物、殼聚糖、海藻糖、聚乙烯醇、脲醛膠、聚丙烯酸酯粘合劑中的一種。
6.根據權利要求4或5所述的氮素穩定劑的應用，其特徵在於，所述成膜劑用量與氮素穩定劑的重量比為O. 5 10 =I0
全文摘要
本發明涉及一種氮素穩定劑及其應用。該氮素穩定劑是用β-環糊精，或β-環糊精和沸石，或β-環糊精和凹凸棒石粘土與脲酶抑制劑及硝化抑制劑在常溫下機械混合1～2小時形成的包合物，按重量份計，各原料用量如下β-環糊精，或β-環糊精和沸石，或β-環糊精和凹凸棒石粘土為1～20份，在β-環糊精和沸石總用量中，沸石佔50～90％，在β-環糊精和凹凸棒石粘土總用量中，凹凸棒石粘土佔50～90％；脲酶抑制劑為1～10份；硝化抑制劑為0.5～10份。將上述氮素穩定劑與含氮肥料混合生成長效緩釋肥料使用，其中氮素穩定劑的用量為含氮肥料的氮元素總量的0.5wt%～10wt％。提高含氮肥料的氮素利用率，減少氮素損失。
文檔編號C05G3/08GK102746073SQ201210258550
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月25日 優先權日2012年7月25日
發明者趙曉斌 申請人:武秀英