一種肥料中尿素緩釋性檢測方法與它的用途

2023-11-30 14:40:46

一種肥料中尿素緩釋性檢測方法與它的用途
【專利摘要】本發明涉及一種肥料中尿素緩釋性檢測方法，所述方法包括肥料前處理、尿素前處理、水解、氨釋放與吸收、測定等幾個步驟。本發明還涉及所述方法在緩釋復混肥、增值尿素與穩定性尿素緩釋性能的測試、研究和標準制定中的應用。本發明的方法測定結果穩定，不受土壤差異的影響，且測定速度快，省時省力，可為肥料中氮素緩釋性能的研究和產品標準的制定提供一種可靠的檢測方法。
【專利說明】一種肥料中尿素緩釋性檢測方法與它的用途
【【技術領域】】
[0001]本發明屬於肥料研究【技術領域】。更具體地，本發明涉及一種肥料中尿素緩釋性檢測方法，還涉及所述方法的用途。
【【背景技術】】[0002]尿素是我國主要的化學氮肥品種，佔氮肥消耗總量的65%左右。尿素氮肥活性強，損失途徑多，施入土壤的尿素氮肥經過轉化後，除被作物吸收和土壤固持外，相當部分氮素通過氨揮發、硝化、反硝化、徑流和淋溶等途徑損失，我國氮肥利用效率一直處於較低水平，全國大田作物氮肥平均利用率僅在30%左右。近年來，我國科研工作者通過對化肥特別是氮肥進行改性增效研究，如包膜尿素、脲醛肥料、穩定性肥料等，取得了一定的效果(趙秉強，楊相東，李燕婷等，《我國新型肥料發展若干問題的探討》，磷肥與復肥，2012，27 (3):1-4)。然而，目前對肥料中尿素緩釋性的檢測方法普遍較繁瑣，費時費力，且影響因素多，結果不夠穩定，影響新型尿素產品性能的規範，制約該行業的發展。如我國2010年發布的化工行業標準(HG/T4135-2010穩定性肥料)中採用土壤培養的方法測得尿素殘留差異率，用這個指標來表徵尿素的緩釋性能，其中規定了用於培養和分解尿素土壤的PH(5.5~8.5)，但不同來源、不同肥力、不同區域的土壤差異巨大，對尿素轉化的影響顯著不同，如菜地土壤和種植小麥的土壤、紅壤和石灰性土壤、西北的灰漠土和東北的黑土等，導致測定結果不穩定，對新型尿素產品的質量難以規範。另外，還有些分析部門選用分時期取樣的方法評價新型尿素的緩釋性，有的耗時長達一個多月，難以快速檢測產品質量，影響企業的生產和銷
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[0003]本發明根據尿素可被尿素酶(大豆酵素)分解的基本原理，利用常規的實驗室儀器設備對肥料中尿素的緩釋性檢測方法進行了研究，試驗結果穩定，不受土壤差異的影響，且測定速度快，省時省力。本發明人在總結現有技術的基礎上進行了大量試驗研究工作，終於完成了本發明。
[0004]【
【發明內容】
】
[0005][要解決的技術問題]
[0006]本發明的目的是提供一種肥料中尿素緩釋性檢測方法。
[0007]本發明的另一個目的是提供所述方法的用途。
[0008][技術方案]
[0009]本發明是通過下述技術方案實現的。
[0010]本發明方法在於首先測定肥料中尿素的含量，再以等量的普通尿素為對照，配製成一定濃度的溶液，經尿素酶(大豆酵素)水解後，再加入氧化鎂懸浮液釋放出氨，釋放出的氨被硼酸吸收液吸收，再用一定濃度的硫酸溶液進行滴定，從而分別得到測試肥料與普通尿素對照消耗的硫酸溶液體積，可計算出測試肥料的氨揮發抑制率，以這個指標表示肥料中尿素的緩釋性能。
[0011]本發明涉及一種肥料中尿素緩釋性檢測方法，所述方法的步驟如下:[0012]A、肥料前處理
[0013]採用二乙醯一肟比色法測定肥料中的尿素含量為以所述肥料總重量計&%，然後稱取Ig?3g所述的含尿素肥料，將它溶解於200mL水中，再用水定容至500mL，過濾，得到一種濾液I。
[0014]所述的二乙醯一肟比色法為我國化工行業標準《HG/T4135-2010穩定性肥料》(中華人民共和國工業和信息化部於2010年11月22日發布)中規定的方法。尿素與二乙醯一肟(DAM)產生顯色反應，在氨基硫脲、磷酸和硫酸存在時，可以消除或減少多種幹擾因素，用分光光度計在520nm處測定吸光度，得到相應的尿素含量。
[0015]其中，所述的含尿素肥料是穩定性尿素、脲醛肥料、增值尿素、脲銨氮肥或含有尿素的復混肥料。
[0016]B、尿素前處理
[0017]按照在步驟A所稱取含尿素肥料中的尿素量稱取尿素，將它溶解於200mL水中，再用水定容至500mL，過濾，得到一種濾液II。
[0018]C、水解
[0019]將2mL?IOmL在步驟A得到的濾液I與2mL?IOmL在步驟B得到的濾液II，分別加到置於冰浴裡的擴散皿中，保持3min?5min ;然後往擴散皿的內室中加入2mL?5mL濃度以重量計2%?3%硼酸溶液和2?4滴甲基紅-溴甲酚綠混合指示劑，同時在擴散皿外側邊緣均勻塗抹鹼性甘油，蓋上擴散皿蓋；再從擴散皿蓋孔處往擴散皿外室中添加5mL?IOmL濃度以重量計0.05%?0.2%尿素酶水溶液，蓋上擴散皿蓋以保證密封，接著將擴散皿置於溫度25°C的恆溫箱中培養20min?40min。
[0020]其中，所述的甲基紅-溴甲酚綠混合指示劑是滴定常用指示劑；所述的硼酸溶液為常規的氨吸收液；所述的鹼性甘油為擴散皿的密閉劑(魯如坤主編，《土壤農業化學分析方法》，中國農業科技出版社，1999)。
[0021]尿素酶，即脲酶，一種含鎳的寡聚酶，具有絕對專一性，特異性地催化尿素水解釋放出氨和二氧化碳。
[0022]所述的尿素酶水溶液是採用下述方法製備的:
[0023]稱取0.05g?0.2g尿素酶於研缽中，研細後，加入5mL?IOmL水，繼續研磨至膏狀，然後全部轉移至IOOmL容量瓶中，定容，搖勻，得到所述的尿素酶水溶液。
[0024]所述的尿素酶水溶液是在溫度2 V?6°C下保存的。
[0025]所述的擴散皿為常規實驗室玻璃儀器，如江蘇省泰興市滬可玻璃製品有限公司以商品名擴散皿(康維皿)銷售的擴散皿。
[0026]所述的冰浴是為了在水解步驟降低擴散皿的溫度，以防止加入的尿素酶水溶液與濾液中的尿素反應過快，導致氨損失。
[0027]所述的研缽為常規實驗室玻璃儀器，如上海耶茂儀器儀表有限公司以商品名研缽銷售的研缽。
[0028]D、氨釋放與吸收
[0029]從恆溫箱中取出盛有肥料和尿素的擴散皿，將2mL?6mL濃度以重量計2%?10%氧化鎂懸浮液加到所述擴散皿外室中，蓋上擴散皿蓋，接著將擴散皿置於溫度37°C?45°C的恆溫箱中繼續培養30min?60min。[0030]其中，所述的氧化鎂懸浮液是採用下述方法製備的:
[0031]稱取2g~IOg氧化鎂，加水定容至IOOmL,搖勻得到所述的氧化鎂懸浮液。使用時，須在攪拌的情況下吸取氧化鎂懸浮液。
[0032]EdiJS
[0033]從恆溫箱中取出擴散皿，置於冰浴中，保持5min~lOmin，再用濃度0.01mol/L~
0.03mol/L硫酸溶液分別進行滴定，得到消耗硫酸溶液體積分別為V和Vtl，其中V為步驟C吸取的濾液I消耗硫酸溶液體積為步驟C吸取的濾液II消耗硫酸溶液體積；然後按照下述公式計算出氨揮發抑制率W:
[0034]W= (V0-V) /V0X 100%
[0035]所述的冰浴是為了在氨釋放與吸收步驟通過降低溫度，終止擴散皿外室的氨繼續揮發，不影響後續樣品的測定結果。
[0036][有益效果]
[0037]本發明根據尿素可被尿素酶(大豆酵素)分解為二氧化碳和氨的基本原理，利用常規的實驗室儀器設備測定釋放出的氨，用氨揮發抑制率表示肥料中尿素的緩釋性，測定結果穩定，不受土壤差異的影響，且測定速度快，省時省力，可為肥料緩釋性能的研究和產品標準的制定提供一 種可靠的檢測方法。
【【具體實施方式】】
[0038]通過下述實施例將能夠更好地理解本發明。
[0039]方法實施例
[0040]在下述實施例中，氧化鎂懸浮液是採用下述方法製備的:
[0041]稱取2g~IOg氧化鎂，加水定容至IOOmL,搖勻得到所述的氧化鎂懸浮液。
[0042]尿素酶水溶液是採用下述方法製備的:
[0043]稱取0.05g~0.2尿素酶於研缽中，研細後，加入5mL~IOmL水，繼續研磨至膏狀，然後全部轉移至IOOmL容量瓶中，定容，搖勻得到所述的尿素酶水溶液，備用。
[0044]實施例1:肥料中尿素緩釋性檢測方法
[0045]該實施例的實施步驟如下:
[0046]A、肥料前處理
[0047]採用二乙醯一肟比色法測定肥料中的尿素含量以所述肥料總重量計&%，然後稱取Ig所述的含尿素肥料，將它溶解於200mL水中，再用水定容至500mL，過濾，得到一種濾液I ;
[0048]B、尿素前處理
[0049]按照在步驟A所稱取腐植酸緩釋復混肥料中的尿素量稱取尿素，將它溶解於200mL水中，再用水定容至500mL，過濾，得到一種濾液II ；
[0050]C、水解
[0051]將2mL在步驟A得到的濾液I與2mL在步驟B得到的濾液II，分別加到置於冰浴裡的擴散皿中，保持3min ;然後往擴散皿的內室中加入2mL濃度以重量計2%硼酸溶液和2滴甲基紅-溴甲酚綠混合指示劑，同時在擴散皿外側邊緣均勻塗抹鹼性甘油，蓋上擴散皿蓋；再從擴散皿蓋孔處往擴散皿外室中添加IOmL濃度以重量計0.05%尿素酶水溶液，蓋上擴散皿蓋以保證密封，接著將擴散皿置於溫度25°C的恆溫箱中培養20min ；
[0052]D、氨釋放與吸收
[0053]從恆溫箱中取出盛有肥料和尿素的擴散皿，將2mL濃度以重量計2%氧化鎂懸浮液加到所述擴散皿外室中，蓋上擴散皿蓋，接著將擴散皿置於溫度37°C的恆溫箱中繼續培養30min ；
[0054]EJlJS
[0055]從恆溫箱中取出擴散皿，置於冰浴中，保持5min，再用濃度0.01mol/L硫酸溶液分別進行滴定，得到消耗硫酸溶液體積分別為V和Vtl，其中V為步驟C吸取的濾液I消耗硫酸溶液體積.χ為步驟C吸取的濾液II消耗硫酸溶液體積；然後按照下述公式計算出氨揮發抑制率W:
[0056]W= (V0-V) /V0X 100%
[0057]得到W=I0.52%
[0058]實施例2:肥料中尿素緩釋性檢測方法
[0059]該實施例的實施步驟如下:
[0060]A、肥料前處理
[0061]採用二乙醯一肟比色法測定肥料中的尿素含量以所述肥料總重量計&%，然後稱取3g所述的含尿素肥料，將它溶解於200mL水中，再用水定容至500mL，過濾，得到一種濾液I ;
[0062]B、尿素前處理
[0063]按照在步驟A所稱取海藻酸尿素中的尿素量稱取尿素，將它溶解於200mL水中，再用水定容至500mL，過濾，得到一種濾液II ；
[0064]C、水解
[0065]將IOmL在步驟A得到的濾液I與IOmL在步驟B得到的濾液II，分別加到置於冰浴裡的擴散皿中，保持5min ;然後往擴散皿的內室中加入5mL濃度以重量計3%硼酸溶液和4滴甲基紅-溴甲酚綠混合指示劑，同時在擴散皿外側邊緣均勻塗抹鹼性甘油，蓋上擴散皿蓋；再從擴散皿蓋孔處往擴散皿外室中添加IOmL濃度以重量計0.2%尿素酶水溶液，蓋上擴散皿蓋以保證密封，接著將擴散皿置於溫度25°C的恆溫箱中培養40min ；
[0066]D、氨釋放與吸收
[0067]從恆溫箱中取出盛有肥料和尿素的擴散皿，將6mL濃度以重量計10%氧化鎂懸浮液加到所述擴散皿外室中，蓋上擴散皿蓋，接著將擴散皿置於溫度45°C的恆溫箱中繼續培養 60min ；
[0068]EJlJS
[0069]從恆溫箱中取出擴散皿，置於冰浴中，保持lOmin，再用濃度0.03mol/L硫酸溶液分別進行滴定，得到消耗硫酸溶液體積分別為V和Vtl，其中V為步驟C吸取的濾液I消耗硫酸溶液體積.χ為步驟C吸取的濾液II消耗硫酸溶液體積；然後按照下述公式計算出氨揮發抑制率W:
[0070]W= (V0-V) /V0X 100%
[0071]得到W=15.50%
[0072]實施例3:肥料中尿素緩釋性的檢測方法[0073]該實施例的實施步驟如下:
[0074]A、肥料前處理
[0075]採用二乙醯一肟比色法測定肥料中的尿素含量以所述肥料總重量計&%，然後稱取2g所述的含尿素肥料，將它溶解於200mL水中，再用水定容至500mL，過濾，得到一種濾液I ;
[0076]B、尿素前處理
[0077]按照在步驟A所稱取穩定性尿素中的尿素量稱取尿素，將它溶解於200mL水中，再用水定容至500mL，過濾，得到一種濾液II ；
[0078]C、水解
[0079]將5mL在步驟A得到的濾液I與5mL在步驟B得到的濾液II，分別加到置於冰浴裡的擴散皿中，保持4min ;然後往擴散皿的內室中加入3mL濃度以重量計2.5%硼酸溶液和3滴甲基紅-溴甲酚綠混合指示劑，同時在擴散皿外側邊緣均勻塗抹鹼性甘油，蓋上擴散皿蓋；再從擴散皿蓋孔處往擴散皿外室中添加6mL濃度以重量計0.1%尿素酶水溶液，蓋上擴散皿蓋以保證密封，接著將擴散皿置於溫度25°C的恆溫箱中培養30min ；
[0080]D、氨釋放與吸收
[0081]從恆溫箱中取出盛有肥料和尿素的擴散皿，將5mL濃度以重量計5%氧化鎂懸浮液加到所述擴散皿外室中，蓋上擴散皿蓋，接著將擴散皿置於溫度40°C的恆溫箱中繼續培養45min ；
[0082]EJlJS
[0083]從恆溫箱中取出擴散皿，置於冰浴中，保持8min，再用濃度0.02mol/L硫酸溶液分別進行滴定，得到消耗硫酸溶液體積分別為V和Vtl，其中V為步驟C吸取的濾液I消耗硫酸溶液體積.χ為步驟C吸取的濾液II消耗硫酸溶液體積；然後按照下述公式計算出氨揮發抑制率W:
[0084]W= (V0-V) /V0X 100%
[0085]得到W=24.39%
[0086]二、肥料樣品測試實施例
[0087]肥料選擇中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所新型肥料創新團隊研發的海藻酸尿素、魯西化工集團生產的穩定性尿素和山東農大肥業生產的腐植酸緩釋復混肥料，利用實施例3的方法檢測氨揮發抑制率和我國化工行業標準(HG/T4135-2010穩定性肥料)中的方法檢測尿素殘留差異率。
[0088]其試驗結果列於下表1中。
[0089]表1:不同肥料緩釋性指標的測定結果
【權利要求】
1.一種肥料中尿素緩釋性檢測方法，其特徵在於該方法的步驟如下: A、肥料前處理 採用二乙醯一肟比色法測定肥料中的尿素含量為以所述肥料總重量計3%，然後稱取1g~3g含尿素肥料，將它溶解於200mL水中，再用水定容至500mL，過濾，得到一種濾液I ; B、尿素前處理 按照在步驟A所稱取含尿素肥料中的尿素量稱取尿素，將它溶解於200mL水中，再用水定容至500mL，過濾，得到一種濾液II ； C、水解 將2mL~1OmL在步驟A得到的濾液1與2mL~1OmL在步驟B得到的濾液II，分別加到置於冰浴裡的擴散皿中，保持3min~5min ;然後往擴散皿的內室中加入2mL~5mL濃度以重量計2%~3%硼酸溶液和2~4滴甲基紅-溴甲酚綠混合指示劑，同時在擴散皿外側邊緣均勻塗抹鹼性甘油，蓋上擴散皿蓋；再從擴散皿蓋孔處往擴散皿外室中添加5mL~IOmL濃度以重量計0.05%~0.2%尿素酶水溶液，蓋上擴散皿蓋以保證密封，接著將擴散皿置於溫度25°C的恆溫箱中培養20min~40min ； D、氨釋放與吸收 從恆溫箱中取出盛有肥料和尿素的擴散皿，將2mL~6mL濃度以重量計2%~10%氧化鎂懸浮液加到所述擴散皿外室中，蓋上擴散皿蓋，接著將擴散皿置於溫度37°C~45°C的恆溫箱中繼續培養30min~60min ； E、測定 從恆溫箱中取出擴散皿，置於冰浴中，保持5min~lOmin，再用濃度0.01mol/L~0.03mol/L硫酸溶液分別進行滴定，得到消耗硫酸溶液體積分別為V和Vtl，其中V為步驟C吸取的濾液I消耗硫酸溶液體積為步驟C吸取的濾液II消耗硫酸溶液體積；然後按照下述公式計算出氨揮發抑制率W:
W= (V0-V)/V0X 100%。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的含尿素肥料是穩定性尿素、增值尿素、脲醛肥料、脲銨氮肥或含有尿素的復混肥料。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的氧化鎂懸浮液是採用下述方法製備的: 稱取2g~IOg氧化鎂，加水定容至IOOmL,搖勻得到所述的氧化鎂懸浮液。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於所述的尿素酶水溶液是採用下述方法製備的: 稱取0.05g~0.2g尿素酶於研缽中,研細後,加入5mL~IOmL水,繼續研磨至膏狀,然後全部轉移至IOOmL容量瓶中，定容，搖勻，得到所述的尿素酶水溶液。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的尿素酶水溶液是在溫度2°C~6下保存的。
6.根據權利要求1所述的方法在緩釋復混肥、脲醛肥料、增值尿素與穩定性尿素緩釋性能的測試、研究和標準制定中的應用。
【文檔編號】G01N31/16GK103823018SQ201410061658
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月24日 優先權日:2014年2月24日
【發明者】袁亮, 趙秉強, 李燕婷, 李偉, 王薇, 林治安, 溫延臣, 楊相東, 李娟
申請人:中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所