CN101633588B - 含锌增效尿素及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种含锌增效尿素，该尿素是由聚天门冬氨酸螯合锌和聚天门冬氨酸螯合钾的混合水溶液与熔融状态的尿素混合脱水并造粒得到的产物，且三种成分的重量百分比分别为0.08～0.24％、0.05～0.12％和99.64～99.87％。本发明的含锌尿素通过高分子螯合态的锌盐、高分子螯合态的钾盐与尿素有效复合，在施用尿素过程中，有利于促进植物对养分的吸收，从多方面提高尿素利用率。

Description

含锌增效尿素及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种新型含锌增效尿素及其制备方法，本发明还提供了该含锌增效尿素在缺锌地区和在对锌敏感农作物生长中的应用。本发明属于农业技术领域。

背景技术

随着农村经济发展和农业科技进步，我国农业生产中化肥投入不断增加。在农业生产直接投入费用中，化肥支出比重已从1978年的29％增长到2006年的40％。这其中，氮肥特别是尿素的施用量逐年提高，2006年三种粮食(稻谷、小麦、玉米)生产平均化肥施入量(折纯，下同)为20.96Kg，其中氮肥占到一半，而氮肥中超过70％为尿素(以上数据来源于：国家发展和改革委员会价格司编印《全国农产品成本收益资料汇编-2007》)。尿素已成为当之无愧的“当家肥”，并成为影响我国粮食安全的重要因素之一。

2007年我国尿素生产总量(折纯)为2485.6万吨(实物量为5403.48万吨)，比2006年全年生产量增加了约11.5％，尿素的生产与消费总量均牢牢占据世界首位。但同时也注意到，因为氮素利用率不高，所造成的浪费同样惊人。据大量研究结果，中国农业生产中氮肥的当季利用率(差减法)仅为30％～35％，但在发达国家可达到70％～80％(胡云才等，“从德国农业氮投入来认识中国氮污染的严重性及应采取的对策”，《磷肥与复肥》，2004年第9期)。极低的肥料利用率不仅导致巨大的能源浪费和加重农业生产负担，同时农业生产中氮流失极易造成硝态氮对地下水的污染和氮氧化物挥发所引起的温室效应。如何提高农业生产中氮肥特别是尿素的肥料利用率，已成为涉及农业、科技、环保等专业领域的重要课题之一，这其中除了从耕作措施和施肥技术等传统途径来提高尿素利用率外，研发并推广长效缓释、高利用率的新型尿素产品成为重要创新途径。

从已公开的研究文献及专利技术来看，当前发挥缓释长效作用的新型尿素产品主要分为四类：

(1)在尿素中添加抑制尿素氨化作用的脲酶抑制剂或抑制氨的硝化和亚硝化作用的硝化抑制剂所形成的产品。例如，中国专利ZL200410050267.8，公开日为2006年2月22日，发明名称“一种缓释长效尿素及其制备和应用”，该专利通过将甲醛和双氰胺按照一定配比加入到熔融尿素中，蒸发造粒，成为缓释尿素产品。

(2)在尿素颗粒表面涂层形成难溶性膜结构，通过膜的渗透性来控制氮素释放的包膜尿素，常见的是利用聚合物包膜尿素颗粒和硫包衣尿素。例如，中国专利200410010972.5，公开日为2006年1月4日，发明名称“一种缓释尿素及其制作方法”，该专利公开了一种利用高分子聚合物对颗粒尿素进行包膜而得到的缓释尿素产品，可以通过改变包膜厚度来调节氮素的释放速率和释放量。

(3)单纯的大颗粒缓释尿素产品。

(4)在尿素中添加植物养分促进剂性质的聚天门冬氨酸(盐)所形成的增效尿素产品，该增效尿素在促进作物吸收的同时，也可抑制尿素成分的快速分解和流失。例如中国专利200410055161.7，发明名称“增效尿素及其制备方法和应用”。

以上列举的现有技术中提供的尿素，其共同点都是追求减缓尿素在土壤的水中溶解速度，达到尿素缓慢释放的目的，或是借助尿酶抑制剂、硝化酶抑制剂，达到减缓尿素分解的目的。但在实际应用中还存在以下不足：其一，这些新型尿素产品更多的还是在强调养分的缓慢释放及分解，以降低氮肥的流失，而较少考虑到通过强化作物在相对低的养分环境下，通过养分富集并强化作物的根使其有较强养份吸收能力，来达到提高氮利用率的目的；其二，根据平衡施肥理论，微量元素的施入与有效吸收对促进植物充分利用大量元素特别是氮素的吸收利用有着重要意义；尤其是后者，在目前的研究中均没有论及。从我国土壤中微量元素盈亏情况和主要农作物品种对微量元素实际需求出发，锌元素应该成为首选。

锌是植物生长发育所必需的微量元素之一，它在植物体内有多方面的生理作用。包括：(a)锌是作物体内碳酸酐酶等一些酶的重要组成成分，能增强作物的光合作用；(b)锌有利于吲哚乙酸等植物体内生长素的合成；(c)锌对植物体内碳、氮代谢产生重要影响；(d)锌直接影响植物体内叶绿体的合成；(e)锌对花蕾等生殖器官的发育也有影响。正因为微量元素锌有如此重要的生理作用，所以增施锌肥能够促进作物生长发育、增强抗性、提高作物经济产量，并且已经受到关注。目前的锌肥产品主要是添加了无机锌或小分子鳌合锌(例如，EDTA锌或L-天门冬氨酸鳌合锌等)，由于锌的特殊性，还存在作物利用率不高的问题。

土壤中含锌，但不能全部被作物利用，原因是受到锌的存在状态限制，作物能够吸收状态的锌称为有效锌，应该是水溶态、螯合态和稀酸溶态等，而影响锌有效性的主要因素包括：(a)土壤酸碱度：缺锌多发生在pH值大于6.5的土壤中，土壤酸碱度升高导致有效锌减少；(b)碳酸盐：一般土壤中碳酸盐含量越高，有效锌含量越低；(c)有机质：土壤有机质的下降也降低了有效锌含量；(d)施肥不当：大量使用磷肥会诱发作物缺锌；(e)一些地区大量使用石灰改变土壤酸碱度时，也会导致缺锌。可以总结出，锌在碱性条件下可生成氢氧化锌的沉淀，并且与碳酸根、磷酸根和磷酸氢根等结合均可产生沉淀，这样的环境中都会影响土壤中有效锌的含量。

因此，对于施用的锌肥，如何保证其中的有效锌含量，提高锌元素的利用率，实现补锌并提高作物有效吸收锌元素的能力，已经成为农业发展中的一项重要课题。

发明内容

本发明所解决的主要技术问题在于提供一种含锌增效尿素，使高分子螯合态的锌盐、高分子螯合态的钾盐与尿素有效复合，在施用尿素过程种，达到促进植物对养分的吸收，从多方面提高尿素利用率的目的。

本发明还提供了所述含锌增效尿素的制备方法，使聚天门冬氨酸的钾盐和锌盐能与尿素有效复合，利于在施用中提高尿素利用率。

为了实现上述目的，本发明提供了一种含锌增效尿素，该尿素是由聚天门冬氨酸螯合锌和聚天门冬氨酸螯合钾的混合水溶液与熔融状态的尿素混合脱水并造粒得到的产物，且，三种成分的重量百分比分别为0.08～0.24％、0.05～0.12％和99.64～99.87％。

本发明提供的含锌增效尿素实际上是一种同时含高分子螯合态锌和钾(本发明分别称它们为“聚肽螯合锌”和“聚肽螯合钾”)的增效尿素。锌以稳定的螯合态聚合物存在，在pH＝10的环境中能稳定存在，随尿素用于作物施用时能保证有效锌的含量。根据平衡施肥理论，聚肽螯合锌随尿素同时施入，有机锌肥能够促进作物生长发育、促进植物的根大量吸收作物生长发育所需的养份，满足作物生长发育的有效需求；此进程进一步强化了作物的根对养份的吸收，特别是对氮素的吸收、对氮素利用有着重要意义。本发明含锌尿素中同时添加的聚天门冬氨酸螯合钾是一种新型的植物养分吸收促进剂，其实质上是一种通过化学反应获得的聚天门冬氨酸及生态有机酸与钾盐螯合而成的活性组分水溶液，施用后可在土壤中螯合养分、输送养分、将养分富集在根周围，还能强化作物的根对养份的吸收，达到提高氮利用率的目的，特别是对氮素的吸收、利用有着重要意义。因此，本发明将该高分子螯合态的锌盐和钾盐有效复合并添加到熔融尿素中，形成了一种肥效显著提高的新型增效尿素。本发明也称其为聚肽螯合锌尿素。

从另一角度来讲，尿素除极少部分以酰胺态氮被根吸收外，大部分的尿素被植物吸收的途径是：H₂N-CO-NH₂+H₂O→H₂N-CO-OH+NH₃，尿素被分解为碳酸酰胺和氨，碳酸酰胺进一步分解二氧化碳和氨，氨易挥发或被硝化酶氧化成NO和NO₂形式的硝态氮流失。本发明的聚肽螯合锌尿素中会含有大量高分子和低分子有机酸的羧基，它们能迅速地与氨反应生成高分子和低分子有机酸的铵盐，从而可有效阻止氨的挥发或被硝化酶氧化为硝态氮，而且这类高分子和低分子有机酸的铵盐极易被植物吸收，是提高尿素利用率极为有效的途径。

优选地，本发明的增效尿素中所添加的聚天门冬氨酸螯合锌为L-天门冬氨酸鳌合锌在170-210℃条件下实施脱水缩聚反应的产物；聚天门冬氨酸螯合钾为以聚琥珀酰亚胺、有机多元羧酸和氢氧化钾的反应产物作为活性组分的水溶液，其中的活性组分含量为25～60％。

更具体地，所述聚天门冬氨酸螯合锌为无水的L-天门冬氨酸鳌合锌在170-210℃条件下实施脱水缩聚反应的产物，其聚合度为6-14。该缩聚产物的分子量约为1800-4000。更优选地，所述聚天门冬氨酸螯合锌为所述缩聚产物溶于氨水中的铵盐水溶液，活性组分含量为20％～50％。本发明将聚天门冬氨酸螯合锌溶于氨水中，通过将其端基与氨反应所形成的铵盐，加大该缩聚产物(聚肽螯合锌)的溶解度，同时调节pH值基本为中性。氨水的用量可以很少，因此缩聚产物铵盐水溶液中的活性组分是以聚肽螯合锌计，活性组分含量为20％～50％(重量)。

关于聚天门冬氨酸螯合钾，在本案申请人2007年9月7日提出的申请号为200710121488.3的中国发明申请中已经进行了详细描述，并有实验证明是一种有效的植物养分吸收促进剂(称为聚肽螯合钾)，在此将该200710121488.3申请的全部内容引入作为本发明的一部分。

本发明中加入的聚天门冬氨酸螯合钾是将聚天门冬氨酸、生态有机酸(包括柠檬酸、酒石酸和苹果酸等有机多元羧酸中的一种或多种的组合)和钾离子的功效有机结合为一体的功能产品。优选地，以钾盐计，所述聚天门冬氨酸螯合钾(聚肽螯合钾)中聚天门冬氨酸钾与有机酸钾的重量比例在1∶1至5∶1；更优选，所述活性组分中包含的聚天门冬氨酸的分子量应大于5000。

根据本发明的增效尿素，所述聚天门冬氨酸螯合锌和聚天门冬氨酸螯合钾的水溶液混合物中，聚天门冬氨酸螯合锌的水溶液与聚天门冬氨酸螯合钾的水溶液重量比为2∶1-1∶1，该混合水溶液中活性组分总含量为25～45％(重量)。所述“活性组分总含量”是指在混合水溶液中，由聚天门冬氨酸螯合锌和聚天门冬氨酸螯合钾分别引入的活性组分的总含量。

本发明的含锌增效尿素中所包含的聚天门冬氨酸螯合锌实际上提供了一种锌元素养分吸收促进剂，锌以稳定的螯合态存在(本发明也称其为聚肽螯合锌)，在pH＝10的环境中能稳定存在，在一定浓度下与碳酸根、磷酸根、磷酸氢根等不发生反应，从而在随尿素用于作物施用时能保证有效锌的含量。本发明提供的增效尿素中，聚天门冬氨酸螯合锌和聚天门冬氨酸螯合钾的重量百分比均以其中的活性组分计。

本发明还提供了所述含锌增效尿素的制备方法，该方法包括以下过程：

将无水L-天门冬氨酸鳌合锌在170～210℃条件下脱水缩聚反应1～5小时，并对反应产物进行干燥，制成聚天门冬氨酸螯合锌；

使聚琥珀酰亚胺与过量的氢氧化钾在75℃～90℃温度范围内反应，直至聚琥珀酰亚胺全部溶解，得到含有过量钾离子的中间产物，维持反应温度，向该中间产物中加入有机酸，调整反应体系的pH值至7～8，过滤并收取滤液，制成所述聚天门冬氨酸螯合钾；

将聚天门冬氨酸螯合锌溶于氨水中成为铵盐水溶液，与聚天门冬氨酸螯合钾按比例混合成为混合水溶液，泵入造粒塔前的蒸发器中与熔融的尿素均匀混合，然后实施造粒。

上述制备方法中用到的L-天门冬氨酸螯合锌为氧化锌与L-天门冬氨酸的反应产物，由于L-天门冬氨酸的螯合性，反应结果生成一种螯合态的锌。该L-天门冬氨酸螯合锌可以直接商购，也可以自行制备。使该螯合锌在加热条件下实现分子间以一定聚合度的脱水缩聚，成为具有适当分子量范围的高分子缩聚物，本发明也称其为聚肽螯合锌。

本发明提供以下具体制备过程：

(1)L-天门冬氨酸螯合锌的制备：使L-天门冬氨酸与氧化锌在85～95℃反应1～3小时，L-天门冬氨酸与锌元素将以螯合态结合，得到L-天门冬氨酸螯合锌的水溶液；经干燥粉碎得到白色粉末状固体；将此白色粉末状固体在120～130℃进行干燥至恒重，即可得到无水的L-天门冬氨酸螯合锌；该过程可以反应式1揭示；

(2)聚肽螯合锌的制备：将无水的L-天门冬氨酸螯合锌在170～210℃进行反应1～5小时，得到本发明的螯合锌缩聚物，为白色粉末状，本发明称聚肽螯合锌，优选其聚合度6-14，得到的聚天门冬氨酸螯合锌的分子量大约在1800-4000。该过程可以反应式2揭示：

本发明所利用的是具有一定分子量和聚合度的高分子物螯合锌，其分子量和聚合度以及锌含量可以通过对无水L-天门冬氨酸螯合锌缩聚失水后产物的收率计算得出。具体为：

设脱水缩聚产物的收率为W％；聚合度为N；分子量为M，那么，

W％＝(聚肽螯合锌重量/无水L-天门冬氨酸螯合锌重量)×100％；

然后代入下式，获知产物的聚合度N：

W％＝(329.6×N-(N-1)×18/329.6×N)×100％，计算得出N，

分子量按此式计算：M＝329.6×N-(N-1)×18，

聚肽螯合锌的锌含量为：X％＝(N×65.38/M)×100％

根据本发明的方案，将该缩聚反应产物溶于稀氨水中得到的胺盐水溶液形式，本发明称聚肽螯合锌水溶液。配制方法为：设需要配制聚肽螯合锌水溶液的重量为G(达到所需要的活性组分含量并且基本为中性)，并已确定其中锌元素的含量为Y％，那么，需要粉末状的聚肽螯合锌重量为A＝(G×Y％)/X％；若需要加氨水的重量为B(一般要求它是配制溶液重量G的1％-2％)，该水溶液中的加水量为C＝G-A-B。

实际应用中，本发明的聚肽螯合锌水溶液的(以聚肽螯合锌计)活性组分的含量在20％～50％。

所述聚天门冬氨酸螯合钾是一种以聚琥珀酰亚胺、有机酸和氢氧化钾的反应产物作为活性组分的水溶液，其中的活性组分含量为25～60％，且该水溶液的pH值为7～8，而有机酸为可与金属离子络合形成可溶性金属离子络合物的二元羧酸或三元羧酸，例如，柠檬酸、苹果酸、酒石酸等。

上述含锌尿素的制备方法中，尿素与所述混合水溶液的混合比例1000∶4～10(重量比)。

本发明的制备方法可以利用普通的尿素生产装置，将所述含活性组分的混合水溶液用定量泵打入到位于造粒塔前的蒸发器中，与熔融的尿素均匀混合，脱除微量的水，造粒后得到聚肽螯合锌尿素(聚肽螯合锌尿素符合普通尿素的国家标准，并使锌含量大于200mg锌/Kg尿素)。为区别于普通尿素的白色外观，可以加入适当的食用色素，制成有色的颗粒产品。

有关聚天门冬氨酸螯合钾的制备，聚琥珀酰亚胺首先在碱作用下充分转化为聚天门冬氨酸盐，从反应现象可以观察到聚琥珀酰亚胺已经完全溶解，该过程应控制适当的体系温度，过量的氢氧化钾被所述有机酸螯合，同时调节体系的pH为7-8，得到具有一定活性组分含量的中性至弱碱性水溶液产物。为使产物中的聚天门冬氨酸具有期望的分子量，最好采用分子量大于5000的聚琥珀酰亚胺为原料。

本发明的含锌尿素以聚肽螯合锌的形式提供锌元素，由于该聚肽螯合锌的水溶液在pH值达到10时也能够稳定，在一定浓度下与碳酸根、磷酸根、磷酸氢根不发生反应，即，锌的有效性和稳定性都得到了保证。用于补锌增效尿素的生产，该聚肽螯合锌在熔融的尿素中和尿素的水溶液中均不产生沉淀。所以，本案作为在中国专利申请CN 200710121488.3的基础上研究开发的含锌增效尿素，聚肽螯合锌作为锌元素养分吸收促进剂不仅实现了高分子螯合态锌替代无机锌和小分子螯合锌，解决锌元素利用率不高的问题，同时也与聚肽螯合钾一样施入土壤中可以发挥富集养分、促进植物养分吸收的作用。这两种养分吸收促进剂与尿素相结合形成新型尿素产品，从促进富集、强化吸收、平衡营养等多个角度出发提高肥料利用率、降低流失和防止污染，具有显而易见的经济效益、社会效益和生态效益。

本发明还提供了上述含锌尿素(聚肽螯合锌尿素)在作物种植中的应用，所述作物包括粮食、蔬菜或水果。在施用中，有利于实现作物的增产，并且由于提高了肥效，也减少了施用量，更利于保护土壤的品质。

不同种类作物对锌的需求量不同，需求量越大，对锌也就越敏感，施用含锌尿素也就越能取得较好的肥料效果。根据作物对缺锌反应的敏感程度，我国常见农作物中对锌最敏感和中度敏感作物品种如下：

最敏感作物包括：

(1)大田作物：玉米、甜玉米、水稻、高粱、大豆、荞麦、亚麻、棉花、烟叶、蓖麻等；

(2)蔬菜：番茄、甘蓝、莴苣、芹菜、菠菜等；

(3)果品：桃、樱桃、油桃、苹果、梨、李、杏、柑橘、葡萄、胡桃、番石榴、木瓜、咖啡、油桐、向日葵等。

中度敏感作物包括：马铃薯、洋葱、甜菜、三叶草、苜蓿等。

针对一些地区的土壤缺锌现状，本发明的含锌尿素也适合于在缺锌地区的施用。

目前从全国来看，锌肥在玉米上施用面积最大，其次是水稻。世界上很多国家和我国的四川省、山东省、河北省都已在玉米上大面积推广施用锌肥，但如何在实施补锌同时提高作物有效吸收锌元素的能力，已成为我国农业发展中的一项重要课题，这也正是本发明开发聚肽螯合锌尿素的意义所在。

具体实施方式

以下通过具体实施例和试验例详细介绍本发明的方案和实施效果，但不能构成对本发明实施范围的任何限定。

实施例1：聚肽螯合锌尿素的制备

(1)聚肽螯合锌锌元素养分吸收促进剂水溶液的制备

(a)L-天门冬氨酸螯合锌的制备：

52.2Kg的水，加入L-天门冬氨酸36.7Kg和11.2Kg氧化锌(全部为商购原料)，在不断的搅拌条件下，控制90-95℃，反应1小时直到溶液完全透明为止，此时溶液中L-天门冬氨酸螯合锌含量为45.3％，锌含量为9％。将此溶液喷雾干燥得到45Kg粉末状L-天门冬氨酸螯合锌。

也可用通常方法干燥粉碎得到粉末状L-天门冬氨酸螯合锌。

将此粉末状L-天门冬氨酸螯合锌在120-130℃进一步干燥，2-5小时直到恒重为止。此时得到的产物是无水L-天门冬氨酸螯合锌。

(b)聚肽螯合锌的制备

将称好准确重量的上述无水L-天门冬氨酸螯合锌43Kg放在盘式的反应器中或其它形式的反应器中。在180-190℃进行反应约2小时，得到41Kg的聚肽螯合锌。

经计算收率为W％＝(41/43)×100％＝95.34％，得到的缩聚产物聚合度N＝6.7，分子量M＝2105。

该聚肽螯合锌的锌含量为20.8％。

(C)50Kg聚肽螯合锌锌元素养分吸收促进剂的水溶液制备

50Kg水溶液中锌元素的含量确定为9％，折算出该水溶液中聚肽螯合锌含量为43.27％，需要加入聚肽螯合锌21.63Kg，氨水(25％)的加入量为0.75Kg，可以算出需要加水27.62Kg。按照该结果将聚肽螯合锌、氨水和水混合后加热溶解直到溶液完全透明为止，得到50Kg(活性组分含量为43.27％)聚肽螯合锌锌元素养分吸收促进剂的水溶液。

(2)聚肽螯合钾养分吸收促进剂水溶液的制备

按照本发明人的在先专利申请CN 200710121488.3中提出的方法，配制28％含量的聚肽螯合钾养分吸收促进剂水溶液100Kg：

将14千克分子量大于5000的聚琥珀酰亚胺常温下加入到70千克水中，边搅拌边加入12千克纯度大于90％的固体氢氧化钾，过程中控制反应温度在75℃～80℃左右，直到聚琥珀酰亚胺全部溶解后，再维持该反应温度加入4.2千克的一水柠檬酸，将pH值调节至7～8，经过滤可到100千克的棕红色透明的聚肽螯合钾溶液，其中的活性组分含量为28％，以钾盐计，聚天门冬氨酸钾∶柠檬酸钾重量比为3.6∶1。

(3)聚肽螯合钾锌活性组份的水溶液制备

将上述50Kg聚肽螯合锌锌元素养分吸收促进剂的水溶液和50Kg聚肽螯合钾养分吸收促进剂水溶液混合均匀得到100Kg聚肽螯合钾锌活性组份的水溶液，其中含聚肽螯合钾14％，含聚肽螯合锌21.64％，含锌元素4.5％。

为区别白色的尿素可以加入食用黄色素(或调配成淡绿色，淡橙色等)。

加入量：2.8克食用色素/Kg活性组份的水溶液。

(4)含锌增效尿素(聚肽螯合锌尿素)制备：

利用尿素的工业生产装置，取上述聚肽螯合钾锌活性组份的水溶液与尿素按照不同比例进行熔融混合造粒。具体操作是将聚肽螯合钾锌活性组份的水溶液用定量泵按不同的比例打入造粒塔前的蒸发器中与熔融的尿素均匀混合并脱除微量的水，然后实施造粒，得到聚肽螯合锌尿素。试验结果如下：

	聚肽螯合锌尿素(1)	聚肽螯合锌尿素(2)	GB2440-2001国标尿素
				比例(混合水溶液∶熔融尿素w/w)	5∶1000	8∶1000
水份(w％)	0.36	0.48	0.5
				缩二尿(w％)	0.78	0.86	0.9
氮含量(w％)	46.4	46.4	46.3
				颜色	淡黄	淡黄	白色
聚肽螯合钾含量	700mg/Kg	1120mg/Kg
				聚肽螯合锌含量	1082mg/Kg	1731.2mg/Kg
锌含量*	225mg/Kg	360mg/Kg

^*注：检测方法来自JY/T015-1996

聚肽螯合锌尿素的应用试验

试验一：小菘菜试验

2008年3月至5月在出口蔬菜品种小菘菜上进行了以减量施肥为主要目的的对比肥效试验。试验设计采用对比试验方式，设置两个处理，各重复三次，小区随机排列。

处理一：施用聚肽螯合钾锌尿素(1)；

处理二(ck)：施用普通大颗粒尿素(山东鲁西化工股份有限公司生产，一级品)。

试验要求：每次采收时每个小区均单独采收、称重、计产，在整个试验期间不再施用其他任何肥料，其他栽培管理措施均一致。

试验过程：试验小区长70米、宽1.5米，处理一为施用聚肽螯合锌尿素(代号JT)比对照区减少施肥量20％，基施每小区施用量6kg，追施每小区施用量3.5kg；处理二为施用普通大颗粒尿素(代号ck)，基施每小区施用量7.5kg，追施每小区施用量5kg。其中基施施肥时间为3月19日，追施施肥时间为4月19日。试验小区分布从西向东的次序分别是：ck1、JT1、ck2、JT2、ck3、JT3。

试验结果：在小菘菜播种后30天即4月19日，仅从外观观察，施用聚肽螯合锌尿素种植区的小菘菜叶片浓绿、厚实，而施用普通大颗粒尿素种植区的小菘菜叶片绿但稍薄。5月19日试验区小菘菜收获，每小区实际收割长1米、宽1.5米的微区点各3个，现场分别称重、计量，结果如下：

小菘菜施肥减量20％产量对比    单位：公斤

从以上结果可以看出，与施用大颗粒缓释尿素相比，减量20％施用聚肽螯合锌尿素仍能获得14.7％的增产效果，提高氮肥的利用率20％，聚肽螯合锌尿素零售价格按照2500元/吨计，普通大颗粒尿素零售价格按照2300元/吨计，小菘菜的收购销价为0.8元/Kg，每亩投入普通大颗粒尿素79.28Kg折合182.34元，施用聚肽螯合钾锌尿素60.25Kg折合150.62元，施用聚肽螯合锌尿素与普通大颗粒尿素尿素相比少投入31.72元.小菘菜每亩新增产量902.13Kg，新增产值721.7元，施用聚肽螯合锌尿素每亩增收753.4元，投入产出比较大，效益可观。

试验二：春玉米

一、供试品种及地点：

春玉米品种：丹玉86

试验地点：莱阳市河洛镇朱江村，土壤类型为棕壤

二、处理：

试验区面积为1.2亩，设试验区和对照区两个处理，各0.6亩，进行减量施肥对比试验。

处理1：试验区，按照每亩24公斤追施聚肽螯合锌尿素(1)

处理2：对照区，按照每亩30公斤追施普通尿素(烟台巨力化工有限公司生产，一级品)

三、播种期及生长期：2008年4月10日统一播种，预计生长期127天左右。

四、对比试验情况

自播种至第一次追肥前，两区玉米长势没有区别。

播种45天后即玉米形成大喇叭口前期，试验区和对照区分别按照24公斤/亩和30公斤/亩用量追施施入聚肽螯合锌尿素和普通尿素。

播种60天后，试验区施用聚肽螯合锌尿素玉米长势较为旺盛，与对照区施用普通尿素相比，株高高出2公分，且植株表现清秀健壮，叶片紫绿。

6月20日，即播种70天后观察，试验区玉米抽穗整齐，每株三穗均已成形，且穗茸较长已呈淡绿色；而对照区玉米抽穗仍不整齐，基本无穗茸。

7月8日，即播种88天后观察，试验区玉米果穗筒形较大，平均长度在20厘米以上，且穗茸已开始呈现红色；而对照区玉米果穗筒形较小，平均长度仅达到18厘米，且穗茸仍为淡绿色。

试验观察结果表明，施用聚肽螯合锌尿素可以促进植株生长发育，在减少20％施肥量情况下，仍能取得较好的肥效。

试验三：小麦减量施肥试验

地点：山东省巨野县，该县是粮食产区，没有使用过锌肥，可能土壤中锌含量较低。

2007年10月20日至2008年6月5日在大田小麦上进行了对照减量施肥试验。试验品种为小麦金铎1号。本试验采用随机区组排列，设两个处理，重复三次。各小区面积1.2亩(800平方米)，2007年10月20日播种，播种前各小区均按照每亩30公斤一次性施入总养分含量为54(养分比例N-P₂O₅-K₂O：18-18-18)的复合肥。

试验用肥于2008年3月28日一次性追施施入，两个处理及施肥量如下：

处理1：聚肽螯合锌尿素(1)14公斤/亩；

处理2：对照(ck)，使用普通尿素17.5公斤/亩(兖矿鲁南化肥厂生产，一级品，N≥46.2％)。

生长期内，聚肽螯合锌尿素的试验田呈现了明显的效果，表现在：叶色浓绿、生长发育快，株高比对照高出10-20公分，后期不脱肥，成熟较好。

2008年6月5日收获，各小区单独收获并计产。

小麦施用聚肽整合锌尿素与普通尿素产量对比，单位：公斤/亩

根据试验小区实测统计结果，在减量20％施肥情况下，处理(1)施用聚肽螯合锌尿素比使用普通尿素对照小区亩增产29.7公斤，增产幅度7.3％。经大田肥效试验，施用本发明专利产品对小麦生长发育具有明显的促进作用，在节约用肥的情况下仍表现出较好的增产效果。使用聚肽螯合锌尿素每亩小麦收入可达611.1元(聚肽螯合锌尿素零售价格按照2300元/吨计，普通大颗粒尿素零售价格按照2150元/吨计)，与使用普通尿素相比可增收41.58元；施用聚肽螯合锌尿素与普通尿素相比少投入5.425元，所以，聚肽螯合锌尿素与普通尿素投入相比每亩增收47元。

试验四：小麦等量施肥试验

地点：山东省莱阳市团旺镇崔疃村.没有使用过锌肥，可能土壤中锌含量较低。

2007年10月14日至2008年6月12日在大田小麦上进行了对照等量施肥试验。试验品种为小麦济麦21号。

本试验总面积68亩，分两个小区进行，设两个处理，各34亩。2007年10月14日播种。试验用肥为北京巨泰科技有限公司研制的聚肽螯合锌尿素(1)(N≥46.2％，聚肽螯合锌≥1000mg/Kg)，对照用肥为大颗粒尿素(烟台巨力化工有限公司生产，一级品，N≥46.2％)。

分别于2008年4月6日和2008年5月2日分两次追施，每次追施15公斤。

处理1：试验区，聚肽螯合锌尿素30公斤/亩，分两次追施；

处理2：对照区(ck)，等量使用普通大颗粒尿素30公斤/亩，分两次追施。

第一次追肥7天后，植株对比发生变化，表现在：植株色泽变化明显，其中使用聚肽螯合锌尿素的小麦植株青绿，长势旺盛生长前劲较足；而使用普通尿素的小麦植株色泽灰黑、长势不如前者。

第一次追肥25天后观察对比，使用聚肽螯合锌尿素的小麦植株生长较快，其根部较发达、根系粗壮、细根增多。

第二次追肥7天后观察，经当地农业主管部门技术人员现场测量，使用聚肽螯合锌尿素小麦植株较普通尿素小麦植株平均株高超出8-10cm。

2008年6月12日收获，各小区单独收获并计产，随机择取测量亩穗数、单穗颗粒数及千粒重。数据如下：

	聚肽螯合锌尿素	普通大颗粒尿素	对比增加
				亩穗数(万个)	46.7	38.4	8.3
平均单穗粒数	36.0	35.4	0.6
				千粒重(克)	34.3	34.0	0.3
估产(公斤)	490.2	392.9	97.3
				增产(％)	24.8

根据试验小区实测统计结果，在等量施肥与大颗粒尿素对比情况下，使用聚肽螯合锌尿素可有效促进小麦生长，大大增加亩穗数，提高单穗粒数和千粒重，实现增产24.8％。按照小麦最低收购价1.40元/公斤计算，使用聚肽螯合锌尿素每亩小麦收入可达686.3元(聚肽螯合锌尿素零售价格按照2500元/吨计，普通大颗粒尿素零售价格按照2300元/吨计)，与使用大颗粒尿素相比可增收136.2元，施用聚肽螯合锌尿素与普通大颗粒尿素相比多投入6元，聚肽螯合锌尿素与普通大颗粒尿素相比，投入产出比为22.7∶1(136.2÷6即为多产出比多投入)。

Claims (7)

1.一种含锌增效尿素，该尿素是由聚天门冬氨酸螯合锌和聚天门冬氨酸螯合钾混合水溶液与熔融状态的尿素混合脱水并造粒得到的产物，且，三种成分的重量百分比分别为0.08～0.24％、0.05～0.12％和99.64～99.87％；

其中，所述聚天门冬氨酸螯合锌为L-天门冬氨酸鳌合锌在170-210℃条件下实施脱水缩聚反应的产物，并且，所述聚天门冬氨酸螯合锌为所述缩聚产物溶于氨水中的铵盐水溶液，活性组分含量为20％～50％；所述聚天门冬氨酸螯合钾为以聚琥珀酰亚胺、有机多元羧酸和氢氧化钾的反应产物作为活性组分的水溶液，其中的活性组分含量为25～60％。

2.如权利要求1所述的含锌增效尿素，其中，所述聚天门冬氨酸螯合锌为L-天门冬氨酸鳌合锌在170-210℃条件下实施脱水缩聚反应的产物，其聚合度为6-14。

3.如权利要求1所述的含锌增效尿素，其中，所述聚天门冬氨酸螯合锌和聚天门冬氨酸螯合钾混合水溶液中，聚天门冬氨酸螯合锌与聚天门冬氨酸螯合钾的重量比为2∶1-1∶1，该混合水溶液中活性组分总含量为25～45重量％。

4.权利要求1-3任一项所述的含锌增效尿素的制备方法，该方法包括以下过程：

将无水L-天门冬氨酸鳌合锌在170～210℃条件下脱水缩聚反应1～5小时，制成聚天门冬氨酸螯合锌，将聚天门冬氨酸螯合锌溶于氨水中成为铵盐水溶液，并使该铵盐水溶液中的活性组分含量为20％-50％；

使聚琥珀酰亚胺与过量的氢氧化钾在75℃～90℃温度范围内反应，直至聚琥珀酰亚胺全部溶解，得到含有过量钾离子的中间产物，维持反应温度，向该中间产物中加入有机多元羧酸，调整反应体系的pH值至7～8，过滤并收取滤液，制成聚天门冬氨酸螯合钾；

将聚天门冬氨酸螯合锌溶于氨水中成为铵盐水溶液，与聚天门冬氨酸螯合钾水溶液按比例混合成为混合水溶液，用定量泵打入造粒塔前的蒸发器中与熔融的尿素均匀混合，然后实施造粒。

5.如权利要求4所述的制备方法，其中，熔融尿素与所述混合水溶液的混合比例1000∶4～10。

6.如权利要求4所述的制备方法，其中，制备聚天门冬氨酸螯合钾时所用有机多元羧酸为可与金属离子络合形成可溶性金属离子络合物的二元羧酸或三元羧酸。

7.权利要求1-3任一项所述含锌增效尿素在作物种植中的应用，所述作物包括粮食、蔬菜或水果。