CN102584497A

CN102584497A - 一种谷氨酸增效尿素及其制备方法

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Publication number: CN102584497A
Application number: CN2012100854934A
Authority: CN
Inventors: 袁亮; 林治安; 赵秉强; 李燕婷; 温延臣; 杨相东; 李娟�; 戚剑; 王薇
Original assignee: Institute of Agricultural Resources and Regional Planning of CAAS
Current assignee: Institute of Agricultural Resources and Regional Planning of CAAS
Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2012-07-18

Abstract

本发明涉及一种谷氨酸增效尿素及其生产方法。本发明的谷氨酸增效尿素是由谷氨酸增效剂与尿素组成的。本发明谷氨酸增效尿素的生产方法包括谷氨酸增效剂的制备、谷氨酸增效尿素制备与高塔冷却造粒等步骤。本发明肥料通过谷氨酸增效剂中的活性成分对作物生长的促进作用，可改善氮素在植物体内的储存状态，增强作物吸收养分的能力，提高作物产量和品质，实现提高肥料利用率(5％～10％)，减少养分流失，避免二次污染。本发明的肥料产品具有原料来源广，具有良好的应用前景。

Description

一种谷氨酸增效尿素及其制备方法

【技术领域】

本发明属于肥料技术领域。更具体地，本发明涉及一种谷氨酸增效尿素及其制备方法。

【背景技术】

尿素是当今氮含量最高、农业需求量最大、使用范围最广的氮素化肥。尿素的活性高，在土壤中转化快，可通过氨挥发或反硝化作用造成气态损失，转化为硝态氮后又不易被土壤胶体吸附，在土壤中易淋失，农作物对尿素氮的吸收利用率很低，利用率只有35％左右，不仅造成经济损失，而且尿素分解转化形成的硝酸盐、亚硝酸盐、氮氧化物等还可能严重环境污染。

为解决这一问题，世界各国农业化学家进行了大量研究，目前国内外主要通过以下途径实现尿素的增效：

1、包膜型尿素，所用的包膜材料主要有两类，一是有机高分子聚合物(例如树脂聚烯烃类)，二是水难溶性或微溶性的无机材料(如硫磺、磷矿粉、钙镁磷肥等)。

2、脲醛类，尿素与甲醛、乙醛、异丁醛等发生反应，生产具有缓释性的脲醛复合物，延长尿素的释放时间，实现尿素增效。

3、向尿素里添加脲酶抑制剂、硝化抑制剂等化学成分，改变尿素在土壤中的转化过程，实现尿素增效。

上述方法均可使尿素氮的利用率有一定的提高，氮的挥发相应减少。但是，由于工艺、生产成本、效益等技术和经济原因，在实现工业化生产和大规模推广应用中存在许多问题。

目前，还没有关于用谷氨酸使尿素改性，延长尿素释放时间，提高尿素利用率，减少环境污染的文献报道。

因此，我们经过大量试验研究，终于完成了本发明，谷氨酸增效酸尿素是在尿素的生产过程中，直接将谷氨酸增效液添加到熔融尿素中，与尿素充分熔融混合，每个尿素颗粒中都含有相同的谷氨酸，且本发明的谷氨酸增效尿素产品具有含氮量高、产能高、成本低、效果好、更适合大田作物和易于推广应用等优点。

【发明内容】

[要解决的技术问题]

本发明的目的是提供一种谷氨酸增效尿素。

本发明的另一个目的是提供所述一种谷氨酸增效尿素的制备方法。

[技术方案]

本发明是通过下述技术方案实现的。

本发明涉及一种谷氨酸增效尿素。

本技术领域的技术人员知道，谷氨酸是植物体内含量最高的氨基酸，同时，谷氨酸是植物体内多种氨基酸合成的前体，在植物的生长发育过程中起着至关重要的作用。谷氨酸可以在植物体内形成谷氨酰胺，储存氮素并能消除因氨浓度过高产生的毒害作用。谷氨酸中含有的羧基、氨基可在一定程度上促进作物根系生长，提高根系活力；改善氮素在植物体内的储存形态；提高农产品品质和产量。因而，该增效尿素产品通过谷氨酸增效剂对作物生长的促进作用，改善氮素在作物植株体内的储存形态，降低氨对作物的危害，明显提高养分利用率。

该谷氨酸增效尿素肥料是由如下原料制备的，以重量份计

谷氨酸增效剂A或B 1～5份

尿素 95～99份；

所述的谷氨酸增效剂是采用下述方法制备的：

(1)配制浓度10～30重量％谷氨酸钠溶液，得到谷氨酸增效剂A；或者

(2)将浓度5～15重量％氢氧化钠溶液与谷氨酸按1.8～5.5∶1的体积比混配，或将浓度5～15％氢氧化钾溶液与谷氨酸按2.5～7.6∶1的体积比混配得到的溶液为谷氨酸增效剂B。

优选地，该谷氨酸增效尿素肥料是由如下原料制备的，以重量份计

谷氨酸增效剂A或B 2～4份；

尿素 96～98份。

更优选地，该谷氨酸增效尿素肥料组成如下：以重量份计

谷氨酸增效剂A或B 2～3份；

尿素 97～98份。

根据本发明，该谷氨酸增效尿素的氮含量是以谷氨酸增效尿素总重量计45.6％～46.3％。

本发明还涉及一种谷氨酸增效尿素的生产方法。

本发明是在尿素造粒塔的一段蒸发和二段蒸发之间，将谷氨酸增效剂加入到尿素熔融液中，充分混匀，通过高塔冷却造粒，生产谷氨酸增效尿素。本发明所制备的谷氨酸增效尿素产品的谷氨酸增效剂添加量为10kg～50kg/吨尿素。本发明在不改变尿素生产工艺的基础上，通过添加简单设备，直接将谷氨酸增效剂加入尿素熔融液中，生产工艺简单，产能高且环境友好。

该谷氨酸增效尿素生产方法的步骤如下：

步骤一、谷氨酸增效剂的制备

(2)将浓度5～15重量％氢氧化钠溶液与谷氨酸按1.8～5.5∶1的体积比混配，或浓度5～15％氢氧化钾溶液与谷氨酸按2.5～7.6∶1的体积比混配得到的溶液为谷氨酸增效剂B；

步骤二、谷氨酸增效尿素制备

在常规尿素造粒塔的一段蒸发与二段蒸发之间，向95-99重量份尿素熔融液中添加1-5重量份谷氨酸增效剂A或B，得到一种谷氨酸增效尿素熔融液；

在本发明中，所述的一段蒸发和二段蒸发是本技术领域的技术人员熟知尿素生产中的脱水过程，使用的设备为蒸发分离器，例如烟台亚美特种金属有限公司以商品名尿素蒸发器销售的蒸发器；烟台一方特种设备有限公司以商品名尿素蒸发器销售的蒸发器；山东鑫瑞化工装备有限公司以商品名尿素蒸发器销售的蒸发器。

步骤三、高塔冷却造粒

将步骤二得到的谷氨酸增效尿素熔融液通过尿液泵打入塔顶反应槽，通过旋转喷头喷出，在下落的过程中自然冷却成粒。

本发明中，所述的尿液泵是本技术领域的技术人员熟知的尿液泵，例如西安泵阀制造有限公司以商品名尿素熔融泵销售的尿液泵；西安高压泵阀厂以商品名尿素熔融泵销售的尿液泵；济南万恒通有限公司以商品名尿素熔融泵销售的尿液泵。

本发明中，所述的旋转喷头是本技术领域的技术人员熟知的旋转喷头，例如北京航天石化技术装备工程公司以商品名LP型尿素造粒喷头销售的喷头；浙江温岭环球机造粒喷射设备有限公司以商品名ZL-H新型缓冲内旋转等压尿素造粒喷头销售的喷头。

本发明谷氨酸增效尿素中的氮养分是采用标准方法GB 8572-88测定的。

本发明谷氨酸增效尿素可以作为基肥、追肥等使用。

本发明谷氨酸增效尿素的使用量需根据土壤状况、作物品种、作物生育期、作物营养状况等因素进行确定。

[有益效果]

本发明具有的有益效果如下：本发明利用谷氨酸增效液与尿素熔融液混合反应生产谷氨酸增效尿素产品提高了肥料利用率；在耕作上可以简化农业作业；在效益上可以提高养分利用率(8～10％)；可以减少养分流失，避免二次污染，降低农业生产成本，并具有原料来源广，运输、施用方便、利于机械作业等特点，在生产中应用前景广阔。

【附图说明】

附图1为本发明谷氨酸增效尿素生产流程示意图。其中，1为谷氨酸钠(或谷氨酸)，2为水(或氢氧化钠或氢氧化钾溶液)，3为谷氨酸增效液，4为计量泵，5为尿素熔融液，6为尿液泵，7为高塔造粒，8为最终获得的产品。

【具体实施方式】

通过下面实施例与试验实施例将能够更好地理解本发明。

实施例1：本发明谷氨酸增效尿素的制备

其步骤如下：

步骤一、谷氨酸增效剂的制备

配制浓度25重量％谷氨酸钠溶液，得到所述的谷氨酸增效剂A；

步骤二、谷氨酸增效尿素制备

在常规尿素造粒塔的一段蒸发与二段蒸发之间，使用烟台亚美特种金属有限公司销售的尿素蒸发器，利用计量泵将100kg谷氨酸增效剂泵入到10吨尿素熔融液中，得到一种谷氨酸增效尿素熔融液；

步骤三、高塔冷却造粒

将步骤二得到的谷氨酸增效尿素熔融液通过西安泵阀制造有限公司销售的尿素熔融泵泵打入塔顶反应槽，通过旋转喷头喷出，在下落的过程中自然冷却成粒，得到所述的谷氨酸增效尿素。

采用本说明书中描述的分析方法分析，该谷氨酸增效尿素的氮含量是以谷氨酸增效尿素总重量计46.2％。

其制备工艺具体参见附图1的本发明谷氨酸增效尿素生产流程示意图。其中1为谷氨酸钠(谷氨酸)、2为水(氢氧化钠或氢氧化钾溶液)、3为谷氨酸增效液、4为计量泵、5为尿素熔融液、6为尿液泵、7为高塔造粒、8为最终获得的产品。该工艺同时也适用于如下实施例2-4。

实施例2：本发明谷氨酸增效尿素的制备

该实施例按照与实施例1相同的方式进行，只是使用浓度为15重量％谷氨酸钠溶液作为谷氨酸增效剂A；使用300kg谷氨酸增效剂与10吨尿素熔融液。

采用本说明书中描述的分析方法分析，该实施例得到的谷氨酸增效尿素的氮含量是以谷氨酸增效尿素总重量计46.0％。

实施例3：本发明谷氨酸增效尿素的制备

该实施例按照与实施例1相同的方式进行，只是使用浓度12重量％氢氧化钠溶液与谷氨酸按2.3∶1(重量比)的比例混配，得到谷氨酸增效剂B；使用400kg谷氨酸增效剂与10吨尿素熔融液。

采用本说明书中描述的分析方法分析，该实施例得到的谷氨酸增效尿素的氮含量是以谷氨酸增效尿素总重量计45.9％。

实施例4：本发明谷氨酸增效尿素的制备

该实施例按照与实施例1相同的方式进行，只是使用浓度为10重量％氢氧化钾溶液与谷氨酸按3.8∶1(重量比)的比例混配，得到谷氨酸增效剂B；使用250kg谷氨酸增效剂与10吨尿素熔融液。

采用本说明书中描述的分析方法分析，该实施例得到的谷氨酸增效尿素的氮含量是以谷氨酸增效尿素总重量计46.2％。

【肥料试验】

试验实施例1：谷氨酸增效尿素对氨挥发的影响

参照文献(凌莉等人，“石灰性土壤氨挥发损失的研究”，《土壤侵蚀与水土保持学报》，1999，5(6)：119～122)，采用“静态吸收法”测定氨的挥发量。

具体操作如下：

称取经1mm网筛筛分的土壤500g(以干土计)，再按照0.84gN/kg土称取本发明的谷氨酸增效尿素，将土肥混合均匀，放入规格为15cm×8.5cm×17.5cm的塑料桶中，调节其水含量为田间最大持水量的60％，用塑料封口膜封口，桶内放入装有10ml 2％硼酸的小杯，以甲基红-溴甲酚绿混合指示剂作为指示剂，设2个处理，分别为普通尿素(U)和实施例1制备的谷氨酸增效尿素(GU)，重复6次。置于智能人工气候箱中，在25℃条件下连续培养，在培养的第1、3、5、7、9、14、21和35天时，取出桶中吸收杯，用0.02mol/L1/2H₂SO₄标准溶液滴定，按照下述公式换算得到每次挥发出的纯氮量：

m＝c×(V-V₀)×0.014

式中：

m-硼酸吸收氨态氮的量，g；

c-硫酸(1/2H₂SO₄)标准溶液的浓度，mol/L；

V-样品滴定时消耗的硫酸标准溶液的体积，mL；

V₀-空白滴定时消耗的硫酸标准溶液的体积，mL；

0.014-氮的毫摩尔质量，g。得到的结果列于表1中。

表1：氨挥发累积量(25℃条件下)动态变化(mg/pot)

培养天数	1	3	5	7	9	14	21	35
									U	0.24	3.44	9.66	13.04	15.13	17.52	19.91	21.06
GU	0.14	2.09	4.14	5.66	6.27	7.85	8.91	10.02

上述试验结果表明：与普通尿素相比，本发明的谷氨酸增效尿素能显著降低氮的氨挥发损失量。在土壤培养的各时间段，谷氨酸增效尿素的氨挥发累积量均显著低于普通尿素处理，培养至35天时，氨挥发累积量降低52.4％。

试验实施例2：谷氨酸增效尿素对玉米产量及产量构成因素的影响

试验设CK(不施肥)、普通尿素(U)和本发明谷氨酸增效尿素(GU)3个处理，施氮水平为每柱施纯氮1g(按30cm耕层计，相当于0.053gN/kg土)，共3个处理，重复8次，随机排列。留取土柱上层30cm为土肥混合层，供试肥料作基肥施入，过磷酸钙(P₂O₅ 16％)每柱施12.50g，氯化钾(K₂O 60％)每柱施3.33g，在装柱时一次性施入。各玉米土柱均播种5粒玉米种子，待出苗后，定植长势最佳的一棵，株距为40cm，行距为80cm。

表2玉米产量及构成因素

处理	产量(g/株)	穗粒数	百粒重(g)
				CK	26.22	143	18.34
U	46.32	246	18.83
				GU	56.07	282	19.79

试验结果：与普通尿素相比，谷氨酸增效尿素能显著增加玉米的穗粒数和百粒重，分别增加14.6％和5.1％，产量增加21.0％。由此可见，在氮用量相同的情况下，与普通尿素处理相比，本发明的谷氨酸增效尿素可显著增加玉米籽粒产量。

由此可见，本发明谷氨酸增效尿素产品可以降低氮素的氨挥发损失，增加作物产量，具有养分当季利用率高、环境友好等特点。其制作技术工艺简单、原料来源广、易于操作、成本低等。

Claims

1.一种谷氨酸增效尿素，其特征在于它是由如下原料制备的，以重量份计

谷氨酸增效剂A或B 1～5份；

尿素 95～99份；

所述的谷氨酸增效剂A或B是采用下述方法制备的：

2.根据权利要求1所述的谷氨酸增效尿素，其特征在于该肥料组成如下：以重量份计

谷氨酸增效剂A或B 2～4份；

尿素 96～98份。

3.根据权利要求1所述的谷氨酸增效尿素，其特征在于该肥料组成如下：以重量份计

谷氨酸增效剂A或B 2～3份；

尿素 97～98份。

4.根据权利要求1-3中任一项权利要求所述的谷氨酸增效尿素，其特征在于该谷氨酸增效尿素的氮含量是以谷氨酸增效尿素总重量计45.6％～46.3％。

5.一种谷氨酸增效尿素的生产方法，其特征在于该方法的步骤如下：

步骤一、谷氨酸增效剂的制备

(1)配制浓度10～30重量％谷氨酸钠溶液，得到一种谷氨酸增效剂A；或者

步骤二、谷氨酸增效尿素制备

步骤三、高塔冷却造粒

将步骤二得到的谷氨酸增效尿素熔融液A或B通过尿液泵打入塔顶反应槽，通过旋转喷头喷出，在下落的过程中自然冷却得到谷氨酸增效尿素。