CN102795937A - 一种海藻寡糖增效尿素及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种海藻寡糖增效尿素及其制备方法，所述的海藻寡糖增效尿素，是将海藻寡糖与尿素或尿素合成步骤的原料或中间产物混合后，再经尿素制备工艺中的蒸发和造粒步骤制备而成的。本发明制备的海藻寡糖增效尿素利用寡糖结构中特殊基团羧基的络合性、离子交换性和缓控性，可以与尿素中阳离子基团结合，在土壤中缓慢释放尿素氮肥中活性因子铵根离子和氨，达到长期对植物提供养分的效果。可提高氮肥的利用率达到45-55%，刺激植物产生诱导抗病变作用，提高植物自身免疫能力。而且，海藻寡糖增效尿素还可以阻止植物吸收根系周围的重金属，改善土壤环境，提高植物的安全性。

Description

一种海藻寡糖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，具体涉及一种海藻寡糖增效尿素及其制备方法 

技术背景

国际上关于海藻寡糖的研究始于上世纪50年代中后期，我国从上世纪80年代初开始做此类研究。早期海洋寡糖的制备主要是为了其结构分析，而目前则是用于构效关系的研究，开发海洋糖类在药物、功能制品、化妆、农业科技等方面的应用。在农业方面，寡糖不仅在无公害肥料、作物抗逆和绿色农药开发中有需求，而且作为植物生长调节剂、种子处理剂等具有较高需求。农业是我国的基础，肥料在稳定我国农业的持续增长中起到了举足轻重的作用，它对农作物、绿色食品生产有重要作用。但是目前我国化肥存在着十分突出的问题是化肥施用量比20年前增加了一倍，但是粮食产量却由28%降至5%以下，化肥利用率急剧下降，农民增产不增收。在化肥工业中，氮肥占主导地位，但是氮肥利用率平均仅为30％～35％，约65-70%的氮存在于土壤中没有被植物利用，随着雨雪天气的变化，被冲至海洋、湖泊及河流中，既提高了生产成本造成了巨大的浪费，又污染了生活环境，与世界先进国家氮肥50%左右的利用率相比有较大差。目前国内市场流通的增效氮肥主要是多肽尿素，多肽尿素是在尿素合成过程中添加聚天冬氨酸，聚天冬氨酸是美国技术是一种合成的单一成分的氨基酸，仅仅是一种增效剂，没有肥效作用。 

发明内容

本发明的目的是提供一种海藻寡糖增效尿素及其制备方法，可解决我国农业尿素使用量大、氮利用率偏低现象，大幅降低农业生产成本，有效改善作物品质、提高作物产量及安全性，弥补尿素等氮肥现有技术的不足。 

本发明的海藻寡糖增效尿素，是将海藻寡糖与尿素合成步骤的尿液混合后，再经尿素制备工艺中的蒸发和造粒步骤制备而成的。 

所述的增效尿素还可以是将海藻寡糖添加到尿素水溶液中，再经尿素制备工艺中的蒸发和造粒步骤制备成的。  

上述的海藻寡糖的分子量优选为3-5KDa。 

其中海藻寡糖产品中的质量百分数为0.01-20.0%。 

上述的海藻寡糖，是通过海藻酸、海藻酸盐、海藻酸盐衍生物或原海藻（海带、巨藻、马尾藻）等不同来源的产品来制备的。 

上述的海藻寡糖的一种制备方法如下：将海藻酸干粉置于压力容器中，加入自来水搅拌形成海藻酸水溶液，再加入双氧水搅拌，升温至121℃后保温，然后降温至80℃搅拌，用碱调节PH至6.5-9.0，经浓缩得到海藻寡糖溶液。  

上述的海藻酸水溶液中海藻酸的质量百分数控制在0.01-20.0%。 

本发明制备的海藻寡糖增效尿素利用寡糖结构中特殊基团羧基的络合性、离子交换性和缓控性，可以与尿素中阳离子基团结合，在土壤中缓慢释放尿素氮肥中活性因子铵根离子和氨，达到长期对植物提供养分的效果。可提高氮肥的利用率达到45-55%，刺激植物产生诱导抗病变作用，提高植物自身免疫能力。而且，海藻寡糖增效尿素还可以阻止植物吸收根系周围的重金属，改善土壤环境，提高植物的安全性。 

具体实施方式  

海藻寡糖包括海藻酸寡糖、海藻酸盐寡糖、海藻酸衍生物寡糖，是天然海藻提取物，利用寡糖结构中特殊基团羧基的络合性、离子交换性和缓控性，可以与尿素中阳离子基团结合，在土壤中缓慢释放氮肥中活性因子铵根离子和氨，达到长期对植物提供养分，提高氮肥的利用率。海藻寡糖的分子量大小可以根据需要进行选用，特别是3-5KDa的海藻寡糖尿素不但具有适合植物生长的缓控释氮肥的效果，而且具有抗病抗菌等药效作用，能够刺激植物产生诱导抗病变作用，提高植物自身免疫能力，对植物具有促生长的作用。另外海藻寡糖还可以络合植物根系周围的重金属，不被植物吸收，提高植物的安全性，因此海藻寡糖尿素与聚天冬氨酸尿素（多肽尿素）相比较具有较大的优越性。 

下面结合具体实施例对本发明的海藻寡糖增效尿素进行详细描述  

实施例1  用海藻酸制备海藻寡糖增效尿素 

将海藻酸干粉置于压力容器中，加入自来水，使海藻酸的质量体积百分数达到0.01-20.0%，搅拌，再加入质量体积百分数为0.005-20.0%的双氧水，搅拌，升温至121℃，保温3小时，然后降温至80℃，搅拌，用碱调节PH至6.5-9.0，经浓缩得到海藻寡糖溶液。然后取定量的海藻寡糖溶液加入到常规合成尿素过程中的尿素水溶液中，再经蒸发及造粒，即得到海藻寡糖增效尿素。 

所述的加入自来水是为了让海藻酸干粉能够成分吸水膨胀，便于在高温下通过褐藻酸（HALg）自身的H⁺切断糖苷键，使20KDa以上分子量的海藻多糖转变成8-15KDa分子量的海藻低聚糖；所述的加双氧水是为了在高温下将8-15KDa分子量的海藻低聚糖通过氧化作用使糖苷建进一步裂断，转变成3-5KDa的海藻寡糖；所述的海藻寡糖其分子量为3-5KDa，3-5KDa的海藻寡糖结合的尿素，释 放氮元素的速率与植物生长速率均等，高于3-5KDa的海藻寡糖尿素释放氮元素的速率太慢，满足不了植物生长需要，小于3-5KDa海藻寡糖尿素释放氮元素的速率太快，达不到增效氮的目的，而且也造成浪费；所述的用碱调节PH是为了将海藻寡糖酸转变成海藻寡糖钠盐或钾盐，利于使用和植物吸收。所述的浓缩是蒸发海藻寡糖溶液中的水分，提高海藻寡糖的含量至0.1-20.0%，最大限度地减少海藻寡糖溶液的含水量，便于尿素的造粒；所述的蒸发是蒸发掉尿液和所添加的海藻寡糖溶液中水分，使水分控制小于0.5%，便于尿素的造粒；所述的海藻寡糖增效尿素中海藻寡糖的质量百分数为0.01-20.0%；所述的海藻寡糖尿素植物的利用率可达到45-55%；所述藻寡糖尿素可促进植物生长10-30%；所述藻寡糖尿素可阻止植物吸收土壤中40-80%的重金属。 

称取10kg海藻酸干粉，加入200kg自来水，搅拌，再加入4.0kg纯度为50%的双氧水，搅拌，升温至121℃，保温3小时，然后降温至80℃，搅拌，用氢氧化钾调节PH至7.5-9.0，经浓缩得到92kg质量百分数为10.0 %的海藻寡糖溶液，取10kg海藻寡糖溶液（海藻寡糖质量为1.0kg，水9.0kg）加入到常规尿素合成过程中的中间产物质量百分数为大于96%的尿素溶液99kg，经蒸发和造粒得到海藻寡糖质量百分数为1.0%的海藻寡糖增效尿素100kg。  

实施例2 用海藻酸钾制备海藻寡糖增效尿素 

将海藻酸钾干粉置于压力容器中，加入自来水，使海藻酸钾的质量百分数达到0.01-20.0%，搅拌溶解，加入质量百分数为0.01-10.0%盐酸或硫酸，再加入质量体积百分数为0.005-20.0%的双氧水，搅拌，升温至121℃，保温3小时，然后降温至80℃，搅拌，用碱调节PH至6.5-9.0，经浓缩得到海藻寡糖溶液。然后取定量的海藻寡糖溶液加入到常规合成尿素过程中的尿液中，再经蒸发及造粒，即得到海藻寡糖增效尿素。 

称取10kg海藻酸钾干粉，加入200kg自来水，搅拌，加入纯度为98%的硫酸2.0kg，再加入4.0kg纯度为50%的双氧水，搅拌，升温至121℃，保温3小时，然后降温至80℃，搅拌，用氢氧化钾调节PH至7.5-9.0，经浓缩得到94kg质量百分数为10.0%的海藻寡糖溶液，取10kg海藻寡糖溶液，加入到常规尿素合成过程中的中间产物质量百分数为大于96%的尿素溶液99kg，经蒸发和造粒得到海藻寡糖质量百分数为1.0%的海藻寡糖增效尿素100kg。  

还可以将海藻寡糖溶液直接加入到已经制备好的尿素水溶液中，在经过蒸发和造粒制成本发明的产品。 

实施例3用海带制备海藻寡糖增效尿素 

将干海带粉碎置于压力容器中，加入自来水，使海带中的海藻多糖的质量百分数达到0.01-20.0%，搅拌，加入质量百分数为0.01-10.0%盐酸或硫酸，再加入质量体积百分数为0.005-20.0%的双氧水，搅拌，升温至121℃，保温3小时，然后降温至80℃，搅拌，过滤，过滤液用碱调节PH至6.5-9.0，经浓缩得到海藻寡糖溶液。然后取定量的海藻寡糖溶液加入到常规合成尿素过程中的尿液中，再经蒸发及造粒，即得到海藻寡糖增效尿素。 

称取100kg干海带粉碎，加入800kg自来水，搅拌，加入纯度为98%的硫酸9.0kg，再加入18.0kg纯度为50%的双氧水，搅拌，升温至121℃，保温3小时，然后降温至80℃，搅拌，经板框过滤，过滤液用氢氧化钾调节PH至7.5-9.0，经浓缩得到650kg质量百分数为8.0%的海藻寡糖溶液，取100kg海藻寡糖溶液加入到常规合成尿素过程中的尿液中，经蒸发和造粒得到1000kg含海藻寡糖质量百分数为0.8%的海藻寡糖增效尿素。 

上述的海藻寡糖还可以选用已有的成品，本发明对海藻寡糖的制备方法或来源不做具体的限定。 

对于海藻寡糖在最终产品海藻寡糖增效尿素的质量百分比，实施例中为0.01-20.0%，但本领域的普通技术人员还可以根据需要进行调整。 

实施例4 海藻寡糖增效尿素的大田实验 

选择土壤型为潮土，中性，有机质为2.1%，水解氮142.3mg/kg,速效磷14.53 mg/kg，速效钾148.6 mg/kg 。种植小麦品种为济麦22，播种量为：113kg/hm²。使用的肥料为实施例2制备的海藻寡糖增效尿素、普通尿素和清水对照，肥料适用方式50%作基肥，50%拔节追肥。播种方式，对比法排列，三次重复。区行长8米，10行区，行距15厘米。计算收获各小区籽粒和秸秆生物产量，并取植株和籽粒进行NPK元素和重金属吸收分析和籽茎比。田间管理按丰产要求，并记载生物学性状。所有处理均不施用其他肥料。结果显示：实施例2制备的海藻寡糖肥料增效尿素组分别比普通尿素和清水对照增产了12.3%和25.7%，差异性显著；海藻寡糖肥料增效尿素组比普通尿素组的重金属含量降低了64.2%；海藻寡糖肥料增效尿素在小麦生产中氮利用率达到47.5%,比普通尿素组29.06%的氮利用率提高了18.44个百分点，充分证明了本发明的海藻寡糖尿素增效肥料具有显著的增效氮肥的作用。 

Claims (8)

1.一种海藻寡糖增效尿素，其特征在于，所述增效尿素是将海藻寡糖与尿素合成步骤的尿液混合后，再经尿素制备工艺中的蒸发和造粒步骤制备而成的。

2.一种海藻寡糖增效尿素，其特征在于所述的增效尿素是将海藻寡糖添加到尿素合成过程的中间产品尿液中，再经蒸发和造粒步骤制备成的。

3.如权利要求1或2所述的海藻寡糖增效尿素，其特征在于所述的海藻寡糖的分子量为3-5KDa。

4.如权利要求1或2所述的海藻寡糖增效尿素，其特征在于所述的海藻寡糖在制成的海藻寡糖增效尿素中的质量百分数为0.01-20.0%。

5.如权利要求1或2所述的海藻寡糖增效尿素，其特征在于所述的海藻寡糖是从海藻酸、海藻酸盐、海藻酸盐衍生物或原海藻中制备的。

6.如权利要求5所述的海藻寡糖增效尿素，其特征在于所述的原海藻为海带、巨藻、马尾藻中的任一种或几种。

7.如权利要求5所述的海藻寡糖增效尿素，其特征在于所述的海藻寡糖是从海藻酸制备的，制备方法如下：将海藻酸干粉置于压力容器中，加入自来水搅拌形成海藻酸水溶液，再加入双氧水搅拌，升温至121℃后保温，然后降温至80℃搅拌，用碱调节PH至6.5-9.0，经浓缩得到海藻寡糖溶液。

8.如权利要求7所述的海藻寡糖增效尿素，其特征在于所述的海藻酸水溶液中海藻酸的质量百分数为0.01-20.0%。