CN106800435A

CN106800435A - 一种增效尿素及其制备方法

Info

Publication number: CN106800435A
Application number: CN201611226905.6A
Authority: CN
Inventors: 黄春艳; 穆光远; 石鹏飞; 张敏; 阚学飞; 房钦飞
Original assignee: Shenzhen Batian Ecotypic Engineering Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Batian Ecotypic Engineering Co Ltd
Priority date: 2016-12-27
Filing date: 2016-12-27
Publication date: 2017-06-06
Anticipated expiration: 2036-12-27
Also published as: CN106800435B

Abstract

本发明公开了一种增效尿素及其制备方法，所述增效尿素包含尿素核心层、中间包膜层和外部微生物层，特征在于尿素核心层、中间包膜层和外部微生物层的重量比为(50‑80):(5‑20):(0.1‑10)，尿素核心层的粒径为0.85mm‑2.25mm，所述中间包膜层包含有机碳混合物和生物活性物质且所述有机碳与所述生物活性物质的重量比为(0.1‑5):1，其中所述有机碳混合物为糖蜜、赖氨酸、苏氨酸或谷氨酸经发酵降解后所获得的发酵液经干燥后形成的物质。该增效尿素能够显著提高尿素的利用率。

Description

一种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，具体涉及一种增效尿素及其制备方法。

背景技术

尿素是一种含氮量最高且使用量最大的氮肥品种，是目前农业上首选的优质氮素化肥。然而尿素的利用率却惊人的低，一般仅有30-40％。通常情况下，尿素施入到土壤后，在脲酶的作用下4-5天即可水解为NH₃和NH₄ ⁺，其中NH₃在石灰质土壤的旱田或pH值高的水田中时易挥发损失；而NH₄ ⁺则会促使土壤中消化细菌大量繁殖以将其转化为NO₃ ^-,虽然NH₄ ⁺和NO₃ ^-均为植物所需要的氮源，但是NH₄ ⁺易于被土壤胶粒所吸附，而NO₃ ^-则会随雨水或灌溉水流失并且土壤中的反硝化细菌还能将其还原为NO₂ ^-，进而转化为NO、NO₂和N₂以致造成氮的损失。因此，尿素的利用率非常低。这种状况不仅导致资源的巨大浪费，而且恶化地球环境，危及人类健康，并影响农作物的质量和产量。随着各国日益重视生态环境保护和实施经济可持续发展战略，提高尿素肥效和利用率已成为世界各国肥料研究者普遍关注的重大课题。

CN 1064943 C公开了一种尿素增效剂，其含有沸石、氢醌、微量元素、稀土，各成分的重量百分数分别是：沸石45-50、氢醌12-14、微量元素33-37、稀土4-6，其中，对酸性土壤微量元素为硼、钼、锌，各重量百分数依次为8-10、5-6、19-21，对碱性土壤微量元素为硼、铁、锌，各重量百分数依次为5-6、8-10、19-21，其针对酸性土壤和碱性土壤采用不同的配方,因地制宜。CN 105367207 A公开了一种氮肥增效剂，按重量比例计，每百份氮肥增效剂的组成成份为：生物炭94～98份，脲酶抑制剂1.0～3份，硝化抑制剂1.0～3份；将上述原料投入搅拌机中，充分搅拌，混合均匀，分装成袋即得；该氮肥增效剂通过添加脲酶抑制剂和硝化抑制剂来提高氮肥养分利用率。CN 103641667 A公开了一种尿素增效剂及其制备方法，所述尿素增效剂由以下重量份的原料制成：硫酸铵150-200、磷酸二氢钾120-160、钼酸铵10-15、硼酸25-35、氯化亚钴5-10、硫酸镍5-10、乙二胺四乙酸二钠20-30、硫酸锌30-40、浒苔干粉20-30、黄腐酸钾10-15、火山灰15-25、茶枯粉10-15、改性沸石粉50-100、复硝酚钠3-6；该尿素增效剂成分复杂，能够提高尿素的肥效和氮的利用率。

CN 1281556 C公开了一种包膜型缓释尿素及其制备方法，所述包膜型缓释尿素由核心层与包膜层构成，其中该核心层为片状水溶性尿素，该包膜层为微溶性的脲醛树脂，核心层的重量占包膜型缓释尿素总重量的85-95％，包膜层的重量占包膜型缓释尿素总重量的5-15％。CN 104262062 A公开了一种包膜尿素，所述包膜包括尿素和包膜剂，所述包膜剂为可降解的低密度聚乙烯和氧化淀粉，所述氧化淀粉为经过双氧水氧化后的氧化淀粉；该包膜尿素通过在尿素表面包覆低密度聚乙烯和氧化淀粉来提高尿素的利用率。CN102838420 B公布了一种富硒缓释包膜尿素，其是以冷溶性聚乙烯醇为粘结剂、以膨润土为包覆材料将肥芯包裹之中形成的颗粒物；所述膨润土是肥芯质量的2％～5％，肥芯按重量份数比包含15～35份尿素、5～10份抗菌肽和10～20份螯合硒组成，该专利肥料可显著改善作物对氮素的吸收利用效果。

迄今为止，国内外肥料研究者主要采用高分子树材料对尿素进行包膜或者加入尿素抑制剂和硝化抑制剂以提高尿素的利用率，然而这些方式存在以下缺点：生产工艺复杂、投资大、成本过高；包膜材料难以降解，长期使用会造成土壤污染，影响成产品质量。因此需要开发一种低成本、制备简单且能提高尿素的利用率的环境友好型增效尿素。

发明内容

为解决上述问题，本发明发明人经过反复实验，发现将能够分解尿素的微生物菌剂涂覆于尿素颗粒表面后施用于土壤时能够显著提高尿素的利用率，从而降低农户种植的肥料成本，增加农民收入。

为此，本发明提供一种增效尿素，其包含尿素核心层、中间包膜层和外部微生物层，特征在于尿素核心层、中间包膜层和外部微生物层的重量比为(50-80):(5-20):(0.1-10)，尿素核心层的粒径为0.85mm-2.25mm，所述中间包膜层包含有机碳混合物和生物活性物质且所述有机碳与所述生物活性物质的重量比为(0.1-5):1，其中所述有机碳混合物为糖蜜、赖氨酸、苏氨酸或谷氨酸经发酵降解后所获得的发酵液经干燥后形成的物质。该增效尿素能够显著提高尿素的利用率，同时能够提高作物根系活力，利于作物生长，提升作物品质，且适于多种作物施用，如小麦、玉米、棉花、花生、大豆、蔬菜、果树等。

优选地，在所述增效尿素中，所述尿素核心层、中间包膜层和外部微生物层的重量比为(50-70):(5-15):(5-10)，更优选为(55-65)：(10-15)：(8-10)。

优选地，在所述增效尿素中，所述尿素核心层的粒径为1.25mm-1.95mm。

在本发明中，所述生物活性物质是指来自生物体内的对生命现象具体做法有影响的微量或少量物质，如有糖类、脂类、蛋白质多肽类、甾醇类、生物碱、甙类、挥发油等等。

优选地，在所述增效尿素中，所述生物活性物质为腐植酸、海藻酸、酵母粉、生化黄腐酸和氨基酸中的两种或多种，特别优选地，所述生物活性物质中腐植酸、海藻酸、酵母粉、生化黄腐酸和氨基酸中的两种或多种按1:1混合。这几种物质性质比较温和，对改良土壤、提升地力、改善土壤生态环境有极其重要的作用。

优选地，在所述增效尿素中，所述有机碳混合物为含水量小于4％且含碳量大于30％的水溶性有机碳混合物。

优选地，在所述增效尿素中，所述糖蜜、赖氨酸、苏氨酸或谷氨酸经发酵降解后所获得的发酵液的含水量为35％-50％。

所述糖蜜、赖氨酸、苏氨酸或谷氨酸在发酵过程中产生未知生长因子，对植物可起到类似添加复硝酚钠或萘乙酸等人工合成激素的刺激作用，可有效促进作物根系发达，增强作物内酶的活性，增加对肥料的吸收；所述未知生长因子由一些天然激素、天然酶类、复合小肽和功能蛋白等组成，能激发和促进作物生长激素的分泌，同时可以活化土壤。

优选地，在所述增效尿素中，所述外部微生物层包含一种或多种能够分解尿素的微生物菌剂。

更优选地，在所述增效尿素中，所述微生物菌剂的含水量小于5％。

优选地，在所述增效尿素中，所述外部微生物层的有效活性菌数≥0.2亿/克。

由于孢子形态的细菌具有耐高温、耐盐分、耐干燥的特性，因此，在增效尿素中，优选所述微生物菌剂中的细菌形态为细菌孢子粉。

优选地，在所述增效尿素中，所述微生物菌剂为包含细菌、真菌、放线菌等中的一种或多种的菌剂。

更优选地，在所述增效尿素中，所述微生物菌剂为包含枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、巴氏芽孢杆菌、黑曲霉、绿色木霉中的一种或多种的菌剂。

最优选地，在所述提高农作物抗性的微生物复合肥中，所述微生物菌剂为包含枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和巴氏芽孢杆菌的菌剂，特别优选地，所述菌剂中枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌与巴氏芽孢杆菌的重量比为(1-5)：(1-4)：(1-2)。

在本发明中，所述微生物菌剂的菌株通过利用选择性培养基进行筛选，具体过程为：。筛选的原理是在选择性培养基上加入酸碱指示剂酚红并接种微生物后，若培养基变红，说明培养基中pH值升高，说明培养基中有碱性物质存在即氨，进而说明该微生物能促进尿素分解成氨。红色出现越早越深，说明该微生物分解尿素的速度越快，通过该原理可以筛选出最佳的分解尿素微生物菌株。酚红的变色范围pH 6.4-8.2，酸性是黄色，碱性是红色。其中所述选择性培养基的配方为：葡萄糖0.025g，氯化钠0.12g，磷酸氢二钾0.12g，琼脂糖0.5g，酚红0.25g，无菌饱和尿素溶液10ml，水30ml。

这些菌剂应用于本发明的增效尿素中，能够有效地提高尿素的利用率，促进植物快速生长，提高农作物产品的品质。

本发明尿素增效剂可以单独作为氮肥施用，也可以添加到有机肥、生物肥或有机无机复混肥中一起施用，并且其可撒施、沟施、条施或淋施等。

此外，本发明还提供一种制备上述增效尿素的方法，其包括以下步骤：

(1)制备包膜浆液：按比例将生物活性物质与所述糖蜜、赖氨酸、苏氨酸或谷氨酸经发酵降解后所获得的发酵液混合均匀调和成包膜浆液；

(2)包膜中间包膜层：将尿素颗粒置于包膜机内，之后通过包膜机喷射系统将步骤(1)获得的包膜浆液均匀地喷雾到尿素颗粒表面进行包膜，包膜时间为5-8分钟，包膜温度为30-70℃；

(3)涂覆外部微生物层：通过包膜机喷射系统将微生物菌剂均匀地喷雾到步骤(2)制备的包膜好中间包膜层的尿素上，包膜时间为3-5分钟，包膜温度为20-40℃，然后在30-40℃的温度条件下烘干即得本发明增效尿素。

本发明增效尿素能够保证微生物在高浓度的尿素环境下的高存活率，且保证颗粒不易粉花，包膜简单，效率高。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明的增效尿素中涂覆于尿素颗粒表面的中间包膜层由于含有有机碳混合物和生物活性物质，而能够保证在尿素施用于作物生长环境前微生物孢子休眠，且在其施用于作物生长环境后，能够为微生物的存活提供优良的繁殖环境，同时能够抑制尿素形成的高盐环境和促进微生物孢子的萌发和微生物的快速繁殖，为微生物快速繁殖提供其所需要的能量和适宜的环境，同时本发明增效尿素中的微生物能够与有害微生物竞争生存空间，抑制了有害微生物的繁殖；

(2)本发明增效尿素中的外部微生物层中的微生物在生长代谢过程中能合成脲酶，而尿素在脲酶的作用下很快转化为氨，尿素是酰胺态氮，要转化为氨态氮才能被植物体吸收，因此微生物合成的脲酶大大加快了尿素的转化速率，减少了尿素在土壤中的滞留时间及因外界不良因素导致的尿素流失，同时提高了尿素的利用率，从而提高了尿素的肥效，且由于尿素转化为氨的速率提高，可以缩短尿素的施用时间，不需要过早深施尿素也能快速起效，降低尿素施用的复杂度；

(3)本发明增效尿素中的中间包膜层由于含有生物活性物质和有机碳混合物而能够提高作物根系活力，促进叶绿素合成和有机物合成，提升作物品质，并且尿素核心层中的尿素不仅为作物生长提供必要的氮元素而且价格低廉，可以降低降低农户种植的肥料成本，增加农民收入；

(4)本发明增效尿素为环境友好型肥料，在保护环境、促进农业可持续发展等方面显示出较强的优势，具有较好的经济、社会和生态效益。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加简洁明了，本发明将用以下具体实施例进行阐明，但本发明绝非仅限于这些实施例。以下实施例仅为本发明较优选的实施例，且仅用于阐述本发明，不能理解为对本发明的范围的限制。应当指出的是，凡在本发明的实质和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

制备实施例

制备实施例1

将3.0kg氨基酸粉和6kg糖蜜经发酵降解所获得的发酵液(其含水量为50％)放入搅拌机中搅拌10分钟，待搅拌均匀即获得包膜浆液。

将50kg粒径为1.5mm的尿素颗粒置于包膜机物料桶内，然后将上述材料制备的包膜浆液内放入包膜机喷射系统中，在50℃下将包膜浆液喷洒于尿素颗粒表面，使其形成膜状均匀包覆于尿素颗粒表面，再在物料桶内停留5分钟。

将5kg含50亿/克活菌的微生物菌剂(其含有2.5kg枯草芽孢杆菌和2.5kg地衣芽孢杆菌)置于包膜机喷射系统中，在30℃下将微生物菌剂喷洒于已包膜好中间包膜层的尿素颗粒表面，使其均匀地包覆于已包膜好中间包膜层的尿素颗粒表面，再在物料桶内停3分钟。随后将获得的产物置于35℃的热风中烘干，即可获得增效尿素。

制备实施例2

将1.5kg氨基酸粉、1.5kg腐植酸和6kg糖蜜经发酵降解所获得的发酵液(其含水量为50％)放入搅拌机中搅拌10分钟，待搅拌均匀即获得包膜浆液。

将5kg含50亿/克活菌的微生物菌剂(其含有1.7kg枯草芽孢杆菌、1.7kg地衣芽孢杆菌和1.6kg巴氏芽孢杆菌杆菌)置于包膜机喷射系统中，在30℃下将微生物菌剂喷洒于已包膜好中间包膜层的尿素颗粒表面，使其均匀地包覆于已包膜好中间包膜层的尿素颗粒表面，再在物料桶内停3分钟。随后将获得的产物置于35℃的热风中烘干，即可获得增效尿素。

制备实施例3

将1.5kg氨基酸粉、1.5kg腐植酸、1.5kg酵母粉、1.5kg生化黄腐酸、1.5kg酵母粉和6kg糖蜜经发酵降解所获得的发酵液(其含水量为50％)放入搅拌机中搅拌10分钟，待搅拌均匀即获得包膜浆液。

将60kg粒径为1.5mm的尿素颗粒置于包膜机物料桶内，然后将上述材料制备的包膜浆液内放入包膜机喷射系统中，在50℃下将包膜浆液喷洒于尿素颗粒表面，使其形成膜状均匀包覆于尿素颗粒表面，再在物料桶内停留5分钟。

将9kg含50亿/克活菌的微生物菌剂(其含有3kg枯草芽孢杆菌、3kg地衣芽孢杆菌和3kg巴氏芽孢杆菌杆菌)置于包膜机喷射系统中，在30℃下将微生物菌剂喷洒于已包膜好中间包膜层的尿素颗粒表面，使其均匀地包覆于已包膜好中间包膜层的尿素颗粒表面，再在物料桶内停3分钟。随后将获得的产物置于35℃的热风中烘干，即可获得增效尿素。

对比实施例

对比实施例1

将50kg粒径为1.5mm的尿素颗粒置于包膜机物料桶内，然后将上述材料制备的包膜浆液内放入包膜机喷射系统中，在50℃下将包膜浆液喷洒于尿素颗粒表面，使其形成膜状均匀包覆于尿素颗粒表面，再在物料桶内停留5分钟。随后将获得的产物置于40℃的热风中烘干，即可获得肥料。

对比实施例2

将50kg粒径为1.5mm的尿素颗粒置于包膜机物料桶内，然后将5kg含50亿/克活菌的微生物菌剂(其含有1.7kg枯草芽孢杆菌、1.7kg地衣芽孢杆菌和1.6kg巴氏芽孢杆菌杆菌)置于包膜机喷射系统中，在30℃下将微生物菌剂喷洒于尿素颗粒表面，使其均匀地包覆于尿素颗粒表面，再在物料桶内停3分钟。随后将获得的产物置于35℃的热风中烘干，即可获得肥料。

对比实施例3

将20kg粒径为4.0mm的尿素颗粒置于包膜机物料桶内，然后将上述材料制备的包膜浆液内放入包膜机喷射系统中，在50℃下将包膜浆液喷洒于尿素颗粒表面，使其形成膜状均匀包覆于尿素颗粒表面，再在物料桶内停留5分钟。

田间肥效实验(玉米)

实验设6个处理，采取随机区组排列，三次重复。每个实验区50平方米，每个实验区之间和区组间设田埂，防止窜水窜肥，所述实验地设2m的保护行。实验各区按方案要求追肥，其他管理措施相同。施肥：在玉米大喇叭期开沟一次性施入。

处理1：施入制备实施例1制备的增效尿素5kg；

处理2：施入制备实施例2制备的增效尿素5kg；

处理3：施入制备实施例3制备的增效尿素5kg；

处理4：施入对比实施例1制备的肥料5kg；

处理5：施入对比实施例2制备的肥料5kg；

处理6：施入对比实施例3制备的肥料5kg；

处理7：施入市售的尿素5kg。

不同处理对玉米生物学性状、产量和尿素表观利用率的影响结果示于下表1中。

表1不同处理对玉米生物学性状、产量和尿素表观利用率的影响

玉米生物学性状是玉米产量的基础，施用肥料不同，对玉米生物学性状影响很大，从而影响着玉米的产量。由表1可以看出，在肥料施用量不变的情况下，施用本发明增效尿素的处理的玉米生物学性状相较于其他处理得到显著改善，其中气生根层数显著增加，茎倒伏率和茎折断率明显减少，特别是施用本发明制备实施例3制备的增效尿素的玉米没有出现茎倒伏和茎折断现象，由此可知本发明增效尿素具有促进作物根系生长和提高根系活力的作用。

与施用对比实施例所制备的肥料和普通尿素相比，本发明增效尿素能显著增加玉米的产量和百粒重，达到增产增收的目的，同时，本发明增效尿素的尿素表观利用率显著提高，特别是本发明制备实施例3制备的增效尿素的表观利用率提高了16.01％，可见本发明增效尿素由于采用合理的结构和合适的配比能够提高肥料利用率。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施例进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施例，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims

1.一种增效尿素，其包含尿素核心层、中间包膜层和外部微生物层，特征在于尿素核心层、中间包膜层和外部微生物层的重量比为(50-80):(5-20):(0.1-10)，尿素核心层的粒径为0.85mm-2.25mm，所述中间包膜层包含有机碳混合物和生物活性物质且所述有机碳与所述生物活性物质的重量比为(0.1-5):1，其中所述有机碳混合物为糖蜜、赖氨酸、苏氨酸或谷氨酸经发酵降解后所获得的发酵液经干燥后形成的物质。

2.根据权利要求1所述的增效尿素，其特征在于，所述尿素核心层、中间包膜层和外部微生物层的重量比为(50-70):(5-15):(5-10)，优选为(55-65)：(10-15)：(8-10)。

3.根据权利要求1所述的增效尿素，其特征在于，所述生物活性物质为腐植酸、海藻酸、酵母粉、生化黄腐酸和氨基酸中的两种或多种。

4.根据权利要求1所述的增效尿素，其特征在于，所述外部微生物层包含一种或多种能够分解尿素的微生物菌剂。

5.根据权利要求4所述的增效尿素，其特征在于，所述微生物菌剂为包含枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、巴氏芽孢杆菌、黑曲霉、绿色木霉中的一种或多种的菌剂。

6.根据权利要求4所述的增效尿素，其特征在于，所述微生物菌剂为包含枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和巴氏芽孢杆菌的菌剂。

7.一种制备权利要求1-6中任一项的增效尿素的方法，其包括以下步骤：

(2)包膜中间包膜层：将尿素颗粒置于包膜机内，之后通过包膜机喷射系统将步骤(1)获得的包膜浆液均匀地喷雾到尿素颗粒表面进行包膜，包膜时间为5-8分钟，包膜温度为20-70℃；