CN106866319A

CN106866319A - 一种硝化抑制剂在含氮肥料中的应用

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Publication number: CN106866319A
Application number: CN201510930604.0A
Authority: CN
Inventors: 宫平; 武志杰; 张丽莉; 李东坡; 薛妍
Original assignee: Institute of Applied Ecology of CAS
Current assignee: Institute of Applied Ecology of CAS
Priority date: 2015-12-14
Filing date: 2015-12-14
Publication date: 2017-06-20

Abstract

本发明涉及稳定性肥料，具体地说是一种硝化抑制剂及其在稳定性肥料中的应用，其为对羟基苯丙酸甲酯；稳定性肥料由铵态氮肥或产铵态氮肥添加纯氮含量5-10％的硝化抑制剂对羟基苯丙酸甲酯(MHPP)制备而成。MHPP作为硝化抑制剂具有抑制效果好、不易随水淋失，毒性小和对环境污染小(植物源提取制得)等优点。含有该化合物的氮肥施入农田后，可有效调控铵态氮肥在土壤中的硝化过程，从而使土壤中能较长时间保持较高的铵根离子含量，减少土壤中硝酸盐的生成和积累，从而减少土壤氮素的淋失和反硝化气态氮损失，延长氮肥肥效，增加作物对氮肥的吸收，提高氮肥利用率。该肥料可作为基肥一次性施入，不用追肥，达到省工节肥的目的。

Description

一种硝化抑制剂在含氮肥料中的应用

技术领域

本发明涉及稳定性肥料，具体地说是一种硝化抑制剂在含氮肥料中的应用。

背景技术

目前世界上施用氮肥的品种中，铵态氮肥和产铵态氮肥的数量占到90％以上。由于铵态氮肥和产铵态氮肥施入土壤以后，很容易在氨氧化微生物的作用下氧化为硝酸盐，后者既容易随水向下淋失，又容易发生反硝化作用生成氮氧化物向空气中排放，既污染了地下水，又容易破坏臭氧层增加温室效应。因此对铵态氮肥和产铵态氮肥添加硝化抑制剂，延缓铵根离子在土壤中的氧化进程，以减少硝酸盐的淋溶损失和氮氧化物的排放,从而减轻环境污染，提高氮素利用率和农作物产量，将具有保护生态环境和提高农业生产的双重意义。

往氮肥中添加生化抑制剂来调节氮在土壤中的转化进程,是一项很有发展潜力的氮肥管理技术。与包膜肥料相比,添加抑制剂的稳定性肥料由于其生产工艺简单,生产成本相对较低,施用效果比较显著,一直受到国内外研究领域和肥料工业的广泛重视。但到目前为止,真正能够在生产中大规模推广应用的硝化抑制剂品种很少，仅DCD、DMPP和硝基吡啶三种最为常见。由于以上三种硝化抑制剂具有各自的缺点，尤其是三者均为化学源硝化抑制剂，而急需研发环保型的植物源硝化抑制剂。

经研究，MHPP是一类很有开发潜力的硝化抑制剂，它主要是从高粱根系分泌物中提取制得，具有环境友好、硝化抑制效果好、成本低廉、不易随水流失等优点。研发环境友好型硝化抑制剂这更为符合我国国情，环境友好型的硝化抑制剂及其相应的稳定性肥料也势在必行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硝化抑制剂在含氮肥料中的应用，本发明提供一种新型硝化抑制剂MHPP，以促进通过生化途径实现氮肥高效利用技术的发展。本发明工艺简单，可在现有的氮肥(硫酸铵、碳酸氢铵、尿素等)的生产工艺基础上，进行少量的投资改造即可生产，产品性能稳定，缓释效果显著，养分有效期显著延长。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种硝化抑制剂，其为对羟基苯丙酸甲酯，缩写为MHPP，白色结晶，易溶于醇、醚和丙酮等有机溶剂，微溶于水，其化学结构式为其分子式为C₁₀H₁₂O₃。

所述含氮肥料为铵态氮或产铵态氮肥料中的一种或二种以上。

所述铵态氮或产铵态氮肥料为硫酸铵、碳酸氢铵、氯化铵、磷酸氢二铵、尿素中的一种或二种以上。如果选用尿素作为氮肥，可配施少量脲酶抑制剂氢醌或N-丁基硫代磷酰三胺，效果更佳。

硝化抑制剂MHPP在含氮肥料中添加量为肥料中氮质量含量的5-10％。

所述铵态氮或产铵态氮肥料中还可添加脲酶抑制剂，脲酶抑制剂为氢醌或N-丁基硫代磷酰三胺中的一种或二种，硝化抑制剂与脲酶抑制剂的质量比为5-10：1。

所述硝化抑制剂MHPP粉碎过筛后直接掺混到含氮肥料中或添加到其生产过程中，或者硝化抑制剂MHPP直接添加到含氮肥料的包膜材料中，然后对肥料进行包膜。

所述硝化抑制剂MHPP粉碎后大小为60-100目后应用。

添加硝化抑制剂MHPP的稳定性肥料制备方法如下：

1.稳定性尿素的制备：在原尿素生产工艺的浓缩分离工序之后，将固体MHPP加入到熔融状尿液中充分混合均匀后再进入造粒工序。其流程图参见图1所示。

2.包膜稳定性尿素的制备：采用流化床喷涂包膜技术，将MHPP和包膜材料同时融入挥发性有机溶剂中，同时加入膜调理剂、增塑剂等添加剂，混溶后在流化态颗粒尿素外表面进行喷涂包被，形成均一、完整的包膜层。包膜工艺简图如图2所示。

3.稳定性复混(合)肥的制备：将一定比例的MHPP与基础肥料分别粉碎后经计量器装置加入混半期中混匀，经造粒、干燥、筛分、冷却后，即得成品，其生产工艺流程参见图3所示。

本发明原理为：铵态氮肥或产铵态氮肥施入土壤中后，土壤局部铵根离子浓度迅速升高，容易导致氨挥发以及迅速氨氧化进而硝酸盐淋失和反硝化气态氮损失。因此，延缓铵根离子的氧化，减少硝酸盐的生成，减轻环境污染，提高氮素利用率迫在眉睫。而土壤中施用硝化抑制剂后，能调控土壤硝化作用，更久地保持土壤中较高的铵态氮含量，减少硝酸盐的积累，同时增加了植物所需的铵营养，调节铵硝比，促进植物吸收养分。

本发明的创新之处主要是将植物源的MHPP作为调控土壤氮素转化的硝化抑制剂，勇于稳定性肥料的制备中。与现有的缓控释肥及稳定性肥料相比，具有以下优点：

1.生产工艺简单。本发明的硝化抑制剂MHPP合成工艺简单，回收率高，生产成本较低。

2.成本较低。本发明将MHPP作为硝化抑制剂，用于稳定性肥料的制备中，技术嫁接改造容易实施，产品质量稳定，便于生产管理。

3.应用效果好。本发明将MHPP用于稳定性肥料，后者施入土壤能有效调控土壤氮素转化，可较长时间保持较高含量的铵态氮，且由于MHPP微溶于水，因此其随水移动程度小，能更久的保持与铵根离子相结合，这将能满足作物生育期对氮肥的需要。

4.环境污染小。与已有的硝化抑制剂相比，MHPP是从高粱根系分泌物中发现，更具有环保等特点，降低了硝化抑制剂对环境污染的风险。

5.节约资源和劳动力。采用本发明制备的稳定性肥料可作为基肥一次性施肥，不用再追肥，达到省工节肥的目的。

附图说明

图1为将固体MHPP加入熔融态的尿液中的生产工艺流程图；

图2为用MHPP制备包膜稳定性尿素的工艺流程图，1喷射塔；2肥料进料口；3废气排出口；4雾化喷头；5流量控制器；6进风通道；7热交换器；8孔板流量计；9鼓风机；10液罐；T1进风温度计；T2物料温度计；T3排风温度计；SL热交换方向；

图3为稳定性复混(合)肥的制备工艺流程图。

具体实施方式

实施例1

将硝化抑制剂MHPP粉碎过60目筛，按100份尿素加23份MHPP的比例经计量后，直接用加料器加入到尿素生产工艺(图1)的熔融尿素中，混匀，经造粒制得含MHPP的稳定性尿素。

实施例2

将脲酶抑制剂氢醌和硝化抑制剂对羟基苯丙酸甲酯MHPP分别过60目筛，按照100份尿素中加入0.25-0.75份氢醌和11.5-23份MHPP的比例，通过加料器加入到尿素生产工艺(图1)的熔融尿素中，混匀，经造粒制得含脲酶抑制剂氢醌和硝化抑制剂MHPP的稳定性肥料。

实施例3

采用流化床技术喷涂包膜(图2)，将50份用于包膜的丙烯酸树脂RS100和50份乙基纤维素溶于1000份乙醇溶剂中，其中丙烯酸树脂RS100和乙基纤维素混溶用量总和为肥芯重量的10％；再向该溶液中加入115份硝化抑制剂MHPP，5份无机膜调理剂沸石粉，然后再加入4份增塑剂聚乙二醇，混合后倒入流化床液罐中，喷涂于大颗粒尿素表面。其中流化床包膜机的运行参数为：压缩空气压强为0.3Pa，喷头雾压为0.15Pa，进风温度为75摄氏度。

实施例4

将28.6份粉碎的尿素、6.5份硝化抑制剂对羟基苯丙酸甲酯MHPP混合，再28.6份磷酸一铵、28.6份硫酸钾、7.7份膨润土充分混合后，经造粒、烘干(60℃)、筛分(3mm)、冷却(20℃)(图3)，即制成含有硝化抑制剂MHPP的缓释长效高浓度复混肥。

实施例5

将62.5份粉碎的尿素、12.5份MHPP和6.25份氯化铵、18.75份氯化钾充分混合，经造粒、烘干(60℃)、筛分(3mm)、冷却(20℃)(图3)，即制成含有硝化抑制剂MHPP的缓释长效低浓度复混肥。

应用例

采用室内培养方法，以添加硝化抑制剂MHPP的硫酸铵稳定性肥料为N源，MHPP设置高、低2个浓度，分别为肥料用量的10％和5％，以不添加硝化抑制剂MHPP的等量的硫酸铵为对照，肥料用量按0.15g N kg^-1干土施用，土壤选用辽宁朝阳棕壤，培养期间土壤含水量保持在田间持水量的60％，置于培养箱中恒温培养，定期进行通风补水，温度设为25摄氏度，定期取样测定土壤中的铵态氮和硝态氮含量。

表1硝化抑制剂MHPP对土壤中氮转化的影响

表1结果表明，铵态氮含量在所有处理中都呈现出随时间延长而减少的趋势，而添加MHPP抑制剂处理的铵态氮含量在整个培养期间均高于单施硫酸铵处理的铵态氮含量，这展现出了MHPP的硝化抑制效果，其抑制了铵根离子向硝酸盐氧化的过程，从而使铵态氮含量保持在较高的水平。在培养的第14天，MHPP的抑制效果最佳，且高浓度的MHPP抑制效果好于低浓度的MHPP。

培养过程中，土壤中硝酸盐的变化趋势与铵态氮的变化趋势相对应，呈现出相反的趋势，即各处理的硝酸盐含量随着时间的延长而逐渐增加。在整个培养期间，可以看出不施用MHPP的处理硝化作用速率抑制很高，而添加MHPP的处理从第4天开始起，就显著抑制硝酸盐的生成，一直到培养末期仍表现出显著的抑制效果，且高浓度的MHPP抑制效果好于低浓度的MHPP。

Claims

1.对羟基苯丙酸甲酯作为硝化抑制剂在含氮肥料中的应用。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：

所述铵态氮或产铵态氮肥料为硫酸铵、碳酸氢铵、氯化铵、磷酸氢二铵、尿素中的一种或二种以上。

4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述的硝化抑制剂MHPP在含氮肥料中添加量为肥料中氮质量含量的5-10％。

5.根据权利要求1-4任一所述的应用，其特征在于：所述铵态氮或产铵态氮肥料中还可添加脲酶抑制剂，脲酶抑制剂为氢醌或N-丁基硫代磷酰三胺中的一种或二种，硝化抑制剂与脲酶抑制剂的质量比为5-10：1。

6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：

7.根据权利要求6所述硝化抑制剂在稳定性肥料中的应用，其特征在于：所述硝化抑制剂MHPP粉碎后大小为60-100目后应用。