CN109851434A

CN109851434A - 一种减少氮素土壤淋溶的聚醚胺组合物

Info

Publication number: CN109851434A
Application number: CN201910241383.4A
Authority: CN
Inventors: 郭正; 李心恬; 秦志刚; 廖朝雄
Original assignee: GUILIN JIQI BIOCHEMICAL CO Ltd
Current assignee: GUILIN JIQI BIOCHEMICAL CO Ltd
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2019-06-07

Abstract

本发明涉及一种减少氮素土壤淋溶的聚醚胺组合物，其包括聚醚胺和辅助剂，组分及其重量百分含量，聚醚胺50‑99%，辅助剂补足100%。其中所述辅助剂为水、凹凸棒土、脲酶抑制剂、硝化抑制剂中的一种或多种。本发明还涉及含有氮素肥料与本申请聚醚胺组合物的肥料组合物。本发明所述的聚醚胺能够有效减少氮素的土壤淋溶，提高氮肥利用率。

Description

一种减少氮素土壤淋溶的聚醚胺组合物

技术领域

本发明涉及农业领域，具体涉及一种减少氮素土壤淋溶的聚醚胺组合物，以及含有该组合物的肥料组合物。

背景技术

我国虽然是一个农业大国，但是人均耕地面积较少，要保证有限的耕地产出能够自给自足的粮食，肥料在其中发挥了重大作用。近些年来，随着肥料的应用，粮食的亩产量大幅提高。但是，这其中困扰我国农业生产的一个重大问题是，肥料的利用率较低，有效利用率总体不足40%，不仅增加农业成本，而且对环境造成较大污染，特别是由于肥料淋溶现象，对地下水污染较为厉害。

在围绕肥料利用率方面，现有技术已经存在较多研究。陆燕琴等（桂林工学院学报，2008，28(3)）研究了竹炭包膜尿素和常用氮肥的氮素淋失影响，结果显示两种竹炭包膜尿素处理土壤的速效氮含量均高于尿素处理，包膜处理能够降低土壤氮素淋失。闫湘等（中国农业科学 2008,41(2)）从通过研发新型缓控释肥料、调控肥料养分的供应、运用农田养分精准管理技术等方面对提高肥料利用率技术进行了展望

然而，肥料利用率问题虽然已经得到重视，但是大量的肥料浪费问题依然存在，仍然缺乏简单、有效的减少肥料养分流失的方法。如何提高肥料利用率，降低成本，减少环境污染，对我国农业的可持续发展具有重要意义。

发明内容

本申请的目的是提供一种减少氮素淋溶的聚醚胺组合物，发现含有本发明所述聚醚胺的组合物能够有效减少土壤氮素淋溶，提高肥料利用率。基于这些发现，完成了本发明。

本发明一方面涉及一种减少氮素土壤淋溶的聚醚胺组合物，其中包括如下组分及其重量百分含量，

聚醚胺 50-99%

辅助剂补足100%

所述聚醚胺具有下式（I）的结构：

（I）

其中，

R₁为H、C_1-8烷基、C_1-8烷芳基、C_1-8芳烷基；

R₂为H，或R₁-(OCH₂CH₂)_n-(OCH₂CH₂CH₂)_m-；其中R₁的定义同上；

R₃为H；

n、m各自独立的为2-20的整数。

在本发明的一种优选实施方式中，其中，

R₁为H、C_1-8烷基；

R₂为R₁-(OCH₂CH₂)_n-(OCH₂CH₂CH₂)_m-；其中R₁的定义同上；

R₃为H；

n、m各自独立的为5-10的整数，例如5、6、7、8、9、10。

具体的，作为R₁的具体的例子可以是甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、正戊基、异戊基、正己基、异己基、正庚基、异庚基、正辛基、异辛基。优选为正丙基、异丙基、正丁基、异丁基。

本发明所述的聚醚胺的制备方法也是本领域技术人员所熟知的，例如可以通过专利文献US4618717A、CN107001612A、CN101522607A等描述的那些方法来制备，这些文献的全部内容作为参考引入本申请。例如，本发明式（I）所述的聚醚胺可通过聚醚醇与氨在氢气和催化剂存在下反应获得；或者得自诺农（北京）国际生物技术有限公司。

在本发明的一种优选实施方式中，其中所述辅助剂可以为水、凹凸棒土、脲酶抑制剂、硝化抑制剂中的一种或多种。在进一步优选的实施方式中，所述辅助剂为脲酶抑制剂和/或硝化抑制剂。

其中，本发明所述的聚醚胺可以有效减少土壤中氮素的向下淋溶，将氮素保留在种植层土壤中，以供作物根系吸收。脲酶抑制剂可以控制氮素尤其是尿素的水解速度，减少铵态氮的挥发。硝化抑制剂则有效抑制铵态氮转化为硝态氮，减少氮肥以硝态氮形式的损失。本发明的组合物中，聚醚胺与脲酶抑制剂和/或硝化抑制剂联合使用，相互作用，可以最大程度上实现对氮素的有效利用。

在本发明的一种优选实施方式中，本发明包括如下组分，各组分的重量百分含量为，

聚醚胺 60-90%；

脲酶抑制剂 0-40%；

硝化抑制剂 0-40%；

其中，脲酶抑制剂与硝化抑制剂不同时为0。

优选的，各组分的重量百分含量为，

聚醚胺 60-90%；

脲酶抑制剂 5-20%；

硝化抑制剂 5-20%。

在本发明的一种优选实施方式中，其中所述硝化抑制剂选自2-氯-6-三氯甲基吡啶、3,4-二甲基吡唑磷酸盐、2,3,5-三氯-三氯甲基吡啶中的一种或多种。所述脲酶抑制剂为N-丁基硫代磷酰三胺。

本发明另一方面涉及上述式（I）所述的聚醚胺用于减少氮素土壤淋溶方面的用途，其中，将本发明所述的聚醚胺组合物单独或与氮素肥料一起施用至田间土壤。当单独施用时，可以选择喷施、滴灌、撒施等多种方式。当一起施用时，可以选择现混现施，或者制备成掺混肥形式、包覆肥形式施用。其中，控制氮素肥料与聚醚胺的施用比例为5-30:1（w/w），优选8-20:1（w/w）。

本发明另一方面涉及一种具有减少的氮素土壤淋溶的肥料，其包含氮肥以及本发明所述的组合物，其中控制氮肥与聚醚胺的重量比为5-30:1（w/w），优选8-20:1（w/w）。

在本发明的一种优选实施方式中，其中所述氮肥为尿素。

在本发明的一种优选实施方式中，其中氮肥与所述组合物的混合形式可以是掺混形式或者包覆形式。其制备方法是本领域技术人员所熟知的。

本发明所述的聚醚胺能够有效减少氮素的土壤淋溶现象，增加氮素利用率，减少环境污染。进一步的，通过本发明所述的聚醚胺与脲酶抑制剂和/或硝化抑制剂联合使用，相互作用，可以最大程度上实现对氮素的有效利用。另外，本发明所述的组合物还可以与氮素肥料制备成组合物的形式施用，减少土壤氮素损失。

附图说明

图1为实施例中不同处理对玉米叶片叶绿素含量的影响柱状图。

具体实施方式

为了理解本发明，下面以实施例进一步说明本发明，但不限制本发明。

本申请下述实施例所用的聚醚胺为式（I）化合物中n=8；m=6；R₁为正丁基；R₂为CH₃CH₂CH₂CH₂-(OCH₂CH₂)₈-(OCH₂CH₂CH₂)₆-；R₃为H时所代表的物质（代号PEA-8-6）。

（一）土壤淋溶试验

土壤淋溶试验采用柱淋溶法测试。准备过2mm筛的土壤，然后向玻璃柱中（内径6cm，用200目过滤网封住玻璃柱底部端口）加入土壤至20cm土柱高度。然后将土壤、尿素、PEA-8-6以1000：5：0.5的重量比填充玻璃柱，至土柱高度为35cm。具体填充方法为，先将土壤与尿素均匀混合，并将PEA-8-6加入2倍重量份的水中，然后边填充混有尿素的土壤，边喷洒PEA-8-6液，确保喷洒均匀。土柱顶部覆盖0.5cm厚的石英砂，以防止加水时破坏土层。

作为对比，使用土壤、尿素、PAM(聚丙烯酰胺)以1000：2：0.2的重量比均匀混合物，填充玻璃柱至土柱高度为35cm。具体填充方法为，将土壤、尿素与PAM混合均匀后填充。土柱顶部同样覆盖0.5cm厚的石英砂。

同时，设置仅添加尿素的处理作为对照组。

土柱准备好后，先加入400ml水使土壤水分接近饱和，然后静置1d使土肥充分溶合。然后，按200mm/48h的降雨量进行模拟人工降雨12h，并收集淋溶液。记录收集得到的淋溶液体积，并采用过硫酸钾氧化-紫外分光光度法测定其全氮含量，结果见下表1。

表1 氮素土壤淋溶试验

	处理	淋溶液体积（ml）	淋溶液总氮浓度（mg/L）	淋溶液总氮量（mg）	相对于对照组氮素的淋溶降低（%）
						本发明	尿素+PEA-8-6	426.0	377.5	160.8	30.0
对比例	尿素+PAM	433.0	431.8	187.0	18.6
						对照组	尿素	419.0	548.4	229.8	/

上述结果显示，使用本发明的PEA-8-6，相对于对照组，氮素的淋溶率降低了30%。另外，本发明PEA-8-6的抑制氮素淋溶效果也优于PAM，后者相对于对照氮素的淋溶率降低了18.6%。

（二）肥料组合物制备

实施例1

称取500g PEA-8-6，加入1000g水中，搅拌均匀，制备成PEA-8-6水溶液。

实施例2

称取1kg PEA-8-6，500g凹凸棒土，混合搅拌均匀。然后，称取10kg尿素，在熔融槽中熔融，之后将上述混合物添加入熔融尿素中，进一步搅拌然后造粒，制备得到肥料颗粒。

实施例3

称取1kg PEA-8-6，100g 2-氯-6-三氯甲基吡啶，100gN-丁基硫代磷酰三胺混合搅拌均匀。然后，称取10kg尿素，在熔融槽中熔融，之后将上述搅拌均匀混合物添加入熔融尿素中，进一步搅拌然后造粒，制备得到肥料颗粒。

实施例4

称取700g PEA-8-6，150g 3,4-二甲基吡唑磷酸盐，150gN-丁基硫代磷酰三胺混合搅拌均匀。然后，称取10kg尿素，在熔融槽中熔融，之后将上述搅拌均匀混合物添加入熔融尿素中，进一步搅拌然后造粒，制备得到肥料颗粒。

实施例5

称取500g PEA-8-6，100g 2,3,5-三氯-三氯甲基吡啶，200gN-丁基硫代磷酰三胺混合搅拌均匀。然后，称取10kg尿素，在熔融槽中熔融，之后将上述搅拌均匀混合物添加入熔融尿素中，进一步搅拌然后造粒，制备得到肥料颗粒。

对比例1

称取1kg PAM，500g凹凸棒土，混合搅拌均匀。然后，称取10kg尿素，在熔融槽中熔融，之后将上述混合物添加入熔融尿素中，进一步搅拌然后造粒，制备得到肥料颗粒。

对比例2

称取10kg尿素，在熔融槽中熔融，之后加入200g 2,3,5-三氯-三氯甲基吡啶，200g N-丁基硫代磷酰三胺，混合搅拌均匀，然后造粒，制备得到肥料颗粒。

（三）田间试验

夏季，在河北某农场，选择平整地块，划分成若干小区，每小区25平米。然后按照下表2所示施用基肥，各处理重复3次，各重复随机排列。施肥后进行翻耕整地，然后播种夏玉米（郑丹958），种植平均密度保持行距40cm、株距25cm，并进行常规浇水、除草等田间管理。待玉米植株大喇叭口期（期间中雨以上雨量降雨3次，人工浇水2次），按照5点取样法，分别采集各重复植株中上部叶片尖端部分，采用SPAD-502叶绿素仪测定各重复叶绿素含量。每处理三次重复取平均值，得到各处理玉米叶片的叶绿素含量，结果见下表2。

表2 各处理叶片叶绿素含量测定

编号	处理	用量（kg/亩）	叶绿素含量/SPAD
				1	实施例2	30	54.4 b
2	实施例3	30	56.8 a
				3	实施例4	30	54.2 b
4	实施例5	30	52.6 b
				5	对比例1	30	46.2 c
6	对比例2	30	47.7 c
				7	对照	30 kg/亩，尿素	45.3 c

上述结果显示，使用本发明的PEA-8-6，相对于PAM对照组，玉米叶片叶绿素含量提高。进一步的，当PEA-8-6辅以脲酶抑制剂和/或硝化抑制剂时，叶绿素含量提高更为明显，结果见图1所示。

本发明已经通过具体的实施例进行了描述。本领域技术人员可以借鉴本发明的内容适当改变原料、工艺条件等环节来实现相应的其它目的，其相关改变都没有脱离本发明的内容，所有类似的替换和改动对于本领域技术人员来说是显而易见的，都被视为包括在本发明的范围之内。

Claims

1.一种减少氮素土壤淋溶的聚醚胺组合物，其特征在于，包括如下组分及其重量百分含量，

聚醚胺 50-99%

辅助剂补足100%

所述聚醚胺具有下式（I）的结构：

（I）

其中，

R₁为H、C_1-8烷基、C_1-8烷芳基、C_1-8芳烷基；

R₃为H；

n、m各自独立的为2-20的整数。

2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，式（I）所述聚醚胺中：

R₁为H、C_1-8烷基；

R₃为H；

n、m各自独立的为5-10的整数。

3.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述辅助剂为水、凹凸棒土、脲酶抑制剂、硝化抑制剂中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的组合物，其特征在于，所述辅助剂为脲酶抑制剂和/或硝化抑制剂，各组分的重量百分含量为，

聚醚胺 60-90%；

脲酶抑制剂 0-40%；

硝化抑制剂 0-40%；

其中，脲酶抑制剂与硝化抑制剂不同时为0。

5.根据权利要求4所述的组合物，其特征在于，各组分的重量百分含量为，

聚醚胺 60-90%；

脲酶抑制剂 5-20%；

硝化抑制剂 5-20%。

6.权利要求1或2中式（I）所述的聚醚胺用于减少氮素土壤淋溶方面的用途。

7.一种具有减少的氮素土壤淋溶的肥料，其特征在于，包含氮肥，以及权利要求1-5任一项所述的组合物，其中控制所述氮肥与聚醚胺的重量比为5-30:1。

8.根据权利要求7所述的肥料，其特征在于，所述氮肥为尿素。

9.根据权利要求7或8所述的肥料，其特征在于，其氮肥与所述组合物的混合形式可以是掺混形式或者包覆形式。