CN113024328A - 一种含2-环戊烯酮复合物作为含氮肥料的增效剂的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种含2‑环戊烯酮复合物作为含氮肥料的增效剂，按照重量分配比为：苯甲酸5～25份，2‑环戊烯酮3～20份，二氢茉莉酮1～30份，丙三醇10～60份，酵母液粉20～55份；将新型增效剂应用在含氮肥料中，并可制成含氮肥料肥料。增效剂在含氮肥料中的添加量为肥料中氮含量的0.1～1％。制作方法包括如下：方法一：将增效剂喷涂包裹到肥料表层；方法二：与颗粒级粉状氮肥进行掺混，进行氮肥造粒过程形成稳定性肥料；方法三：加入到尿素生产系统形成尿素；方法四：磷铵喷浆造粒。增效剂具有双向调控功能，既能够抑制尿素的水解而起到脲酶抑制的作用，又能够延缓铵态氮向硝态氮的转化而起到硝化抑制的作用，同时还具有作用效果好、绿色环保等优点。
Description
技术领域
本发明涉及化学肥料领域，具体的说是一种含2-环戊烯酮复合物作为含氮肥料的增效剂的应用。
背景技术
肥料是粮食丰产与优质的决定性因素之一。据统计，在提高单产中，化肥所起的作用占40～60％。由于氮肥的特殊性及其在土壤中的快速转化的特点，导致养分利用率低下，造成了极大的浪费和环境问题。目前，世界发达国家化肥利用率平均为50～60％，而用肥量较高的地区氮肥利用率仅30～35％，与发达国家比利用率低15～20个百分点，每年有大量氮进入到大气和水体。目前，世界各国大部分地区依然使用传统的低氮化肥，具有高技术的氮肥还比较少，在我国也达不到1％，农民为了提高产量过量施用化肥造成浪费、提高成本且导致面源污染严重，这种现状已严重影响我国农业的可持续发展。
目前氮肥配施增效剂可以有效的控制氮肥在土壤中的转化，减少铵态氮和硝酸根的形成，从而减少氮素损失，提高氮肥利用率，增加作物产量，是一项很有发展潜力的氮肥管理技术。但到目前为止，真正在生产中得到大规模应用的增效剂品种很少，现有的脲酶增效剂和硝化增效剂包括双氰胺、正丁基硫代磷酰三胺、3,4二甲基吡唑磷酸盐、2-氯-6-三氯甲基吡啶等，但是存在作用时间短，抑制效果容易受温度影响，施用量过大时，会对作物造成毒害，及并易在植物体内残留；重复施用降解速率加快，半衰期短等问题，本专利发现了同时具有硝化抑制与脲酶抑制双重功能的新材料，以及能够延长新材料的辅助增效材料及其组合方法，该材料具有环境友好、抑制效果高、成本低等优点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含2-环戊烯酮在作为含氮肥料中的增效剂的应用。解决氮肥抑制种类少、有效性低及作用时间短的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种含2-环戊烯酮复合物在作为含氮肥料的增效剂的应用。
进一步地，所述含氮肥料为含铵态氮和/或含酰胺态氮的肥料。
进一步地，所述增效剂包含苯甲酸、2-环戊烯酮、二氢茉莉酮这三种抑制剂中的一种或者多种。
进一步地，将所述增效剂制成复合剂或单一制剂通过混入肥料的原料中或喷涂到颗粒肥料表面或加到生产系统中直接形成肥料颗粒。
进一步地，所述增效剂的组成成分包括苯甲酸、2-环戊烯酮、二氢茉莉酮、丙三醇和酵母液粉，所述丙三醇和酵母液粉为保护剂，按照重量分配比为：苯甲酸5～25份，2-环戊烯酮3～20份，二氢茉莉酮1～30份，丙三醇10～60份，酵母液粉20～55份。
本发明的有益效果为：
本发明的创新之处主要是将丙三醇、苯甲酸、二氢茉莉酮、酵母液粉与2-环戊烯酮的复合含氮肥料增效剂作为调控土壤氮素转化的增效剂，用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.苯甲酸、二氢茉莉酮、2-环戊烯酮具有双向调控功能，既能够抑制尿素的水解而起到脲酶抑制的作用，又能够延缓铵态氮向硝态氮的转化而起到硝化抑制的作用，可以达到硝化增效剂和脲酶抑制两个材料的共同效果，同时还具有作用效果好、绿色环保等优点。
2.成本较低。将本发明用于稳定性肥料的制备中，代替其他多种增效剂添加，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。将本发明用于稳定性肥料，施入土壤能有效调控氮素在土壤中的多个转化过程，降低肥料成本，减少增效剂对环境和食品安全造成的潜在威胁，使土壤中能够较长的保持较高的铵根离子浓度，减少硝酸盐的生成和积累，且由于复合增效剂几乎不溶于水，因此不会随水移动，能更久的保持与铵根离子相结合，从而达到延长肥效期、提高肥料利用率的目的，这将能满足作物整个生育期对氮肥的需要。
4.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。
本发明原理为：氮肥施入土壤后会迅速水解，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，延缓尿素的水解和铵根离子的氧化，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。而土壤中施用增效剂后，既能够调控尿素水解的过程，也能调控硝化过程，使土壤中保持较高的铵态氮含量，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。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的具体实施方式做进一步说明，应当指出的是，此处所描述的具体实施方式只是为了说明和解释本发明，并不局限于本发明。
实施例1
将增效剂，按100份尿素(N,46％)，2-环戊烯酮按照肥料氮含量的2％的比例经计量后，直接用加料器加入到尿素生产工艺的熔融尿素中，混匀，经造粒制得含2-环戊烯酮的稳定性尿素。
实施例2
采用流化床技术喷涂包膜，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％；再向该溶液中加入增效剂2-环戊烯酮(按照肥料氮含量的3％添加)，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(N,46％)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3
将28.6份粉碎的尿素(N,46％)、28.6份磷酸二铵(N,18％)和2-环戊烯酮(按照肥料氮含量的5％添加)充分混合后，经造粒、烘干、筛分、冷却，即制成含有增效剂2-环戊烯酮的缓释长效复混肥。
实施例4
一种新型增效剂，按照重量分配比为：苯甲酸5份，2-环戊烯酮3份，二氢茉莉酮1份，丙三醇10份，酵母液粉20份。
酵母液粉为酵母液制成的干粉。
一种新型增效剂的应用，将所述新型增效剂应用在含氮肥料中，并可制成复合肥料。
所述增效剂在含氮肥料中的添加量为含氮肥料中氮含量的0.1％。
所述含氮肥料为铵态氮、酰胺态氮或小分子氨基酸态氮。
所述铵态氮或酰胺态氮或小分子氨基酸态氮可以是硫酸铵、碳酸氢铵、氯化铵、磷酸氢二铵、尿素中的一种或者几种。
一种复合肥料的制备方法，可以是下述方法中的任意一种
方法一：将增效剂喷涂包裹到肥料表层，增效剂与肥料的重量份配比为0.1：100；
方法二：与颗粒级粉状氮肥进行掺混，然后进行氮肥造粒过程形成稳定性肥料，增效剂与颗粒级粉状氮肥的重量份配比为0.1：100；
方法三：加入到尿素生产系统(熔融泵前)形成尿素，增效剂与尿素的重量份配比为0.1：100；
方法四：磷铵喷浆造粒；液态尿素与增效剂的重量份配比为99.5：0.5。
一种复合肥料的制备方法，按照重量分配比为：尿素38份，磷酸二铵22份，氯化钾18份，膨润土40份，氯化铵18份，增效剂0.7份，将上述成分经转股造粒而成为复合肥。
实施例5
一种新型增效剂，按照重量分配比为：苯甲酸10份，2-环戊烯酮12份，二氢茉莉酮15份，丙三醇25份，酵母液粉37份。
一种新型增效剂的应用，将所述新型增效剂应用在含氮肥料中，并可制成复合肥料。
所述增效剂在含氮肥料中的添加量为含氮肥料中氮含量的0.5％。
所述含氮肥料为铵态氮、酰胺态氮或小分子氨基酸态氮。
所述铵态氮或酰胺态氮或小分子氨基酸态氮可以是硫酸铵、碳酸氢铵、氯化铵、磷酸氢二铵、尿素中的一种或者几种。
一种复合肥料的制备方法，可以是下述方法中的任意一种
方法一：将增效剂喷涂包裹到肥料表层，增效剂与肥料的重量份配比为0.5：100；
方法二：与颗粒级粉状氮肥进行掺混，然后进行氮肥造粒过程形成稳定性肥料，增效剂与颗粒级粉状氮肥的重量份配比为0.5：100；
方法三：加入到尿素生产系统(熔融泵前)形成尿素，增效剂与尿素的重量份配比为0.5：100；
方法四：磷铵喷浆造粒；液态尿素与增效剂的重量份配比为99.5：0.25。
一种复合肥料的制备方法，按照重量分配比为：尿素39份，磷酸二铵24份，氯化钾22份，膨润土45份，氯化铵215份，增效剂1.2份，将上述成分经转股造粒而成为复合肥。
实施例6
一种新型增效剂，按照重量分配比为：苯甲酸25份，2-环戊烯酮20份，二氢茉莉酮30份，丙三醇60份，酵母液粉55份。
进一步地，按照重量分配比为：苯甲酸5份、2-环戊烯酮12份、二氢茉莉酮8份、丙三醇30份，酵母液粉45份。
一种新型增效剂的应用，将所述新型增效剂应用在含氮肥料中，并可制成复合肥料。
所述增效剂在含氮肥料中的添加量为含氮肥料中氮含量的1.0％。
所述含氮肥料为铵态氮、酰胺态氮或小分子氨基酸态氮。
所述铵态氮或酰胺态氮或小分子氨基酸态氮可以是硫酸铵、碳酸氢铵、氯化铵、磷酸氢二铵、尿素中的一种或者几种。
一种复合肥料的制备方法，可以是下述方法中的任意一种
方法一：将增效剂喷涂包裹到肥料表层，增效剂与肥料的重量份配比为1.0：100；
方法二：与颗粒级粉状氮肥进行掺混，然后进行氮肥造粒过程形成稳定性肥料，增效剂与颗粒级粉状氮肥的重量份配比为1.0：100；
方法三：加入到尿素生产系统(熔融泵前)形成尿素，增效剂与尿素的重量份配比为1.0：100；
方法四：磷铵喷浆造粒；液态尿素与增效剂的重量份配比为99.5：0.1。
一种复合肥料的制备方法，按照重量分配比为：尿素40份，磷酸二铵30份，氯化钾25份，膨润土50份，氯化铵25份，增效剂1.5份，将上述成分经转股造粒而成为复合肥。
具体实验过程为：
增效剂实验
试验实施例1
采用室内培养的方法，以尿素为氮源，将增效剂设置高、低2个浓度，分别为肥料用量的0.7％和1％，同时设置不添加增效剂等量的尿素、DCD和NBPT处理，肥料用量按0.15g Nkg～1干土施用，土壤选用棕壤，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，分别于培养的3、7、14、21、28天进行破坏性取样，测定土壤中的尿素态氮、铵态氮和硝态氮含量，研究多功能增效剂对土壤中氮转化的影响。
试验结果表明，尿素含量随着培养时间的延长，各处理均呈现快速下降的趋势。其中增效剂处理尿素含量显著高于其他处理，且下降的趋势相对较缓。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，而添加增效剂处理的铵态氮含量在整个培养期间均高于其他处理的铵态氮含量，这展现出了2-环戊烯酮的硝化抑制效果，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，抑制效果最佳，且高浓度的抑制效果好于低浓度的处理。培养过程中，土壤中硝酸盐与铵态氮呈现出相反的变化趋势，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，可以看出不施用增效剂的处理硝化作用速率抑制很高，而添加增效剂的处理从第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，且高浓度的效果好于低浓度的处理。
表1不同肥料处理对尿素残留量和有效氮含量的影响
试验实施例2
将上述实施例3制备获得的稳定性肥料与仅添加DCD和/或NBPT的处理进行对比进行玉米田间试验，同时以常规施肥作为对照，分析研究增效剂对土壤中氮素转化、氮素损失和玉米产量的影响，综合评价增效剂的作用效果。
大田试验在中国科学院沈阳生态实验站进行。试验分别设置不施肥处理、常规施肥处理(未添加增效剂)、添加DCD处理、添加NBPT处理、添加DCD和NBPT处理、含增效剂处理的稳定性肥料，土壤类型为典型棕壤。每个小区长4m*宽5m，每个处理3次重复，种植密度为每亩4000株。定期测定氨气、氧化亚氮排放量，秋季时测定玉米的产量。
结果表明，含增效剂的稳定性肥料处理与同时添加DCD和NBPT处理的作用效果相当，说明增效剂达到了同时添加DCD和NBPT的效果。与其他各处理相比，分别减少氨气5～32％，氧化亚氮减少0.3～25％，同时能够增加2～10％玉米产量。
表2不同肥料处理对玉米产量、土壤氨挥发和氧化亚氮排放的影响
由上述实施例可见，增效剂可以通过调控多个氮素转化途径来实现氮肥高效的利用，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，仅添加一种增效剂就可以达到增效剂组合的效果，产品性能稳定，缓释效果显著，养分有效期长。
Claims (5)
1.一种含2-环戊烯酮复合物在作为含氮肥料的增效剂的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述含氮肥料为含铵态氮和/或含酰胺态氮的肥料。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述增效剂包含苯甲酸、2-环戊烯酮、二氢茉莉酮这三种抑制剂中的一种或者多种。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：将所述增效剂制成复合剂或单一制剂通过混入肥料的原料中或喷涂到颗粒肥料表面或加到生产系统中直接形成肥料颗粒。
5.根据权利要求1所述的一种增效剂，其特征在于：所述增效剂的组成成分包括苯甲酸、2-环戊烯酮、二氢茉莉酮、丙三醇和酵母液粉，所述丙三醇和酵母液粉为保护剂，按照重量分配比为：苯甲酸5～25份，2-环戊烯酮3～20份，二氢茉莉酮1～30份，丙三醇10～60份，酵母液粉20～55份。
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