RU2732446C1 - Method of producing slow-acting encapsulated fertilizers - Google Patents

Method of producing slow-acting encapsulated fertilizers Download PDF

Info

Publication number
RU2732446C1
RU2732446C1 RU2020101209A RU2020101209A RU2732446C1 RU 2732446 C1 RU2732446 C1 RU 2732446C1 RU 2020101209 A RU2020101209 A RU 2020101209A RU 2020101209 A RU2020101209 A RU 2020101209A RU 2732446 C1 RU2732446 C1 RU 2732446C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
urease
inhibitor
fertilizers
acting
sodium silicate
Prior art date
Application number
RU2020101209A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Дисанович Комиссаров
Елена Геннадьевна Козел
Григорий Николаевич Филисюк
Маргарита Геннадьевна Перевозкина
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный аграрный университет Северного Зауралья" (ФГБОУ ВО ГАУ Северного Зауралья)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный аграрный университет Северного Зауралья" (ФГБОУ ВО ГАУ Северного Зауралья) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный аграрный университет Северного Зауралья" (ФГБОУ ВО ГАУ Северного Зауралья)
Priority to RU2020101209A priority Critical patent/RU2732446C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2732446C1 publication Critical patent/RU2732446C1/en

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05C—NITROGENOUS FERTILISERS
    • C05C9/00—Fertilisers containing urea or urea compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G3/00—Mixtures of one or more fertilisers with additives not having a specially fertilising activity
    • C05G3/90—Mixtures of one or more fertilisers with additives not having a specially fertilising activity for affecting the nitrification of ammonium compounds or urea in the soil

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Fertilizers (AREA)

Abstract

FIELD: agriculture.
SUBSTANCE: invention relates to the agriculture. Method of producing slow-acting encapsulated fertilizers by treating urea granules with solutions of sodium silicate and calcium chloride with stoichiometric ratio of components with urease inhibitor addition, wherein the urease activity inhibitor used is paraaminophenol, wherein the urease activity inhibitor is introduced in amount of 0.002–0.08 wt% into an aqueous solution of sodium silicate used in the composition for coating granules.
EFFECT: invention enables to obtain encapsulated urea with prolonged action.
1 cl, 3 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам получения медленнодействующих капсулированных удобрений, и может быть использовано при возделывании сельскохозяйственных культур.The invention relates to agriculture, in particular to methods for producing slow-acting encapsulated fertilizers, and can be used in the cultivation of crops.

Одним из приоритетных направлений сельского хозяйства является разработка новых высокоэффективных и экологически чистых удобрений с пролонгированным действием.One of the priority areas of agriculture is the development of new highly efficient and environmentally friendly fertilizers with prolonged action.

Источником азота для растений служат азотсодержащие удобрения, основным из которых является мочевина. Преимущественно используются быстрорастворимые формы мочевины, которые легко участвуют в процессе трансформации в системе: почва-растение. Мочевина под действием микроорганизмов, содержащих фермент уреазу, превращается в аммиак и углекислый газ, что приводит к существенным потерям азота до 40%. Получение новых форм капсулированных азотных удобрений - одна из приоритетных задач в сельском хозяйстве.Nitrogen-containing fertilizers serve as a source of nitrogen for plants, the main of which is urea. Fast-dissolving forms of urea are predominantly used, which are easily involved in the transformation process in the soil-plant system. Urea under the action of microorganisms containing the enzyme urease is converted into ammonia and carbon dioxide, which leads to significant nitrogen losses up to 40%. Obtaining new forms of encapsulated nitrogen fertilizers is one of the priority tasks in agriculture.

Использование ряда соединений в качестве присадок к азотным удобрениям, может замедлять скорость разложения мочевины (CH4N2O) и образования аммиака [1]. Ингибиторы уреазы добавляют в удобрения, содержащие амидный азот. Принцип их действия сводится к блокировке фермента уреазы в зоне контакта удобрения с почвенным раствором. Фермент уреаза, выделяемый уреабактериями и корнями растений, превращает молекулу мочевины в гидрокарбонат аммония - соединение весьма нестабильное, распадающееся с образованием свободного аммиака, который теряется в атмосфере. Также этот аммиак оказывается токсичным для молодых проростков.The use of a number of compounds as additives to nitrogen fertilizers can slow down the rate of decomposition of urea (CH 4 N 2 O) and the formation of ammonia [1]. Urease inhibitors are added to fertilizers containing amide nitrogen. Their principle of action is reduced to blocking the urease enzyme in the zone of contact of the fertilizer with the soil solution. The urease enzyme, secreted by ureabacteria and plant roots, converts the urea molecule into ammonium bicarbonate - a very unstable compound that decomposes to form free ammonia, which is lost in the atmosphere. Also, this ammonia is toxic to young seedlings.

Уреаза продуцируется растениями, грибами и бактериями. Среди веществ, проявляющих ингибирующее действие на реакцию превращения мочевины, наиболее эффективными на сегодняшний день считаются: [N-(n-butyl)thiophosphorictriamide (NBPT) thiophosphoryltriamide (ТРТ)], [N-(n-butyl)phosphorictriamide (NBPTO), phosphoryltriamide (PT) cyclohexylphosphorictriamide (CHPT)], гидрохинон, тиосульфат аммония, некоторые металлы и целый ряд других органических соединений, особенно структурных аналогов мочевины, способных ингибировать уреазу [2,3,4,5]. К недостаткам ингибиторов уреазы относят: низкую эффективность на почвах, обеспеченных азотом, а также дополнительные затраты, не всегда окупаемые урожаем.Urease is produced by plants, fungi and bacteria. Among the substances that exhibit an inhibitory effect on the urea conversion reaction, the most effective today are: [N- (n-butyl) thiophosphorictriamide (NBPT) thiophosphoryltriamide (TPT)], [N- (n-butyl) phosphorictriamide (NBPTO), phosphoryltriamide (PT) cyclohexylphosphorictriamide (CHPT)], hydroquinone, ammonium thiosulfate, some metals and a number of other organic compounds, especially structural analogs of urea, capable of inhibiting urease [2,3,4,5]. The disadvantages of urease inhibitors include: low efficiency on soils provided with nitrogen, as well as additional costs that are not always recouped by the crop.

В качестве прототипа выбран способ получения медленнодействующих капсулированных удобрений путем обработки гранул раствором силиката натрия с введением в состав композиции ингибитора уреазной активности, в качестве которого используют или гумат натрия, или гидрохинон [6]. Основным недостатком данного способа является то, что процесс ингибирования направлен на подавление последней стадии трансформации азотных удобрений в почве - нитрификации, постепенно растворяющиеся части соединений азота очень быстро подвергаются гидролизу и нитрификации, вымыванию из почвенного слоя и эмиссии газообразных продуктов.As a prototype, a method for producing slow-acting encapsulated fertilizers by treating granules with a sodium silicate solution with the introduction of an inhibitor of urease activity into the composition of the composition, which is either sodium humate or hydroquinone, is chosen [6]. The main disadvantage of this method is that the inhibition process is aimed at suppressing the last stage of the transformation of nitrogen fertilizers in the soil - nitrification, gradually dissolving parts of nitrogen compounds very quickly undergo hydrolysis and nitrification, leaching from the soil layer and emission of gaseous products.

Задачей настоящего изобретения является расширение ассортимента эффективных ингибиторов уреазы, обладающих высокой эффективностью, снижение скорости растворения и подавление процесса гидролиза амидных форм азота.The objective of the present invention is to expand the range of effective urease inhibitors with high efficiency, reduce the rate of dissolution and suppress the process of hydrolysis of amide forms of nitrogen.

Техническим результатом изобретения является получение капсулированной мочевины с пролонгированным действием.The technical result of the invention is to obtain encapsulated urea with prolonged action.

Указанный технический результат достигается тем, что для получения медленнодействующих капсулированных удобрений путем обработки гранул мочевины растворами силиката натрия и хлористого кальция в качестве ингибитора уреазной активности используют парааминофенол, причем ингибитор уреазной активности вводят в количестве 0,002-0,08 мас. % в водный раствор силиката натрия, используемый в композиции для покрытия гранул.The specified technical result is achieved in that to obtain slow-acting encapsulated fertilizers by treating urea granules with solutions of sodium silicate and calcium chloride, paraaminophenol is used as an inhibitor of urease activity, and the inhibitor of urease activity is introduced in an amount of 0.002-0.08 wt. % in an aqueous solution of sodium silicate used in the composition for coating granules.

Сущность изобретения заключается в том, что берут гранулы мочевины, обрабатывают их растворами силиката натрия и хлористого кальция при стехиометрическом соотношении компонентов, при этом, предварительно в водный раствор силиката натрия добавляют парааминофенол в количестве 0,002-0,08 мас. %.The essence of the invention lies in the fact that they take urea granules, treat them with solutions of sodium silicate and calcium chloride at a stoichiometric ratio of components, while paraaminophenol is added to an aqueous solution of sodium silicate in an amount of 0.002-0.08 wt. %.

Парааминофенол действует по нескольким механизмам: как ингибитор фермента уреазы за счет гидроксигруппы, а также как антиоксидант способен эффективно обрывать цепи окисления при взаимодействии с RO2 • - радикалами за счет фенольного гидроксила и разрушать ROOH молекулярным путем благодаря аминогруппе [7].Paraaminophenol acts according to several mechanisms: as an inhibitor of the urease enzyme due to the hydroxy group, and also as an antioxidant, it can effectively terminate oxidation chains when interacting with RO 2 • - radicals due to phenolic hydroxyl and destroy ROOH molecularly due to the amino group [7].

Введение в состав композиции покрытия ингибитора уреазной активности парааминофенола позволяет значительно снизить скорость растворения азотных удобрений в почве и их превращение в легкорастворимые летучие соединения, которые ведут к потерям и загрязнению окружающей среды. Снижение скорости растворения удобрений в почве дает возможность растениям наиболее полно их использовать, что повышает урожайность сельскохозяйственных культур, их качество и общий экономический эффект от применения удобрений.The introduction of an inhibitor of urease activity of paraaminophenol into the composition of the coating can significantly reduce the rate of dissolution of nitrogen fertilizers in the soil and their transformation into readily soluble volatile compounds, which lead to losses and environmental pollution. Reducing the rate of dissolution of fertilizers in the soil allows plants to use them to the fullest, which increases the yield of agricultural crops, their quality and the overall economic effect of the use of fertilizers.

Пример: В 20%-ный водный раствор силиката натрия, используемый в композиции для покрытия гранул мочевины, вводят ингибитор уреазной активности в количестве 0,002 мас. %. В качестве ингибитора уреазы используют парааминофенол. Навеску гранул мочевины в количестве 1 кг последовательно обрабатывают в "кипящем слое" аэрозолем 20%-ным раствором силиката натрия, с введенным предварительно ингибитором, и 33%-ным раствором хлористого кальция, при стехиометрическом соотношении компонентов, при температуре 30-40°С с расходом по Na2SiO3 - 0,026 кг, по CaCl2 - 0,024 кг. Полученные капсулированные гранулы высушивают при температуре 60±5°С.Example: In a 20% aqueous solution of sodium silicate used in the composition for coating urea granules, an inhibitor of urease activity is introduced in an amount of 0.002 wt. %. Paraaminophenol is used as a urease inhibitor. A weighed portion of urea granules in an amount of 1 kg is sequentially treated in a "fluidized bed" with an aerosol of 20% sodium silicate solution, with a pre-introduced inhibitor, and a 33% solution of calcium chloride, at a stoichiometric ratio of components, at a temperature of 30-40 ° C with consumption for Na 2 SiO 3 - 0.026 kg, for CaCl 2 - 0.024 kg. The obtained encapsulated granules are dried at a temperature of 60 ± 5 ° C.

Аналогично обрабатывают гранулы аммофоса, аммиачной селитры, нитрофоски. В полученных удобрениях масса силикатной пленки с ингибитором составляет 3-4 мас. %. Результаты испытаний полученных удобрений представлены в таблицах 1, 2, 3. В таблице 1 представлены результаты эксперимента по влиянию ингибиторов на активность уреазы, мг NH3/24 часа. В таблице 2 представлена кинетика растворимости капсулированной мочевины с использованием ингибиторов уреазы. В таблице 3- содержание аммиачного и нитратного азота в почве, в мг/кг абсолютно сухой почвы. Как следует из таблицы 1, самая низкая вымываемость мочевины из гранул и ее превращение в аммонийные и нитратные соединения в варианте, с использованием в качестве ингибитора - парааминофенол, самая высокая в известном способе. Из таблицы 2 видно, что в конце эксперимента в почве самое низкое содержание аммиачного и нитратного азота в известном способе.Granules of ammophos, ammonium nitrate, nitrophoska are treated in a similar way. In the resulting fertilizers, the mass of the silicate film with the inhibitor is 3-4 wt. %. Test results obtained fertilizer presented in Tables 1, 2 and 3. Table 1 shows the results of an experiment on the influence of inhibitors of urease activity mg NH 3/24 hours. Table 2 shows the kinetics of the solubility of encapsulated urea using urease inhibitors. Table 3 shows the content of ammonia and nitrate nitrogen in the soil, in mg / kg of absolutely dry soil. As follows from table 1, the lowest leachability of urea from granules and its conversion to ammonium and nitrate compounds in the variant using paraaminophenol as an inhibitor is the highest in the known method. Table 2 shows that at the end of the experiment in the soil the lowest content of ammonia and nitrate nitrogen in the known method.

Влияние удобрений, получаемых по предлагаемому способу, проверялось на урожайности картофеля. Введение в силикатную композицию для капсулирования ингибитора уреазы парааминофенола давало дополнительный эффект в повышении урожайности. Прибавка урожайности картофеля в среднем составила 1,5-3,7 т/га по сравнению с известным способом. Это объясняется тем, что замедление растворимости удобрения и дальнейшей трансформации соединений азота в почве приводит к более выровненному обеспечению растений подвижными формами азота в течение всего срока вегетации.The influence of fertilizers obtained by the proposed method was tested on the yield of potatoes. The introduction of the urease inhibitor paraaminophenol into the silicate composition for encapsulation gave an additional effect in increasing the yield. The increase in the yield of potatoes averaged 1.5-3.7 t / ha compared to the known method. This is explained by the fact that a slowdown in the solubility of fertilizers and further transformation of nitrogen compounds in the soil leads to a more even supply of plants with mobile forms of nitrogen during the entire growing season.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Источники информации:Sources of information:

1. Fisher K.A., Yarwood S.A., James В.R. Soil urease activity and bacterial ureC gene copy numbers: Effect of pH. Geoderma, 2017, 285: 1-8. (https://d0i.org/10.1016/j.geoderma.2016.09.012)1. Fisher K.A., Yarwood S.A., James B.R. Soil urease activity and bacterial ureC gene copy numbers: Effect of pH. Geoderma, 2017, 285: 1-8. (https://d0i.org/10.1016/j.geoderma.2016.09.012)

2. Horta L.P., Mota Y.С.C., Barbosa G.M., Braga Т.C., Marriel I. E.,

Figure 00000004
de, Modolo L.V. Urease Inhibitors of Agricultural Interest Inspired by Structures of Plant Phenolic Aldehydes. J. Braz. Chem. Soc, 2016, 27 (8): 1512-1519. (http://dx.doi.org/10.21577/0103-5053.20160208).2. Horta LP, Mota Y. C.C., Barbosa GM, Braga T.C., Marriel IE,
Figure 00000004
de, Modolo LV Urease Inhibitors of Agricultural Interest Inspired by Structures of Plant Phenolic Aldehydes. J. Braz. Chem. Soc, 2016, 27 (8): 1512-1519. (http://dx.doi.org/10.21577/0103-5053.20160208).

3. Keerthisinghe D.G., Freney J.R. Inhibition of urease activity in flooded soils: Effect of thiophosphorictriamides and phosphorictriamides. Soil Biology and Biochemistry, 1994, 26 (11): 1527-1533. (https://doi.org/10.1016/0038-0717(94)90094-9).3. Keerthisinghe D.G., Freney J.R. Inhibition of urease activity in flooded soils: Effect of thiophosphorictriamides and phosphorictriamides. Soil Biology and Biochemistry 1994,26 (11): 1527-1533. (https://doi.org/10.1016/0038-0717(94)90094-9).

4. Mathialagan R., Mansor N., Al-Khateeb В., Helmi M., Muhammad M., Shamsuddin R. Evaluation of Allicin as Soil Urease Inhibitor. Procedia Engineering, 2017, 184: 449-459. (https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.04.116).4. Mathialagan R., Mansor N., Al-Khateeb B., Helmi M., Muhammad M., Shamsuddin R. Evaluation of Allicin as Soil Urease Inhibitor. Procedia Engineering 2017, 184: 449-459. (https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.04.116).

5. Li В., Chen Y., Liang W-Z, Mu L., Bridges W. C, Jacobson A. R., Darnault C.J.G. Influence of cerium oxide nanoparticles on the soil enzyme activities in a soil-grass microcosm system. Geoderma, 2017, 299: 54-62. (https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2017.03.027).5. Li B., Chen Y., Liang W-Z, Mu L., Bridges W. C, Jacobson A. R., Darnault C. J. G. Influence of cerium oxide nanoparticles on the soil enzyme activities in a soil-grass microcosm system. Geoderma, 2017, 299: 54-62. (https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2017.03.027).

6. Патент на изобретение RU 2224732, МПК C05G 3/08, опубл. 27.02.2004. Бюл. №6.6. Patent for invention RU 2224732, IPC C05G 3/08, publ. February 27, 2004. Bul. No. 6.

7. Перевозкина М.Г. Кинетика и механизм ингибирующего действия производных фенозана, салициловой кислоты и их синергических смесей с α-токоферолом и фосфолипидами. Автореф. дисс. канд. хим. наук. - Тюмень, 2003. - 28 с.7. Perevozkina M.G. Kinetics and mechanism of inhibitory action of phenosan derivatives, salicylic acid and their synergistic mixtures with α-tocopherol and phospholipids. Author's abstract. diss. Cand. chem. sciences. - Tyumen, 2003 .-- 28 p.

Claims (1)

Способ получения медленнодействующих капсулированных удобрений путем обработки гранул мочевины растворами силиката натрия и хлористого кальция при стехиометрическом соотношении компонентов с добавлением ингибитора уреазной активности, отличающийся тем, что в качестве ингибитора уреазной активности используют парааминофенол, причем ингибитор уреазной активности вводят в количестве 0,002-0,08 мас. % в водный раствор силиката натрия, используемый в композиции для покрытия гранул.A method of obtaining slow-acting encapsulated fertilizers by treating urea granules with solutions of sodium silicate and calcium chloride at a stoichiometric ratio of components with the addition of an inhibitor of urease activity, characterized in that paraaminophenol is used as an inhibitor of urease activity, and the inhibitor of urease activity is introduced in an amount of 0.002-0.08 wt ... % in an aqueous solution of sodium silicate used in the composition for coating granules.
RU2020101209A 2020-01-10 2020-01-10 Method of producing slow-acting encapsulated fertilizers RU2732446C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020101209A RU2732446C1 (en) 2020-01-10 2020-01-10 Method of producing slow-acting encapsulated fertilizers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020101209A RU2732446C1 (en) 2020-01-10 2020-01-10 Method of producing slow-acting encapsulated fertilizers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2732446C1 true RU2732446C1 (en) 2020-09-16

Family

ID=72516578

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020101209A RU2732446C1 (en) 2020-01-10 2020-01-10 Method of producing slow-acting encapsulated fertilizers

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2732446C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2214352A (en) * 1935-06-22 1940-09-10 Gen Aniline & Film Corp Process for the production of condensation products containing onium groups
FR2444028A1 (en) * 1978-11-30 1980-07-11 Hoechst France Bromoxynil herbicide prepn. - by treating 4-hydroxy-benzaldehyde with hydroxylamine and bromination in the presence of hydrogen peroxide
RU2224732C1 (en) * 2002-10-25 2004-02-27 Тюменская государственная сельскохозяйственная академия Method for preparing slowly acting capsulated fertilizers
RU2435748C2 (en) * 2006-01-13 2011-12-10 Хонейвелл Интернэшнл Инк. Stabilised compositions containing ammonium nitrate

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2214352A (en) * 1935-06-22 1940-09-10 Gen Aniline & Film Corp Process for the production of condensation products containing onium groups
FR2444028A1 (en) * 1978-11-30 1980-07-11 Hoechst France Bromoxynil herbicide prepn. - by treating 4-hydroxy-benzaldehyde with hydroxylamine and bromination in the presence of hydrogen peroxide
RU2224732C1 (en) * 2002-10-25 2004-02-27 Тюменская государственная сельскохозяйственная академия Method for preparing slowly acting capsulated fertilizers
RU2435748C2 (en) * 2006-01-13 2011-12-10 Хонейвелл Интернэшнл Инк. Stabilised compositions containing ammonium nitrate

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12065391B2 (en) Composition containing N-(n-butyl) thiophosphoric triamide adducts and reaction products
US8430942B2 (en) Composition for inhibiting urease and nitrification
CA3005610C (en) Composition containing n-(n-butyl) thiophosphoric triamide adducts and reaction products
US20190382320A1 (en) Enhanced stability of urease inhibitor-containing compositions
CA3050855A1 (en) Acid-resistant urease inhibitor adduct -containing fertilizer compositions
CA3050856A1 (en) Composition containing n-(n-butyl) thiophosphoric triamide adducts and reaction products
JP4585686B2 (en) Chemical fertilizer with organic matter and method for producing the same
RU2732446C1 (en) Method of producing slow-acting encapsulated fertilizers
KR20180063258A (en) Ethylene management in plants using synergistic agrochemicals comprising diacyl or diarylurea and at least one metal complex
US6331198B1 (en) Composition useful as nitrification inhibiting additive for ammonia producing fertilizers
AU2006326721B2 (en) Improvements in or relating potato quality
RU2786642C1 (en) Method for producing capsular fertilisers with a urease inhibitor and a fungicidal compound
EP3753915B1 (en) Use of a compound with biostatic activity as agronomic additive for fertilisers including urea, urease inhibitors and biostimulants
RU2794504C1 (en) Method for obtaining encapsulated fertilizers with urease inhibitor and boron compound
RU2224732C1 (en) Method for preparing slowly acting capsulated fertilizers
RU2797320C2 (en) Improved composition based on urea-ammonium sulphate and method for its manufacturing
WO2022252173A1 (en) Urea blend fertilizer composition and the process for preparing the same