本发明涉及化工技术领域,尤其是一种抑制土壤脲酶活性的缓释肥及制备方法。
背景技术:
土壤酶是具有高度催化作用的生物催化剂,土壤中的一切生物化学过程都是在土壤酶的作用下进行的,土壤酶作为土壤的重要组成部分,与土壤理化性质之间具有较好的关联性,可以反映土壤生物化学过程的方向和强度,对土壤理化性质和肥力状况有着重要的影响,了解土壤酶活性的强弱,有助于评判土壤的供肥能力,土壤酶活性与土壤肥力状况的关系已成为研究的热点,但主要集中在农业和林业。
然而尿素肥料,必须经过土壤腺酶水解,才能被作物吸收利用,但是土壤脉酶活性过高,导致尿素水解过速,因局部氮浓度增高使作物中毒或挥发流失。
目前,为了克服土壤高脉酶活性造成的损失,近年国外有人颇重视土壤脲酶抑制剂的研究,常用的如二氯化汞、胰阮酶、氢醒及苯等,其成本过高、肥效不理想、还会给土壤带来污染。如专利号为CN201310371946.4公开了一种脲酶抑制剂,采用醋酸棉酚和聚乙烯吡咯烷酮制备而成,又如专利号为CN200410082840.3公开了-种脲酶/硝化抑制剂组合型缓释尿素及其制备方法,以尿素、脲酶抑制剂N-甲基-2-吡咯烷酮,硝化抑制剂双氰胺、制备而成。
技术实现要素:
为了解决上述技术问题,本发明提供一种抑制土壤脲酶活性的缓释肥,具有效高价廉、无毒、无污染的特点。
具体是通过以下技术方案得以实现的:
(1)颗粒制备:将腐植酸与熔融尿素按照1:(6~9)比例倒入反应釜中,同时加入甲缩醛溶液,搅拌混匀,搅拌速为30~50r/min,反应温度为80~90℃,回收甲缩醛,得到腐植酸-脲络合物,再添加硫酸钾、磷酸脲,搅拌速度为80~120r/min,反应温度50~70℃,经喷雾干燥获得不溶性固体复合物,粉碎至60~70目,即得到初品。
(2)包膜:将初品放入包膜机中,设定转速及温度后启动热风机预热尿素颗粒,然后将桐油滴加到翻滚中的尿素颗粒表面,至颗粒表面完全包裹完毕为止,停止桐油的添加,改用醋酸棉酚作为最外层的包膜,直至包裹均匀即可。
其中所述腐植酸,是由淤泥风干研磨粉碎后,加入1%氢氧化钠抽提液,润湿后沸水浴中加热,冷却后全部转移到容量瓶中加蒸馏水稀释,然后吸取静置澄清后的试液,并加入重铬酸钾和浓硫酸,于沸水上加热35~40min,冷却后用水稀释,加入邻菲啰啉指示剂,用硫酸亚铁指示剂滴至砖红色,经灭菌、萃取而成。
其中所述包膜制备过程设定转速为600~700r/min,温度为65~75℃。
其中所述喷雾塔空气温度为160~180℃,出塔空气温度为90~110℃。
其中所述腐殖酸与融融尿素比例为1:(6~9)。
本发明有益效果:
由于生活中污泥随处可见,本发明采用从污泥中提取腐植酸,由于该物质具有较多的活性基团,再与尿素按照合理的配比反应时,形成大量的氢键或络合配位键、离子键、C=N键、共价键等,尿素中-NH2向NH4+转变,发生离子反应,改变氮素形态,使部分速效氮转变为缓效氮,并生成腐植酸尿素,该物质可以有效抑制土壤脲酶活性,降低尿素在土壤中的分解;在经过被发明的双层包膜工艺,以桐油为内层,醋酸棉酚为最外层,其中桐油是一种性能优异的尿素包膜材料,能有效的缓解尿素中氮成分的损失;醋酸棉酚作为脲酶抑制剂,包膜在最外层可以提前作用于土壤中的脲酶,可解决因尿素施到土壤中迅速水解成碳酸铵,植物的吸收速度小于尿素分解速度时,造成大量的氨挥发损失,引起“烧苗”的问题;本发明药物中腐植酸是以生活中污泥为原料提取而成,降低制作成本,同时还解决污泥堆放引起环境污染,避免从煤炭中提取从而浪费不可再生资源;醋酸棉酚来源于棉花中棉仁、棉根皮的棉酚制作而成,由于我国是一个产棉大国,目前棉酚少量作为避孕药物,绝大部分已作为有害物质去除,未得到有效利用,因此本发明选用醋酸棉酚作为包膜物质,不仅抑制脲酶效果显著,同时也是减少资源的浪费。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定,但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
实施例1
配方:尿素18kg、腐植3kg、硫酸钾16kg、磷酸脲13kg、醋酸棉酚1kg、桐油1kg;
制备方法:
(1)颗粒制备:将腐植酸与熔融尿素按照1:6比例倒入反应釜中,同时加入甲缩醛溶液,搅拌混匀,搅拌速为30r/min,反应温度为50~55℃,回收甲缩醛,得到腐植酸-脲络合物,再添加硫酸钾、磷酸脲,搅拌速度为80r/min,经喷雾干燥获得不溶性固体复合物,喷雾塔空气温度为160℃,出塔空气温度为90℃,粉碎至60~70目,即得到初品。
(2)包膜:将初品放入包膜机中,设定转速600r/min,温度65~68℃,启动热风机预热尿素颗粒,然后将桐油滴加到翻滚中的尿素颗粒表面,至颗粒表面完全包裹完毕为止,停止桐油的添加,改用醋酸棉酚作为最外层的包膜,直至包裹均匀即可得到成品。
实施例2
配方:尿素36kg、腐植4kg、硫酸钾25kg、磷酸脲18kg、醋酸棉酚3kg、桐油3kg;
制备方法:
(1)颗粒制备:将腐植酸与熔融尿素按照1:9比例倒入反应釜中,同时加入甲缩醛溶液,搅拌混匀,搅拌速为50r/min,反应温度为65~70℃,回收甲缩醛,得到腐植酸-脲络合物,再添加硫酸钾、磷酸脲,搅拌速度为120r/min,经喷雾干燥获得不溶性固体复合物,喷雾塔空气温度为180℃,出塔空气温度为110℃,粉碎至60~70目,即得到初品。
(2)包膜:将初品放入包膜机中,设定转速700r/min,温度72~75℃,启动热风机预热尿素颗粒,然后将桐油滴加到翻滚中的尿素颗粒表面,至颗粒表面完全包裹完毕为止,停止桐油的添加,改用醋酸棉酚作为最外层的包膜,直至包裹均匀即可。
实施例3
配方:尿素28kg、腐植4kg、硫酸钾20kg、磷酸脲15kg、醋酸棉酚2kg、桐油2kg;
制备方法:
(1)颗粒制备:将腐植酸与熔融尿素按照1:7比例倒入反应釜中,同时加入甲缩醛溶液,搅拌混匀,搅拌速为40r/min,反应温度为60~65℃,回收甲缩醛,得到腐植酸-脲络合物,再添加硫酸钾、磷酸脲,搅拌速度为100r/min,经喷雾干燥获得不溶性固体复合物,喷雾塔空气温度为170℃,出塔空气温度为100℃,粉碎至60~70目,即得到初品。
(2)包膜:将初品放入包膜机中,设定转速650r/min,温度68~72℃,启动热风机预热尿素颗粒,然后将桐油滴加到翻滚中的尿素颗粒表面,至颗粒表面完全包裹完毕为止,停止桐油的添加,改用醋酸棉酚作为最外层的包膜,直至包裹均匀即可。
实施例4
配方:尿素32kg、腐植4kg、硫酸钾17kg、磷酸脲17kg、醋酸棉酚1.5kg、桐油1.5kg;
制备方法:
(1)颗粒制备:将腐植酸与熔融尿素按照1:8比例倒入反应釜中,同时加入甲缩醛溶液,搅拌混匀,搅拌速为35r/min,反应温度为54~62℃,回收甲缩醛,得到腐植酸-脲络合物,再添加硫酸钾、磷酸脲,搅拌速度为110r/min,经喷雾干燥获得不溶性固体复合物,喷雾塔空气温度为175℃,出塔空气温度为95℃,粉碎至60~70目,即得到初品。
(2)包膜:将初品放入包膜机中,设定转速630r/min,温度63~67℃,启动热风机预热尿素颗粒,然后将桐油滴加到翻滚中的尿素颗粒表面,至颗粒表面完全包裹完毕为止,停止桐油的添加,改用醋酸棉酚作为最外层的包膜,直至包裹均匀即可。
实施例5
配方:尿素21kg、腐植3kg、硫酸钾19kg、磷酸脲14kg、醋酸棉酚2.5kg、桐油1.5kg;
制备方法:
(1)颗粒制备:将腐植酸与熔融尿素按照1:7比例倒入反应釜中,同时加入甲缩醛溶液,搅拌混匀,搅拌速为45r/min,反应温度为62~66℃,回收甲缩醛,得到腐植酸-脲络合物,再添加硫酸钾、磷酸脲,搅拌速度为90r/min,经喷雾干燥获得不溶性固体复合物,喷雾塔空气温度为165℃,出塔空气温度为105℃,粉碎至60~70目,即得到初品。
(2)包膜:将初品放入包膜机中,设定转速680r/min,温度71~74℃,启动热风机预热尿素颗粒,然后将桐油滴加到翻滚中的尿素颗粒表面,至颗粒表面完全包裹完毕为止,停止桐油的添加,改用醋酸棉酚作为最外层的包膜,直至包裹均匀即可。
实施例6
配方:尿素24kg、腐植3kg、硫酸钾21kg、磷酸脲16kg、醋酸棉酚3kg、桐油1.5kg;
制备方法:
(1)颗粒制备:将腐植酸与熔融尿素按照1:8比例倒入反应釜中,同时加入甲缩醛溶液,搅拌混匀,搅拌速为40r/min,反应温度为57~62℃,回收甲缩醛,得到腐植酸-脲络合物,再添加硫酸钾、磷酸脲,搅拌速度为100r/min,经喷雾干燥获得不溶性固体复合物,喷雾塔空气温度为165℃,出塔空气温度为95℃,粉碎至60~70目,即得到初品。
(2)包膜:将初品放入包膜机中,设定转速660r/min,温度67~70℃,启动热风机预热尿素颗粒,然后将桐油滴加到翻滚中的尿素颗粒表面,至颗粒表面完全包裹完毕为止,停止桐油的添加,改用醋酸棉酚作为最外层的包膜,直至包裹均匀即可。
实施例7
配方:尿素24.5kg、腐植3.5kg、硫酸钾23kg、磷酸脲16kg、醋酸棉酚2.5kg、桐油2kg;
制备方法:
(1)颗粒制备:将腐植酸与熔融尿素按照1:7比例倒入反应釜中,同时加入甲缩醛溶液,搅拌混匀,搅拌速为30~50r/min,反应温度为80~90℃,回收甲缩醛,得到腐植酸-脲络合物,再添加硫酸钾、磷酸脲,搅拌速度为80~120r/min,反应温度50~70℃,经喷雾干燥获得不溶性固体复合物,喷雾塔空气温度为175℃,出塔空气温度为105℃,粉碎至60~70目,即得到初品。
(2)包膜:将初品放入包膜机中,设定转速及温度后启动热风机预热尿素颗粒,然后将桐油滴加到翻滚中的尿素颗粒表面,至颗粒表面完全包裹完毕为止,停止桐油的添加,改用醋酸棉酚作为最外层的包膜,直至包裹均匀即可。
其中所述硫代硫酸钙具有降低土壤重金属的作用。
实验例1
实验组采用本发明缓释肥;
对照组采用氢醒脲酶抑制剂;
实验组采用本发明制备的抑制土壤脲酶的缓释肥,分别采酸性、中性、碱性土壤放置于低部有小孔的特制玻璃管,并内管底部放置滤网,共分9支玻璃管,每个土样随机分3支,置于35℃的恒温培育箱中连续培养,分别于1d、2d、7d、11d、18d、35d测定养分累计量,并计算出占总养分量的比例,即养分相对累计释放率;试验结果表明,三种土壤中实验组处理氮素相对累计释放率这显著低于空白组,从而反应缓释性能显著高于空白组,且3种不同土壤类型氮素相对累积释放率大小总体表现为碱性土>中性土>酸性土。
实验例2
采用120m2的种植区,分为6组,每组20m2,分别采用本发明实施例制备的缓释肥,通过较长时间的试验,分别于3d、6d、12d、20d、30d测定后计算脲酶的抑制率,试验结果表明6组实施例均对土壤脲酶有显著的抑制作用,其中实施例3的抑制效果尤为突出,并随着时间的推移,抑制率逐渐减弱,在30天后,抑制率仍然存在,而没有加入本发明药物的土壤,经过培养24小时后分解62%,5天之内全部分解成铵。
试验例3
土壤和植株选用盆栽,土壤样品过0.25mm筛,并分别施用10mg、20mg、50mg本发明药物于春小麦,试验结果表明,土壤中残留N量随着药物的用量增加而增大,其中土壤中N的损失率以50mg剂量组最高,损失率最小的是每盆用20mg组,其次是10mg组,即适量的本发明缓释肥用量具有增加N的吸收率和减少N损失率的作用。