一种双效稳定性肥料及其制备方法

本发明属于肥料增效，涉及一种双效稳定性肥料及其制备方法。

背景技术：

1、尿素在农业生产中施用最广泛，尿素中的氮是酰胺态氮，占全部氮肥用量的50％以上。与其它氮肥相比，尿素含氮量最高(46％)，且物理性状较好、生产成本较低，因此应用最广。尿素施入土壤中，首先被脲酶水解成nh4+，部分以nh3的形式从土壤中逸出。之后，nh4+在土壤硝化细菌的作用下，形成no3-，整个过程只需7-10天。尿素转化为nh3和no3-的速度越快，氮素损失越严重。其中，脲酶对尿素的水解速度是无酶催化的1014倍，导致植物对尿素的直接利用率只有30％-35％，每年全国因此损失的氮素约为1.0×107t左右。此外，尿素施入土壤后，只有少量以分子态的形式被土壤胶体吸附，而绝大部分被土壤中的脲酶催化迅速水解为碳酸铵，进一步导致氨挥发、硝化反硝化等途径的损失。这些损失不仅造成氮肥利用率降低，还带来了酸雨、地下水富营养化、作物亚硝酸盐积累等一系列问题。因此，如何延缓酰胺态氮水解、提高酰胺态氮利用率已成为当前农业生产中亟待解决的问题。

2、近年来，采用氮肥增效剂(如硝化抑制剂和脲酶抑制剂)调控土壤氮素转化及阻控农田土壤氮素损失成为提高作物产量和氮肥利用率的有效措施。研究表明，脲酶抑制剂正丁基硫代磷酰三胺[n-(n-butyl)thiophosphoric triamide,nbpt]对脲酶活性有着良好的抑制作用，能够减缓尿素水解速率以及氨释放速率。硝化抑制剂可抑制土壤中硝化细菌活性，减少铵态氮向硝态氮的转化，并通过改变氮素分布形态来减少氮素损失(如抑制温室气体n2o排放和硝酸盐的淋洗损失)和增加作物的产量。目前，已有相关应用的3,4-二甲基吡唑磷酸盐[3,4-dimethylpyrazole phosphate,dmpp]是一种高效的硝化抑制剂，能有效发挥延缓土壤硝化进程的作用，且其在低添加量时就有较好的效果，对作物也不会产生不良影响。脲酶抑制剂和硝化抑制剂分别对尿素n转化的某一特定过程产生作用，其单独使用不能对尿素氮转化的全过程进行有效控制。因此，两者配合施用可有效控制尿素水解，减少氨挥发量，使尿素在土壤中存留时间，同时控制尿素水解产物铵的氧化，使水解产物nh4+在土壤中积累更多，保存更长时间，从而有效延长尿素肥效期，提高尿素n利用率。

3、然而，dmpp与nbpt配施存在不稳定的问题。dmpp中的磷酸基团具有酸性，可与nbpt上的氨基中的活泼氢反应形成化学键，导致抑制剂降解。在这个过程中，主要发生酯化反应、磷酸化反应和脱氨酶反应。此外，抑制剂的储存稳定性还受到外部环境的影响。例如：nbpt对高温敏感，制粒前在熔融尿素中添加热敏抑制剂nbpt会导致抑制剂大量降解。为了弥补该问题，一些肥料制造商可能在尿素熔体中添加过量的抑制剂，这增加了肥料的生产成本。此外，nbpt在酸性环境中发生化学水解，而dmpp在酸性环境中较为稳定，因此，如果dmpp与nbpt包含在同一碱性颗粒中，可能会不相容。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种双效稳定性肥料及其制备方法。

2、本发明提供了一种双效稳定性肥料，包括核颗粒和含氮肥料组合物组成；所述含氮肥料组合物作为外壳包覆所述核颗粒，组成核壳结构；

3、所述核颗粒包括下述原料制成：

4、脲酶抑制剂、填料、黏合剂、ph缓冲剂和聚合物增稠剂；

5、所述含氮肥料组合物包括下述原料制成：

6、硝化抑制剂和氮肥。

7、上述的双效稳定性肥料中，所述双效稳定性肥料最终包括下述质量份的原料制成：

8、脲酶抑制剂0.002～0.4份，填料1份，黏合剂0.2～10份，ph缓冲剂0.2～10份，聚合物增稠剂0.002～0.2份，硝化抑制剂0.02～4份，氮肥19～190份。

9、上述的双效稳定性肥料中，所述双效稳定性肥料最终包括下述质量份的原料制成：

10、脲酶抑制剂0.0125～0.2份，填料1份，黏合剂0.25～7份，ph缓冲剂0.25～4份，聚合物增稠剂0.025～0.1份，硝化抑制剂0.125～2份，氮肥22.5～95份。

11、上述的双效稳定性肥料中，所述双效稳定性肥料最终包括下述质量份的原料制成：

12、脲酶抑制剂0.2份，填料1份，黏合剂6.92份，ph缓冲剂1.44份，聚合物增稠剂0.14份，硝化抑制剂0.45份，氮肥85.22份。

13、上述的双效稳定性肥料中，所述脲酶抑制剂为正丁基硫代磷酰三胺(nbpt)；

14、所述填料选自二氧化硅、具有可溶物的干酒糟(ddgs)、caco3、白垩粉和米糠中至少一种；

15、所述黏合剂选自熟石膏、面粉、可生物降解的漂白小麦粉、淀粉、面筋、高岭土、膨润土和胶体二氧化硅中至少一种；

16、所述ph缓冲剂选自白垩粉、caco3、mgo、kh2po4、nahco3、na2co3、k2co3和mgco3中至少一种；

17、所述聚合物增稠剂选自羟丙基甲基纤维素(hpmc)、羧甲基纤维素、聚乙二醇(peg)、瓜尔胶、槐豆胶、黄原胶、天然胶和羟乙基纤维素中的至少一种。

18、上述的双效稳定性肥料中，所述氮肥为脲铵氮肥；

19、所述硝化抑制剂为3,4-二甲基吡唑磷酸盐(dmpp)。

20、本发明还提供了一种上述的双效稳定性肥料的制备方法，包括如下步骤：

21、(1)制备所述核颗粒和含氮肥料组合物

22、制备所述核颗粒按照如下1)-4)的步骤：

23、1)按照重量份配比分别称取如下原料：所述脲酶抑制剂、所述填料、所述黏合剂、所述ph缓冲剂、所述聚合物增稠剂；

24、2)将所述原料放入烘干设备中烘干，得到待挤压样品；

25、3)将所述待挤压样品进行造粒，得到颗粒；

26、4)将所述颗粒加入筛分机中，筛选得到所述核颗粒。

27、制备所述含氮肥料组合物按照如下a)-c)的步骤：

28、a)按照重量份配比分别称取所述氮肥、所述硝化抑制剂；

29、b)将所述氮肥熔融，得到熔融态氮肥；

30、c)向所述熔融态氮肥中加所述硝化抑制剂进行反应，得到所述含氮肥料组合物；

31、(2)制备双效稳定性肥料

32、a)将所述核颗粒加入熔融态的所述含氮肥料组合物中混合，即得到所述双效稳定性肥料；

33、b)冷却至室温；

34、c)将所述双效稳定性肥料放入4℃冰箱储存。

35、上述的制备方法中，步骤(1)-2)中，所述烘干的温度可为50℃～60℃，具体可为60℃；

36、步骤(1)-3)中，所述待挤压样品采用造粒机进行造粒，物料以4～6kg/h的速度通过主料斗添加；所述造粒，启动造粒机，在运行过程中均匀加入所得原材料，直至所述原材料滚动成颗粒，挤出物在挤出机末端收集至托盘并冷却，该操作具体在泽国牌对辊挤压造粒机中进行，具体可为5kg/h的速度添加物料；

37、步骤(1)-4)中，所述核颗粒的粒径可为4～6目，即粒径范围为3.15～8.35mm。

38、上述的制备方法中，步骤(1)-c)中，所述反应的温度可为80～85℃，具体可为80℃。

39、本发明中，所述氮肥利用电炉加热至120℃，至肥料全部呈熔融态。

40、上述的制备方法中，步骤(2)-a)中，所述包覆的反应温度可为60～70℃，具体可为60℃。

41、本发明的有益效果：

42、在生产方面，本发明的生产工艺简单，制备成本低，容易制得理想的肥料颗粒；在肥料结构方面，本发明制备的核壳结构可以为硝化抑制剂和脲酶抑制剂提供物理阻隔，核颗粒中聚合物增稠剂可以防止物料结块，黏合剂可以防止核颗粒在制备过程中破裂；在储存效果方面，肥料中黏合剂(具体如淀粉)等物料对高温有物理阻隔作用，且在核颗粒内创造了碱性环境，外层含氮肥料组合物呈酸性。因此，该肥料有利于提高dmpp和nbpt的储存稳定性，使两种抑制剂在长时间内降解率低。