CN112723952B - 一种复合氮肥增效剂及其制备方法与应用 - Google Patents

一种复合氮肥增效剂及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及含氮化学肥料领域，特别涉及一种复合氮肥增效剂及其制备方法与应用，一种复合氮肥增效剂，其特征在于：包含有1、3、4‑丁香酚、2‑甲氧基‑4‑(2丙烯基)苯酚、二甲基亚砜、硼酸钠、2‑甲氧基‑4‑(2丙烯基)苯酚与二甲基亚砜的共晶体，各组分的重量份数为：1、3、4‑丁香酚：1～35份；2‑甲氧基‑4‑(2丙烯基)苯酚：1～30份；二甲基亚砜：5～50份；硼酸钠：3～35份，2‑甲氧基‑4‑(2丙烯基)苯酚与二甲基亚砜的共晶体：1‑25份，本发明的复合氮肥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，同时还具有用量低、绿色环保等优点。

Description

一种复合氮肥增效剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及含氮化学肥料领域，特别涉及一种复合氮肥增效剂及其制备方法与应用。
背景技术
提高作物生产率是解决当今世界人口剧增所造成的粮食短缺现状的主要方法之一，预计到2050年，世界人口将达到97亿，这对实现粮食安全提出了巨大挑战。大量氮肥的施用，在促进粮食生产的同时，也让人类社会付出了巨大代价，农业***中的氮肥损失率近70％。不仅造成氮肥利用率低下，还会引起水体富营养化和温室气体排放等诸多环境问题。提高氮素利用率、降低肥料施用环境风险的方法很多，包括有机肥替代部分化肥；采用生化抑制剂调控土壤中氮素的转化过程；测土配方施肥，对化肥养分进行精准管理；秸秆还田，改良土壤结构，提高土壤肥力等。其中最有效的方法就是在含氮肥料中添加脲酶抑制剂和硝化抑制剂。迄今为止，已发现有数百种化合物显示了或强或弱的抑制效应。但是真正能够用于生产实践并进行大规模推广应用的品种并不多，包括国内外居主导地位的抑制剂DCD、DMPP、NBPT等。但是这些抑制剂其自身也存在着许多难以克服的缺点。其中包括作用时间短，受温度影响大，增气压高，易挥发，无法添加到固体肥料中，用量大，成本高。农业生产中施用最为广泛的尿素用作肥料时，为了能同时减缓尿素的水解速率及其水解产物NH4 +的硝化速率，通常采用脲酶抑制剂与硝化抑制剂配施的办法，需要两种以上不同类型的抑制剂去调控土壤的酶和部分微生物活性，但两种抑制剂同时施用，不仅会显著增加肥料成本，还可能造成两种抑制剂互相影响降低作用效果，同时由于不同材料的性状不同，对加工条件要求也不同影响加工效率，并对土壤环境和食品安全造成潜在威胁。因此，高效低毒、性能稳定的新型抑制剂材料的筛选和协同增效组合技术仍然是国内外科学家关注的热点，具有很重要的农学和生态学意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种复合氮肥增效剂及其制备方法与应用以解决背景技术中所提及的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种复合氮肥增效剂，包含有1、3、4-丁香酚、2-甲氧基-4-(2丙烯基)苯酚、二甲基亚砜和硼酸钠，各组分的重量份数为：
1、3、4-丁香酚：1～35份；
2-甲氧基-4-(2丙烯基)苯酚：1～30份；
二甲基亚砜：5～50份；
硼酸钠：3～35份；
2-甲氧基-4-(2丙烯基)苯酚与二甲基亚砜的共晶体：1-25份
一种复合氮肥增效剂的制备方法，将2-甲氧基-4-(2丙烯基)苯酚与二甲基亚砜按照重量份数比2：1～2加入反应釜搅拌，控制温度在60～85℃，反应40～140分钟，将料浆放到结晶槽中，静置1～1.5小时，即形成共晶体，出料后保持结晶槽温度在15～25℃，再将1、3、4-丁香酚、硼酸钠和共晶体在室温条件下加入到液体混拌器中，进行常温搅拌15分钟以上。
一种复合氮肥增效剂的应用，将复合氮肥增效剂直接添加到含氮肥料中，或者添加到含氮肥料生产过程中，或者添加到含氮肥料的包膜材料中，或者直接喷涂到肥料表面，复合氮肥增效剂与含氮肥料的重量份数比为0.05～1：100。
对本发明的进一步描述：将复合氮肥增效剂在尿素的生产过程中直接添加到二铵蒸发后尿素熔融泵前的尿素生产***，通过计量泵加入到液尿管线中，直接生产出含有复合氮肥增效剂的稳定性尿素，复合氮肥增效剂与尿素的重量份数比为0.4～0.6：100。
对本发明的进一步描述：将尿素35份、氯化钾50份、硫酸铵7份、复合氮肥增效剂0.7份、膨润土8份，混合后即成含氮量30％稳定性复合氮肥，复合氮肥增效剂与稳定性复合氮肥的重量份数比为0.7：100。
对本发明的进一步描述：将复合氮肥增效剂加入到尿素的料仓中，从而加入到高塔专用肥中，形成马铃薯专用肥，用于种植马铃薯，复合氮肥增效剂与高塔专用肥的重量份数比为0.5～0.6：100。
对本发明的进一步描述：将大颗粒尿素50kg、磷酸二铵50kg、颗粒氯化钾65kg和颗粒氯化铵60kg混合制成普通肥料，将1.6kg复合氮肥增效剂喷洒到肥料上进行充分混合即形成稳定性BB肥，复合氮肥增效剂与普通肥料的重量份数比为0.6～0.7：100。
本发明的有益效果为：
本发明的复合氮肥增效剂作为调控土壤氮素转化的增效剂，在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、本发明的复合氮肥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。本发明的复合氮肥增效剂可以达到硝化抑制剂和脲酶抑制两个材料的联合效果，即能发挥协同增效的作用，同时还具有用量低、绿色环保等优点。
2.成本较低。本发明的复合氮肥增效剂，用于稳定性肥料的制备中，代替其他多种抑制剂添加，具有单分子多功能，可以减少抑制剂用量和使用的种类，因此成本低。
3.应用效果好，本发明的复合氮肥增效剂，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，使土壤中能够长时间的保持较高的铵离子浓度，减少硝酸盐的生成和淋失。
4.使用方便，无需特殊配套肥料加工工艺。本发明制备的复合氮肥增效剂性质稳定，由此生产稳定性肥料时可在原有工艺基础上加一个加入器即可进行生产，由于沸点>180℃，因此在尿素及高塔造粒肥料生产中无需特殊处理。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行进一步说明：
实施例一：
一种复合氮肥增效剂，包含有1、3、4-丁香酚、2-甲氧基-4-(2丙烯基)苯酚、二甲基亚砜和硼酸钠，各组分的重量份数为：1、3、4-丁香酚20份、2-甲氧基-4-(2丙烯基)苯酚20份、二甲基亚砜15份、硼酸钠25份。
制备方法：将2-甲氧基-4-(2丙烯基)苯酚与二甲基亚砜加入反应釜搅拌，控制温度在60～85℃，反应40～140分钟，将料浆放到结晶模中，静置1～1.5小时，即形成共晶体，出料后保持结晶模温度在15～25℃，再将1、3、4-丁香酚、硼酸钠和共晶体在室温条件下加入到液体混拌器中，进行常温搅拌15分钟以上。
应用方法：将复合氮肥增效剂直接添加到含氮肥料中，复合氮肥增效剂与含氮肥料的重量份数比为0.8：100。
大田实验一：
实验区：小区面积22.3m2，垄宽0.62m，区长6m。种植作物为玉米，品种为郑单436，翻耕后施增效复合氮肥(26:10:9)45公斤，以及添加重量比0.5％的复合氮肥增效剂；
对照区：小区面积22.3m2，垄宽0.62m，区长6m。种植作物为玉米，品种为郑单436，翻耕后施普通复合氮肥(26:10:9)45公斤；
在实验区和对照区中，株距12cm，三次重复，播种时一次性条施，不追肥，田间管理一致。
实验地点：吉林省公主岭市
实验结果：实验区平均单产为50.5kg/区，对照区产量为44.9kg/区，增产12.62％。
实施例二：
一种复合氮肥增效剂，包含有1、3、4-丁香酚、2-甲氧基-4-(2丙烯基)苯酚、二甲基亚砜和硼酸钠，各组分的重量份数为：1、3、4-丁香酚25份、2-甲氧基-4-(2丙烯基)苯酚30份、二甲基亚砜20份、硼酸钠25份。
制备方法：与实施例一相同，此处不再赘述。
应用方法：将复合氮肥增效剂在尿素的生产过程中直接添加到尿素熔融泵前的二段蒸发收集槽中，通过计器泵加入到分馏中，直接生产出会有复合氮肥增效剂的稳定性尿素。复合氮肥增效剂与尿素的重量份数比为0.6：100。
大田实验二：
实验区：小区面积26m2，垄宽0.62m，区长6m。种植作物为玉米，品种为丹育331，翻耕后条施肥料，肥料配比为磷酸二铵(64％)0.39kg，氯化钾0.32kg，稳定性尿素1.0kg，混合到一起施入到每个小区。
对照区：小区面积26m2，垄宽0.62m，区长6m。种植作物为玉米，品种为丹育331，翻耕后条施肥料，肥料配比为磷酸二铵(64％)0.39kg，氯化钾0.32kg，普通尿素1.0kg，混合到一起施入到每个小区。
在实验区和对照区中，株距12cm，三次重复，播种时一次性施入，不追肥，田间管理一致。
实验地点：辽宁省辽阳市辽阳县
实验结果：灌浆期时，用稳定性尿素处理地块叶色深绿，无脱肥现象，用普通尿素处理地块已表现出明显的脱肥、叶色淡黄、底叶已有1～2片死叶。实验区产量平均为61.1kg/区，对照区平均产量为52.3kg/区，增产16.9％。
实施例三：
一种复合氮肥增效剂，包含有1、3、4-丁香酚、2-甲氧基-4-(2丙烯基)苯酚、二甲基亚砜和硼酸钠，各组分的重量份数为：1、3、4-丁香酚35份、2-甲氧基-4-(2丙烯基)苯酚20份、二甲基亚砜20份、硼酸钠35份。
制备方法：与实施例一相同，此处不再赘述。
应用方法：将尿素35份、氯化钾50份、硫酸铵7份、复合氮肥增效剂0.7份、膨润土8份，混合后即成含氮量30％稳定性复合氮肥，复合氮肥增效剂与稳定性复合氮肥的重量份数比为0.7：100。
大田实验三：
实验区：小区面积80m2。种植作物为水稻，品种为盐丰47，翻耕后耙地前施入，用量为稳定性复合氮肥6.4kg/区，磷酸二铵(60％)0.78kg/区，氯化钾0.78kg/区。
对照区：小区面积80m2。种植作物为水稻，品种为盐丰47，翻耕后耙地前施入，用量为普通氮肥6.4kg/区，磷酸二铵(60％)0.78kg/区，氯化钾0.78kg/区。
在实验区和对照区中，株行距为16cm×3cm，三次重复，采用一次性施肥免追肥，6月4日插秧，田间管理一致。
实验结果：同年6月30日调查发现，实验区水稻的分蘖数为28.6个/穴，对照区分蘖数为25.8个/穴，实验区比对照区分蘖数平均增加2.8个/穴，增加10.9％，实验区水稻叶片的叶绿素平均为47.8，对照区的平均为37.5，用稳定性复合氮肥比用普通氮肥的叶绿素高27.4％，同年9月28日测产发现，处理区平均水稻产量为97.6kg/区，对照区平均产量为86.1kg/区，平均产量高13.4％。
实施例四：
一种复合氮肥增效剂，包含有1、3、4-丁香酚、2-甲氧基-4-(2丙烯基)苯酚、二甲基亚砜和硼酸钠，各组分的重量份数为：1、3、4-丁香酚30份、2-甲氧基-4-(2丙烯基)苯酚25份、二甲基亚砜15份、硼酸钠3份。
制备方法：与实施例一相同，此处不再赘述。
应用方法：将复合氮肥增效剂加入高塔专用肥中，形成马铃薯专用肥，用于种植马铃薯，复合氮肥增效剂与高塔专用肥的重量份数比为0.6：100。
大田实验四：
实验区1：小区面积为21.6m2，即垄宽0.6m，6行区，6m长。种植作物为马铃薯，品种为临薯129，沟施打垄栽种，三次重复，柱距30cm，施用马铃薯专用肥2.6kg/区。
实验区2：小区面积为21.6m2，即垄宽0.6m，6行区，6m长。种植作物为马铃薯，品种为临薯129，沟施打垄栽种，三次重复，柱距30cm，施用马铃薯专用肥1.9kg/区。
对照区1：小区面积为21.6m2，即垄宽0.6m，6行区，6m长。种植作物为马铃薯，品种为临薯129，沟施打垄栽种，三次重复，柱距30cm，施用普通专用肥(养分为22:13:11)2.6kg/区。
对照区2：小区面积为21.6m2，即垄宽0.6m，6行区，6m长。种植作物为马铃薯，品种为临薯129，沟施打垄栽种，三次重复，柱距30cm，施用普通专用肥(养分为22:13:11)1.9kg/区。
对照区3：小区面积为21.6m2，即垄宽0.6m，6行区，6m长。种植作物为马铃薯，品种为临薯129，沟施打垄栽种，三次重复，柱距30cm，不施肥。
在实验区1、2和对照区1、2、3中，5月11日栽植，田间管理一致。
实验地点：甘肃省彰武县
实验结果：
处理 商品薯率(％) 晚疫发生率(％) 产量(kg/亩) 增产率(％)
实验区1 93.5 13～31 2415 138
实验区2 90.7 14～39 2102 104
对照区1 86.1 20～33 1920 86.4
对照区2 85.5 26～41 1825 77.1
对照区3 83.6 28～40 1030 -
施用本发明的马铃薯专用肥和施用普通专用肥相比，在用量为2.6kg/区时增产幅度25.8％，在用量为1.9kg/区时增产幅度为15.2％，可见增产非常显著，同时可以提高马铃薯的商品率。
实施例五：
一种复合氮肥增效剂，包含有1、3、4-丁香酚、2-甲氧基-4-(2丙烯基)苯酚、二甲基亚砜和硼酸钠，各组分的重量份数为：1、3、4-丁香酚30份、2-甲氧基-4-(2丙烯基)苯酚30份、二甲基亚砜17份、硼酸钠23份。
制备方法：与实施例一相同，此处不再赘述。
应用方法：将大颗粒尿素50kg、磷酸二铵50kg、颗粒氯化钾65kg和颗粒氯化铵60kg混合制成普通肥料，将1.6kg复合氮肥增效剂喷洒到肥料上进行充分混合即形成稳定性BB肥。复合氮肥增效剂与普通肥料的重量份数比为0.7：100。
大田实验五：
实验区1：小区面积为42m2，即宽6m，长7m。单排单灌，种植水稻，品种选用辽星1号，做好区后将稳定性BB肥撒施到田面，用量为50kg/亩，用旋耕犁旋入土壤中，然后泡田插秧。
实验区2：小区面积为42m2，即宽6m，长7m。单排单灌，种植水稻，品种选用辽星1号，做好区后将稳定性BB肥撒施到田面，用量为40kg/亩，用旋耕犁旋入土壤中，然后泡田插秧。
对照区：小区面积为42m2，即宽6m，长7m。单排单灌，种植水稻，品种选用辽星1号，做好区后将普通肥料撒施到田面，用量为50kg/亩，用旋耕犁旋入土壤中，然后泡田插秧。
在实验区和对照区中，株行距为4cm×6cm，三次重复，采用一次性施肥，免追肥。田间管理按照常规进行，秋后(9月26日)收获测产，单收单打。
实验地点：辽宁省辽中县
实验结果：
处理 有效穗数(个/穴) 千粒重(g) 产量(kg/亩) 增产率(％)
对照区 23.6 24.1 768 -
实验区1 28.6 25.3 883 14.9
实验区2 25.1 24.8 791 3.0
在7月20日时发现，对照区中田块出现颜色淡黄，有一定的缺氮现象，实验区1和实验区2田块颜色深绿，分蘖数较多，体现了肥料的养分供给稳定不减的长势，施加稳定性BB肥和施加普通肥料相比，同样施用50kg/亩的情况下，水稻产量增加14.9％，减施20％用量的情况下，水稻产量不下降。
以上并非对本发明的技术范围作任何限制，凡依据本发明技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种复合氮肥增效剂，其特征在于：包含有1、3、4-丁香酚、硼酸钠和2-甲氧基-4-（2丙烯基）苯酚与二甲基亚砜的共晶体，各组分的重量份数为： 1、3、4-丁香酚：1~35份； 硼酸钠：3~35份； 2-甲氧基-4-（2丙烯基）苯酚与二甲基亚砜的共晶体：1-25份。
2.一种权利要求1所述的一种复合氮肥增效剂的制备方法，其特征在于：将2-甲氧基-4-（2丙烯基）苯酚与二甲基亚砜按照重量份数比2：1~2加入反应釜搅拌，控制温度在60~85℃，反应40~140分钟，将料浆放到结晶槽中，静置1~1.5小时，即形成共晶体，出料后保持结晶槽温度在15~25℃，再将1、3、4-丁香酚、硼酸钠和共晶体在室温条件下加入到液体混拌器中，进行常温搅拌15分钟以上。
3.一种权利要求1所述的一种复合氮肥增效剂的应用，其特征在于：将复合氮肥增效剂直接添加到含氮肥料中，或者添加到含氮肥料生产过程中，或者添加到含氮肥料的包膜材料中，或者直接喷涂到肥料表面，复合氮肥增效剂与含氮肥料的重量份数比为0.05~1：100。
4.根据权利要求3所述的一种复合氮肥增效剂的应用，其特征在于：将复合氮肥增效剂在尿素的生产过程中直接添加到二铵蒸发后尿素熔融泵前的尿素生产***，通过计量泵加入到液尿管线中，直接生产出含有复合氮肥增效剂的稳定性尿素，复合氮肥增效剂与尿素的重量份数比为0.4~0.6：100。
5.根据权利要求3所述的一种复合氮肥增效剂的应用，其特征在于：将尿素35份、氯化钾50份、硫酸铵7份、复合氮肥增效剂0.7份、膨润土8份，混合后即成含氮量30%稳定性复合氮肥，复合氮肥增效剂与稳定性复合氮肥的重量份数比为0.7：100。
6.根据权利要求3所述的一种复合氮肥增效剂的应用，其特征在于：将复合氮肥增效剂加入到尿素的料仓中，从而加入到高塔专用肥中，形成马铃薯专用肥，用于种植马铃薯，复合氮肥增效剂与高塔专用肥的重量份数比为0.5~0.6：100。
7.根据权利要求3所述的一种复合氮肥增效剂的应用，其特征在于：将大颗粒尿素50kg、磷酸二铵50kg、颗粒氯化钾65kg和颗粒氯化铵60kg混合制成普通肥料，将1.6kg复合氮肥增效剂喷洒到肥料上进行充分混合即形成稳定性BB肥，复合氮肥增效剂与普通肥料的重量份数比为0.6~0.7：100。
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