JP2016528147A - アンモニア性窒化肥料および土壌中に存在するアンモニウムの有効性を改良する方法および液体配合物 - Google Patents

Abstract

本発明は、アンモニア性窒化肥料を、その適用と土壌中に存在するアンモニウムとを必要とする作物に適用する結果を改良するのに使用する液体配合物の製造方法および該配合物に関し、該配合物は、硝化抑制剤としての3,5DMPP、その主機能が前記作物の全ての過程およびエネルギー反応に関与することであるリン、吸収アンモニウム塩および有機酸が生成するアミノ化によって生じる酵素反応において植物が合成するアミノ酸から主としてなる混合物である。

Description

本出願は、一般に、化学肥料の分野に関する。特に、本出願は、土壌中に存在するアンモニア性窒素肥料およびアンモニウムの使用を改良して土壌に適用した特定の肥料の植物による吸収をより有効にする製品および方法である。

発明の背景
窒素、炭素、水素、酸素、リンおよびイオウは、全ての生物とって不可欠の構成成分の１部である。土壌は、植物成長にとって必要な他の主要および微量栄養素に加えて、これらの成分の全てを自然の形態で含んでいる。典型的には、そのような成分は、土壌中に、植物または作物の栄養吸収、成長および最高収穫を維持し得る十分な量また形態では存在してはいない。これらの欠点を克服するには、多くの場合、肥料を、ある種の栄養素と一緒に、一定量で且つ独自の方法で土壌に添加し、それによって土壌または基質いずれかの成長培地を富化させる。窒素施肥に関しては、植物は窒素をアンモニアまたは硝酸塩として吸収し、両形態は土壌中に存在するが強力で且つ異なる利点を伴う。窒素は、いずれかの他の栄養素のように、強力性、収穫および果実品質の決定要因である。土壌中の無機窒素形態、硝酸アンモニウムのみは、農業栄養吸収において重要である。土壌に適用されるアンモニア肥料は、硝化(アンモニア変換における硝酸塩)の過程、即ち、土壌中で自然に見出される細菌の産生を被る。

現場条件下では、硝化は極めて迅速に進行し、土壌中の窒素の主要形態は硝酸塩である。植物および環境の見地からは、硝酸アンモニウムは、利用可能である場合に関しては好ましいが、その亜硝酸塩および硝酸塩変換は極めて速い。根においてはまれにアンモニアがアミノ酸系に直接移行することがあるが、硝酸塩は還元されなければならない(NO₃ ^- + 8H⁺ + 8e^- ‐> NH₃ + 2H₂O + OH^ー)。硝酸塩がアンモニア源と一緒に施肥し、それが根の近くである場合、その吸収は極めて速い。アンモニウムは、植物のサイトカイニンホルモン類の増量を引起し、硝酸塩よりも一層花芽分化を促進する。しかしながら、硝酸塩吸収はカチオン取込みを刺激し、一方、アンモニア吸収はこの吸収を抑制する。

この栄養素は、その土壌動力学によれば、人の健康、環境および生産性への影響力を有する損失を受けやすい。これらの損失は、主として、浸出、脱窒作用および蒸発によって生ずる。浸出は土壌および表面水の重度の汚染を引起し、この汚染は、その環境において、水路の過渡の藻類増殖、さらに、胃がんおよびメタヘモグロビンモア(metahemoglobinemoa)のような人の健康問題の原因となる。脱窒作用および蒸発は、対流圏(NO)におけるオゾン(O₃)量上昇、大気圏視界の低下、酸性雨の増加、成層圏(N₂O)内でのO₃量の低下および地球温暖化の原因となる。

硝酸塩形の窒素は、極めて可溶性であり、負に荷電した硝酸根イオン故に、粘土腐食質複合体土壌中には吸収され得ず、この硝酸塩形窒素は、浸出により喪失する。尿素形の電荷を有しない窒素は、転換しないものの、同じ浸出過程を被る。アンモニア形の窒素のみが、土壌粘土腐食性複合体中に保持され得る。従って、窒素損失を抑制し窒素肥料をより効率的に使用する研究技術は、肥料工業の世界的な優先課題の１つである。

より有効で且つ安全な窒素使用を可能にする方法および技術は存在しており、これらの方法および技術は、施肥するときに、植物必須条件を肥料適用と調和させる設定を行うことを目的としている。これらの方法および技術のうちで、本発明者等は、施肥分割、滴下施肥(fertigation)、植物生理学に応じる施肥、遅延放出肥料、および窒素抑制剤のような各過程の抑制剤の使用を見出した。

最新技術は、より有効な窒素施肥を行う４つのタイプの製品を検討している。
１．遅延および/または制御放出肥料は、植物栄養素を投与された肥料の可用性および適用後の使用を遅らせる形で含有し、栄養素供給物を数か月間投与し、毒性を塩類の遅延伝達によって漸次的に低下させ、そして、損失または植物毒性を引起すことなく肥料の大部分を分配する肥料である。

２．遅延溶解および分解分子は、尿素縮合生成物およびそのアルデヒドである：尿素/ホルムアルデヒド(UF) 38% N；尿素/イソブチルアルデヒド [IBDU (登録商標)] 32% N；クロトニル二尿素[CDU (登録商標)] 32.5% N。遅延溶解は、これらの生成物の限られた溶解性および植物にとっての吸収可能形までの土壌分解時間に基づく。

３．通常のコーテッド肥料は、栄養素の放出速度を制御する保護用の不浸透性または半浸透性物(イオウ(SCU))、合成ポリマー(PCF)、有機物(ワックス)層でコーティングされている肥料である。
４．最後に、ウレアーゼおよび硝化の阻害剤は、細菌作用を阻害し、尿素のアンモニア変換およびアンモニウムの硝酸塩への変換を遅らせ、浸出性硝酸塩としてのまたは脱窒によるNの損失量を低下させる化合物である。これらの阻害剤の例は、NBTPTウレアーゼ阻害剤、ニトラピリン硝化阻害剤(USにおいてのみ使用)、DCD硝化阻害剤およびDMPP硝化阻害剤(より有効でより良好な適合性)である。

DMPPは、アンモニウムの亜硝酸塩細菌による酸化を、酵素アンモニアモノオキシゲナーゼ(AMO)、即ち、ニトロソモナス細菌種の作用を阻害することによって遅延させる。DMPPは、静菌性の殺菌性ではない作用を有し、細菌増殖をより遅くし、硝酸塩を犠牲にして土壌中のアンモニウムの一時的増加を生じさせる。その利点は、ニトロソモナス細菌阻害の高い有効性、即ち、4〜10週間の静菌効果；DMPPがニトロソモナス細菌を阻害するのみであり、土壌中で完全に分解し、極めて低投与量で有効であり全ての種類の配合物と混和し、最少の減少量で浸出し、尿素の１部の蒸発を抑制し、無毒であることからの高い選択性である。

背景技術
最新技術から採用して、液体肥料および顆粒、ペレットまたは粉末の乾燥肥料双方の数例を引用した。例えば、US 4,356,021号特許は、酸化亜鉛とチオ硫酸アンモニウムからなる液体肥料を記載している。特許US 5,372,626号は、金属イオンとクエン酸を含み、植物の根に適用する組成物を記載している；特許US 5,997,600号は、キレート形金属イオン、特に、金属酸化物のような肥料添加剤を記載している。さらに、最新技術において、遅延放出肥料およびコーテッド肥料の数例を引用した。例えば、US特許第5,435,821号は、遅延放出肥料、窒素肥料または農薬の少なくとも主要栄養素と微量栄養素の混合物を含み、その後、制御放出コーティングとして作用するスルホン化ポリマーでコーティングする植生改良用の薬剤を記載している；US特許第5,725,630号は、アルカン酸を含有し、その後、粒状補助剤と混合して粒状乾燥肥料を製造する液体肥料の製造方法を記載している。特許第1,592,804号は、水溶性メタリン酸カリウムと水不溶性メタリン酸カリウムを含む肥料を記載している。上記不溶性メタリン酸カリウムは、100μm未満の薄いまたは微細に結晶化させた結晶として存在するが、これらの結晶は被覆されていない。特許US 4,036,627号は、メチレン−尿素(metilen−urea)と反応させることなく尿素を混合している窒素肥料を記載している。メチレン−尿素は、時間をかけて分解する長鎖ポリマーであるが、コーティングされてなく、従って、尿素蒸発を遅延させるまたは阻止する方法である。フランス特許FR 2,599,736号は、木質材料、植物材料、動物由来材料、無機成分およびポリウロニド(poliuronide)の混合物を含む肥料である。該肥料顆粒(木質材料)は、顆粒分解を遅延させる樹脂の単一層または二重層によってコーティングされている。もう１つの例は、既に開放(vanquish)された消火器粉末からの液体肥料の製造を記載しているスペイン特許第2,288,416号である。水希釈過程の後、窒素、リンおよびカリウム栄養素を液体中に溶解させている最終液体が得られる；最新技術の１つの最後の例はスペイン特許第2,259,908号であり、その発明は、濃厚ゲル肥料タイプを粘土空間分散によって取得する手法からなり、化学部門に属し、肥料工業における用途となる。上記方法は、剪断による粘土空間分散を使用して、肥料または銅ゲルを生産している。

発明の要約
本発明は、土壌中に存在するアンモニア窒素肥料およびアンモニウムリン酸の有効性および性能を改良する配合物および補助剤または液体でない配合物の、3.5 DMP、水、アミノ酸の混合物を使用しての製造方法に関し、これらの配合物は、このイノベーションにおいて確立させた過程の後、ニトロソム(Nitrosome)減退を起こし、アンモニウムを分解してアンモニウムを硝酸塩に変換する土壌細菌を産生させる農業水利中での3,5 ジメチル−ピラゾール液体ホスファート化合物混合肥料アンモニアと内包窒素とになる。この方法において、この液体配合物を適用することによって、極めて浸出性であり且つ地下水を汚染して窒素による汚染を生ずる硝酸塩とは対照的に、この変換をより遅くし、そのアンモニア相中では低浸出性である窒素有効性を高めることを達成している。また、上記は、畜産農家から得られるスラリーを、窒素リッチであり、主としてアンモニア形で存在する有機肥料として使用する場合にも応用可能である。さらに、上記生成物の配合において存在するアミノ酸は、作物根塊による肥料の吸収を刺激し容易にする。この生成物の主たる利点は、この生成物が液体であって、使用するのを容易にし、さらに、ある場合には、種々の肥料と混合して、これもまた、点滴または散水灌漑を有する作物に容易に適用可能にすること、この生成物は植物の根系が位置する土壌に直接適用できることである。

詳細な説明
本発明の生成物は、農業において、特に、１年生作物施肥、果樹、牧草地において、または土壌に対して直接使用して、現存する問題、特に、アンモニアの硝酸塩変換速度を解決することを意図する。作用モードは、アンモニウムを亜硝酸塩に、次いで硝酸塩に変換する硝化過程であって、通常は、硝酸塩になるのが極めて速い硝化過程を減じることを目的とする。後述するように、本発明の配合物は、肥料と一緒に作用して、可用性土壌アンモニウムの量をより長時間に多く吸収させ、植物および環境に対して多くの利益をもたらす。

本発明の一般的処方の結果は、下記のとおりである：
ジメチル−ピラゾールホスファート：総量の6質量％と19質量％の間の量；
リン(P20)：総量の2質量％と32質量％の間の量；
アミノ酸：総量の1質量％と15質量％の間の量；
水：100%を満たすまでの量；
また、混合により、上記方法の結果として、下記の痕跡量の元素も発生する：
ヒ素 < 1.0ppm、カドミウム <0.7ppm、水銀 <0.5ppm、鉛 <8.0ppm。

本発明の製造の例は、総量4,000リットルの肥料共補助剤の製造をベースとする。当該技術における熟練者であれば、上記混合物の製造において重要である各成分の添加順序は把握しているであろう。また、使用する混合器のタイプが適切な任意の他の混合器であり得ることも重要である。

図１は、本発明の混合物の製造において使用する方法に相応するフローチャートを示している。
上記混合物の製造においては、4,000リットルの有効容量を有する円筒状容器を使用する。この場合、上記容器は、シャフトに取付けられ、上記容器の底部近くにあり１枚と上記シャフトの長さのほぼ半ばに位置する２枚目との２枚のパドルを有し、適切な装置によって始動させる機械的パドル混合器である。上記容器混合器には、容器壁に取付けたバッフルが取付けられており；さらに、上記混合器の壁は、水蒸気によって加熱されて容器内容物を加熱する管状コイル内に配置されている。

製造は、上記混合容器内に2,400kgと3,600kgの間の量のリン酸を入れ、該装入物を、上記攪拌装置を稼働しながら、水蒸気によって127.4°Fと197.6°F(53℃と92℃)の間の温度に温め、380キロと550キロの間の量の3.5DMP (3,5ジメチル−ピラゾール)を加える。その後、500リットルの水を加え、77°Fと122°F(25℃と50℃)の間の温度に冷却する。この温度において、480リットルと580リットルの量のアミノ酸を加え、次いで、上記混合物の残余をさらなる水で補って4,000リットルの混合物を達成し、攪拌を混合物が均質化するまで続行する。

上記混合物を50°Fと77°F (10℃と25℃)の間の温度に達するまで冷却する。この温度において、上記混合物を瓶詰めする状態にする。包装手順は、上記容器混合器から22リットル容器、この場合、プラスチック材の容器の充填用の適切な連結物に重力により直接実施する。包装過程は、適切な包装材内にラッピングしたパレット毎に32本の容器によって終了させる。

Claims (8)

1. アンモニア性アンモニウム窒素肥料または土壌をそれを必要とする作物に適用する有効性を改良するための液体配合物の製造方法であって、該配合物が、主として、
   ・硝化抑制剤としての3,5DMPP、
   ・その主機能が前記作物の全ての過程およびエネルギー反応に関与することであるリン、
   ・吸収アンモニウム塩および有機酸が生成するアミノ化によって生じる酵素反応において植物が合成するアミノ酸(この目的のためのアミノ酸が混合物に添加される)
   からなる混合物であることを特徴とする前記製造方法。
2. 配合が、下記に示す成分を混合すること含む、請求項１記載の液体配合物肥料の製造方法：
   ジメチルピラゾールホスファート：総量の6質量％と19質量％の間の量；
   リン(P20)：総量の2質量％と32質量％の間の量；
   アミノ酸：総量の1質量％と15質量％の間の量；
   水：100%を構成するための量；
   また、混合により、下記の痕跡量の元素も生成する：
   ヒ素 < 1.0ppm、カドミウム <0.7ppm、水銀 <0.5ppm、鉛 <8.0ppm。
3. 前記各成分を混合タンク内で混合し、これらの成分を加熱することをさらに含む、請求項２記載の混合物の製造方法。
4. 前記タンクが、下記の特徴を有する、請求項３記載の混合物の製造方法：
   前記タンクは、シャフトに取付けられた２枚のパドルを有し、適切な装置によって稼働する、機械的パドル攪拌機である混合器を備えた、4,000リットルの容量を有するタンクであり、前記２枚のパドルの１枚は前記容器の底部近くにあり、２枚目は前記シャフトの長さのほぼ半ばに位置しており；前記容器即ちタンク攪拌機混合器には、容器壁に取付けたバッフルが取付けられており、また、前記混合器の壁内には、水蒸気によって加熱されて容器内容物を加熱するコイルが配置されている。
5. 前記混合タンクに2,400kgと3,600kgの間の量のリン酸を加え、該装入物を、前記攪拌装置を稼働しながら、水蒸気によって50℃と90℃の間の温度に加熱し、480kgと600kgの間の量の3.5DMP (3,5ジメチル−ピラゾール)を加え；その後、水を加えて仕上げ、25℃と50℃の間の温度に冷却し、該温度において、480リットルと580リットルの量のアミノ酸を加え、前記混合物の残余をさらなる水で補って4,000リットルの前記混合物を得た後、攪拌を前記混合物が均質化するまで続行する、請求項３記載の混合物の製造方法。
6. 前記混合物を仕上げて均質化した後、前記混合物を約10℃と25℃の間の温度に冷却し、この温度において、前記混合物を包装する状態にし、包装を、前記混合タンクから充填に適する容器、本件の場合には22リットルプラスチックドラム連結物、に重力により直接実施し；包装過程は、適切な包装材内にラッピングしたパレット毎にパレット積載ドラムによって終了させる、請求項３記載の混合物の製造方法。
7. アンモニウム窒素肥料またはアンモニウム土壌をそれを必要とする作物へ適用する有効性を改良するための液体配合物であって、硝化抑制剤としての3%のDMPP、その主機能が前記作物の全ての過程およびエネルギー反応に関与することであるリン、吸着アンモニウム塩および有機酸が生成するアミノ化によって生じる酵素反応において植物が合成するアミノ酸(アミノ酸はこの目的でもって混合物に添加する)から主としてなる混合物であることを特徴とする前記液体配合物。
8. 混合配合物が、下記に示す成分を含む、請求項７記載の土壌中に存在する肥料またはアンモニウムに対する液体配合物：
   ジメチルピラゾールホスファート：総量の6質量％と19質量％の間の量；
   リン(P20)：総量の2質量％と32質量％の間の量；
   アミノ酸：総量の1質量％と15質量％の間の量；
   水：100%を満たすまでの量；
   また、混合により、下記の痕跡量の元素も発生する：
   ヒ素 < 1.0ppm、カドミウム <0.7ppm、水銀 <0.5ppm、鉛 <8.0ppm。