專利名稱：一種高效緩釋尿素及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及緩釋肥料，具體地說(shuō)是，涉及一種采用Y -聚谷氨酸和硝化抑制劑包膜得到的緩釋尿素及其制備方法。
背景技術(shù)：
2011年i^一屆全國(guó)人大四次會(huì)議上，農(nóng)業(yè)部副部長(zhǎng)危朝安在會(huì)上表示我國(guó)化肥年用量5460萬(wàn)噸(折純氮磷鉀)，為農(nóng)業(yè)發(fā)展、農(nóng)民增收，特別是糧食增產(chǎn)，作出了重要的貢獻(xiàn)。其中尤以氮肥消費(fèi)量最大，約2800萬(wàn)噸(折純)。然而，氮肥通過(guò)揮發(fā)、淋溶和徑流等途徑，平均損失高達(dá)45%，致使每年損失的氮素高達(dá)1200多萬(wàn)噸，相當(dāng)于2700多萬(wàn)噸尿素。 大量的肥料流失不僅增加了農(nóng)業(yè)成本，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且導(dǎo)致環(huán)境污染。因此，在大力提倡節(jié)能減排的今天，提高氮肥利用率顯得尤為重要。Y-聚谷氨酸U-poly-glutamic acid，簡(jiǎn)稱Y-PGA)是谷氨酸單體以Y _羧基與氨基相縮合的一種聚氨基酸，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，為綠色生物產(chǎn)品，具極佳的生物可降解性、 成膜性、成纖維性、可塑性、粘結(jié)性、保濕性等許多獨(dú)特的理化和生物學(xué)特性，這些特性使其具有增稠、乳化、凝膠、成膜、保溫、緩釋、助溶和粘結(jié)等有益功能，使其在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)境保護(hù)、食品、化妝品等諸多領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前景。現(xiàn)在很多肥料中都添加硝化抑制劑，但硝化抑制劑在土壤剖面移動(dòng)性很強(qiáng)，容易與銨離子發(fā)生分離，從而影響其硝化抑制效果，而且在砂粒含量高、保水能力差的土壤遇強(qiáng)降雨容易發(fā)生淋溶損失，因此研制一種高效環(huán)保的緩釋肥在國(guó)家大力提倡節(jié)能減排的今天具有深遠(yuǎn)的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高效緩釋尿素。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)都是簡(jiǎn)單的將一種或兩種硝化抑制劑添加到肥料中，本發(fā)明將Y-聚谷氨酸與硝化抑制劑同時(shí)添加到肥料中，利用Y-聚谷氨酸的螯合及成膜性能在硝化抑制劑與肥料表明形成一層聚谷氨酸保護(hù)層，Y -聚谷氨酸與硝化抑制劑會(huì)產(chǎn)生協(xié)同作用從而減少了肥料的流失，延長(zhǎng)了肥料釋放期。本發(fā)明還要解決的另一技術(shù)問(wèn)題是提供上述高效緩釋尿素的制備方法。—種高效緩釋尿素，它利用包膜緩釋液對(duì)尿素進(jìn)行包膜，經(jīng)干燥固化后制得；其中，所述的包膜緩釋液由如下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的組分組成Y -聚谷氨酸I 5%，硝化抑制劑I 5%,粘合劑 0. 5 5%，表面活性劑0.05 2%，其余為水；pH 5. 5-6. 5。
其中，包膜緩釋液的質(zhì)量占尿素質(zhì)量的0. I 1%。其中，所述的Y-聚谷氨酸為Y-聚谷氨酸純品，或Y-聚谷氨酸鹽純品、或包含
Y-聚谷氨酸的發(fā)酵培養(yǎng)物、Y -聚谷氨酸溶液、或含有Y -聚谷氨酸的可濕性粉劑；Y -聚谷氨酸鹽純品、包含Y-聚谷氨酸的發(fā)酵培養(yǎng)物、含有Y-聚谷氨酸的可濕性粉劑的用量以其中所含的Y -聚谷氨酸計(jì)；Y -聚谷氨酸的平均分子量為10 2000KDa。y -聚谷氨酸優(yōu)選的質(zhì)量百分比范圍是I 4%。上述Y-聚谷氨酸優(yōu)選用Y-聚谷氨酸溶液的形式，所述的Y-聚谷氨酸溶液按如下方法制備得到微生物發(fā)酵生產(chǎn)Y-聚谷氨酸，發(fā)酵結(jié)束后，將得到Y(jié)-聚谷氨酸培養(yǎng)物，經(jīng)板框過(guò)濾除菌，即可制得所需求的Y-聚谷氨酸溶液，其中，Y-聚谷氨酸溶液中， Y-聚谷氨酸的含量為2 6%。具體來(lái)說(shuō)，Y-聚谷氨酸溶液可采用如下方法制備發(fā)酵結(jié)束的發(fā)酵液，先用硫酸調(diào)發(fā)酵液pH為2 5,加0. I 3%的娃藻土攪拌均勻，經(jīng)板框過(guò)濾除菌，用30 40% NaOH調(diào)節(jié)pH至6.0 8.0即可得到所需求的Y -聚谷氨酸溶液。但本發(fā)明不局限于上述Y-聚谷氨酸溶液的制作方法，通過(guò)現(xiàn)有的任何Y-聚谷氨酸生產(chǎn)菌株，任何現(xiàn)有的發(fā)酵方法制備得到的Y-聚谷氨酸，再經(jīng)過(guò)濾除菌、得到的產(chǎn)品都可以用作 Y-聚谷氨酸溶液。其中，所述的硝化抑制劑為雙氰胺或硫脲，優(yōu)選雙氰胺。硝化抑制劑的優(yōu)選的質(zhì)量百分比范圍是2 4%。其中，所述的粘合劑為聚乙烯醇、羧甲基纖維素和阿拉伯樹(shù)膠中的任意一種或幾種的混合物，優(yōu)選聚乙烯醇。粘合劑優(yōu)選的質(zhì)量百分比范圍是2 4%。其中，所述的表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉和聚氧乙烯烷基醚中的任意一種或兩種的混合物，優(yōu)選聚氧乙烯烷基醚。表面活性劑優(yōu)選的質(zhì)量百分比范圍是0. I 1%。一種高效緩釋尿素的制備方法，在反應(yīng)器中加入配方量的水，加熱至50 60°C， 加入配方量的硝化抑制劑，攪拌5 15min，再加入配方量的粘合劑、表面活性劑，攪拌5 IOmin,最后加入配方量的Y -聚谷氨酸攪拌至全部溶解,調(diào)節(jié)pH 5. 5 6. 5,冷卻后，在 0. 45-0. 75MPa空氣壓力下，將包膜緩釋液由存儲(chǔ)罐經(jīng)流量計(jì)吸入噴射器，使其與壓縮空氣混合霧化后通過(guò)流化床均勻噴涂在流化狀態(tài)下的成型尿素顆粒表面，控制流化床進(jìn)風(fēng)溫度 55 70°C，經(jīng)流化床噴涂包膜技術(shù)對(duì)尿素進(jìn)行包膜經(jīng)干燥固化后形成高效緩釋尿素。本發(fā)明的高效緩釋尿素具有如下優(yōu)點(diǎn)I、本發(fā)明肥料中同時(shí)添加Y-聚谷氨酸與硝化抑制劑，使Y-聚谷氨酸與硝化抑制劑作用互補(bǔ)，Y-聚谷氨酸具有包膜、螯合尿素和硝化抑制劑的作用，減少硝化抑制劑與氮肥的分離，減少硝態(tài)氮的淋溶和徑流損失，可以實(shí)現(xiàn)一次性施肥不用追肥，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中省工省時(shí)，可以提高肥料利用率15%以上，實(shí)現(xiàn)作物增產(chǎn)10 30%。2、本發(fā)明對(duì)尿素的二次加工而言，設(shè)備投資少，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，操作方便，易于實(shí)現(xiàn)，投資回報(bào)率高，市場(chǎng)需求潛力大、前景好，是綠色環(huán)保的新產(chǎn)品，是肥料發(fā)展的新方向。3、本發(fā)明的高效包膜緩釋液基本組分中的Y-聚谷氨酸，會(huì)在植株根毛表層形成一層保護(hù)膜，不但具有保護(hù)根毛的功能，更能有效的提高肥料的溶解、存儲(chǔ)、輸送與吸收。阻止硫酸根、磷酸根、草酸根與金屬元素產(chǎn)生沉淀作用，使作物能更有效的吸收土壤中磷、鈣、 鎂及微量元素。4, Y-聚谷氨酸是純生物發(fā)酵干燥而成，具有多種肥效，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成任何污染，其中含有氮、磷、鉀等各種元素及植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，因此同時(shí)起到了營(yíng)養(yǎng)、生理調(diào)節(jié)的作用，增強(qiáng)作物抗逆能力，有利于作物的生長(zhǎng)。5、本發(fā)明中的Y-聚谷氨酸與硝化抑制劑會(huì)產(chǎn)生一種協(xié)同作用，Y-聚谷氨酸生物大分子可以螯合吸附硝化抑制劑和尿素肥料，使二者不易發(fā)生分離，同時(shí)還會(huì)在二者表面形成一層保護(hù)膜，減少銨態(tài)氮向硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化，降低硝態(tài)氮的淋溶、徑流和反硝化損失， 提高氮肥利用率。6、效果好，本發(fā)明的高效緩釋尿素可以延長(zhǎng)尿素肥效期60 70天，肥效期可達(dá) 120天以上。7、能夠改善作物品質(zhì)，本發(fā)明中的Y-聚谷氨酸可以提高瓜果的糖分含量，減少硝酸鹽在農(nóng)產(chǎn)品中的積累，增加糧食作物的淀粉含量，提高了作物品質(zhì)。
具體實(shí)施例方式根據(jù)下述實(shí)施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實(shí)施例所描述的具體的物料配比、工藝條件及其結(jié)果僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)也不會(huì)限制權(quán)利要求書中所詳細(xì)描述的本發(fā)明。實(shí)施例I :適用于青菜的高效緩釋尿素。I.包膜緩釋液由以下質(zhì)量百分含量的物質(zhì)組成y -聚谷氨酸3.0%，雙氰胺3.0%,聚乙烯醇0.5%、羧甲基纖維素3.0%，十二烷基苯磺酸鈉0. 3%，其余為水，pH 6. O02.包膜緩釋液的制備在反應(yīng)器中加入配方量的水，開(kāi)動(dòng)攪拌，加熱至水溫達(dá)到 55°C，加入配方量的雙氰胺，攪拌lOmin，再加入配方量的聚乙烯醇、羧甲基纖維素、十二烷基苯磺酸鈉，攪拌IOmin,最后加入配方量的Y -聚谷氨酸攪拌至全部溶解,調(diào)節(jié)pH 6.0,冷卻后轉(zhuǎn)至儲(chǔ)存te備用。3.高效緩釋尿素的制備在0. 45MPa空氣壓力下，將包膜緩釋液由存儲(chǔ)罐經(jīng)流量計(jì)吸入噴射器，使其與壓縮空氣混合霧化后通過(guò)流化床均勻噴涂在流化狀態(tài)下的成型尿素顆粒表面，控制流化床進(jìn)風(fēng)溫度60°C，干燥后即可得到高效緩釋尿素肥料成品，其中包膜緩釋液噴出量占尿素質(zhì)量的0. 5*%。實(shí)施例2 :適用于桃樹(shù)的高效緩釋尿素。I.包膜緩釋液由以下重量百分含量的物質(zhì)組成y -聚谷氨酸精粉5 %，硫脲I %，聚乙烯醇0.5%，十二烷基苯磺酸鈉0.05%，其余為水，pH 6. I02.包膜緩釋液的制備在反應(yīng)器中加入配方量的水，開(kāi)動(dòng)攪拌，加熱至水溫達(dá)到 65°C，加入配方量的硫脲，攪拌lOmin，再加入配方量的聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸鈉，攪拌 5min,最后加入配方量的Y -聚谷氨酸攪拌至全部溶解,調(diào)節(jié)pH 6. I,冷卻后轉(zhuǎn)至儲(chǔ)存罐備用。3.高效尿素的制備在0. 7MPa空氣壓力下，將包膜緩釋液由存儲(chǔ)罐經(jīng)流量計(jì)吸入噴射器，使其與壓縮空氣混合霧化后通過(guò)流化床均勻噴涂在流化狀態(tài)下的成型尿素顆粒表面，控制流化床進(jìn)風(fēng)溫度65°C，干燥后即可得到高效緩釋尿素肥料成品，其中包膜緩釋液噴出量占尿素質(zhì)量的0. 7%。
實(shí)施例3 :適用于小麥的高效緩釋尿素。由Y-聚谷氨酸I. 5% (重量百分含量，以下相同)，雙氰胺2.0%，聚乙烯醇
0.5%、阿拉伯樹(shù)膠2.5%，聚氧乙烯烷基醚1.0%，其余為水，pH 6. 5組成的包膜緩釋液經(jīng)流化床包膜制成了適于小麥的高效緩釋尿素，其中包膜緩釋液噴出重量占尿素重量的 0. 6%。為了研究本產(chǎn)品對(duì)盆栽小麥的產(chǎn)量和肥料利用率的影響，我們還加工了下面兩種肥料作為對(duì)照，(I)由Y-聚谷氨酸1.5%，聚乙烯醇0.5%、阿拉伯樹(shù)膠2.5%，聚氧乙烯烷基醚I. 0%，其余為水，pH 6. 5組成的包膜緩釋液經(jīng)流化床包膜制成了制成Y-聚谷氨酸包膜尿素；(2)由雙氰胺2. 0%，聚乙烯醇0. 5%、阿拉伯樹(shù)膠2. 5%，聚氧乙烯烷基醚I. 0%， 其余為水，PH 6. 5組成的包膜緩釋液經(jīng)流化床包膜制成雙氰胺包膜尿素，其中包膜緩釋液噴出量占尿素質(zhì)量的0. 6%。試驗(yàn)于2010年11月至2011年7月在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院溫室進(jìn)行，供試品種為 寧麥13。試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理，4次重復(fù)，共16盆。隨機(jī)區(qū)組排列。分別施純N、P2O5和K2O為每千克土 150mg、100mg和150mg。氮肥為尿素，磷肥為鈣鎂磷肥，鉀肥為硫酸鉀，每盆裝土 2. 5kg。試驗(yàn)設(shè)計(jì)(I)普通尿素(N 46% )基施，即為試驗(yàn)對(duì)照CK ； (2) Y -聚谷氨酸包膜尿素基施；(3)雙氰胺包膜尿素基施；(4) Y -聚谷氨酸和雙氰胺混合物包膜尿素基施(即本發(fā)明的高效緩釋尿素)；同時(shí)做不施氮對(duì)照，以便計(jì)算肥料利用率。表I Y -聚谷氨酸基施對(duì)盆栽小麥籽粒及產(chǎn)量的影響
權(quán)利要求
1.一種高效緩釋尿素，其特征在于，它利用包膜緩釋液對(duì)尿素進(jìn)行包膜，經(jīng)干燥固化后制得；其中，所述的包膜緩釋液由如下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的組分組成Y-聚谷氨酸 I 5%，硝化抑制劑 I 5%,粘合劑O. 5 5%，表面活性劑 O. 05 2%，其余為水； pH 5. 5~6. 5。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高效緩釋尿素，其特征在于，包膜緩釋液的質(zhì)量占尿素質(zhì)量的O. I I %。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高效緩釋尿素，其特征在于，所述的Y-聚谷氨酸為Y-聚谷氨酸純品、或Y-聚谷氨酸鹽純品、或包含Y-聚谷氨酸的發(fā)酵培養(yǎng)物、Y-聚谷氨酸溶液、或含有Y-聚谷氨酸的可濕性粉劑；Y-聚谷氨酸鹽純品、包含Y-聚谷氨酸的發(fā)酵培養(yǎng)物、含有Y-聚谷氨酸的可濕性粉劑的用量以其中所含的Y-聚谷氨酸計(jì)；Y-聚谷氨酸的平均分子量為10 2000KDa。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高效緩釋尿素，其特征在于，所述的硝化抑制劑為雙氰胺或硫脲。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高效緩釋尿素，其特征在于，所述的粘合劑為聚乙烯醇、羧甲基纖維素和阿拉伯樹(shù)膠中的任意一種或幾種的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高效緩釋尿素，其特征在于，所述的表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉和聚氧乙烯烷基醚中的任意一種或兩種的混合物。
7.權(quán)利要求I所述的高效緩釋尿素的制備方法，其特征在于，在反應(yīng)器中加入配方量的水，加熱至50 60°C，加入配方量的硝化抑制劑，攪拌5 15min，再加入配方量的粘合劑、表面活性劑，攪拌5 lOmin，最后加入配方量的Y -聚谷氨酸攪拌至全部溶解，調(diào)節(jié)pH.5.5 6. 5，冷卻后經(jīng)流化床噴涂包膜技術(shù)對(duì)尿素進(jìn)行包膜，經(jīng)干燥固化后形成高效緩釋尿素。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高效緩釋尿素，它利用包膜緩釋液對(duì)尿素進(jìn)行包膜，經(jīng)干燥固化后制得；其中，所述的包膜緩釋液由如下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的組分組成γ-聚谷氨酸1～5％，硝化抑制劑1～5％，粘合劑0.5～5％，表面活性劑0.05～2％，其余為水；pH 5.5-6.5。本發(fā)明還公開(kāi)了上述高效緩釋尿素的制備方法。本發(fā)明的高效緩釋尿素中的γ-聚谷氨酸具有包膜、螯合尿素和硝化抑制劑的作用，減少硝化抑制劑與氮肥的分離，減少硝態(tài)氮的淋溶和徑流損失，可以實(shí)現(xiàn)一次性施肥不用追肥，可以提高肥料利用率15％以上，實(shí)現(xiàn)作物增產(chǎn)10-30％。
文檔編號(hào)C05G3/08GK102584496SQ20121003670
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月17日
發(fā)明者馮小海, 周哲, 張揚(yáng), 徐虹, 李莎, 歐陽(yáng)平凱, 許宗奇 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)