一種改性尿素、小分子活性有機質(zhì)及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種改性尿素、小分子活性有機質(zhì)及其制備方法，其由以下步驟組成：取重量比例為(1-3):(1-3):(1-3)的豌豆、綠豆、玉米，加入重量為所述豌豆、綠豆、玉米總重的5-10倍的水浸泡5-20小時，所述浸泡溫度為30-60℃，攪拌粉碎，濾去水分得到濾渣；在所述濾渣中加入pH值為5-7的pH緩沖液，所述緩沖液的重量為所述濾渣的1-2倍，加入酵母菌發(fā)酵1-5天；發(fā)酵結(jié)束，濾出發(fā)酵液，發(fā)酵液過陽離子交換樹脂，用5倍柱體積的水洗脫，收集流出的第2倍和3倍量的洗脫液，洗脫液調(diào)節(jié)pH至5-7，濃縮干燥。本發(fā)明能增強作物對尿素的吸收并無任何副作用；并而提高尿素的利用率，使農(nóng)作物健壯的生長。
【專利說明】-種改性尿素、小分子活性有機質(zhì)及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于農(nóng)作物肥料領域，具體涉及包含小分子活性有機質(zhì)的改性尿素、該小 分子活性有機質(zhì)及其制備方法。該改性尿素適用于水稻、小麥、玉米、油菜、蔬菜等多種農(nóng)作 物。

【背景技術】
[0002] 尿素的外觀通常為白色晶體或粉末，是第一種以人工合成無機物質(zhì)而得到的有機 化合物。尿素一般用作植物的氮肥，是氮肥中含氮量最高的肥料，屬中性速效肥料。尿素為 有機態(tài)氮肥，在施入土壤中后，一小部分以分子態(tài)溶于土壤溶液中，通過氫鍵作用被土壤吸 附，其他大部分在脲酶的作用下水解成碳酸銨或碳酸氫銨，進而生成碳酸氫和氫氧化銨。然 后NH 4+能被植物吸收和土壤膠體吸附，NCCV也能被植物吸收，因此尿素施入土壤后不殘留 任何有害成分。另外，尿素中含有的縮二脲也能在脲酶的作用下分解成氨和碳酸。尿素在土 壤中的轉(zhuǎn)化受土壤pH、溫度和水分的影響，在土壤呈中性反應，水分適當時土壤溫度越高， 轉(zhuǎn)化越快；當土壤溫度l〇°C時尿素完全轉(zhuǎn)化成銨態(tài)氮需7至10天，當20°C需4至5天，當 30°C需2至3天即可。尿素水解后生成銨態(tài)氮，表施會引起氨的揮發(fā)，尤其是堿性或堿性土 壤上更為嚴重，因此在施用尿素時應深施覆土，水田要深施到還原層。
[0003] 我國改革開放以來，國民經(jīng)濟得到快速增長，以"科技創(chuàng)新，自主創(chuàng)新"已成為我國 目前工業(yè)發(fā)展的主流。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，為了獲得農(nóng)作物的增產(chǎn)，人們將大量化肥撒入農(nóng)田， 其中以N、P、K組成的復合肥（包括尿素）使用量越來越多，濃度越來越高。目前，尿素是使 用最廣譜，使用量最大的固體氮肥，施入土壤后在各種條件制約下，存有大量的殘余、揮發(fā)、 流失，少量被作物吸收，造成資源的浪費，并對生態(tài)環(huán)境與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生不良影響。 如果在減少普通尿素用量的基礎上，提高農(nóng)作物吸收率，降低對環(huán)境資源損害，同時提高尿 素對農(nóng)作物綜合效果，是推進中國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中一個非常關鍵的問題。在這個問題上， 有的發(fā)明人采用如何控制尿素揮發(fā)，"可控緩釋尿素肥料"來降低尿素揮發(fā)速度等，雖然取 得一點成效，真正利用現(xiàn)代科學技術，雖然在技術上取得了一些進步，但在實際運用中需要 解決的是提高尿素對農(nóng)作物的吸收率，減少用量、減輕農(nóng)民勞動強度；減少成本才是關鍵的 問題。為了解決這一關鍵性的難題，科研單位和生產(chǎn)尿素企業(yè)的科研人員在不斷的研究、探 索，仍然存在著尚未克服的技術難題。
[0004] 中國專利201110091760. 4公開了一種以豌豆、綠豆、玉米為原料制備的尿素添加 齊IJ，但并沒有進行詳細的研究，給出具體的技術方案，未能獲得最佳技術效果，因此有必要 對尿素添加劑進行進一步研究。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，實有必要提供一種小分子活性有機質(zhì)，該小分子活性有機質(zhì)從豌豆、綠 豆和玉米中提取，其添加到尿素中，可以增強農(nóng)作物對尿素吸收，并且可以降低尿素的揮發(fā) 速度，從而發(fā)揮更長的效果。
[0006] 此外，本發(fā)明還提供一種小分子活性有機質(zhì)的制備方法。
[0007] 另外，本發(fā)明還提供一種改性尿素，所述改性尿素施于土壤中，可以增加農(nóng)作物對 氮肥的吸收效率，減少氮肥的揮發(fā)，從而用較小的尿素就可以使農(nóng)作物的產(chǎn)量大大提高，節(jié) 省了尿素使用量，降低了農(nóng)作物耕種的成本。
[0008] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明通過以下技術方案來實現(xiàn)：
[0009] -種小分子活性有機質(zhì)的制備方法，其由以下步驟組成：
[0010] 1)取重量比例為（1-3) : (1-3) : (1-3)的豌豆、綠豆、玉米，加入重量為所述豌豆、 綠豆、玉米總重的5-10倍的水浸泡5-20小時，所述浸泡溫度為30-60°C，攪拌粉碎，濾去水 分得到濾渣；
[0011] 2)在所述濾渣中加入pH值為5-7的pH緩沖液，所述緩沖液的重量為所述濾渣的 1-2倍，加入酵母菌發(fā)酵1-5天；
[0012] 3)發(fā)酵結(jié)束，濾出發(fā)酵液，發(fā)酵液過陽離子交換樹脂，用5倍柱體積的水洗脫，收 集流出的第2倍和3倍量的洗脫液，洗脫液調(diào)節(jié)pH至5-7,濃縮干燥。
[0013] 經(jīng)過檢測，本發(fā)明所得干燥提取物主要含有氨基酸、蛋白質(zhì)、碳水化合物，其物理 化學性質(zhì)為：
[0014] 顏色：直觀淺咖啡色，有天然植物香味；
[0015] 溶解性：可溶于水；
[0016] 吸收：其20% (wt % )水溶液在570nm處顯示最大的吸光值，并隨氨基酸含量增加 成正比。
[0017] 優(yōu)選地，步驟1)中所述豌豆、綠豆、玉米的重量比為1:1:1 ;所述水的用量為所述 豌豆、綠豆、玉米總重量的6倍，所述浸泡溫度為40°C，所述浸泡時間為10小時。
[0018] 優(yōu)選地，步驟2)中所述pH緩沖液為磷酸鹽緩沖液，所述pH值為6,所述pH緩沖液 的添加重量為濾渣的2倍，所述酵母菌的添加量為濾渣重量的1 %，所述發(fā)酵時間為2天。
[0019] 優(yōu)選地，步驟3)中所述陽離子交換樹脂為D-85大孔丙酸烯系弱酸性陽離子交換 樹脂，所述洗脫液干燥前用PH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)至pH值為6。
[0020] 一種上述方法制得的小分子活性有機質(zhì)。
[0021] 一種改性尿素，所述改性尿素含有上述的小分子活性有機質(zhì)。
[0022] 優(yōu)選地，所述尿素與所述小分子活性有機質(zhì)的重量比為（50-200) :1。
[0023] 優(yōu)選地，所述尿素與所述小分子活性有機質(zhì)的重量比為80 :1。
[0024] 上述改性尿素的制備方法包括如下步驟：
[0025] (1)用水稀釋小分子活性有機質(zhì)，所述小分子活性有機質(zhì)添加重量為所述尿素的 (0. 5-2) % ；
[0026] (2)在氨和二氧化碳合成尿素的工藝中，在高塔造粒前，將步驟（1)中稀釋好的小 分子活性有機質(zhì)溶液按一定比例添加到尿素中，所述小分子活性有機質(zhì)通過過濾、流量器、 計量泵打入蒸發(fā)系統(tǒng)，確保其容量與穩(wěn)定器平衡（溫度、工藝壓力、真空度穩(wěn)定）；
[0027] ⑶進入商塔造粒；
[0028] (4)取樣化驗、分篩打包、制得改性尿素。
[0029] 本發(fā)明的優(yōu)選的制備方法是經(jīng)過篩選獲得的，以獲得最高的氨基酸含量為目標， 篩選過程如下：
[0030] 1、豌豆、綠豆、玉米比例的篩選：
[0031] 以氨基酸的含量為指標，對豌豆、綠豆、玉米的重量比例進行篩選，結(jié)果即為本發(fā) 明優(yōu)選比例，可以獲得最高的氨基酸含量。
[0032] 2、發(fā)酵粉的篩選：
[0033] 以氨基酸的含量為指標，對發(fā)酵粉的種類進行篩選，結(jié)果即為本發(fā)明酵母菌。
[0034] 3、陽離子交換樹脂的篩選：
[0035] 以氨基酸的含量為指標，對陽離子交換樹脂的種類進行篩選，結(jié)果即為本發(fā)明 D-85大孔丙酸烯系弱酸性陽離子交換樹脂。
[0036] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的改性尿素具有以下優(yōu)點：
[0037] 1)本發(fā)明的小分子活性有機質(zhì)從天然植物（豌豆、綠豆、玉米）中提煉，它含有豐 富的有機質(zhì)、有機態(tài)氮等多種營養(yǎng)物質(zhì)，添加到氮肥當中施于農(nóng)作物時，與農(nóng)作物有良好的 同源性，因此能增強作物對尿素的吸收并無任何副作用；同時含有長效的有機氮態(tài)和小分 子營養(yǎng)物質(zhì)，在有機質(zhì)的作用下，使得有機氮發(fā)揮逐步釋放，氮肥效果得到有效的增加，效 能得到加長，克服了普通尿素肥效不能緩慢釋放的技術難題。
[0038] 2)本發(fā)明的小分子活性有機質(zhì)結(jié)合尿素施入土壤后，為微生物提供了有效的培養(yǎng) 基，使微生物大量繁殖，微生物能夠分泌出多種活性酶，其中包括脲酶，從而有效促使尿素 的分解，全部以可被作物吸收的游離態(tài)離子供農(nóng)作物吸收，從而提高尿素的利用率。
[0039] 3)本發(fā)明的小分子活性有機質(zhì)在分子結(jié)構上，含有多種活性基因，如羧基 (-C00H)，氨基（-NH2)，化學性質(zhì)活潑，它能結(jié)合土壤中多種微量元素使其溶解，供農(nóng)作物有 效吸收生長，并能使土壤中的酸堿性穩(wěn)定，使pH維持在6到7左右，促使N、P、K及多種微 量元素更容易被農(nóng)作物吸收，使微生物在一個良好的環(huán)境中繁殖生長。由于微量元素易被 農(nóng)作物吸收，使農(nóng)作物中的多種活性酶更容易被激活，加速了養(yǎng)分的運轉(zhuǎn)和吸收，使農(nóng)作物 健壯的生長，使農(nóng)作物獲得更全面的養(yǎng)分，農(nóng)作物品質(zhì)得到大幅度的提升。由于多功能酶 (P450)的作用，生長細胞大于死亡細胞，具有顯著修復細胞解決藥害和降低農(nóng)藥殘留的效 果。

【具體實施方式】
[0040] 下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明的作更詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于 此，對于未特別注明的工藝參數(shù)或條件，可參照常規(guī)技術進行。
[0041] 實施例1
[0042] 一種小分子活性有機質(zhì)，其制備方法如下：
[0043] 分別將100kg豌豆、100kg綠豆、100kg玉米放入一大反應池中，加入1800L (6倍重 量）、溫度為40°C的水浸泡10小時，攪拌粉碎，濾去水分得到濾渣；
[0044] 濾渣加入其2倍重量的pH為6的磷酸鹽緩沖液，加入濾渣重量1 %的酵母菌在常 溫下發(fā)酵2天，每天翻動發(fā)酵物一次；
[0045] 發(fā)酵結(jié)束，濾出發(fā)酵液，發(fā)酵液過D-85大孔丙酸烯系弱酸性陽離子交換樹脂，用5 倍柱子體積的水洗脫，收集流出的第2倍和3倍量的洗脫液，洗脫液調(diào)節(jié)pH值為6,濃縮干 燥得3kg小分子活性有機質(zhì)。
[0046] 經(jīng)過檢測，本發(fā)明所得干燥提取物主要含有氨基酸、蛋白質(zhì)、碳水化合物，其物理 化學性質(zhì)為：
[0047] 顏色：直觀淺咖啡色，有天然植物香味；
[0048] 溶解性：可溶于水；
[0049] 吸收：其20%水溶液在570nm處顯示最大的吸光值，并隨氨基酸含量增加成正比。
[0050] 實施例2
[0051] 一種小分子活性有機質(zhì)，其制備方法如下：
[0052] 分別將50kg豌豆、100kg綠豆、100kg玉米放入一大反應池中，加入2500L (10倍重 量）、溫度為60°C的水浸泡5小時，攪拌粉碎，濾去水分得到濾渣；
[0053] 濾渣加入其1倍重量的pH為5的磷酸鹽緩沖液，加入濾渣重量1 %的酵母菌在常 溫下發(fā)酵1天，每天翻動發(fā)酵物一次；
[0054] 發(fā)酵結(jié)束，濾出發(fā)酵液，發(fā)酵液過D-85大孔丙酸烯系弱酸性陽離子交換樹脂，用5 倍柱子體積的水洗脫，收集流出的第2倍和3倍量的洗脫液，洗脫液調(diào)節(jié)pH值為6,濃縮干 燥得2. 5Kg小分子活性有機質(zhì)。
[0055] 實施例3
[0056] -種小分子活性有機質(zhì)，其制備方法如下：
[0057] 分別將150kg豌豆、100kg綠豆、50kg玉米放入一大反應池中，加入1500L(5倍重 量）、溫度為30°C的水浸泡20小時，攪拌粉碎，濾去水分得到濾渣；
[0058] 濾渣加入其2倍重量的pH為7的磷酸鹽緩沖液，加入濾渣重量1 %的酵母菌在常 溫下發(fā)酵5天，每天翻動發(fā)酵物一次；
[0059] 發(fā)酵結(jié)束，濾出發(fā)酵液，發(fā)酵液過D-85大孔丙酸烯系弱酸性陽離子交換樹脂，用5 倍柱子體積的水洗脫，收集流出的第2倍和3倍量的洗脫液，洗脫液調(diào)節(jié)pH值為6,濃縮干 燥得3. 2Kg小分子活性有機質(zhì)。
[0060] 實施例4
[0061] 一種小分子活性有機質(zhì)，其制備方法如下：
[0062] 取一定重量比的干燥的豌豆、綠豆、玉米，用6倍重量的40°C的水浸泡10小時，攪 拌粉碎，濾去水分得到濾渣；
[0063] 濾渣加入其2倍重量的pH值為6的磷酸鹽緩沖液，加入1 %的酵母菌在常溫下發(fā) 酵，發(fā)酵期間每天翻動發(fā)酵物一次，發(fā)酵時間為2天；
[0064] 發(fā)酵結(jié)束，濾出發(fā)酵液，發(fā)酵液過D-85大孔丙酸烯系弱酸性陽離子交換樹脂，用5 倍柱體積的水洗脫，收集流出的第2倍和3倍量的洗脫液，洗脫液調(diào)節(jié)pH值為6,濃縮干燥 即得。
[0065] 一種改性尿素的制備方法包括如下步驟：
[0066]用水稀釋小分子活性有機質(zhì)；
[0067] 在氨和二氧化碳合成尿素的工藝中，在高塔造粒前，將稀釋好的小分子活性有機 質(zhì)溶液按一定比例添加到尿素中，所述小分子活性有機質(zhì)添加重量為所述尿素的1.25% ; [0068] 所述小分子活性有機質(zhì)通過過濾、流量器、計量泵打入蒸發(fā)系統(tǒng)，確保其容量與穩(wěn) 定器平衡（溫度、工藝壓力、真空度穩(wěn)定）；
[0069] 進入商塔造粒；
[0070] 取樣化驗、分篩打包、制得改性尿素。
[0071] 施用改性尿素和沒用改性尿素的玉米地畝產(chǎn)量情況：
[0072] 在南京市，采用蘇玉19號，在春季進行播種，并施用本實施例制得的改性尿素，每 畝玉米畝產(chǎn)量如下：
[0073]

【權利要求】
1. 一種小分子活性有機質(zhì)的制備方法，其由以下步驟組成： 1) 取重量比例為（1-3) : (1-3) : (1-3)的豌豆、綠豆、玉米，加入重量為所述豌豆、綠豆、 玉米總重的5-10倍的水浸泡5-20小時，所述浸泡溫度為30-60°C，攪拌粉碎，濾去水分得到 濾渣； 2) 在所述濾渣中加入pH值為5-7的pH緩沖液，所述緩沖液的重量為所述濾渣的1-2 倍，加入酵母菌發(fā)酵1-5天； 3) 發(fā)酵結(jié)束，濾出發(fā)酵液，發(fā)酵液過陽離子交換樹脂，用5倍柱體積的水洗脫，收集流 出的第2倍和3倍量的洗脫液，洗脫液調(diào)節(jié)pH至5-7,濃縮干燥。
2. 根據(jù)權利要求1所述的小分子活性有機質(zhì)的制備方法，其特征在于，步驟1)中所述 豌豆、綠豆、玉米的重量比為1:1:1 ;所述浸泡溫度為40°C，所述浸泡時間為10小時。
3. 根據(jù)權利要求1所述的小分子活性有機質(zhì)的制備方法，其特征在于，步驟2)中所述 pH緩沖液為磷酸鹽緩沖液，所述pH值為6,所述pH緩沖液的添加重量為濾渣的2倍，所述 酵母菌的添加量為濾渣重量的1 %，所述發(fā)酵時間為2天。
4. 根據(jù)權利要求1所述的小分子活性有機質(zhì)的制備方法，其特征在于，步驟3)中所述 陽離子交換樹脂為D-85大孔丙酸烯系弱酸性陽離子交換樹脂。
5. -種權利要求1-4任一項所述的方法制得的小分子活性有機質(zhì)。
6. -種改性尿素，其特征在于，所述改性尿素含有權利要求5所述的小分子活性有機 質(zhì)。
7. 根據(jù)權利要求6所述的改性尿素，其特征在于，所述尿素與所述小分子活性有機質(zhì) 的重量比為（50-200) :1。
8. 根據(jù)權利要求7所述的改性尿素，其特征在于，所述尿素與所述小分子活性有機質(zhì) 的重量比為80 :1。
【文檔編號】C05G3/08GK104098411SQ201410366769
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月29日 優(yōu)先權日:2014年7月29日
【發(fā)明者】程網(wǎng)英, 李永豐, 馬寧遠, 夏賢瑛 申請人:南京正美實農(nóng)化有限公司