[發明專利]聚天冬氨酸鹽改性緩釋尿素、制備方法及應用

在審

• 申請號: 201410575010.8
• 申請日: 2014-10-23
• 公開（公告）號: CN104447132A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 王洪媛;劉宏斌;楊晉輝;陳艷雪;翟麗梅;劉申;雷秋良;武淑霞
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所
• 主分類號: C05G3/08
• 分類號: C05G3/08
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君

技術領域

本發明涉及肥料制備領域，具體涉及一種聚天冬氨酸鹽改性緩釋尿素、制備方法及應用。

背景技術

肥料是農作物的糧食，是農業生產中必不可少的基本生產資料，然而，尿素直接施入土壤中利用率較低，我國化肥的利用率僅30-40％，其余部分大都通過淋溶、徑流、氨揮發等途徑損失，不但造成資源浪費，同時產生地下水污染或地表水富營養化等環境問題。而且，隨著經濟發展，偏施化肥不但無法滿足優質農產品生產的需要，反而會加劇土壤酸化、土壤板結。

尤其是對于設施菜地，為了獲得高產，往往施用大量的化肥尤其是氮肥(據報道其投入量是大田的5-10倍甚至更高)，其高投入、高強度的生產方式帶來了一些問題：N、P富集，養分失衡，土壤酸化，土壤次生鹽漬化嚴重，部分種植年限長的設施菜地已經不能繼續高產。不合理大量投肥是造成以上問題的主要原因，而且隨著N的富集，勢必引起土壤中N素的過剩、累積，鹽漬化嚴重，表現為農作物的生理干旱，引起蔬菜生長發育不良，植株抗病性下降，病蟲害加重等后果，嚴重影響蔬菜的質量和品質。同時硝酸鹽的累積，可引起蔬菜對各營養元素吸收不平衡，酸性土壤中硝酸鹽的累積可引起Fe、Mn中毒和發生Zn、Cu缺乏癥；從離子毒害性的角度分析，土壤中NO₃^-過量累積，可使蔬菜體內的硝酸鹽積累，品質變劣，降低蔬菜的市場競爭力，人體攝入的硝酸鹽在細菌作用下可還原為亞硝酸鹽，在人體胃腔中形成強力致癌物——亞硝胺，從而誘發消化系統癌變，危害人類自身健康。N素富集的另一個負面影響是，N素能導致地下水硝態氮的污染，過量的硝態氮會造成氮氧化物等溫室氣體的大量釋放，使設施菜地內有害氣體聚集量增加，對蔬菜生長產生直接危害。但是化肥對于農作物生長不可或缺，尤其是氮肥，如何在施肥和使設施菜地能夠可持續發展之間找到平衡是需要我們解決的一個迫切問題。

將尿素進行化學改性使其緩慢分解，可更長時間給植物提供營養，提高肥料利用率，減少面源污染，從而提高施肥的經濟效益、社會效益和環境效益，因此，施用緩釋肥料成為解決此問題的有效途徑。緩釋肥料能有效控制養分釋放速度，延長肥效期，滿足作物整個生育期對養分的需求，能最大限度地提高肥料利用率，提高施肥的經濟效益、社會效益和環境效益，因而，成為世界肥料研究的熱點。

目前緩釋尿素的研究主要集中在包膜緩控釋肥以及脲甲醛肥料的制備及其應用上。包膜材料大多采用礦粉、蠟、聚合物、硫磺、高分子樹脂等對尿素進行包裹，此類包膜材料難以降解，對土壤微環境的破壞作用，存在較大的爭議，同時由于包膜材料需要特殊的材料和制備工藝，造成其價格過高，約為普通肥料的5-8倍，所以很難大范圍推廣應用。

脲甲醛肥料制備是將尿素和甲醛按照一定比例關系混合，先在堿性條件和較高溫度(80℃左右)反應生成小分子化合物以及部分低聚物，然后再通過加酸調節反應液為酸性，聚合生成聚合物不同的低聚物和部分分子量較大的聚合物，即為脲甲醛肥料。在脲甲醛肥料制備過程中，很難控制其反應生成單一的低聚物，由于反應過程難以控制，不可避免會生成分子量較大的聚合物，所以脲甲醛肥料的肥效期較長，較多組分在120天左右，一些組分甚至能夠達到1年以上，從而很難被當季作物利用，造成浪費，另一方面，脲甲醛肥料速效成分所占比例較少，施用時容易造成作物生長前期氮素供應不足而引起營養不良。

關于緩控釋肥性能的界定并不是控釋期越長肥料越好，緩控釋肥的養分釋放特征應該與施用的作物生長期和需肥規律相吻合，能夠滿足作物在各個不同生育期生長發育對養分的需求，尤其是在作物的最大需肥期，控釋肥應同時出現養分釋放高峰期，才能大幅度提高肥料的利用率，因此控釋期的長短應以作物而宜，控釋期不一定越長越好，關鍵是緩控釋肥料養分釋放是否與所施用的作物對養分的需求相同步。國外此項技術比較成熟，但制備脲甲醛肥料成本較高，一般純的脲甲醛肥料價格大于5000元/噸，即使是脲甲醛復合肥的售價也在3500元左右，是普通尿素價格的1-4倍，所以脲甲醛肥料的應用受到一定限制，目前主要應用于一些高級花卉、高爾夫球場等領域。

綜上可知，目前由于脲甲醛肥料控釋期較長，與生長期較短的農作物生長規律不符，同時價格昂貴，因此在農業方面的應用較少。

發明內容

為了調節緩釋期，同時降低成本，本發明提供了一種聚天冬氨酸鹽改性緩釋尿素、制備方法及應用。

為了實現本發明的目的，本發明首先提供一種聚天冬氨酸鹽改性緩釋尿素的制備方法，包括以下步驟：

(1)將甲醛加入到反應釜中，調節為弱堿性，加入尿素，在小于55℃的條件下反應，得到緩釋尿素懸浮液；