一种兼具硝化抑制和脲酶抑制功能的制剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种兼具硝化抑制和脲酶抑制功能的制剂及其制备方法，属于肥料增 效剂技术领域。
【背景技术】
[0002] 作物利用氮素的形式有三种：①有机氮，如：酰胺态氮、氨基酸等；②铵态氮，如： 氯化铵、硫酸铵等；③硝态氮，如：硝酸钙、硝酸钠等。其中铵态氮和硝态氮可直接被植物吸 收到体内，参与光合作用，合成作物所需蛋白质。有机氮需要经过一定的时间降解或水解 后，转化为铵态氮或者硝态氮才能被植物所利用。固作物从土壤中吸收的氮素主要是铵盐 和硝酸盐，即铵态氮和硝态氮。土壤带有负电荷，铵态氮带有正电荷，两者结合可以形成稳 定的胶体，不易被淋洗或径流而流失，形成局部氮守恒。而硝态氮带有负电荷，不能和带电 荷的土壤形成胶体，很容易随雨水、灌溉水流失。所以，植物对不同的氮素形式吸收利用速 率不同，硝态氮属于速效氮，铵态氮属于中效氮，酰胺态氮属于缓效氮，三者的混合供给方 可满足作物对氮素的持久需求，从而提高氮肥利用率。
[0003] 液态硝铵尿素是一种高效的液体氮肥。在合成尿素过程中，将汽提后的尿素溶液 中存留的氨与合成塔尾气中的氨进行转化，使用硝酸在中和段产生硝酸铵，然后，将尿素和 硝酸铵溶液混合在一起就制备得液态硝铵尿素。故，其为速效硝态氮、中效铵态氮和缓效酰 胺态氮的混合物，可满足作物对不同氮素的需求，延长作物可利用氮素的时间。
[0004] 使用液态硝铵尿素虽可提高氮肥利用率，但由于土壤中具有大量的脲酶和硝化细 菌，前者可促进酰胺态氮向铵态氮转化，后者在硝化反应下加速铵态氮向硝态氮转化，若此 生物化学过程进程过快，产生的硝态氮不仅容易被淋溶而污染地下水或地表水，而且生成 的硝态氮还可以通过反硝化作用而释放N2O进入大气，从而造成氮素浪费和环境污染。
[0005] 土壤中酰胺态氮在脲酶的作用下可转化为脲酸，而后进一步转化为氨气和铵态 氮，若抑制住脲酶的活性，则可抑制酰胺态氮向铵态氮的转化，同时也减少了氨的挥发。具 体反应式如下：
[0006] (NH4) 2C0 - (NH4) 2C00H - NH3+H2C03- NH /+HCO3 (脲酶作用）。
[0007] 硝化反应过程可分为两步，第一步为NH4+氧化为NH2OH,而后进一步氧化为NO 2 _， 参与这一步的细菌为亚硝化细菌，其代表有亚硝化单细胞菌属，第二步氧化成NO3'参与的 细菌为硝化细菌，其代表为硝化杆菌属。在这两步反应中，只要抑制其中的一步，整个硝化 过程就会被抑制。具体反应式如下：
[0008] 硝化作用：NH4++02- NH 20H (亚硝化单细胞菌属），
[0012] 为了减少氮的损失，人们发明了一系列脲酶抑制剂和硝化抑制剂，其中脲酶抑制 剂-正丁基硫代磷酰三胺可强烈地抑制土壤中脲酶的活性，从而减缓了酰胺态氮向铵态氮 的转化速率。2-氯-6-三氯甲基吡啶是一种近年来新发现的硝化抑制剂，其在含氮肥料 中少量添加就可以有效地抑制土壤中硝化细菌的活性，从而延缓铵态氮向硝态氮的转化速 率，减少硝态氮的淋溶损失，以及反硝化产生的氮氧化物等氮素的损失。2-氯-6-三氯甲基 吡啶难溶于水或其他无机溶剂，其在固体肥中的常规添加方法为固-固混合方式，但液态 硝铵尿素为液体肥，2-氯-6-三氯甲基吡啶与液态硝铵尿素无法直接混合使用。
【发明内容】
[0013] 本发明的目的首先是提供了一种兼具有硝化抑制和脲酶抑制功能的制剂及其制 备方法。
[0014] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
[0015] -种兼具硝化抑制和脲酶抑制功能的制剂，包括如下质量份数比 的原料：正丁基硫代磷酰三胺：2_氯-6-三氯甲基吡啶：溶剂：乳化剂= 1: (0. 5-1. 0) : (1. 0-5. 0) : (1. 0-5. 0);其中所述的溶剂为混合有机溶剂，采用甲醇、乙醇、甲 苯、二甲苯、N，N-二甲基甲酰胺中的一种或几种混合物；所述的乳化剂为混合乳化剂，采用 蓖麻油聚氧乙烯醚（601#，山东天道生物工程有限公司）、三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚（400#， 山东天道生物工程有限公司）、烷基酚甲醛树脂聚氧乙烯醚（700#，山东天道生物工程有限 公司）和十二烷基苯磺酸钙（500#，山东天道生物工程有限公司）中的一种或几种混合物。
[0016] 所述的原料质量份数比优选为：正丁基硫代磷酰三胺：2_氯-6-三氯甲基吡啶： 溶剂：乳化剂=1: (〇· 5-0. 7) : (1. 5-2. 5) : (2. 5-4. 5)。
[0017] 同时，本发明还提供了一种具有上述特征的兼具硝化抑制和脲酶抑制功能的制剂 的制备方法，包括如下步骤：1)采用上述质量份数比的混合有机溶剂，加入到1000L带有搅 拌装置和加热装置的反应器中，加热到40-60°C ;2)将所述质量份数比的正丁基硫代磷酰三 胺和2-氯-6-三氯甲基吡啶加入步骤1)的混合有机溶剂中，搅拌至全溶；3)将所述质量 份数比的混合乳化剂加入步骤2)中，搅拌均匀，冷却至室温，即得浅黄色透明兼具硝化抑 制和脲酶抑制功能的制剂。
[0018] 本发明的工作原理及有益效果如下：
[0019] (1)本发明的制剂是一种含有有效成分正丁基硫代磷酰三胺和2-氯-6-三氯甲基 吡啶，其通过将正丁基硫代磷酰三胺和2-氯-6-三氯甲基吡啶制备成混合制剂加入到液态 硝铵尿素中，其中有效成分正丁基硫代磷酰三胺可以有效地减缓液态硝铵尿素中酰胺态氮 向铵态氮转化速率，同时2-氯-6-三氯甲基吡啶又可降低铵态氮向硝态氮的转化速率，还 减少NO2'NO3·的淋溶损失，也可进一步减少反硝化作用NOx逸出，从而提高氮肥利用率，增 加作物产量，减少氮肥对环境的污染。
[0020] (2)本发明中的正丁基硫代磷酰三胺是一种比较成熟的脲酶抑制剂，在农业中 应用也比较广泛，其施用于土壤中后可减缓酰胺态氮向铵态氮的转化，减少氨的挥发。 2-氯-6-三氯甲基吡啶是世界上公认的硝化抑制剂，其施用土壤中后起到抑制NH4+硝化的 作用。因为液态硝铵尿素中的铵态氮或者酰胺态氮经脲酶水解的铵态氮，在土壤中硝化细 菌的作用下生成硝态氮，而2-氯-6-三氯甲基吡啶会对硝化细菌的活性起到抑制作用，从 而减缓了 NH4+- NO 3的过程，相应地减少了 NO 3 _的淋溶损失，也减少了 N2O温室气体的排 放。
[0021] (3)液态硝铵尿素是未来单质氮素肥料的主流方向，其即可单独使用，又可作为液 体复混肥的原料进行复配使用。其因同时含有缓效氮-酰胺态氮、中效氮-铵态氮和速效 氮-硝态氮三种氮素形式，可为作物提供混合态氮素营养。本发明通过将脲酶抑制剂一一 正丁基硫代磷酰三胺和硝化抑制剂一一2-氯-6-三氯甲基吡啶同时加入到液态硝铵尿素 中，施肥与节氮同时进行，节工省时。
[0022] (4)本发明的制剂可以很方便地应用于液态硝铵尿素中，有效成分正丁基硫代磷 酰三胺和2-氯-6-三氯甲基吡啶可随液态硝铵尿素滴灌或机械深施于土壤中，非常适用于 设施农业。添加兼具硝化抑制和脲酶抑制功能制剂的液态硝铵尿素施入土壤中后，在几周 甚至几个月内，氮素的损失可得到大大地抑制，从而提高了氮素可被作物利用的比例，提高 作物品质和产量，减少NO3 -的淋溶损失，降低因施氮而导致的N2O的挥发逸出，有利于环境 的保护。
[0023] 综上所述，本发明提供了一种能够方便地应用于设施农业的，兼具硝化抑制和脲 酶抑制功能的制剂，从而提高氮肥利用率，其制备方法简单，操作方便。
【具体实施方式】
[0024] 实施例1
[0025] 本实施例的一种兼具硝化抑制和脲酶抑制功能的制剂及其制备方法：将250kg溶 剂（甲醇150kg、甲苯IOOkg混合溶剂）加入到2000L带搅拌和加热装置的反应釜内，加热 至50°C，再加入IOOkg正丁基硫代磷酰三胺50kg2-氯-6-三氯甲基吡啶，搅拌至全溶，然后 计入250kg乳化剂（烷基酚甲醛树脂聚氧乙烯醚）搅拌混合均匀，冷却至室温25°C，即得正 丁基硫代磷酰三胺含量为15 %、2-氯-6-三氯甲基吡啶含量为7. 5 %的浅黄色透明的兼具 硝化抑制和脲酶抑制功能的制剂。
[0026] 本实施例的制剂可以很方便地应用于液态硝铵尿素中，有效成分正丁基硫代磷酰 三胺和2-氯-6-三氯甲基吡啶可随液态硝铵尿素滴灌或机械深施于土壤中，非常适用于设 施农业。添加兼具硝化抑制和脲酶抑制功能制剂的液态硝铵尿素施入土壤中后，在几周甚 至几个月内，氮素的损失可得到大大地抑制，从而提高了氮素可被作物利用的比例，提高作 物品质和产量，减少NO3·的淋溶损失，降低因施氮而导致的N2O的挥发逸出，有利于环境的 保护。本实施例提供的一种能够方便地应用于设施农业的，具有氮肥增效功能的制剂，从而 提高氮肥利用率，其制备方法简单，操作方便。
[0027] 实施例2
[0028] 本实施例的一种兼具硝化抑制和脲酶抑制功能的制剂及其制备方法：将200kg溶 剂（二甲苯l〇〇kg，乙醇IOOkg混合溶剂）加入到1000L带搅拌和加热装置的反应釜内，加 热至50°C，再加入IOOkg正丁基硫代磷酰三胺和50kg2-氯-6-三氯甲基吡啶，搅拌至全溶， 然后计入200kg乳化剂（十二烷基苯磺酸钙）搅拌混合均匀，冷却至室温25°C，即得正丁基 硫代磷酰三胺含量为18 %、2-氯-6-三氯甲基吡啶含量为9 %的浅黄色透明的兼具硝化抑 制和脲酶抑制功能的制剂。
[0029] 本实施例的制剂可以很方便地应用于液态硝铵尿素中，有效成分正丁基硫代磷酰 三胺和2-氯-6-三氯甲基吡