一种肥料中尿素缓释性检测方法与它的用途
【专利摘要】本发明涉及一种肥料中尿素缓释性检测方法，所述方法包括肥料前处理、尿素前处理、水解、氨释放与吸收、测定等几个步骤。本发明还涉及所述方法在缓释复混肥、增值尿素与稳定性尿素缓释性能的测试、研究和标准制定中的应用。本发明的方法测定结果稳定，不受土壤差异的影响，且测定速度快，省时省力，可为肥料中氮素缓释性能的研究和产品标准的制定提供一种可靠的检测方法。
【专利说明】一种肥料中尿素缓释性检测方法与它的用途
【【技术领域】】
[0001]本发明属于肥料研究【技术领域】。更具体地，本发明涉及一种肥料中尿素缓释性检测方法，还涉及所述方法的用途。
【【背景技术】】[0002]尿素是我国主要的化学氮肥品种，占氮肥消耗总量的65%左右。尿素氮肥活性强，损失途径多，施入土壤的尿素氮肥经过转化后，除被作物吸收和土壤固持外，相当部分氮素通过氨挥发、硝化、反硝化、径流和淋溶等途径损失，我国氮肥利用效率一直处于较低水平，全国大田作物氮肥平均利用率仅在30%左右。近年来，我国科研工作者通过对化肥特别是氮肥进行改性增效研究，如包膜尿素、脲醛肥料、稳定性肥料等，取得了一定的效果(赵秉强，杨相东，李燕婷等，《我国新型肥料发展若干问题的探讨》，磷肥与复肥，2012，27 (3):1-4)。然而，目前对肥料中尿素缓释性的检测方法普遍较繁琐，费时费力，且影响因素多，结果不够稳定，影响新型尿素产品性能的规范，制约该行业的发展。如我国2010年发布的化工行业标准(HG/T4135-2010稳定性肥料)中采用土壤培养的方法测得尿素残留差异率，用这个指标来表征尿素的缓释性能，其中规定了用于培养和分解尿素土壤的PH(5.5~8.5)，但不同来源、不同肥力、不同区域的土壤差异巨大，对尿素转化的影响显著不同，如菜地土壤和种植小麦的土壤、红壤和石灰性土壤、西北的灰漠土和东北的黑土等，导致测定结果不稳定，对新型尿素产品的质量难以规范。另外，还有些分析部门选用分时期取样的方法评价新型尿素的缓释性，有的耗时长达一个多月，难以快速检测产品质量，影响企业的生产和销
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[0003]本发明根据尿素可被尿素酶(大豆酵素)分解的基本原理，利用常规的实验室仪器设备对肥料中尿素的缓释性检测方法进行了研究，试验结果稳定，不受土壤差异的影响，且测定速度快，省时省力。本发明人在总结现有技术的基础上进行了大量试验研究工作，终于完成了本发明。
[0004]【
【发明内容】
】
[0005][要解决的技术问题]
[0006]本发明的目的是提供一种肥料中尿素缓释性检测方法。
[0007]本发明的另一个目的是提供所述方法的用途。
[0008][技术方案]
[0009]本发明是通过下述技术方案实现的。
[0010]本发明方法在于首先测定肥料中尿素的含量，再以等量的普通尿素为对照，配制成一定浓度的溶液，经尿素酶(大豆酵素)水解后，再加入氧化镁悬浮液释放出氨，释放出的氨被硼酸吸收液吸收，再用一定浓度的硫酸溶液进行滴定，从而分别得到测试肥料与普通尿素对照消耗的硫酸溶液体积，可计算出测试肥料的氨挥发抑制率，以这个指标表示肥料中尿素的缓释性能。
[0011]本发明涉及一种肥料中尿素缓释性检测方法，所述方法的步骤如下:[0012]A、肥料前处理
[0013]采用二乙酰一肟比色法测定肥料中的尿素含量为以所述肥料总重量计&%，然后称取Ig?3g所述的含尿素肥料，将它溶解于200mL水中，再用水定容至500mL，过滤，得到一种滤液I。
[0014]所述的二乙酰一肟比色法为我国化工行业标准《HG/T4135-2010稳定性肥料》(中华人民共和国工业和信息化部于2010年11月22日发布)中规定的方法。尿素与二乙酰一肟(DAM)产生显色反应，在氨基硫脲、磷酸和硫酸存在时，可以消除或减少多种干扰因素，用分光光度计在520nm处测定吸光度，得到相应的尿素含量。
[0015]其中，所述的含尿素肥料是稳定性尿素、脲醛肥料、增值尿素、脲铵氮肥或含有尿素的复混肥料。
[0016]B、尿素前处理
[0017]按照在步骤A所称取含尿素肥料中的尿素量称取尿素，将它溶解于200mL水中，再用水定容至500mL，过滤，得到一种滤液II。
[0018]C、水解
[0019]将2mL?IOmL在步骤A得到的滤液I与2mL?IOmL在步骤B得到的滤液II，分别加到置于冰浴里的扩散皿中，保持3min?5min ;然后往扩散皿的内室中加入2mL?5mL浓度以重量计2%?3%硼酸溶液和2?4滴甲基红-溴甲酚绿混合指示剂，同时在扩散皿外侧边缘均匀涂抹碱性甘油，盖上扩散皿盖；再从扩散皿盖孔处往扩散皿外室中添加5mL?IOmL浓度以重量计0.05%?0.2%尿素酶水溶液，盖上扩散皿盖以保证密封，接着将扩散皿置于温度25°C的恒温箱中培养20min?40min。
[0020]其中，所述的甲基红-溴甲酚绿混合指示剂是滴定常用指示剂；所述的硼酸溶液为常规的氨吸收液；所述的碱性甘油为扩散皿的密闭剂(鲁如坤主编，《土壤农业化学分析方法》，中国农业科技出版社，1999)。
[0021]尿素酶，即脲酶，一种含镍的寡聚酶，具有绝对专一性，特异性地催化尿素水解释放出氨和二氧化碳。
[0022]所述的尿素酶水溶液是采用下述方法制备的:
[0023]称取0.05g?0.2g尿素酶于研钵中，研细后，加入5mL?IOmL水，继续研磨至膏状，然后全部转移至IOOmL容量瓶中，定容，摇匀，得到所述的尿素酶水溶液。
[0024]所述的尿素酶水溶液是在温度2 V?6°C下保存的。
[0025]所述的扩散皿为常规实验室玻璃仪器，如江苏省泰兴市沪可玻璃制品有限公司以商品名扩散皿(康维皿)销售的扩散皿。
[0026]所述的冰浴是为了在水解步骤降低扩散皿的温度，以防止加入的尿素酶水溶液与滤液中的尿素反应过快，导致氨损失。
[0027]所述的研钵为常规实验室玻璃仪器，如上海耶茂仪器仪表有限公司以商品名研钵销售的研钵。
[0028]D、氨释放与吸收
[0029]从恒温箱中取出盛有肥料和尿素的扩散皿，将2mL?6mL浓度以重量计2%?10%氧化镁悬浮液加到所述扩散皿外室中，盖上扩散皿盖，接着将扩散皿置于温度37°C?45°C的恒温箱中继续培养30min?60min。[0030]其中，所述的氧化镁悬浮液是采用下述方法制备的:
[0031]称取2g~IOg氧化镁，加水定容至IOOmL,摇匀得到所述的氧化镁悬浮液。使用时，须在搅拌的情况下吸取氧化镁悬浮液。
[0032]EdiJS
[0033]从恒温箱中取出扩散皿，置于冰浴中，保持5min~lOmin，再用浓度0.01mol/L~
0.03mol/L硫酸溶液分别进行滴定，得到消耗硫酸溶液体积分别为V和Vtl，其中V为步骤C吸取的滤液I消耗硫酸溶液体积为步骤C吸取的滤液II消耗硫酸溶液体积；然后按照下述公式计算出氨挥发抑制率W:
[0034]W= (V0-V) /V0X 100%
[0035]所述的冰浴是为了在氨释放与吸收步骤通过降低温度，终止扩散皿外室的氨继续挥发，不影响后续样品的测定结果。
[0036][有益效果]
[0037]本发明根据尿素可被尿素酶(大豆酵素)分解为二氧化碳和氨的基本原理，利用常规的实验室仪器设备测定释放出的氨，用氨挥发抑制率表示肥料中尿素的缓释性，测定结果稳定，不受土壤差异的影响，且测定速度快，省时省力，可为肥料缓释性能的研究和产品标准的制定提供一 种可靠的检测方法。
【【具体实施方式】】
[0038]通过下述实施例将能够更好地理解本发明。
[0039]方法实施例
[0040]在下述实施例中，氧化镁悬浮液是采用下述方法制备的:
[0041]称取2g~IOg氧化镁，加水定容至IOOmL,摇匀得到所述的氧化镁悬浮液。
[0042]尿素酶水溶液是采用下述方法制备的:
[0043]称取0.05g~0.2尿素酶于研钵中，研细后，加入5mL~IOmL水，继续研磨至膏状，然后全部转移至IOOmL容量瓶中，定容，摇匀得到所述的尿素酶水溶液，备用。
[0044]实施例1:肥料中尿素缓释性检测方法
[0045]该实施例的实施步骤如下:
[0046]A、肥料前处理
[0047]采用二乙酰一肟比色法测定肥料中的尿素含量以所述肥料总重量计&%，然后称取Ig所述的含尿素肥料，将它溶解于200mL水中，再用水定容至500mL，过滤，得到一种滤液I ;
[0048]B、尿素前处理
[0049]按照在步骤A所称取腐植酸缓释复混肥料中的尿素量称取尿素，将它溶解于200mL水中，再用水定容至500mL，过滤，得到一种滤液II ；
[0050]C、水解
[0051]将2mL在步骤A得到的滤液I与2mL在步骤B得到的滤液II，分别加到置于冰浴里的扩散皿中，保持3min ;然后往扩散皿的内室中加入2mL浓度以重量计2%硼酸溶液和2滴甲基红-溴甲酚绿混合指示剂，同时在扩散皿外侧边缘均匀涂抹碱性甘油，盖上扩散皿盖；再从扩散皿盖孔处往扩散皿外室中添加IOmL浓度以重量计0.05%尿素酶水溶液，盖上扩散皿盖以保证密封，接着将扩散皿置于温度25°C的恒温箱中培养20min ；
[0052]D、氨释放与吸收
[0053]从恒温箱中取出盛有肥料和尿素的扩散皿，将2mL浓度以重量计2%氧化镁悬浮液加到所述扩散皿外室中，盖上扩散皿盖，接着将扩散皿置于温度37°C的恒温箱中继续培养30min ；
[0054]EJlJS
[0055]从恒温箱中取出扩散皿，置于冰浴中，保持5min，再用浓度0.01mol/L硫酸溶液分别进行滴定，得到消耗硫酸溶液体积分别为V和Vtl，其中V为步骤C吸取的滤液I消耗硫酸溶液体积.χ为步骤C吸取的滤液II消耗硫酸溶液体积；然后按照下述公式计算出氨挥发抑制率W:
[0056]W= (V0-V) /V0X 100%
[0057]得到W=I0.52%
[0058]实施例2:肥料中尿素缓释性检测方法
[0059]该实施例的实施步骤如下:
[0060]A、肥料前处理
[0061]采用二乙酰一肟比色法测定肥料中的尿素含量以所述肥料总重量计&%，然后称取3g所述的含尿素肥料，将它溶解于200mL水中，再用水定容至500mL，过滤，得到一种滤液I ;
[0062]B、尿素前处理
[0063]按照在步骤A所称取海藻酸尿素中的尿素量称取尿素，将它溶解于200mL水中，再用水定容至500mL，过滤，得到一种滤液II ；
[0064]C、水解
[0065]将IOmL在步骤A得到的滤液I与IOmL在步骤B得到的滤液II，分别加到置于冰浴里的扩散皿中，保持5min ;然后往扩散皿的内室中加入5mL浓度以重量计3%硼酸溶液和4滴甲基红-溴甲酚绿混合指示剂，同时在扩散皿外侧边缘均匀涂抹碱性甘油，盖上扩散皿盖；再从扩散皿盖孔处往扩散皿外室中添加IOmL浓度以重量计0.2%尿素酶水溶液，盖上扩散皿盖以保证密封，接着将扩散皿置于温度25°C的恒温箱中培养40min ；
[0066]D、氨释放与吸收
[0067]从恒温箱中取出盛有肥料和尿素的扩散皿，将6mL浓度以重量计10%氧化镁悬浮液加到所述扩散皿外室中，盖上扩散皿盖，接着将扩散皿置于温度45°C的恒温箱中继续培养 60min ；
[0068]EJlJS
[0069]从恒温箱中取出扩散皿，置于冰浴中，保持lOmin，再用浓度0.03mol/L硫酸溶液分别进行滴定，得到消耗硫酸溶液体积分别为V和Vtl，其中V为步骤C吸取的滤液I消耗硫酸溶液体积.χ为步骤C吸取的滤液II消耗硫酸溶液体积；然后按照下述公式计算出氨挥发抑制率W:
[0070]W= (V0-V) /V0X 100%
[0071]得到W=15.50%
[0072]实施例3:肥料中尿素缓释性的检测方法[0073]该实施例的实施步骤如下:
[0074]A、肥料前处理
[0075]采用二乙酰一肟比色法测定肥料中的尿素含量以所述肥料总重量计&%，然后称取2g所述的含尿素肥料，将它溶解于200mL水中，再用水定容至500mL，过滤，得到一种滤液I ;
[0076]B、尿素前处理
[0077]按照在步骤A所称取稳定性尿素中的尿素量称取尿素，将它溶解于200mL水中，再用水定容至500mL，过滤，得到一种滤液II ；
[0078]C、水解
[0079]将5mL在步骤A得到的滤液I与5mL在步骤B得到的滤液II，分别加到置于冰浴里的扩散皿中，保持4min ;然后往扩散皿的内室中加入3mL浓度以重量计2.5%硼酸溶液和3滴甲基红-溴甲酚绿混合指示剂，同时在扩散皿外侧边缘均匀涂抹碱性甘油，盖上扩散皿盖；再从扩散皿盖孔处往扩散皿外室中添加6mL浓度以重量计0.1%尿素酶水溶液，盖上扩散皿盖以保证密封，接着将扩散皿置于温度25°C的恒温箱中培养30min ；
[0080]D、氨释放与吸收
[0081]从恒温箱中取出盛有肥料和尿素的扩散皿，将5mL浓度以重量计5%氧化镁悬浮液加到所述扩散皿外室中，盖上扩散皿盖，接着将扩散皿置于温度40°C的恒温箱中继续培养45min ；
[0082]EJlJS
[0083]从恒温箱中取出扩散皿，置于冰浴中，保持8min，再用浓度0.02mol/L硫酸溶液分别进行滴定，得到消耗硫酸溶液体积分别为V和Vtl，其中V为步骤C吸取的滤液I消耗硫酸溶液体积.χ为步骤C吸取的滤液II消耗硫酸溶液体积；然后按照下述公式计算出氨挥发抑制率W:
[0084]W= (V0-V) /V0X 100%
[0085]得到W=24.39%
[0086]二、肥料样品测试实施例
[0087]肥料选择中国农业科学院农业资源与农业区划研究所新型肥料创新团队研发的海藻酸尿素、鲁西化工集团生产的稳定性尿素和山东农大肥业生产的腐植酸缓释复混肥料，利用实施例3的方法检测氨挥发抑制率和我国化工行业标准(HG/T4135-2010稳定性肥料)中的方法检测尿素残留差异率。
[0088]其试验结果列于下表1中。
[0089]表1:不同肥料缓释性指标的测定结果
【权利要求】
1.一种肥料中尿素缓释性检测方法，其特征在于该方法的步骤如下: A、肥料前处理 采用二乙酰一肟比色法测定肥料中的尿素含量为以所述肥料总重量计3%，然后称取1g~3g含尿素肥料，将它溶解于200mL水中，再用水定容至500mL，过滤，得到一种滤液I ; B、尿素前处理 按照在步骤A所称取含尿素肥料中的尿素量称取尿素，将它溶解于200mL水中，再用水定容至500mL，过滤，得到一种滤液II ； C、水解 将2mL~1OmL在步骤A得到的滤液1与2mL~1OmL在步骤B得到的滤液II，分别加到置于冰浴里的扩散皿中，保持3min~5min ;然后往扩散皿的内室中加入2mL~5mL浓度以重量计2%~3%硼酸溶液和2~4滴甲基红-溴甲酚绿混合指示剂，同时在扩散皿外侧边缘均匀涂抹碱性甘油，盖上扩散皿盖；再从扩散皿盖孔处往扩散皿外室中添加5mL~IOmL浓度以重量计0.05%~0.2%尿素酶水溶液，盖上扩散皿盖以保证密封，接着将扩散皿置于温度25°C的恒温箱中培养20min~40min ； D、氨释放与吸收 从恒温箱中取出盛有肥料和尿素的扩散皿，将2mL~6mL浓度以重量计2%~10%氧化镁悬浮液加到所述扩散皿外室中，盖上扩散皿盖，接着将扩散皿置于温度37°C~45°C的恒温箱中继续培养30min~60min ； E、测定 从恒温箱中取出扩散皿，置于冰浴中，保持5min~lOmin，再用浓度0.01mol/L~0.03mol/L硫酸溶液分别进行滴定，得到消耗硫酸溶液体积分别为V和Vtl，其中V为步骤C吸取的滤液I消耗硫酸溶液体积为步骤C吸取的滤液II消耗硫酸溶液体积；然后按照下述公式计算出氨挥发抑制率W:
W= (V0-V)/V0X 100%。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的含尿素肥料是稳定性尿素、增值尿素、脲醛肥料、脲铵氮肥或含有尿素的复混肥料。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的氧化镁悬浮液是采用下述方法制备的: 称取2g~IOg氧化镁，加水定容至IOOmL,摇匀得到所述的氧化镁悬浮液。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述的尿素酶水溶液是采用下述方法制备的: 称取0.05g~0.2g尿素酶于研钵中,研细后,加入5mL~IOmL水,继续研磨至膏状,然后全部转移至IOOmL容量瓶中，定容，摇匀，得到所述的尿素酶水溶液。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的尿素酶水溶液是在温度2°C~6下保存的。
6.根据权利要求1所述的方法在缓释复混肥、脲醛肥料、增值尿素与稳定性尿素缓释性能的测试、研究和标准制定中的应用。
【文档编号】G01N31/16GK103823018SQ201410061658
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年2月24日 优先权日:2014年2月24日
【发明者】袁亮, 赵秉强, 李燕婷, 李伟, 王薇, 林治安, 温延臣, 杨相东, 李娟
申请人:中国农业科学院农业资源与农业区划研究所