一种改性尿素、小分子活性有机质及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种改性尿素、小分子活性有机质及其制备方法，其由以下步骤组成：取重量比例为(1-3):(1-3):(1-3)的豌豆、绿豆、玉米，加入重量为所述豌豆、绿豆、玉米总重的5-10倍的水浸泡5-20小时，所述浸泡温度为30-60℃，搅拌粉碎，滤去水分得到滤渣；在所述滤渣中加入pH值为5-7的pH缓冲液，所述缓冲液的重量为所述滤渣的1-2倍，加入酵母菌发酵1-5天；发酵结束，滤出发酵液，发酵液过阳离子交换树脂，用5倍柱体积的水洗脱，收集流出的第2倍和3倍量的洗脱液，洗脱液调节pH至5-7，浓缩干燥。本发明能增强作物对尿素的吸收并无任何副作用；并而提高尿素的利用率，使农作物健壮的生长。
【专利说明】-种改性尿素、小分子活性有机质及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于农作物肥料领域，具体涉及包含小分子活性有机质的改性尿素、该小 分子活性有机质及其制备方法。该改性尿素适用于水稻、小麦、玉米、油菜、蔬菜等多种农作 物。
【背景技术】
[0002] 尿素的外观通常为白色晶体或粉末，是第一种以人工合成无机物质而得到的有机 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，属中性速效肥料。尿素为 有机态氮肥，在施入土壤中后，一小部分以分子态溶于土壤溶液中，通过氢键作用被土壤吸 附，其他大部分在脲酶的作用下水解成碳酸铵或碳酸氢铵，进而生成碳酸氢和氢氧化铵。然 后NH 4+能被植物吸收和土壤胶体吸附，NCCV也能被植物吸收，因此尿素施入土壤后不残留 任何有害成分。另外，尿素中含有的缩二脲也能在脲酶的作用下分解成氨和碳酸。尿素在土 壤中的转化受土壤pH、温度和水分的影响，在土壤呈中性反应，水分适当时土壤温度越高， 转化越快；当土壤温度l〇°C时尿素完全转化成铵态氮需7至10天，当20°C需4至5天，当 30°C需2至3天即可。尿素水解后生成铵态氮，表施会引起氨的挥发，尤其是碱性或碱性土 壤上更为严重，因此在施用尿素时应深施覆土，水田要深施到还原层。
[0003] 我国改革开放以来，国民经济得到快速增长，以"科技创新，自主创新"已成为我国 目前工业发展的主流。在农业生产中，为了获得农作物的增产，人们将大量化肥撒入农田， 其中以N、P、K组成的复合肥（包括尿素）使用量越来越多，浓度越来越高。目前，尿素是使 用最广谱，使用量最大的固体氮肥，施入土壤后在各种条件制约下，存有大量的残余、挥发、 流失，少量被作物吸收，造成资源的浪费，并对生态环境与农业可持续发展产生不良影响。 如果在减少普通尿素用量的基础上，提高农作物吸收率，降低对环境资源损害，同时提高尿 素对农作物综合效果，是推进中国农业可持续发展中一个非常关键的问题。在这个问题上， 有的发明人采用如何控制尿素挥发，"可控缓释尿素肥料"来降低尿素挥发速度等，虽然取 得一点成效，真正利用现代科学技术，虽然在技术上取得了一些进步，但在实际运用中需要 解决的是提高尿素对农作物的吸收率，减少用量、减轻农民劳动强度；减少成本才是关键的 问题。为了解决这一关键性的难题，科研单位和生产尿素企业的科研人员在不断的研究、探 索，仍然存在着尚未克服的技术难题。
[0004] 中国专利201110091760. 4公开了一种以豌豆、绿豆、玉米为原料制备的尿素添加 齐IJ，但并没有进行详细的研究，给出具体的技术方案，未能获得最佳技术效果，因此有必要 对尿素添加剂进行进一步研究。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，实有必要提供一种小分子活性有机质，该小分子活性有机质从豌豆、绿 豆和玉米中提取，其添加到尿素中，可以增强农作物对尿素吸收，并且可以降低尿素的挥发 速度，从而发挥更长的效果。
[0006] 此外，本发明还提供一种小分子活性有机质的制备方法。
[0007] 另外，本发明还提供一种改性尿素，所述改性尿素施于土壤中，可以增加农作物对 氮肥的吸收效率，减少氮肥的挥发，从而用较小的尿素就可以使农作物的产量大大提高，节 省了尿素使用量，降低了农作物耕种的成本。
[0008] 为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：
[0009] -种小分子活性有机质的制备方法，其由以下步骤组成：
[0010] 1)取重量比例为（1-3) : (1-3) : (1-3)的豌豆、绿豆、玉米，加入重量为所述豌豆、 绿豆、玉米总重的5-10倍的水浸泡5-20小时，所述浸泡温度为30-60°C，搅拌粉碎，滤去水 分得到滤渣；
[0011] 2)在所述滤渣中加入pH值为5-7的pH缓冲液，所述缓冲液的重量为所述滤渣的 1-2倍，加入酵母菌发酵1-5天；
[0012] 3)发酵结束，滤出发酵液，发酵液过阳离子交换树脂，用5倍柱体积的水洗脱，收 集流出的第2倍和3倍量的洗脱液，洗脱液调节pH至5-7,浓缩干燥。
[0013] 经过检测，本发明所得干燥提取物主要含有氨基酸、蛋白质、碳水化合物，其物理 化学性质为：
[0014] 颜色：直观浅咖啡色，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处显示最大的吸光值，并随氨基酸含量增加 成正比。
[0017] 优选地，步骤1)中所述豌豆、绿豆、玉米的重量比为1:1:1 ;所述水的用量为所述 豌豆、绿豆、玉米总重量的6倍，所述浸泡温度为40°C，所述浸泡时间为10小时。
[0018] 优选地，步骤2)中所述pH缓冲液为磷酸盐缓冲液，所述pH值为6,所述pH缓冲液 的添加重量为滤渣的2倍，所述酵母菌的添加量为滤渣重量的1 %，所述发酵时间为2天。
[0019] 优选地，步骤3)中所述阳离子交换树脂为D-85大孔丙酸烯系弱酸性阳离子交换 树脂，所述洗脱液干燥前用PH调节剂调节至pH值为6。
[0020] 一种上述方法制得的小分子活性有机质。
[0021] 一种改性尿素，所述改性尿素含有上述的小分子活性有机质。
[0022] 优选地，所述尿素与所述小分子活性有机质的重量比为（50-200) :1。
[0023] 优选地，所述尿素与所述小分子活性有机质的重量比为80 :1。
[0024] 上述改性尿素的制备方法包括如下步骤：
[0025] (1)用水稀释小分子活性有机质，所述小分子活性有机质添加重量为所述尿素的 (0. 5-2) % ；
[0026] (2)在氨和二氧化碳合成尿素的工艺中，在高塔造粒前，将步骤（1)中稀释好的小 分子活性有机质溶液按一定比例添加到尿素中，所述小分子活性有机质通过过滤、流量器、 计量泵打入蒸发系统，确保其容量与稳定器平衡（温度、工艺压力、真空度稳定）；
[0027] ⑶进入商塔造粒；
[0028] (4)取样化验、分筛打包、制得改性尿素。
[0029] 本发明的优选的制备方法是经过筛选获得的，以获得最高的氨基酸含量为目标， 筛选过程如下：
[0030] 1、豌豆、绿豆、玉米比例的筛选：
[0031] 以氨基酸的含量为指标，对豌豆、绿豆、玉米的重量比例进行筛选，结果即为本发 明优选比例，可以获得最高的氨基酸含量。
[0032] 2、发酵粉的筛选：
[0033] 以氨基酸的含量为指标，对发酵粉的种类进行筛选，结果即为本发明酵母菌。
[0034] 3、阳离子交换树脂的筛选：
[0035] 以氨基酸的含量为指标，对阳离子交换树脂的种类进行筛选，结果即为本发明 D-85大孔丙酸烯系弱酸性阳离子交换树脂。
[0036] 与现有技术相比，本发明的改性尿素具有以下优点：
[0037] 1)本发明的小分子活性有机质从天然植物（豌豆、绿豆、玉米）中提炼，它含有丰 富的有机质、有机态氮等多种营养物质，添加到氮肥当中施于农作物时，与农作物有良好的 同源性，因此能增强作物对尿素的吸收并无任何副作用；同时含有长效的有机氮态和小分 子营养物质，在有机质的作用下，使得有机氮发挥逐步释放，氮肥效果得到有效的增加，效 能得到加长，克服了普通尿素肥效不能缓慢释放的技术难题。
[0038] 2)本发明的小分子活性有机质结合尿素施入土壤后，为微生物提供了有效的培养 基，使微生物大量繁殖，微生物能够分泌出多种活性酶，其中包括脲酶，从而有效促使尿素 的分解，全部以可被作物吸收的游离态离子供农作物吸收，从而提高尿素的利用率。
[0039] 3)本发明的小分子活性有机质在分子结构上，含有多种活性基因，如羧基 (-C00H)，氨基（-NH2)，化学性质活泼，它能结合土壤中多种微量元素使其溶解，供农作物有 效吸收生长，并能使土壤中的酸碱性稳定，使pH维持在6到7左右，促使N、P、K及多种微 量元素更容易被农作物吸收，使微生物在一个良好的环境中繁殖生长。由于微量元素易被 农作物吸收，使农作物中的多种活性酶更容易被激活，加速了养分的运转和吸收，使农作物 健壮的生长，使农作物获得更全面的养分，农作物品质得到大幅度的提升。由于多功能酶 (P450)的作用，生长细胞大于死亡细胞，具有显著修复细胞解决药害和降低农药残留的效 果。
【具体实施方式】
[0040] 下面结合【具体实施方式】对本发明的作更详细的描述，但本发明的实施方式不限于 此，对于未特别注明的工艺参数或条件，可参照常规技术进行。
[0041] 实施例1
[0042] 一种小分子活性有机质，其制备方法如下：
[0043] 分别将100kg豌豆、100kg绿豆、100kg玉米放入一大反应池中，加入1800L (6倍重 量）、温度为40°C的水浸泡10小时，搅拌粉碎，滤去水分得到滤渣；
[0044] 滤渣加入其2倍重量的pH为6的磷酸盐缓冲液，加入滤渣重量1 %的酵母菌在常 温下发酵2天，每天翻动发酵物一次；
[0045] 发酵结束，滤出发酵液，发酵液过D-85大孔丙酸烯系弱酸性阳离子交换树脂，用5 倍柱子体积的水洗脱，收集流出的第2倍和3倍量的洗脱液，洗脱液调节pH值为6,浓缩干 燥得3kg小分子活性有机质。
[0046] 经过检测，本发明所得干燥提取物主要含有氨基酸、蛋白质、碳水化合物，其物理 化学性质为：
[0047] 颜色：直观浅咖啡色，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处显示最大的吸光值，并随氨基酸含量增加成正比。
[0050] 实施例2
[0051] 一种小分子活性有机质，其制备方法如下：
[0052] 分别将50kg豌豆、100kg绿豆、100kg玉米放入一大反应池中，加入2500L (10倍重 量）、温度为60°C的水浸泡5小时，搅拌粉碎，滤去水分得到滤渣；
[0053] 滤渣加入其1倍重量的pH为5的磷酸盐缓冲液，加入滤渣重量1 %的酵母菌在常 温下发酵1天，每天翻动发酵物一次；
[0054] 发酵结束，滤出发酵液，发酵液过D-85大孔丙酸烯系弱酸性阳离子交换树脂，用5 倍柱子体积的水洗脱，收集流出的第2倍和3倍量的洗脱液，洗脱液调节pH值为6,浓缩干 燥得2. 5Kg小分子活性有机质。
[0055] 实施例3
[0056] -种小分子活性有机质，其制备方法如下：
[0057] 分别将150kg豌豆、100kg绿豆、50kg玉米放入一大反应池中，加入1500L(5倍重 量）、温度为30°C的水浸泡20小时，搅拌粉碎，滤去水分得到滤渣；
[0058] 滤渣加入其2倍重量的pH为7的磷酸盐缓冲液，加入滤渣重量1 %的酵母菌在常 温下发酵5天，每天翻动发酵物一次；
[0059] 发酵结束，滤出发酵液，发酵液过D-85大孔丙酸烯系弱酸性阳离子交换树脂，用5 倍柱子体积的水洗脱，收集流出的第2倍和3倍量的洗脱液，洗脱液调节pH值为6,浓缩干 燥得3. 2Kg小分子活性有机质。
[0060] 实施例4
[0061] 一种小分子活性有机质，其制备方法如下：
[0062] 取一定重量比的干燥的豌豆、绿豆、玉米，用6倍重量的40°C的水浸泡10小时，搅 拌粉碎，滤去水分得到滤渣；
[0063] 滤渣加入其2倍重量的pH值为6的磷酸盐缓冲液，加入1 %的酵母菌在常温下发 酵，发酵期间每天翻动发酵物一次，发酵时间为2天；
[0064] 发酵结束，滤出发酵液，发酵液过D-85大孔丙酸烯系弱酸性阳离子交换树脂，用5 倍柱体积的水洗脱，收集流出的第2倍和3倍量的洗脱液，洗脱液调节pH值为6,浓缩干燥 即得。
[0065] 一种改性尿素的制备方法包括如下步骤：
[0066]用水稀释小分子活性有机质；
[0067] 在氨和二氧化碳合成尿素的工艺中，在高塔造粒前，将稀释好的小分子活性有机 质溶液按一定比例添加到尿素中，所述小分子活性有机质添加重量为所述尿素的1.25% ; [0068] 所述小分子活性有机质通过过滤、流量器、计量泵打入蒸发系统，确保其容量与稳 定器平衡（温度、工艺压力、真空度稳定）；
[0069] 进入商塔造粒；
[0070] 取样化验、分筛打包、制得改性尿素。
[0071] 施用改性尿素和没用改性尿素的玉米地亩产量情况：
[0072] 在南京市，采用苏玉19号，在春季进行播种，并施用本实施例制得的改性尿素，每 亩玉米亩产量如下：
[0073]
【权利要求】
1. 一种小分子活性有机质的制备方法，其由以下步骤组成： 1) 取重量比例为（1-3) : (1-3) : (1-3)的豌豆、绿豆、玉米，加入重量为所述豌豆、绿豆、 玉米总重的5-10倍的水浸泡5-20小时，所述浸泡温度为30-60°C，搅拌粉碎，滤去水分得到 滤渣； 2) 在所述滤渣中加入pH值为5-7的pH缓冲液，所述缓冲液的重量为所述滤渣的1-2 倍，加入酵母菌发酵1-5天； 3) 发酵结束，滤出发酵液，发酵液过阳离子交换树脂，用5倍柱体积的水洗脱，收集流 出的第2倍和3倍量的洗脱液，洗脱液调节pH至5-7,浓缩干燥。
2. 根据权利要求1所述的小分子活性有机质的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述 豌豆、绿豆、玉米的重量比为1:1:1 ;所述浸泡温度为40°C，所述浸泡时间为10小时。
3. 根据权利要求1所述的小分子活性有机质的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述 pH缓冲液为磷酸盐缓冲液，所述pH值为6,所述pH缓冲液的添加重量为滤渣的2倍，所述 酵母菌的添加量为滤渣重量的1 %，所述发酵时间为2天。
4. 根据权利要求1所述的小分子活性有机质的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述 阳离子交换树脂为D-85大孔丙酸烯系弱酸性阳离子交换树脂。
5. -种权利要求1-4任一项所述的方法制得的小分子活性有机质。
6. -种改性尿素，其特征在于，所述改性尿素含有权利要求5所述的小分子活性有机 质。
7. 根据权利要求6所述的改性尿素，其特征在于，所述尿素与所述小分子活性有机质 的重量比为（50-200) :1。
8. 根据权利要求7所述的改性尿素，其特征在于，所述尿素与所述小分子活性有机质 的重量比为80 :1。
【文档编号】C05G3/08GK104098411SQ201410366769
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2014年7月29日
【发明者】程网英, 李永丰, 马宁远, 夏贤瑛 申请人:南京正美实农化有限公司