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尿素增值技术:提高氮肥利用率

中海石油化学股份有限公司 沈 兵

  目前农村劳动力向城市转移,许多施肥技术,如多次追肥、化肥深施等都难以在大田作物上实现。这也使我国氮肥利用率很低,只有25%~35%,平均仅为33.3%,比发达国家低10%~15%,因此我国亟待发展尿素增值技术。下面简单介绍几种增值尿素。

  木质素包膜尿素

  木质素是一种含许多负电基团的多环高分子有机物,对土壤中的高价金属离子有较强的亲合力。木质素比表面积大,质轻。作为载体与N、P、K和微量元素混合,养分利用率可达80%以上,肥效可以持续20周之久; 无毒,能降解,能微生物降解生成腐植酸,可改善土壤理化性质,提高土壤通透性,防止板结;改善肥料的水溶性、降低土壤中脲酶活性以及减少有效成分被土壤组分的固持、提高磷的活性等方面具有明显的效果。 

  腐植酸增值尿素

  腐植酸在农业上的主要作用为增进肥效改良土壤、改善品质、调节作物生长和增强作物的抗逆性等。

  腐植酸与尿素氮肥通过科学工艺进行有效复合, 可以使尿素氮肥养分具有缓释性, 并可通过改变尿素在土壤中的转化过程和减少氮素的损失, 改善养分的供应, 从而提高肥料利用率。试验表明, 腐植酸增值尿素产品的氮肥利用率可达到45% 以上。

  纳米增值尿素原理

  纳米碳进入土壤后能溶于水,增加土壤的EC值(超导率)30%,可直接形成HCO3-,以质流的形式进入植物根系,进而随着水分的快速吸收,携带大量的N、P、K等养分进入植物体合成叶绿体和线粒体,并快速转化为生物能淀粉粒,因此纳米碳可起到生物泵的作用,增加植物根系吸收养分和水分的潜能。每吨纳米增效尿素成本增加200~300元,在高产的条件下可节肥30%左右,每亩综合成本可下降20%~25%。

  海藻酸增值尿素

  海藻酸尿素是在尿素的生产过程中,经过一定工艺向尿素中添加海藻液,使尿素含有一定数量的海藻酸,并且可以抑制尿酶的分解,使尿素的利用率和肥效期得到延长的一类尿素增效产品。

  多肽增值尿素

  在尿液中加入金属蛋白酶,经蒸发器浓缩造粒而成。酶是生物发育成长不可缺少的催化剂。多肽是涉及生物体内各种细胞功能的生物活性物质。肽键是氨基酸在蛋白质分子中的主要连接方式。肽键金属离子化合而成的金属蛋白酶具有很强的生物活性,酶鲜明地体现了生物的识别、催化、调节等功能,可促进化肥分子活跃。金属蛋白酶可以被植物直接吸收,因此可节省植物在转化微量元素中所需要的“体能”,大大促进植物生长发育。经试验,施用多肽尿素,植物一般可提前5-15 天成熟(玉米提前5 天左右,棉花提前7-10 天,西红柿提前10-15天),且可以提高化肥利用率和农作物品质等。

  化学法增值尿素

  微肥增效尿素是在熔融的尿素中添加2%的硼砂和l % 硫酸铜的大颗粒增效尿素。试验表明, 含有硼铜微量元素的尿素可以减少尿素中的氮损失 ,既能使尿素增效,又可以使农作物得到硼、铜微量元素而提高产量。

  硼砂和硫酸铜能使尿素增效的机理是,主要是它们有抑制脲酶的作用及抑制硝化和反硝化细菌的作用, 从而提高尿素中氮的利用率。

  化学型缓释尿素化学型缓释尿素是由尿素与其他物质经化学反应制成,如脲甲醛(UF)、亚异丁基二脲(IBDU)、脲乙醛(CDu)、脲醛弥散氮肥、尿素缩醛等。它们的肥效都能持续数月之久,其中脲甲醛和亚异丁基二脲生产、应用较多,但通常其生产过程较复杂,成本较高,氮含量较低,多用于园林、草坪等特殊场合。

  脲甲醛是最早商品化的缓释氮肥,其生产方法有浓溶液法和稀溶液法。稀溶液法是甲醛和尿素在适当的条件下,在酸催化剂中反应,形成一种悬浮产物,然后进行过滤、造粒,未反应的甲醛和尿素溶液再循环使用。

  目前国内的增值尿素产品容易受到环境条件的影响,增产、增效的效果不稳定;增值肥料产品的田间试验缺乏科研单位在我国各区域系统的试验研究结果,未能形成较为完整的田间试验数据系统;对增值尿素的增效机理研究处于探索阶段,还不能有效指导肥料增效剂筛选及有效成分分离和提纯的研究;对增值尿素技术缺乏相应的标准研究,增值尿素产品品牌多、乱、杂,有待统一和规范。

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