專利名稱：一種氮素?fù)p失控制劑及其制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氮素在土壤中的保護(hù)技術(shù)，具體地說是一種氮素?fù)p失控制劑及其制造工藝。
背景技術(shù)：
中國(guó)有著十幾億的人口，但耕地面積卻不到世界耕地的1/10。中國(guó)糧食安全保障的壓力較大，在過去的50多年中，為了向人們提供足夠的食物，提高作物單產(chǎn)一直成為農(nóng)業(yè)各領(lǐng)域?qū)W者專家研究的重點(diǎn)、難點(diǎn)。其中，由于化肥特別是氮肥投入的增加，中國(guó)的糧食產(chǎn)量不斷增加；近年來，我國(guó)氮肥的施用量已占到全世界氮肥用量的近1/4。同時(shí)，由于氮肥施用量大，伴隨的氮肥利用率過低，致使我國(guó)每年約有1100萬噸的氮素流失到農(nóng)田以外，并引發(fā)了一系列的環(huán)保問題地下水污染；湖泊、池塘、河流和淺海水域富營(yíng)養(yǎng)化，以致水藻(包括有毒藻類)生長(zhǎng)過盛、水體缺氧、水生生物死亡；流失的氮素中約有1/3-1/2以NH3及N2O氣體形式逸失到大氣里，其中，N2O是影響全球氣候發(fā)生變化的溫室氣體之一。流失的氮肥形成了“從地下到空中”的立體污染。
事實(shí)上化肥的過量投入，不僅沒有按比例增加農(nóng)作物的產(chǎn)量，而且化肥投入量在農(nóng)業(yè)增產(chǎn)上帶來的效益逐年遞減，農(nóng)民的投入成本大大增加。在一些地方，農(nóng)民為維持農(nóng)田生產(chǎn)能力，更加依賴于增施化肥，“飲鳩止渴”形成惡性循環(huán)，導(dǎo)致農(nóng)田土壤生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重惡化。在我國(guó)東南部地區(qū)由于施肥而帶來的面源污染尤為嚴(yán)重。其中山東、福建、江蘇、廣東、湖北等省農(nóng)田氮素的用量已達(dá)到400kg/hm2，以太湖流域的稻麥輪作區(qū)及中原的小麥、玉米輪作區(qū)為例，水稻和小麥的氮肥施用量分別達(dá)到約300kg/hm2和225kg/hm2，合計(jì)525kg/hm2或更高。兩地年流失量(包括揮發(fā))分別達(dá)240kg/hm2和290kg/hm2。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)在山東省調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，山東省小麥的氮肥用量平均為280kg/hm2，玉米的氮肥施用量為124kg/hm2，合計(jì)一年達(dá)404kg/hm2；北京地區(qū)及山東壽光西部地下水硝酸鹽超標(biāo)分別達(dá)25％和29％。二十世紀(jì)八十年代和近年對(duì)太湖的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，水井中硝態(tài)氮含量超標(biāo)的在27％-38％之間。地表水由于面源污染的氮素富集化，太湖水體富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重，氮素含量已達(dá)7.05mg/L以上，藻類頻發(fā)；我國(guó)滇池流域由于面源污染，1995年水體總氮量已達(dá)1.6-4.43mg/L，成為劣V類水質(zhì)，到2003年草?？偟恳堰_(dá)12.3mg/L，而外海也達(dá)到了2.05mg/L，水質(zhì)在迅速惡化。根據(jù)國(guó)家環(huán)?？偩值恼{(diào)查結(jié)果顯示，2001年我國(guó)近海的無機(jī)氮已成為主要污染物，東海和渤海水體的無機(jī)氮平均為0.6mg/L，超標(biāo)49％；2002年的結(jié)果顯示我國(guó)近海水域水質(zhì)惡化加劇，黃海、渤海的部分區(qū)域無機(jī)氮超標(biāo)達(dá)14和12倍；2003年我國(guó)共發(fā)生赤潮119次，累計(jì)面積14,550平方公里，比上年增加33％。已有調(diào)查結(jié)果顯示，我國(guó)氮的環(huán)境污染趨于加重，有不同程度富營(yíng)養(yǎng)化的湖泊數(shù)量已占湖泊總數(shù)的60％以上。我國(guó)在今后約30年的時(shí)間內(nèi)，人口還將繼續(xù)增加，為了滿足人口的增長(zhǎng)及生活水平的提高對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的需求，氮素的用量還將進(jìn)一步增加，因此，研究開發(fā)控制氮素面源污染的新技術(shù)與產(chǎn)品，降低其對(duì)環(huán)境的壓力，是一項(xiàng)重要而緊迫的任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
為解決我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中氮素的面源污染日益加重，并且氮素?fù)p失加重提高了農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)成本問題。本發(fā)明是提供了一種控制氮素在土壤中的揮發(fā)與流失的氮素?fù)p失控制劑及其制備。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種氮素?fù)p失控制劑，按重量百分比計(jì)，其組成包括，氰基胍15-20份，硫脲3-5份，腐殖酸10-12份，硫代磷酸三酰胺(NBPT)3-5份，沸石粉58-69份，按一定順序進(jìn)行混合，構(gòu)成100份的產(chǎn)品，形成氮素?fù)p失控制劑。其中由硫脲、硫代磷酸三酰胺控制NH4+-N的揮發(fā)損失，由氰基胍等控制NO3--N的淋溶損失；由腐殖酸與沸石粉作穩(wěn)定劑吸附氮。
其成份技術(shù)要求如下，氰基胍、硫脲及硫代磷酸三酰胺為工業(yè)級(jí)或工業(yè)級(jí)以上；腐殖酸為褐煤(風(fēng)化煤)或草碳提取物(由GB/T 11957方法測(cè)定的結(jié)果)；沸石粉細(xì)度≥80目，通常為80-200目。
所述氮素?fù)p失控制劑的制備工藝為將上述各種原料分別粉碎，使原料細(xì)度為80-200目，按比例向混拌器中加入氰基胍與沸石粉，混合均勻(約混合5分鐘)，然后分別按比例加入硫脲、硫代磷酸三酰胺和腐殖酸，混合均勻(為確保均勻，約混合7分鐘)，即得成品。混合時(shí)于常壓、常溫下進(jìn)行，溫度不可高于32℃。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下1.本發(fā)明同時(shí)控制氮素的損失途徑，即通過硫脲與腐殖酸及硫代磷酸三酰胺的復(fù)合減少(降低)土壤中NH3的分壓和濃度，從而減輕了其向大氣中揮發(fā)的過程和數(shù)量。通過氰基胍與硫脲的復(fù)合應(yīng)用，控制了NO3--N的形成進(jìn)程，減少土壤中NO3--N的數(shù)量，尤其在施肥的情況下，從而減少NO3-的流失及其對(duì)水體的影響。
2.本發(fā)明的生產(chǎn)制造工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品易生產(chǎn)，可操作性強(qiáng)，并且可以在常溫常壓下生產(chǎn)無需特殊條件。
3.本發(fā)明中應(yīng)用硫脲與氰基胍、硫代磷酸三酰胺結(jié)合，利用了多種材料自身抗解能力強(qiáng)和復(fù)合后協(xié)同作用效果高的特點(diǎn)，使之在土壤中的作用時(shí)間有較大的延長(zhǎng)。在北方可控制整個(gè)夏季。
4.產(chǎn)品使用方便，可以與肥料聯(lián)合施用，也可以單獨(dú)施用，便于治理區(qū)推廣。
5.產(chǎn)品具有控制氮損失的作用，因此可以節(jié)省施肥量，試驗(yàn)表明，減少氮素投量20％，平均仍可使玉米增產(chǎn)4-6％，可降低農(nóng)民的肥料投入成本。
6.本發(fā)明可降低施氮造成的環(huán)境污染，氮素在土壤中對(duì)環(huán)境的影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面一是淋失造成水體富營(yíng)養(yǎng)化；二是由于反硝化釋放出溫室氣體氧化亞氮，破壞臭氧層。本發(fā)明可以使NO3--N的形成量降低46-65％，進(jìn)而減少氧化亞氮的釋放65％，對(duì)控制和治理農(nóng)業(yè)上的面源污染具有重大的作用。
7.成本低，劑量小，對(duì)環(huán)境安全。本發(fā)明在用于控制土壤中氮素?fù)p失，防止面源污染方面的投入成本在3.5-8元/畝，在減少農(nóng)民投肥量的情況下，可以不增加投入；用量為每畝0.3-0.8kg/畝，不影響土壤性狀；由于所選材料為專性材料，只影響部分土壤酶的暫時(shí)活性，對(duì)土壤生物與生態(tài)環(huán)境安全。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
實(shí)施例120kg氰基胍、3kg硫脲、3kg硫代磷酸三酰胺、12kg腐殖酸、62kg沸石粉。粉碎后先將20kg氰基胍與62kg沸石粉混合，混拌5分鐘后，再加3kg硫脲、3kgNBPT(硫代磷酸三酰胺)、12kg腐殖酸繼續(xù)混拌7分鐘，形成的氮素?fù)p失控制劑；氮素?fù)p失控制劑按重量含量0.8％與高氮復(fù)合肥(25∶8∶12)混合后用于水田，畝用肥量40kg，硝酸鹽淋失只有15.6％。利用率達(dá)42.3％，水稻產(chǎn)量增加16.8％。
實(shí)施例215kg氰基胍、4kg硫脲、5kg硫代磷酸三酰胺、10kg腐殖酸、66kg沸石粉，按實(shí)施例1的程序加工完后，氮素?fù)p失控制劑按重量含量1.5％的比例與尿素混合施用(按重量比1∶66與尿素混用)，每畝地用尿素20kg(過磷酸鈣20kg，KCl 8kg)，用后使玉米增產(chǎn)9.6％，氮的利用率達(dá)到40％，揮發(fā)損失降低57％。總損失率由對(duì)照的61％，降到48％。
權(quán)利要求
1.一種氮素?fù)p失控制劑，其特征在于按重量百分比計(jì)，其組成包括，15-20％的氰基胍，3-5％的硫脲，10-12％的腐殖酸，3-5％的硫代磷酸三酰胺，58-69％的沸石粉。
2.按照權(quán)利要求1所述氮素?fù)p失控制劑，其特征在于其成份技術(shù)要求如下，氰基胍、硫脲及硫代磷酸三酰胺為工業(yè)級(jí)或工業(yè)級(jí)以上；腐殖酸為褐煤或草碳提取物；沸石粉細(xì)度80-200目。
3.一種權(quán)利要求1所述氮素?fù)p失控制劑的制備，其特征在于將上述各種原料分別粉碎，使原料細(xì)度為80-200目，按比例向混拌器中加入氰基胍與沸石粉，混合均勻，然后分別按比例加入硫脲、硫代磷酸三酰胺和腐殖酸，混合均勻，即得成品。
全文摘要
本發(fā)明涉及氮素在土壤中的保護(hù)技術(shù)，具體地說是一種氮素?fù)p失控制劑及其制備，按重量百分比計(jì)，其組成包括，15－20％的氰基胍，3－5％的硫脲，10－12％的腐殖酸，3－5％的硫代磷酸三酰胺，58－69％的沸石粉。本發(fā)明可同時(shí)控制氮素的損失途徑，節(jié)省施肥量，對(duì)控制和治理農(nóng)業(yè)上的面源污染具有重大的作用；利用了多種材料自身抗解能力強(qiáng)和復(fù)合后協(xié)同作用效果高的特點(diǎn)，使之在土壤中的作用時(shí)間有較大的延長(zhǎng)，劑量小，成本低，對(duì)環(huán)境安全；制造工藝簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)C05G3/00GK101037372SQ20061004605
公開日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2006年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月15日
發(fā)明者石元亮, 孫愛文, 孫桂芳 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所