尿素增效技术及锌腐酸尿素

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尿素增效技术及锌腐酸尿素沈兵中国植物营养与肥料学会新型肥料委员会主任 报告主要内容一、背景二、增值尿素及锌腐酸尿素介绍三、增效机理四、市场推广及应用 一、背景：尿素改性增效的意义与途径产业：产能严重过剩，同质化大众产品。产品：项目2014年2015年（1）损失途径多，利用率低，仅为30-35%；新增产能490512（2）在土壤中不容易残留被后续利用，残留6-8%。总产能80708227总产量65926850农业4380农业4200总需求工业1450工业1500出口1362出口1375 一、背景：化肥产业发展趋势（减量增效）复合化、高效化、专用化、缓控化是世界化肥的发展方向，也是实现化肥产品高效利用及化肥用量零增长的主要途径4 一、背景：尿素改性增效的意义与途径包膜缓释：高聚物包膜，无机材料包膜缓释法改性增效尿合成微溶态缓释肥料：脲甲醛、异丁叉二素脲（IBDU）、丁烯叉二脲（CDU）改性稳定法改性增效：添加脲酶抑制剂、消化抑制剂等材料，增效通常叫稳定性肥料技术增效剂法改性增效：添加生物活性物质类氮肥增效剂，如海藻酸、腐植酸、氨基酸等，增效剂改性尿素通常叫增值尿素 二、增值尿素与天野锌腐酸尿素介绍1.增值尿素的概念增值尿素（Value-addedUrea）是增效肥料的一种，专指在尿素生产过程中加入海藻酸、腐植酸和氨基酸等天然活性物质所生产的尿素改性产品。腐植酸、海藻酸和氨基酸等增效剂都是植物源的，可以提高尿素氮肥利用率，且环保安全。增值尿素的产品和目前欧美最近推广的生物刺激素产品是一致的，属于生物刺激素的范畴 二、增值尿素与天野锌腐酸尿素介绍欧洲在2012年和2015年分别召开了二届国际生物刺激素大会，2015年11月在意大利佛罗伦萨有1200人参加欧洲于2011年成立了生物刺激素产业联盟，产品主要有海洋生物产品、腐植酸类、氨基酸类、微生物制品四大类，并且提出产业发展符合欧洲产业发展方向：1、智能增长：发展以知识和创新为基础的经济2、可持续增长，促进资源节约，更环保和更具竞争力的经济体欧洲生物刺激素产业联盟主页系及http://www.biostimulants.eu3、包容性增长：促进高就业，保障社会和领土完整的经济。 二、增值尿素与天野锌腐酸尿素介绍1、生物刺激素的产量增幅最少为5-10%；2、生物刺激素使肥料使用效率至少增加了5%（可能高达25%，主要通过氨挥发抑制和磷固定减少，微量元素活性提高等途径）；通过精量灌溉，肥料和生物刺激素的使用效率更高（滴灌施肥）；3、可使农药用量节省10%-15%；4、改善作物品质性状特征，提高商品性。例如坐果、颜色一致性和作物大小在某些情况下可提高15%。品质的上升还带来了后期效益：农民的产品可获得高价，产品更耐储存和加工。过去市场被戏称为“印度蛇油”的植物生物刺激素开始登堂入室，其中越来越多的活性成分被定性。 二、增值尿素与天野锌腐酸尿素介绍2.增值尿素的特点含氮量不低于46%，符合尿素含氮量国家标准（GB2440-2001）；增效明显，添加的增效剂具有常规的可检测性；增效剂为植物源天然物质及其提取物，对环境、作物和人体无害；增效剂微量高效，添加量在0.3‰-3‰之间；工艺简单，成本低。 二、增值尿素与天野锌腐酸尿素介绍增值尿素的优势包膜尿素稳定性尿素脲醛类肥料增值尿素二次加工基本不存在二次加工二次加工不存在二次加工特殊设备工艺复杂工艺简单工艺较复杂工艺简单成本高成本较高成本高成本较低使用技术要求高使用技术要求不高使用技术要求不高使用技术要求不高腐蚀设备不腐蚀设备膜残留环境问题：产生甲醛不适于豆科作物增效剂环保安全 增值尿素受到市场欢迎•多肽尿素、双酶尿素、海藻酸尿素、锌腐酸尿素、炭能尿素、SOD尿素、聚能网尿素、金尿素等，年产量超过300万吨，占尿素总产量近5%。•推广面积1.5亿亩，增产粮食45亿公斤，农民增收80多亿元，减少尿素损失超过60万吨。增值尿素为农业增产、农民增收、环境保护和促进我国肥料产业技术升级做出了贡献。 锌腐酸尿素技术来源中国农业科学院新型肥料课题组，在国家863计划、科技支撑计划等项目支持下，经过近10年努力，先后研制出多肽、发酵海藻液、锌腐酸、禾谷素系列尿素增效剂；开发了海藻酸尿素、锌腐酸尿素、禾谷素尿素等增值尿素新产品，并制定了相应产品行业和企业标准，申报多项国家发明专利； 二、增值尿素与天野锌腐酸尿素介绍天野锌腐酸尿素含腐植酸尿素行业标准（报批稿）指标名称指标值总氮的质量分数，%≥45.0腐植酸的质量分数，%≥0.12氨挥发抑制率，%≥5缩二脲的质量分数，%≤1.5水分的质量分数，%≤1.0亚甲基二脲a（以HCHO计）的质量分数，%0.6≤粒度的质量分数b，d(0.85mm－2.80mm)≥90%d（2.00mm－4.75mm）≥a若尿素生产工艺中不加甲醛，可不做亚甲基二脲含量的测定。b指标中的粒度项只需符合二档中的任一档即可，包装标识中应注明。锌腐酸尿素:颜色为黑色，含氮量≥46%，腐植酸含量≥0.12%，腐植酸沉淀率≤40%，氨挥发抑制率≥15%。 天野锌腐酸尿素的特点锌腐酸尿素长效促根控氮补碳抗旱活磷 三、锌腐酸尿素的增效机理1、与尿素合成新物质（腐脲），抑制脲酶和硝酸还原酶活性，减缓尿素水解速度，减少氨挥发，缓效和速效相结合；2、提取植物源原料的高活性物质，提高根系活力和磷素活性，促进叶绿素的合成；3、有机碳营养，直接参与碳循环，减少能耗，合成有机物。NH3N2O/NO/N生物硝化形成腐脲生物抑制抑制脲酶NH+NO-43控制硝化尿素控制水解减少挥发减少淋失 三、锌腐酸尿素的增效机理腐植酸大分子的基本结构是芳环和脂环，环上连有羧基、羟基、羰基、醌基、甲氧基等官能团。通过生物发酵技术提取的特定分子量腐植酸里面的高活性官能团与尿素结合。腐植酸大分子特定分子量的官能团含腐植酸尿素-OH更高生理活性和水溶性 三、锌腐酸尿素的增效机理1、锌腐酸尿素的化学键变化（增加稳定性基团，减缓尿素分解）76.1702471652641602806217729255550133245788704401002%T351063302511532015168310334614655585.0345116014000.0350030002500200015001000400.0cm-193.3普通尿素的红外吸收光谱（IRspectraofurea）90852925802806757887137010611003656055%T115450453259573403555914653033462516851602203448162715.04000.0350030002500200015001000400.0cm-1锌腐酸尿素的红外吸收光谱（IRspectraofureaHA3） 三、锌腐酸尿素的增效机理1、锌腐酸尿素化学键变化（增加稳定性基团，延缓尿素分解）表锌腐酸尿素与普通尿素红外光谱对比锌腐酸尿素与尿素进行对比共同特征个性特征HA1胺、酰胺含量增加HA2COO-H、C-H减少，双键结构产生锌腐酸尿素三键或累计双键被打破HA3N-H、胺、酰胺等增加HA4COO-H、C-H减少，双键结构产生1413和765cm-1处形成新峰：C-H弯曲振动，n小于4的-(CH)-存在。2806和2641cm-1处缺失：C-H、COO-H断裂。2n与普通尿素相比，锌腐酸尿素呈现三键或累积双键断裂，生成双键结构，各种官能团参与肥料结构形成。 三、锌腐酸尿素的增效机理2、提取植物源高活性物质，活化土壤磷素，提高根系活性，促进叶绿素的合成；140aab120cb-1dFWh100-1成熟期玉米根系806034abb4033c根系活力UTTCg322031030空白CKHA1HA2HA4d29玉米叶绿素含量2827对成熟期玉米根系活力的影响26ckUHAFT增值尿素对作物根系活力和叶绿素含量的影响（提高根系活力15%以上和叶绿素含量20%以上）对玉米穗位叶叶绿素含量的影响 三、锌腐酸尿素的增效机理3、有机碳营养，直接参与三羧酸循环，减少能耗，合成有机物。土壤微生物是土壤“生产力”中的一支重要力量，水溶有机碳是微生物的能源。这些决定土壤生产力的重大因素，被“经典”忽略了。有机质匮乏，微生物不能繁殖，土壤微生物多样性缺失，是土壤板结的主要导因。现在流行的“使用化肥使土壤板结”的观点是十分片面的。碳是植物的营养物质，又是植物维持新陈代谢的能源物质。我们从植物干物质中可以测出植物生长所需各种营养物质的量，可是却无法测出植物生长过程“燃烧”掉多少碳！植物生长过程所需碳远远大于其积累的碳，这一点也是被“经典”忽略了的。 三、锌腐酸尿素的增效机理3.植物吸收小分子有机碳物质现象研究表明，高等植物的根系及地上部（主要是叶片）不仅可以直接吸收矿质营养元素，也能直接吸收氨基酸、多肽、糖类等小分子有机碳物质，起到植物营养的作用。 三、锌腐酸尿素的增效机理3.植物吸收小分子有机物质可能的营养机理植物的根系和地上部可直接吸收氨基酸、多肽、糖类、核酸等含有能量的小分子有机碳物质，这些物质的营养功能特征:含有能量，光合产物半成品：直接参与体内生理生化代谢，效率更高；生物刺激物功能，调节根系生长与活性，影响作物对养分的吸收利用；作为运输载体携带其他营养元素被作物吸收，促进难溶性中微量元素的吸收；改善土壤环境，减轻土壤对磷、钾、钙、锌等的固定，提高其有效性。 三、锌腐酸尿素的增效机理3.农业生产中的有机碳营养现象近年来，在农业生产实践中出现了一些有机碳营养现象，仅用矿质营养理论难以圆满解释，若用有机碳营养理论则可得到很好的解释。3.1牛奶西瓜、牛奶芹菜、牛奶草莓现象•有专家认为牛奶在被土壤微生物分解为矿质营养后供给作物吸收利用，没有其他作用。•然而，牛奶在土壤中分解后，除可提供矿质营养外，还可产生氨基酸、多肽等小分子有机碳物质，这些物质可被植物根系直接吸收，参与体内代谢，可节省能量，简化有机产物合成途径，从而起到提高作物产量、改善品质的作用。 三、锌腐酸尿素的增效机理3.2设施大棚低温寡照条件下喷施葡萄糖、氨基酸等问题•设施大棚黄瓜生产中，低温或光照不足都会引起黄瓜花芽分化不良，造成落花落果，而喷施少量葡萄糖等小分子有机碳物质后，症状可明显改善；低温可导致豆角落花落果，而喷施一定浓度的葡萄糖可予以矫正。喷葡萄糖后化瓜正常 农药用量节省产量增提高5-10%10%-15%提升抗逆性，如高温、低温、改善作物品质性状特征干旱、涝害、光照不足、药害等逆境通过氨挥发抑制和磷固定减少，提高微量元素活性，养改善土壤环境，促进有益微生物活性分利用率提高10%以上 四、市场推广及应用省份作物试验个数持续年限负责人中国农科院增值黑龙江水稻、玉米、大豆45张喜林吉林水稻、玉米37朱平尿素试验(17个内蒙古马铃薯24樊明寿省、12种作物、新疆棉花37刘桦山东小麦、玉米、棉花、花生、葱、姜、蒜126李絮花56个试验)河南小麦、玉米47宝德俊湖北油菜25余常兵湖南水稻23纪雄辉江西水稻25刘增兵四川水稻23陈庆瑞作物平均增产重庆水稻27石孝均9.6%，广东水稻、香蕉、甘蔗54彭智平氮肥利用率平浙江水稻27陈义陕西小麦、玉米27杨学云均提高7.9个甘肃小麦、玉米、马铃薯、油菜、棉花53车宗贤百分点。辽宁水稻、花生21韩晓日天津水稻21高贤彪 吉林二、增值尿素研发进展玉米水稻新疆棉花陕西山东小麦玉米小麦玉米河南小麦玉米浙江水稻重庆水稻江西水稻湖北油菜广东水稻 四、市场推广及应用 四、市场推广及应用 四、市场推广及应用2015年中国农科院德州实验站禹城基地利用锌腐酸复合肥、锌腐酸二铵、锌腐酸尿素开展冬小麦-夏玉米一体化绿色超高产创建，百亩成片冬小麦亩产789.1公斤、夏玉米亩产1004.1公斤，全年突破1793公斤/亩，创鲁西北粮食高产新纪录，为黄淮海地区大面积创建亩产吨半粮绿色超高产，提供了样板。 四、市场推广及应用2012年12月5日“化肥增值产业技术创新联盟”在北京正式成立。联盟会议表决通过了《化肥增值产业技术创新联盟的章程》。国内16家尿素生产企业、2家增效剂企业和20家科研与推广单位成为首批联盟理事会成员。联盟指导单位：中国氮肥工业协会联盟技术依托单位：中国农业科学院农业资源与农业区划研究所中国氮肥工业协会发展规划（化肥产业发展规划）2020年发展增值尿素1000万吨 混乱的市场 欢迎批评指正合作开心,共创辉惶！