目前,我國農(nóng)業(yè)消費的尿素氮肥接近2000萬噸/年(純氮),通過氣態(tài)揮發(fā)、淋洗和徑流等途徑損失掉的尿素氮肥達(dá)到1000萬噸,折合尿素2100多萬噸,直接經(jīng)濟(jì)損失450億元,不僅造成能源與資源的巨大浪費,而且對環(huán)境造成極大威脅。2011年,我國氮肥(折純量,下同)的產(chǎn)量達(dá)4179萬噸,其中,尿素的產(chǎn)量為2656.7萬噸,占氮肥總產(chǎn)量的63.6%。
開發(fā)產(chǎn)能高、成本低、利用率高、損失少、增產(chǎn)效果好、環(huán)境友好的增效尿素新產(chǎn)品,無論在節(jié)約資源、實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展、節(jié)本增效和節(jié)能減排等方面,均具有重要的意義。
增值尿素(Value-added Urea)是在基本不改變尿素生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上,增加簡單設(shè)備,向尿液中直接添加增效劑所生產(chǎn)的尿素增值產(chǎn)品。增效劑是指利用海藻、腐植酸和氨基酸等天然物質(zhì)經(jīng)改性獲得的、可以提高尿素氮肥利用率的物質(zhì)。增值尿素產(chǎn)品具有產(chǎn)能高、成本低、效果好的特點。
增值尿素產(chǎn)品應(yīng)符合以下原則:含氮量不低于46%,符合尿素產(chǎn)品國家標(biāo)準(zhǔn);可建立添加增效劑的增值尿素質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),具有常規(guī)的可檢測性;增效劑微量高效,添加量在0.5%。-5%。之間;工藝簡單,成本低;增效劑為天然物質(zhì)及其提取物或合成物,對環(huán)境、作物和人體無害。中國農(nóng)科院新型肥料團(tuán)隊經(jīng)過近10年的努力,開發(fā)出發(fā)酵海藻液、鋅腐酸、禾谷素等系列尿素增效劑和相應(yīng)的系列增值尿素新產(chǎn)品。
海藻酸增效劑是以海藻為主要原料,利用微生物發(fā)酵的方法制備小分子的發(fā)酵海藻液增效劑。利用常規(guī)尿素工藝生產(chǎn)海藻酸尿素產(chǎn)品,增效劑添加量為每噸尿素10-30kg。發(fā)酵海藻增效劑中含有的海藻酸、吲哚乙酸、赤霉素、萘乙酸等有機(jī)物質(zhì)和生理活性物質(zhì)可促進(jìn)作物根系生長,提高根系活力,增強(qiáng)作物吸收養(yǎng)分的能力;可抑制土壤脲酶活性,降低尿素的氨揮發(fā)損失;發(fā)酵海藻增效液中的物質(zhì)與尿素發(fā)生反應(yīng),通過氫鍵等作用力延緩尿素在土壤中的釋放和轉(zhuǎn)化過程。另外,海藻酸尿素還可以起到抗旱、抗鹽堿滲透、耐寒、殺菌和提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的作用。海藻酸尿素的顏色為淺黃色至淺棕色,含氮量≥46%,海藻酸含量≥0.03%,尿素殘留差異率≥10%,氨揮發(fā)抑制率≥10%。
鋅腐酸增效劑是以風(fēng)化煤、褐煤為主要原料,通過微生物發(fā)酵技術(shù),提取高分子活性腐植酸,通過螯合技術(shù)制備的尿素增效劑。添加量為每噸尿素10-50kg,利用常規(guī)尿素工藝生產(chǎn)鋅腐酸尿素產(chǎn)品。高活性腐植酸中含有大量羧基、酚羥基、羰基等活性基團(tuán)和微量元素鋅,可促進(jìn)作物生長,增強(qiáng)光合作用,對土壤脲酶活性有很好的抑制效果;尿素發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生鋅腐脲,減緩尿素在土壤中的分解和釋放速度。此外,鋅腐酸尿素還能起到改良土壤、培肥地力、補(bǔ)充和活化土壤微量元素等作用。鋅腐酸尿素的顏色為棕色至黑色,含氮量≥46%,腐植酸含量≥0.15%,腐植酸沉淀率≤40%。
禾谷素增效劑是以天然谷氨酸為主要原料經(jīng)聚合反應(yīng)而成的,通過螯合技術(shù)生產(chǎn)的尿素增效劑。添加量為每噸尿素10-30kg,利用常規(guī)尿素工藝生產(chǎn)禾谷素尿素產(chǎn)品。禾谷素中的谷氨酸是植物體內(nèi)含量最高的氨基酸,同時,谷氨酸是植物體內(nèi)多種氨基酸合成的前體,在植物的生長發(fā)育過程中起著至關(guān)重要的作用。谷氨酸可以在植物體內(nèi)形成谷氨酰胺,儲存氮素并能消除因氨濃度過高產(chǎn)生的毒害作用。因而,該增值尿素產(chǎn)品可促進(jìn)作物生長,改善氮素在作物植株體內(nèi)的儲存形態(tài),降低氨對作物的危害,提高養(yǎng)分利用率,并可補(bǔ)充土壤的微量元素。禾谷素尿素產(chǎn)品的顏色為白色至淺黃色,含氮量≥46%,谷氨酸含量≥0.08%,氨揮發(fā)抑制率≥10%。