恩寶生物海藻酸包膜氮肥企業(yè)標準編制說明

1、海藻酸包膜氮肥企業(yè)標準編制說明山東恩寶生物科技有限公司海藻酸包膜氮肥企業(yè)標準制定編制說明一、任務來源海藻酸包膜氮肥企業(yè)標準于2011年4月份通過山東恩寶生物科技有限公司辦公會研究決定由公司標準化管理部門承擔該企業(yè)標準的制訂編寫工作，標準名稱為：海藻酸包膜氮肥，項目編號：Q/3700SNB003-2011。二、標準編制原則和確定標準主要內容的依據1 本標準編制遵循下列原則：1）適應大田作物需肥要求為主。大田作物產量高，為達到高產目的，生長前期要求保證一定的供肥強度，生長后期又要保證不脫肥，海藻酸包膜氮肥正是按照大田作物需肥規(guī)律設計的，它既含有一定量的速效氮，又含有相當數量的緩釋氮。這就決定了海藻

2、酸包膜氮肥既具有緩效性，但同時又具有較高的初期溶出率。 2）海藻酸被公認為是海藻中的主要成分和特征成分。標準中海藻酸的測定方法原理是海藻酸經硫酸水解生成兩種糖醛酸（-甘露糖醛酸和-L-右羅糖醛酸）。在強酸中與咔唑縮合反應生成為有色化合物，由此可以用分光光度法定量測定。本標準參照農業(yè)部肥料登記評審審批通過產品首次企業(yè)工作會議中水溶肥料中海藻酸含量的測定方法。 3）土壤中的脲酶對氮肥（尿素）有極強的分解作用，導致氮肥快速分解釋放，降低利用率。研究發(fā)現(xiàn)，海藻包膜氮肥中使用的海藻液具有較強的脲酶抑制作用，形成的海藻包膜氮肥同樣具有脲酶抑制作用，這也是此種包膜肥料與其它包膜肥料的重要區(qū)別。包膜氮肥脲酶抑

3、制率的測定原理是包膜氮肥中的氮被脲酶酶解成氨氣，然后用過量鹽酸吸收，再用氫氧化鈉標準溶液滴定剩余的鹽酸，通過氫氧化鈉的消耗量計算生成的氨氣含量，同時與普通尿素相比，從而確定海藻酸包膜氮肥脲酶抑制率。該方法參考武漢化工學院制藥工程系鄒菁于2004年在分析科學學報上發(fā)表的黃豆脲酶的提取及其在緩釋肥料中尿素氮測定中的應用， 廣東海洋大學水產學院楊奇慧于2008年在檢測分析雜志上發(fā)表的不同方法測定大豆脲酶活性的比較研究等資料。4）標準所采用的檢測方法盡量簡單快速，以適應生產、流通、監(jiān)督等各個環(huán)節(jié)的需要。 5）其他技術指標按照國家標準尿素的測定方法GB/T 2441和有機質的測定NY/T 1121.6-

4、2006的規(guī)定進行檢測，以利于與其他強制性標準的協(xié)調及國內市場銷售。三、起草過程（一）產生背景世界各國的農業(yè)實踐表明,為了使作物穩(wěn)定高產,作物在整個生長期間都應得到足夠的養(yǎng)分,特別是氮素。我國的氮肥利用率可能是世界上最低的,僅為28%41%,平均33.7%(1999年中科院南京土壤所對全國782個田間試驗點的調查結果)。尿素是最常用也是用量最大的氮肥，其含氮量高達46%。所以生產緩/控釋尿素，提高尿素中氮的利用率具有重要的現(xiàn)實意義?，F(xiàn)在市場常見的緩/控釋尿素有脲醛類、生化抑制類、硫包衣類和樹脂包衣類等。盡管這些處理方法都能提高氮的利用率，但存在以下問題：脲醛類肥料是尿素和醛類物質的的縮聚物，游

5、離的醛類物質會對人類產生危害且價格昂貴；生化抑制類尿素所用的抑制劑是人工合成的，長期使用對人類和環(huán)境的危害還需評估；硫包衣類和樹脂包衣類尿素會出現(xiàn)脫肥和肥心現(xiàn)象，其中使用的硫磺和樹脂在土壤中很難降解，長期使用必然會在土壤中積累，破壞土壤的物理結構。所以研發(fā)新的、緩控期適宜的、廉價的、對環(huán)境友好的緩釋肥料非常必要。已證實海藻肥料與尿素混合使用具有增效作用，海藻肥料對尿素是否有緩釋作用呢？山東恩寶生物科技有限公司的研究人員對此進行了研究并取得了滿意的效果，由此生產出一種新型尿素海藻酸包膜氮肥，簡稱海藻尿素。海藻肥料作為一種緩/控釋材料具有來源廣泛、廉價易得、可生物降解、改良土壤等優(yōu)點。此技術利用海

6、藻肥料中的大分子海藻酸作為成膜材料為尿素包衣，使尿素在水中的溶解速度減少3倍以上；海藻尿素的含氮量達44%以上。所以海藻尿素具有包衣類尿素和生化抑制劑類尿素的雙重特點，是一種雙控肥料。綜上所述，隨著海藻肥料的發(fā)展和海藻肥料功能的開發(fā)，必然會對我國新型肥料的發(fā)展做出重大貢獻。（二）海藻酸包膜氮肥產品生產工藝海藻酸包膜氮肥生產技術使用的包膜原料是我公司采用固態(tài)發(fā)酵專利技術萃取的高濃縮海藻液，結合獲得國家發(fā)明專利的海藻包膜緩釋工藝加工而成的新型環(huán)保包膜緩釋氮肥。生產工藝簡圖如下：1.工藝流程圖海藻液尿素計量包膜機一級篩分干燥冷卻分級篩防結劑成品包裝篩分計量2.工藝過程該產品采用尿素和高濃縮海藻液等作

7、為主要原料，先將篩分、計量后的尿素輸送至特制包膜機，然后按特定劑量加入海藻濃縮液和防結劑包膜，包膜后經過烘干、冷卻、兩段篩分系統(tǒng)后，進入成品料倉，經過劑量包裝為成品。（三）產品適宜區(qū)域、適合作物及施用效果海藻酸包膜氮肥與普通氮肥施用效果對比恩寶海藻酸包膜氮肥是在普通尿素后期采用高濃縮海藻液包膜形成的新型環(huán)保緩釋肥料。經我公司和中國農科院在全國16個省份不同作物和土壤條件下的對比試驗，增產效果明顯。為了進一步驗證該產品的增產效果，我公司于2011年5月委托萊西市試驗基地安排了對比試驗，現(xiàn)將主要結果總結如下。1 試驗條件與試驗設計1.1 試驗地基本情況試驗地點在山東省萊西市試驗基地，試驗在基地網室

8、中進行。本區(qū)域屬暖溫帶半濕潤季風氣候，土壤類型為潮土，耕層質地輕壤，基礎土壤肥力指標為有機質10.50 g/kg，有效氮53.5 mg/kg，速效磷(P2O5) 14.6mg/kg，速效鉀(K2O) 70 mg/kg，屬中等偏高肥力土壤，在我國夏玉米種植區(qū)具有廣泛代表性。1.2 試驗設計與實施試驗所用肥料由山東恩寶生物科技有限公司生產的海藻酸包膜氮肥，進行土柱栽培試驗，設置CK1（全空白對照）、CK2（無氮對照）、U（普通尿素）、HU（海藻酸包膜氮肥）4個處理，6次重復，氮肥施用水平均為0.15gN/kg土，玉米品種為鄭單958，于2011年5月15日播種，8月25日收獲，樣品風干后，測定玉米

9、產量及構成因素、氮素利用效率等指標。田間試驗排列見圖1，土柱示意見圖2。保護行保保護護行行保護行圖1.田間試驗排列示意圖圖2.土柱示意圖2 試驗結果2.1海藻酸包膜氮肥對玉米產量的影響表1 玉米產量及構成因素處理穗粒數穗行數百粒重/g產量/g分別比CK2增產/%CK12641015.7141.53-CK23091117.6954.60-U3851322.3285.9457.4HU3961523.1691.6467.8由表1可以看出，HU處理的穗粒數較普通尿素高出11，穗行數和百粒重也有所增加，從而增加了玉米產量。與普通尿素相比，海藻酸包膜氮肥對玉米有明顯的增產作用，比CK2增產67.8%，增產

10、幅度較普通尿素（57.4%）高出10.4個百分點。2.2 海藻酸包膜氮肥對氮素利用率的影響表2 氮素利用率處 理氮素收獲指數（%）氮肥農學效率（kg/kg）氮素利用率（%）氮素利用率較U處理增加,%CK157.44 -CK249.07-U53.9910.4536.61-HU55.2312.3539.156.9由表2可以看出，HU處理的氮素收獲指數和氮肥的農學效率均高于U處理，這可能是因為海藻酸包膜氮肥促進光合產物和氮素向籽粒中運輸，對提高玉米籽粒蛋白質含量也有一定作用。海藻酸包膜緩釋氮肥可明顯提高氮素利用效率，由36.61%提高到39.15%，較普通尿素增加6.9%。3. 小結土柱試驗結果表明

11、，恩寶生物科技有限公司生產的海藻酸包膜氮肥具有良好的增產增效效果，其增產幅度較普通尿素高出10.4個百分點，氮肥利用率提高6.9%。 萊西市土壤肥料工作站 2011年08月（四）標準制訂主要工作過程及主要協(xié)作單位海藻酸包膜氮肥具有增效和緩釋的雙重作用，作為一種功能性肥料必將大有可為。但是目前我國還沒有關于海藻酸包膜氮肥的標準，為此，我們著手申報適合于以尿素為核芯的海藻酸包膜所形成產品之行業(yè)標準計劃.標準起草小組在前期工作、小組內部討論的基礎上，于2011年5月起草了標準草稿，又進行了進一步調研和試驗驗證，2011年7月提出了標準送審稿。主要協(xié)作單位：煙臺大學食品檢測檢驗中心四、標準的主要內容海

12、藻酸包膜氮肥采用的原料與普通氮肥相同或相近，僅是在氮肥的外圍包裹了一層海藻肥，從而使處于核心的水溶性肥料具有增效和緩釋性能，所以，它是環(huán)境友好的。開發(fā)、生產、應用增效緩釋肥料主要目標之一，是提高肥料的利用率，在作物最主要的三大營養(yǎng)元素中，氮肥利用率低的問題，已是我國乃至世界迫切需要解決的問題，引起了各部門的高度重視。在諸多緩控釋肥料技術方案中，也主要是針對氮的緩控釋進行的。本標準制定過程中，產品主要技術指標，除衡量緩釋性能和海藻酸含量的指標外，其他指標均與國家氮肥標準一致。產品指標應符合表1要求。表1 海藻酸包膜氮肥的技術要求項目海藻酸包膜氮肥顆粒海藻酸（以干基計） g/kg 0.50有機質（

13、以干基計） g/kg 3.00（三位有效數字）總氮（N）(以干基計) % 44.0縮二脲的質量分數，% 0.9水(H2O)分 % 2.0鐵（以Fe計） % 0.01硫酸鹽（以SO42-計）% 0.05脲酶抑制率 % 25氮釋放min 10min包裹率 % 95粒度(2.00mm-5.60mm)的質量分數，% 90(一) 測定方法的確定及試驗分析根據前面所確定的標準編制原則，對現(xiàn)行的用于緩釋性能評價的方法進行比較，確定適用于本產品的檢測方法。 目前對于緩控釋肥料的緩釋性能評價，主要有以下主要方法： 水中浸泡法：這種方法對聚合物包膜類緩控釋肥料較為適用，日本、歐洲較多采用這一方法評價聚合物包膜緩控

14、釋肥料的性能，GB/T 23348-2009緩釋肥料國家標準也屬這一類方法。 冷熱水溶法：該方法主要是針對脲甲醛類緩釋肥料的評價方法，通過測定肥料在冷水和熱水中的溶解性，來評價產品的緩釋性能，但應用局限于脲醛類肥料。AOAC 法：該方法源于美國公職分析家協(xié)會（AOAC） ，是美國對緩控釋肥料評價的主要方法，有關肥料法規(guī)中，明確規(guī)定用該方法評價緩控釋肥料的緩控釋性能。它屬于淋溶類的測定方法，用規(guī)定量的水在規(guī)定的時間內對肥料進行淋洗后，測定殘留的氮即為緩釋氮。 其他方法：除上述方法之外，不少研究者提出了各種評價、測定方法，如土壤培養(yǎng)法，土柱淋溶法，模擬土壤法、滲透法等，雖各有特色，但目前為止還未成

15、為主導方法。 本標準制定過程中，充分比較了各方法的優(yōu)缺點，以及實現(xiàn)的便利性，盡量使測定過程不消耗過長的時間，操作相對簡便，最終確定以 大豆脲酶方法為基礎，根據本產品的特點，進行適當修正，使指標更符合實際。(二) 脲酶抑制率試驗方法及試驗數據1. 實驗室樣品的制備試驗樣品按相應產品標準制備共32個樣品，編號分別為：201162101-2011062108 、 2011070301-2011070308、2011072301-2011072308 、 2011080201-2011080208。2. 測定方法提要，測定步驟及分析結果的表述 取三支50ml比色管A,B,C，分別加入0.2000g大豆

16、粉，20ml緩沖溶液(B.2.2)，搖勻后，A管加入0.6000g海藻酸包膜氮肥，同時B管加入0.6000g未包膜氮肥（尿素），將3支比色管放入30水浴中恒溫20min，取出降溫后，準確加入5ml鹽酸溶液(B.2.3)，轉移至三角燒瓶中，加入3滴溴甲酚綠指示劑，溶液橙黃色，用氫氧化鈉標準溶液滴定至溶液變藍，記錄氫氧化鈉標準溶液的消耗體積Va、Vb、Vc。 脲酶抑制率W ，單位%，按（2.1）計算： Va-Vb脲酶抑制率W = (2.1) Vc-Vb式中，VaA管消耗的氫氧化鈉標準溶液體積，mlVbB管消耗的氫氧化鈉標準溶液體積，mlVcC管消耗的氫氧化鈉標準溶液體積，ml結果保留3位有效數字。

17、3. 試驗結果及精密度在樣品結果測定試驗中，空白、普通尿素及每個樣品分別做了3次對照實驗，結果見表1-表4；在精密度試驗中，選用了2個樣品，分別做了10次對照實驗，結果見表5和表6。3.1. 2011-06-21送檢樣品表1 樣品脲酶抑制率測定結果 單位%樣品編號VNaOH/mlVNaOH平均值ml平均脲酶抑制率%空白Vc25.7025.7225.7425.72普通尿素Vb17.0617.0317.0017.032011062101Va19.3619.4519.4219.4127.4201106210219.3019.3419.2919.3126.2201106210319.4419.3819

18、.4019.4127.3201106210419.2819.3019.2419.2725.8201106210519.3419.3019.2619.3026.1201106210619.7619.7219.8019.7631.4201106210719.2819.3519.4019.3426.6201106210819.3619.3019.2619.3126.23.2. 2011-07-03 送檢樣品表2 樣品脲酶抑制率測定結果 單位%樣品編號VNaOH/mlVNaOH平均值ml平均脲酶抑制率%空白Vc25.7525.7825.7225.75 普通尿素Vb17.0217.0417.0817.0

19、5 2011070301Va19.2619.3819.3219.32 26.1 201107030219.4019.4819.4219.43 27.4 201107030319.4419.4619.4019.43 27.4 201107030419.2019.2519.2519.23 25.1 201107030519.3619.3019.3419.33 26.2 201107030619.3419.3619.4019.37 26.6 201107030719.4619.4019.4219.43 27.3 201107030825.7525.7825.7225.75 27.0 3.3. 201

20、1-07-23 送檢樣品表3 樣品脲酶抑制率測定結果 單位%樣品編號VNaOH/mlVNaOH平均值ml平均脲酶抑制率%空白Vc25.7625.7525.7025.74 普通尿素Vb17.0017.0417.0417.03 2011072301Va19.4619.3619.3019.37 26.9 201107230219.3619.4519.4219.41 27.3 201107230319.4419.3519.4019.40 27.2 201107230419.4819.4619.4019.45 27.7 201107230519.5819.6519.6219.62 29.7 201107

21、230619.6819.6219.6619.65 30.1 201107230719.7019.6819.7619.71 30.8 201107230819.4419.4019.3619.40 27.2 3.4. 2011-08-02 送檢樣品表4 樣品脲酶抑制率測定結果 單位%樣品編號VNaOH/mlVNaOH平均值ml平均脲酶抑制率%空白Vc25.7225.7425.7225.73 普通尿素Vb17.0017.0417.0017.01 2011080201Va19.4619.3819.3519.40 27.4 201108020219.3819.3219.4019.37 27.0 2011

22、08020319.3019.3419.3819.34 26.7 201108020419.4519.4819.4019.44 27.9 201108020519.4019.4819.2619.38 27.2 201108020619.3819.4019.4519.41 27.5 201108020719.4219.4019.3419.39 27.3 201108020819.4419.3619.4819.43 27.7 3.5. 以編號2011072307樣品為例，進行精密度測定表5 試驗精密度測定結果 單位%樣品編號VNaOH/ml脲酶抑制率 %相對偏差%空白Vc25.73普通尿素Vb17.

23、011Va19.3026.1 4.8219.4227.5 0.3319.5428.9 5.3419.3626.8 2.2519.3626.8 2.2619.4627.9 2.0719.4427.7 1.1819.4627.9 1.9919.4027.2 0.61019.4227.5 0.3平均脲酶抑制率 %27.4-RSD %2.8-3.6. 以編號2011080203樣品為例，進行精密度測定表6 試驗精密度測定結果 單位%樣品編號VNaOH/ml脲酶抑制率 %相對偏差%空白Vc25.72普通尿素Vb17.061Va19.4227.3 1.7219.3625.4 5.2319.3426.3 1

24、.8419.4627.7 3.4519.3826.8 0.1619.4027.0 0.8719.3426.3 1.8819.3826.8 0.1919.4627.7 3.41019.3025.9 3.5平均脲酶抑制率 %26.7-RSD %2.8-4. 結論根據以上試驗數據表明，本試驗中所用的方法是準確可行的，因此，本試驗中所確定的方法可以作為標準試驗的方法。(三)氮釋放期試驗方法及試驗數據1. 實驗室樣品的制備試驗樣品按相應產品標準制備共16個樣品，編號分別為：2011080301-2011080308、2011082301-2011082308。2. 試驗方法準確稱取2.00g樣品，放于盛

25、有200ml水的燒杯中，記錄尿素全部溶解的時間（包膜氮肥膜內部完全透明視為氮全部溶解），即為氮釋放期，單位：min，以上步驟重復三次，取三次時間的算術平均值。3.試驗結果及精密度 在樣品結果測定試驗中，每個樣品分別做了3次平行實驗，結果見表1-表2；在精密度試驗中，選用了普通尿素和2011082308號樣品，分別做了10次平行實驗，結果見表3和表4。3.1. 2011-08-03 送檢樣品表1 樣品氮釋放期測定結果 單位min樣品編號氮釋放期/min平均氮釋放期/min 普通尿素3444201108030115141515201108030216151515201108030316161716

26、2011080304141514142011080305151515152011080306151615152011080307151616162011080308141415143.2. 2011-08-23 送檢樣品表2 樣品氮釋放期測定結果 單位min樣品編號氮釋放期/min平均氮釋放期/min 普通尿素433320110823011615161620110823021516151520110823031414151420110823041415151520110823051716161620110823061514141420110823071314141420110823081516

27、15153.3. 以編號2011080308樣品為例，進行精密度測定表3 試驗精密度測定結果 單位min實驗編號氮釋放期/min1152163144135136157148169151014平均氮釋放期/min14RSD %7.43.4. 以編號2011082308樣品為例，進行精密度測定表4 試驗精密度測定結果 單位min實驗編號氮釋放期/min1162153144155156177168149161015平均氮釋放期/min15RSD %6.24. 結論根據以上試驗數據表明，本試驗中所用的方法是準確可行的，因此，本試驗中所確定的方法可以作為標準試驗的方法。（四）海藻酸含量檢測方法如下：1.

28、標準曲線繪制取6個50ml比色管，分別加入0，0.4，0.8，1.2，1.6，2.0ml海藻酸鈉標準溶液（）然后用蒸餾水定溶至3ml，具塞，將比色管放在冰水浴中，邊振蕩邊徐徐加入濃硫酸（A.2.1）10ml，開始要慢約每秒一滴，待加入一半酸后增加至每秒兩滴，加完后放入沸水浴中加熱20min，取出于80。C預熱5min，然后加入0.2%咔唑-乙醇溶液0.2ml，搖勻，室溫下放置20min，在520nm波長下用1.0cm比色皿進行比色，以不加海藻酸鈉為空白對照，測定吸光度，以測得的吸光度為縱坐標，以總顯色體積（11ml）中海藻酸鈉的量為橫坐標，繪制標準曲線，求出線性回歸方程。2.樣品的測定取102

29、0g(m) 試樣（精確到小數點后兩位）加到100ml容量瓶中，加水20ml搖勻，加入NaOH溶液（）10ml搖勻，加水定溶至100ml( v1)，干過濾，取2ml( v2)濾液于50ml比色管中，用蒸餾水定容至3ml，按標準曲線繪制的操作方法，測定試液的吸光度值，從標準曲線上讀出總顯色溶液中海藻酸鈉的含量(m1)。五、技術經濟論證及預期的經濟效果本標準所確定的對產品中緩釋氮及海藻酸含量的評價方法，簡單易行，用常規(guī)化驗設備即可完成，對現(xiàn)有復混肥料企業(yè)化驗室不需新增設備；方法可移植性強，受外界因素干擾少，不同地域的實驗室均可實現(xiàn)，便于推廣應用。該產品采用與普通氮肥相同或相近的原料，僅通過工藝過程改

30、變各種原料的空間位置，實現(xiàn)了對氮的適度增效和緩效，其生產成本與普通復混肥料相近，田間表現(xiàn)與同等養(yǎng)分普通氮肥相比，增產 5%-15%，中國科院土肥所王少仁研究員用N15所作的試驗證明，氮肥的利用率可提高7.74 個百分點，在夏播作物上，可實現(xiàn)一次施肥，節(jié)約勞動力，具有顯著的經濟和社會效益。海藻酸包膜氮肥是具有增效和緩釋性能的雙重作用的肥料，可以大幅度提高氮肥利用率，達到節(jié)約資源，減少因過量施肥造成的環(huán)境污染。具有顯著的節(jié)能減排意義。2006 年，我國共消費氮肥 3900萬噸（折純，下同） ，磷肥 1150 萬噸，鉀肥660萬噸，共計 5710 萬噸，占世界化肥消費量 15832 萬噸的 29%。 在化肥消費中存在的突出問題是養(yǎng)分利用率低，尤其氮肥的利用率低，全國平均水平僅為 30%35%，大量的化肥流失，不僅造成水體的嚴重污染，還造成用于