葡萄糖改性尿素的反应特征及其对尿素转化率的影响     

张英强  袁亮  张水勤  李燕婷  王立艳  赵秉强 《植物营养与肥料学报》2022,28(2):325-333

[目的]利用葡萄糖对尿素改性可延缓尿素水解,提高尿素氮肥利用率.从葡萄糖与尿素的反应特征、产物结构方面,研究其作用机理及葡萄糖添加量对尿素分解的影响.[方法]将葡萄糖按10％的比例加入到熔融尿素中获得葡萄糖改性尿素,利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)和液相色谱–质谱联用(LC-MS)分析葡萄...  相似文献   

柠檬酸改性磷肥的结构分析及其对水溶性磷固定率的影响     

张英强  张水勤  袁亮  李燕婷  林治安  王立艳  赵秉强 《植物营养与肥料学报》2021,27(5):878-885

  【目的】   磷肥施入石灰性土壤后,易与土壤中的Ca2+等结合生成沉淀,降低磷肥的有效性,进而影响作物对磷肥的吸收利用。本研究将柠檬酸与磷肥复合,研究其复合反应的特征及其对水溶性磷固定率的影响。   【方法】   采用中和法将预先加有柠檬酸的磷酸与氢氧化钾反应制备柠檬酸改性磷肥。利用傅里叶变换红外光谱 (FTIR)、31P固相核磁共振技术 (31P-NMR) 和液相色谱–质谱联用 (LC-MS) 等手段分析柠檬酸改性磷肥结构,分析柠檬酸与磷肥的反应特征。通过CaCl₂沉淀实验测定柠檬酸改性磷肥中水溶性磷的固定率,结合柠檬酸改性磷肥结构特征,探究柠檬酸与磷肥反应对水溶性磷固定率的影响机制。   【结果】   1) 柠檬酸与磷肥反应改变了磷肥的结构:与不添加柠檬酸的磷酸二氢钾肥 (CAP0) 相比,柠檬酸改性磷肥的FTIR在1088～1077 cm–1出现了磷酸酯 (P—O—C) 伸缩振动,是柠檬酸改性磷肥中有新物质生成的标志;31P-NMR分析发现,柠檬酸改性磷肥中除在6.60 ppm处检测到与CAP0相一致的K₂HPO₄位移峰外,还在12.28和4.80 ppm处分别检测到K₃PO₄和正磷酸单酯的位移峰,积分结果表明,以正磷酸单酯形态存在的磷占改性磷肥总磷量的16.48%。LC-MS分析发现,柠檬酸在高温下与磷酸发生脱水反应,柠檬酸中的羟基O—H和磷酸中的P—OH化学键发生断裂,柠檬酸中的氧原子与磷酸中的磷原子发生结合生成磷酸酯 (P—O—C)。2) 柠檬酸与磷肥反应降低了磷肥的水溶性磷固定率:将柠檬酸以0.2%、0.5%和1.0%的比例添加到磷肥中,制备的柠檬酸改性磷肥均能降低水溶性磷固定率,添加量在0.2%时水溶性磷固定率降低效果显著,固定率为59.52%,低于CAP0 26.49个百分点,磷酸酯的存在有利于使磷不被Ca2+固定,提高了磷肥有效性。   【结论】   柠檬酸通过与磷酸发生脱水反应,生成了含有磷酸酯的柠檬酸改性磷肥。柠檬酸与磷肥反应显著降低了磷肥水溶性磷固定率,且柠檬酸微量添加即可达到显著的防磷固定效果,为高效磷肥的研发提供了理论和技术依据。  相似文献   

不同含羧基有机酸改性尿素在石灰性潮土中的转化特征          下载免费PDF全文

张英强  张水勤  李燕婷  赵秉强  袁亮 《中国农业科学》2022,55(17):3355-3364

【目的】 研究羧基与其他活性官能团组合的不同含羧基有机酸改性尿素在石灰性潮土中的转化特征,为高效氮肥的研制提供理论依据。【方法】 将柠檬酸（羧基+羟基）、腐殖酸（羧基+酚羟基/羰基/醛基等）、聚谷氨酸（羧基+氨基）和聚丙烯酸（羧基）按照0.5%添加量加入熔融尿素中制得含柠檬酸尿素（CAU）、含腐殖酸尿素（HAU）、含聚谷氨酸尿素（PGAU）和含聚丙烯酸尿素（PAAU）4种含羧基有机酸改性尿素试验产品。设置不施肥处理（CK）及施用普通尿素（U）、CAU、HAU、PGAU和PAAU处理,采用土壤培养方法研究不同含羧基有机酸改性尿素对土壤中酰胺态氮、NH₄⁺-N、NO₃^–-N含量和土壤脲酶活性的影响。并结合普通尿素和不同含羧基有机酸改性尿素的傅里叶变换红外光谱（FTIR）,从化学结构上揭示不同含羧基有机酸改性尿素对尿素转化的影响机制。【结果】 （1）与U处理相比,在6 h—2 d内4种含羧基有机酸改性尿素均能延缓尿素在土壤中的水解,HAU和PGAU处理效果较好、其土壤尿素态氮残留量平均提高22.3%和23.7%。（2）与U处理铵态氮峰值（第2天）相比,HAU处理铵态氮含量峰值推迟至第3天,在6 h—2 d内,HAU处理铵态氮含量平均降低16.9%,HAU处理在培养后期（3—14 d）可提高土壤铵态氮含量,平均提高3.2%。（3）与U处理相比,4种含羧基有机酸改性尿素在培养后期显著提高土壤NO₃^--N含量,并以HAU处理最高,平均提高17.4 mg·kg^-1。（4）与U处理相比,培养前期（1—2 d）,4种含羧基有机酸改性尿素均抑制了土壤脲酶活性,其中HAU处理抑制效果最强、脲酶活性较U处理降低30.9%,但却提高了培养后期（2—14 d）土壤脲酶活性。【结论】 含羧基有机酸改性尿素可通过抑制培养前期脲酶活性延缓尿素在土壤中的水解与转化,延缓培养中期NH₄⁺-N向NO₃^--N转化,提高培养后期土壤NO₃^--N含量,减少氮损失。以上结果的产生主要是由于羧基及其他活性官能团可以与尿素发生反应。其中羧基与多种活性官能团（酚羟基/醛基/羰基）同时存在时与尿素的反应程度最深,对尿素的缓释效果最好。  相似文献