聚谷氨酸对肥料理化性质及应用效果的影响分析

 聚谷氨酸对肥料理化性质及应用效果的影响分析

李剑眉赵建林

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摘要：介绍聚谷氨酸的理化性质及作为肥料增效剂的作用机制，以及添加至尿素的有效方法。分析聚谷氨酸对尿素理化性质及肥效的影响。

关键词：聚谷氨酸；作用机制；理化性质；应用效果

随着近年来化肥使用量零增长和减肥增效政策的实施，以提高肥料利用率，减少化肥使用量为目的的增效型肥料应用而生。在此背景下，聚谷氨酸加至尿素在各企业陆续得到应用及推广。根据新型肥料从业经验，归纳总结添加聚谷氨酸至尿素中对理化性质及应用效果的影响，为聚谷氨酸酸新型肥料进一步推广提供依据。

1 聚谷氨酸作用机制

聚谷氨酸（分子式如图1）是一种水溶性高分子多肽物质，安全性高。其含有大量羧基和氨基活性物质，能带正电荷的金属离子（钙、镁、锌、铁等）络合，减少磷酸根离子与金属离子发生沉淀反应的概率，双向保护了磷元素和部分中微量元素的有效性。同时其具有良好的水溶性和保护性，在复杂的土壤环境中，可充当肥料中养分的“移动仓库”，通过浓度梯度动力，将溶解及络合的养分输送至植物根部进行离子交换，被作物吸收利用。聚谷氨酸作为新型肥料增效剂，可以强化作物对氮、磷，钾及中微量元素的吸收，从而提高肥料利用率，达到减肥增效的目的。

图1

2 聚谷氨酸添加工艺

聚合氨基酸增效尿素是将小分子的氨基酸通过化学或生物的手段,合成一定分子量聚合氨基酸,并按一定的比例在尿素生产的某个环节添加到尿素中,形成的一类新型尿素产品.研究证明,γ-聚谷氨酸作为肥料增效剂,具有促进作物养分吸收,减少肥料使用,增加作物产量,改善作物品质和增强作物抗病能力等功效.聚谷氨酸其分子链上含有大量活性官能团,具有亲水性,离子络合性,生物相容性等特性,进而影响肥料养分的存在,降低养分流失,实现作物对养分的快速,高效吸收.将聚谷氨酸与尿素混配施用,研究其对富集与保护土壤中氮素,降低氮素养分损失,对作物氮素吸收利用及增产作用影响较大。

依托尿素C系统原生产工艺流程，新增一套新型尿素增效剂添加系统，外购聚谷氨酸增效剂（水剂）贮槽至系统搅拌管内，经充分搅拌均匀后，由计量泵加压输送至一段蒸发器出口管，从尿素蒸发工序一段蒸发器出口添加聚谷氨酸增效剂，添加比例为2L/T尿素，与尿素熔融物混合后进入二段蒸发器内，再经尿素熔融泵加压后送造粒器造粒，生产聚谷氨酸尿素。增加到二段蒸发里面，可以避免长时间与原材料的接触面积，高温，对聚谷氨酸分子结构的影响。

3 聚谷氨酸对尿素性质的影响

随机选取聚谷氨酸的新型肥料和普通尿素的热肥、冷肥（将热肥密封存放10-15d即可）样品持续跟踪对比分析，研究聚谷氨酸对尿素崩解速率和颗粒强度的影响。

3.1聚谷氨酸对尿素崩解速率的影响

崩解速率测量方法：选粒径范围0.85～2.8mm的样品30颗，投入装有250ml的烧杯中，静置观察，以肥料颗粒崩解为基准进行判定，取平均值，计算肥料全部崩解所需时间，结果见表1。

表1聚谷氨酸对尿素肥料崩解时间的影响min

由表1可知：新型肥料热肥与普通肥料热肥崩解速率持平，未见明显差异；新型肥料冷肥优于普通肥料，主要原因在聚谷氨酸有较强渗透性，刚生产出来的热肥聚谷氨酸尚未完全渗透至肥料内部，故热崩解对比效果不明显，而存放几天后聚谷氨酸与肥料内部物质逐步结合，由于含有亲水基团，故加快了肥料内部物质的溶解及迁移，进而提高了肥料的崩解速率。

3.2聚谷氨酸对尿素肥料的影响

聚谷氨酸由微生物生物发酵而成的生态肥料助剂，添加后的增效肥料利用率可由30-35%提高到40-50%，肥料利用率平均提高8%，作物平均增产10-25%，根茎类作物增产达30-50%。

第一阶段聚谷氨酸作用对象为肥料，主要起养分缓释的作用。提高肥料的利用率，抗旱保水。由于聚谷氨酸具有超强的吸水保水能力，聚谷氨酸形成的水膜可以把肥料养分牢牢包住，从而延长肥料释放时间，超强的吸附能力能把释放出来的肥料吸附在根部周围，减少挥发和流失。

第二阶段聚谷氨酸作用对象为植物，主要起植物生长调节的作用，它可以大幅提高植物的光合作用效率，提高开花坐果率。增强植物的抗逆能力。减少土传病害的发生。提高作物产量和品质，对块茎类增产达50%，

第三阶段聚谷氨酸作用对象土壤。聚谷氨酸具有极强的缓冲能力，能有效平衡土壤的PH值。能有效的阻止碳酸根，磷酸根，硫酸根与土壤中的Ca.Mg等元素络合形成难以溶解的矿物质，造成土壤酸化与板结。同时能螯合土壤中的铅，汞，铝，砷等有毒重金属离子。

第四阶段聚谷氨酸被降解为单体谷氨酸，作为氨基酸直接被植物吸收利用。谷氨酸对作物的光合作用和保花做果有特殊的促进作用。聚谷氨酸通过以上四重功效作用促进了作物的生长。

总结

聚谷氨酸是一类含有活性功能基团的有机物质，与尿素结合可以改善尿素理化性质，提高崩解速度。同时因具备良好的农学应用效果，聚谷氨酸作为肥料增效剂与尿素结合生产的新型肥料，具备良好的工业量产和市场推广潜力。

参考文献：

【1】黄启亮，韩广泉等土壤肥料增效剂研究现状及应用前景.农村经济与科技，2015.26（4）：62-63.

【2】陈永竹，孙启玲，多聚谷氨酸的性质、发酵生产及其应用[J]微生物学通报，2004.31（1）：122-126.