恩宝生物海藻酸包膜氮肥企业标准编制说明

海藻酸包膜氮肥公司标准编制说明山东恩宝生物科技有限公司海藻酸包膜氮肥公司标准制定编制说明一、任务来源《海藻酸包膜氮肥》公司标准于2023年4月份通过山东恩宝生物科技有限公司办公会研究决定由公司标准化管理部门承担该公司标准的制订编写工作，标准名称为：海藻酸包膜氮肥，项目编号：Q/3700SNB003-2023。二、标准编制原则和拟定标准重要内容的依据1本标准编制遵循下列原则：1）适应大田作物需肥规定为主。大田作物产量高，为达成高产目的，生长前期规定保证一定的供肥强度，生长后期又要保证不脱肥，海藻酸包膜氮肥正是按照大田作物需肥规律设计的，它既具有一定量的速效氮，又具有相称数量的缓释氮。这就决定了海藻酸包膜氮肥既具有缓效性，但同时又具有较高的初期溶出率。2）海藻酸被公认为是海藻中的重要成分和特性成分。标准中海藻酸的测定方法原理是海藻酸经硫酸水解生成两种糖醛酸（β-α-甘露糖醛酸和α-L-右罗糖醛酸）。在强酸中与咔唑缩合反映生成为有色化合物，由此可以用分光光度法定量测定。本标准参照《农业部肥料登记评审审批通过产品初次公司工作会议》中水溶肥料中海藻酸含量的测定方法。3）土壤中的脲酶对氮肥（尿素）有极强的分解作用，导致氮肥快速分解释放，减少运用率。研究发现，海藻包膜氮肥中使用的海藻液具有较强的脲酶克制作用，形成的海藻包膜氮肥同样具有脲酶克制作用，这也是此种包膜肥料与其它包膜肥料的重要区别。包膜氮肥脲酶克制率的测定原理是包膜氮肥中的氮被脲酶酶解成氨气，然后用过量盐酸吸取，再用氢氧化钠标准溶液滴定剩余的盐酸，通过氢氧化钠的消耗量计算生成的氨气含量，同时与普通尿素相比，从而拟定海藻酸包膜氮肥脲酶克制率。该方法参考武汉化工学院制药工程系邹菁于2023年在《分析科学学报》上发表的《黄豆脲酶的提取及其在缓释肥料中尿素氮测定中的应用》，广东海洋大学水产学院杨奇慧于2023年在《检测分析》杂志上发表的《不同方法测定大豆脲酶活性的比较研究》等资料。4）标准所采用的检测方法尽量简朴快速，以适应生产、流通、监督等各个环节的需要。5）其他技术指标按照国家标准《尿素的测定方法》GB/T2441和《有机质的测定》NY/T1121.6-2023的规定进行检测，以利于与其他强制性标准的协调及国内市场销售。三、起草过程（一）产生背景世界各国的农业实践表白,为了使作物稳定高产,作物在整个生长期间都应得到足够的养分,特别是氮素。我国的氮肥运用率也许是世界上最低的,仅为28%～41%,平均33.7%(1999年中科院南京土壤所对全国782个田间实验点的调查结果)。尿素是最常用也是用量最大的氮肥，其含氮量高达46%。所以生产缓/控释尿素，提高尿素中氮的运用率具有重要的现实意义。现在市场常见的缓/控释尿素有脲醛类、生化克制类、硫包衣类和树脂包衣类等。尽管这些解决方法都能提高氮的运用率，但存在以下问题：脲醛类肥料是尿素和醛类物质的的缩聚物，游离的醛类物质会对人类产生危害且价格昂贵；生化克制类尿素所用的克制剂是人工合成的，长期使用对人类和环境的危害还需评估；硫包衣类和树脂包衣类尿素会出现脱肥和肥心现象，其中使用的硫磺和树脂在土壤中很难降解，长期使用必然会在土壤中积累，破坏土壤的物理结构。所以研发新的、缓控期适宜的、便宜的、对环境和谐的缓释肥料非常必要。已证实海藻肥料与尿素混合使用品有增效作用，海藻肥料对尿素是否有缓释作用呢？山东恩宝生物科技有限公司的研究人员对此进行了研究并取得了满意的效果，由此生产出一种新型尿素—海藻酸包膜氮肥，简称海藻尿素。海藻肥料作为一种缓/控释材料具有来源广泛、便宜易得、可生物降解、改良土壤等优点。此技术运用海藻肥料中的大分子海藻酸作为成膜材料为尿素包衣，使尿素在水中的溶解速度减少3倍以上；海藻尿素的含氮量达44%以上。所以海藻尿素具有包衣类尿素和生化克制剂类尿素的双重特点，是一种双控肥料。综上所述，随着海藻肥料的发展和海藻肥料功能的开发，必然会对我国新型肥料的发展做出重大奉献。（二）海藻酸包膜氮肥产品生产工艺海藻酸包膜氮肥生产技术使用的包膜原料是我公司采用固态发酵专利技术萃取的高浓缩海藻液，结合获得国家发明专利的海藻包膜缓释工艺加工而成的新型环保包膜缓释氮肥。生产工艺简图如下：1.工艺流程图海藻液海藻液尿素计量包膜机一级筛分干燥冷却分级筛防结剂成品包装筛分计量2.工艺过程该产品采用尿素和高浓缩海藻液等作为重要原料，先将筛分、计量后的尿素输送至特制包膜机，然后按特定剂量加入海藻浓缩液和防结剂包膜，包膜后通过烘干、冷却、两段筛分系统后，进入成品料仓，通过剂量包装为成品。（三）产品适宜区域、适合作物及施用效果海藻酸包膜氮肥与普通氮肥施用效果对比恩宝海藻酸包膜氮肥是在普通尿素后期采用高浓缩海藻液包膜形成的新型环保缓释肥料。经我公司和中国农科院在全国16个省份不同作物和土壤条件下的对比实验，增产效果明显。为了进一步验证该产品的增产效果，我公司于2023年5月委托莱西市实验基地安排了对比实验，现将重要结果总结如下。1实验条件与实验设计1.1实验地基本情况实验地点在山东省莱西市实验基地，实验在基地网室中进行。本区域属暖温带半湿润季风气候，土壤类型为潮土，耕层质地轻壤，基础土壤肥力指标为有机质10.50g/kg，有效氮53.5mg/kg，速效磷(P2O5)14.6mg/kg，速效钾(K2O)70mg/kg，属中档偏高肥力土壤，在我国夏玉米种植区具有广泛代表性。1.2实验设计与实行实验所用肥料由山东恩宝生物科技有限公司生产的海藻酸包膜氮肥，进行土柱栽培实验，设立eq\o\ac(○,1)CK1（全空白对照）、eq\o\ac(○,2)CK2（无氮对照）、eq\o\ac(○,3)U（普通尿素）、eq\o\ac(○,4)HU（海藻酸包膜氮肥）4个解决，6次反复，氮肥施用水平均为0.15gN/kg土，玉米品种为郑单958，于2023年5月15日播种，8月25日收获，样品风干后，测定玉米产量及构成因素、氮素运用效率等指标。田间实验排列见图1，土柱示意见图2。保护行保①②③④保②③④①③④①②护①②③④护②③④①行③④①②行保护行图1.田间实验排列示意图图2.土柱示意图2实验结果2.1海藻酸包膜氮肥对玉米产量的影响表1玉米产量及构成因素解决穗粒数穗行数百粒重/g产量/g分别比CK2增产/%CK12641015.7141.53-CK23091117.6954.60-U3851322.3285.9457.4HU3961523.1691.6467.8由表1可以看出，HU解决的穗粒数较普通尿素高出11，穗行数和百粒重也有所增长，从而增长了玉米产量。与普通尿素相比，海藻酸包膜氮肥对玉米有明显的增产作用，比CK2增产67.8%，增产幅度较普通尿素（57.4%）高出10.4个百分点。2.2海藻酸包膜氮肥对氮素运用率的影响表2氮素运用率处理氮素收获指数（%）氮肥农学效率（kg/kg）氮素运用率（%）氮素运用率较U解决增长,%CK157.44---CK249.07---U53.9910.4536.61-HU55.2312.3539.156.9由表2可以看出，HU解决的氮素收获指数和氮肥的农学效率均高于U解决，这也许是由于海藻酸包膜氮肥促进光合产物和氮素向籽粒中运送，对提高玉米籽粒蛋白质含量也有一定作用。海藻酸包膜缓释氮肥可明显提高氮素运用效率，由36.61%提高到39.15%，较普通尿素增长6.9%。3.小结土柱实验结果表白，恩宝生物科技有限公司生产的海藻酸包膜氮肥具有良好的增产增效效果，其增产幅度较普通尿素高出10.4个百分点，氮肥运用率提高6.9%。 莱西市土壤肥料工作站2023年08月（四）标准制订重要工作过程及重要协作单位海藻酸包膜氮肥具有增效和缓释的双重作用，作为一种功能性肥料必将大有可为。但是目前我国还没有关于海藻酸包膜氮肥的标准，为此，我们着手申报适合于以尿素为核芯的海藻酸包膜所形成产品之行业标准计划.标准起草小组在前期工作、小组内部讨论的基础上，于2023年5月起草了标准草稿，又进行了进一步调研和实验验证，2023年7月提出了标准送审稿。重要协作单位：烟台大学食品检测检查中心四、标准的重要内容海藻酸包膜氮肥采用的原料与普通氮肥相同或相近，仅是在氮肥的外围包裹了一层海藻肥，从而使处在核心的水溶性肥料具有增效和缓释性能，所以，它是环境和谐的。开发、生产、应用增效缓释肥料重要目的之一，是提高肥料的运用率，在作物最重要的三大营养元素中，氮肥运用率低的问题，已是我国乃至世界迫切需要解决的问题，引起了各部门的高度重视。在诸多缓控释肥料技术方案中，也重要是针对氮的缓控释进行的。本标准制定过程中，产品重要技术指标，除衡量缓释性能和海藻酸含量的指标外，其他指标均与国家氮肥标准一致。产品指标应符合表1规定。表1海藻酸包膜氮肥的技术规定项目海藻酸包膜氮肥颗粒海藻酸（以干基计）g/kg≥0.50有机质（以干基计）g/kg≥3.00（三位有效数字）总氮（N）(以干基计)%≥44.0缩二脲的质量分数，%≤0.9水(H2O)分%≤2.0铁（以Fe计）%≤0.01硫酸盐（以SO42-计）%≤0.05脲酶克制率%≥25氮释放min≥10min包裹率%≥95粒度(2.00mm-5.60mm)的质量分数，%90(一)测定方法的拟定及实验分析根据前面所拟定的标准编制原则，对现行的用于缓释性能评价的方法进行比较，拟定合用于本产品的检测方法。目前对于缓控释肥料的缓释性能评价，重要有以下重要方法：水中浸泡法：这种方法对聚合物包膜类缓控释肥料较为合用，日本、欧洲较多采用这一方法评价聚合物包膜缓控释肥料的性能，GB/T23348-2023《缓释肥料》国家标准也属这一类方法。冷热水溶法：该方法重要是针对脲甲醛类缓释肥料的评价方法，通过测定肥料在冷水和热水中的溶解性，来评价产品的缓释性能，但应用局限于脲醛类肥料。AOAC法：该方法源于美国公职分析家协会（AOAC），是美国对缓控释肥料评价的重要方法，有关肥料法规中，明确规定用该方法评价缓控释肥料的缓控释性能。它属于淋溶类的测定方法，用规定量的水在规定的时间内对肥料进行淋洗后，测定残留的氮即为缓释氮。其他方法：除上述方法之外，不少研究者提出了各种评价、测定方法，如土壤培养法，土柱淋溶法，模拟土壤法、渗透法等，虽各有特色，但目前为止尚未成为主导方法。本标准制定过程中，充足比较了各方法的优缺陷，以及实现的便利性，尽量使测定过程不消耗过长的时间，操作相对简便，最终拟定以大豆脲酶方法为基础，根据本产品的特点，进行适当修正，使指标更符合实际。(二)脲酶克制率实验方法及实验数据实验室样品的制备按相应产品标准制备-、-、-、-。测定方法提纲，测定环节及分析结果的表述取三支50ml比色管A,B,C，分别加入0.2023g大豆粉，20ml缓冲溶液(B.2.2)，摇匀后，A管加入0.6000g海藻酸包膜氮肥，同时B管加入0.6000g未包膜氮肥（尿素），将3支比色管放入30℃脲酶克制率W，单位%，按（2.1）计算：Va-Vb脲酶克制率W=……………(2.1)Vc-Vb式中，Va——A管消耗的氢氧化钠标准溶液体积，mlVb——B管消耗的氢氧化钠标准溶液体积，mlVc——C管消耗的氢氧化钠标准溶液体积，ml结果保存3位有效数字。实验结果及精密度在样品结果测定实验中，空白、普通尿素及每个样品分别做了3次对照实验，结果见表1-表4；在精密度实验中，选用了2个样品，分别做了10次对照实验，结果见表5和表6。3.1.2023-06表1样品脲酶克制率测定结果单位%样品编号VNaOH/mlVNaOH平均值ml平均脲酶克制率%空白Vc25.7025.7225.7425.72普通尿素Vb17.0617.0317.0017.03Va19.3619.4519.4219.4127.419.3019.3419.2919.3126.219.4419.3819.4019.4127.319.2819.3019.2419.2725.819.3419.3019.2619.3026.119.7619.7219.8019.7631.419.2819.3519.4019.3426.619.3619.3019.2619.3126.23.2.2023-0表2样品脲酶克制率测定结果单位%样品编号VNaOH/mlVNaOH平均值ml平均脲酶克制率%空白Vc25.7525.7825.7225.75普通尿素Vb17.0217.0417.0817.05Va19.2619.3819.3219.3226.119.4019.4819.4219.4327.419.4419.4619.4019.4327.419.2019.2519.2519.2325.119.3619.3019.3419.3326.219.3419.3619.4019.3726.619.4619.4019.4219.4327.325.7525.7825.7225.7527.03.3.2023-表3样品脲酶克制率测定结果单位%样品编号VNaOH/mlVNaOH平均值ml平均脲酶克制率%空白Vc25.7625.7525.7025.74普通尿素Vb17.0017.0417.0417.03Va19.4619.3619.3019.3726.919.3619.4519.4219.4127.319.4419.3519.4019.4027.219.4819.4619.4019.4527.719.5819.6519.6219.6229.719.6819.6219.6619.6530.119.7019.6819.7619.7130.819.4419.4019.3619.4027.23.4.2023-0表4样品脲酶克制率测定结果单位%样品编号VNaOH/mlVNaOH平均值ml平均脲酶克制率%空白Vc25.7225.7425.7225.73普通尿素Vb17.0017.0417.0017.01Va19.4619.3819.3519.4027.419.3819.3219.4019.3727.019.3019.3419.3819.3426.719.4519.4819.4019.4427.919.4019.4819.2619.3827.219.3819.4019.4519.4127.519.4219.4019.3419.3927.319.4419.3619.4819.4327.73.5.以编号样品为例，进行精密度测定表5实验精密度测定结果单位%样品编号VNaOH/ml脲酶克制率%相对偏差%空白Vc25.73普通尿素Vb17.011Va19.3026.14.8219.4227.50.3319.5428.95.3419.3626.82.2519.3626.82.2619.4627.92.0719.4427.71.1819.4627.91.9919.4027.20.61019.4227.50.3平均脲酶克制率%27.4------RSD%2.8------3.6.以编号样品为例，进行精密度测定表6实验精密度测定结果单位%样品编号VNaOH/ml脲酶克制率%相对偏差%空白Vc25.72普通尿素Vb17.061Va19.4227.31.7219.3625.45.2319.3426.31.8419.4627.73.4519.3826.80.1619.4027.00.8719.3426.31.8819.3826.80.1919.4627.73.41019.3025.93.5平均脲酶克制率%26.7------RSD%2.8------4.结论根据以上实验数据表白，本实验中所用的方法是准确可行的，因此，本实验中所拟定的方法可以作为标准实验的方法。(三)氮释放期实验方法及实验数据1.实验室样品的制备按相应产品标准制备-、-。2.实验方法准确称取2.00g样品，放于盛有200ml水的烧杯中，记录尿素所有溶解的时间（包膜氮肥膜内部完全透明视为氮所有溶解），即为氮释放期，单位：min，以上环节反复三次，取三次时间的算术平均值。3.实验结果及精密度在样品结果测定实验中，每个样品分别做了3次平行实验，结果见表1-表2；在精密度实验中，选用了普通尿素和号样品，分别做了10次平行实验，结果见表3和表4。3.1.2023-08-03表1样品氮释放期测定结果单位min样品编号氮释放期/min平均氮释放期/min普通尿素344415141515161515151616171614151414151515151516151515161616141415143.2.2023-08-23表2样品氮释放期测定结果单位min样品编号氮释放期/min平均氮释放期/min普通尿素433316151616151615151414151414151515171616161514141413141414151615153.3.以编号样品为例，进行精密度测定表3实验精密度测定结果单位min实验编号氮释放期/min1152163144135136157148169151014平均氮释放期/min14RSD%7.43.4.以编号样品为例，进行精密度测定表4实验精密度测定结果单位min实验编号氮释放期/min1162153144155156177168149161015平均氮释放期/min15RSD%6.24.结论根据以上实验数据表白，本实验中所用的方法是准确可行的，因此，本实验中所拟定的方法可以作为标准实验的方法。（四）海藻酸含量检测方法如下：1.标准曲线绘制取6个50ml比色管，分别加入0，0.4，0.8，1.2，1.6，2.0ml海藻酸钠标准溶液（A.2.4）然后用蒸馏水定溶至3ml，具塞，将比色管放在冰水浴中，边振荡边渐渐加入浓硫酸（A.2.1）10ml，开始要慢约每秒一滴，待加入一半酸后增长至每秒两滴，加完后放入沸水浴中加热20min，取出于80。C预热5min，然后加入0.2%咔唑-乙醇溶液0.2ml，摇匀，室温下放置20min，在520nm波长下用1.0cm比色皿进行比色，以不加海藻酸钠为空白对照，测定吸光度，以测得的吸光度为纵坐标，以总显色体积（11ml）中海藻酸钠的量为横坐标，绘制标准曲线，求出线性回归方程。2.样品的测定取10~20g(m)试样（精确到小数点后两位）加到100ml容量瓶中，加水20ml摇匀，加入NaOH溶液（A.2.5）10ml摇匀，加水定溶至100ml(v1)，干过滤，取2ml(v2)滤液于50ml比色管中，用蒸馏水定容至3ml，按标准曲线绘制的操作方法，测定试液的吸光度值，从标准曲线上读出总显色溶液中海藻酸钠的含量(m1)。五、技术经济论证及预期的经济效果本标准所拟定的对产品中缓释氮及海藻酸含量的评价方法，简朴易行，用常规化验设备即可完毕，对现有复混肥料公司化验室不需新增设备；方法可移植性强，受外界因素干扰少，不同地区的实验室均可实现，便于推广应用。该产品采用与普通氮肥相同或相近的原料，仅通过工艺过程改变各种原料的空间位置，实现了对氮的适度增效和缓效，其生产成本与普通复混肥料相近，田间表现与同等养分普通氮肥相比，增产5%-15%，中国科院土肥所王少仁研究员用N15所作的实验证明，氮肥的运用率可提高7.74个百分点，在夏播作物上，可实现一次施肥，节约劳动力，具有显著的经济和社会效益。海藻酸包膜氮肥是具有增效和缓释性能的双重作用的肥料，可以大幅度提高氮肥运用率，达成节约资源，减少因过量施肥导致的环境污染。具有显著的节能减排意义。2023年，我国共消费氮肥3900万吨（折纯，下同），磷肥1150万吨，钾肥660万吨，共计5710万吨，占世界化肥消费量15832万吨的29%。在化肥消费中存在的突出问题是养分运用率低，特别氮肥的运用率低，全国平均水平仅为30%～35%，大量的化肥流失，不仅导致水体的严重污染，还导致用于生产化肥的资源、能源的大量浪费（氮肥生产是以煤或石油、天然气为原