[发明专利]具有脲酶活性抑制作用的官能化秸秆及其制备方法以及脲酶抑制作用的测定方法

说明书

本发明涉及一种具有脲酶活性抑制作用的官能化秸秆及其制备方法以及脲酶抑制作用的测定方法。具有脲酶活性抑制作用的官能化秸秆，将粉碎的植物秸秆放入旋转炉中，在炉温升至160~240℃、通入空气或氧气进行控氧氧化2~5h，出炉后得到的物质即为具有脲酶活性抑制作用的官能化秸秆。本发明官能化秸秆可以改变土壤生态环境，降低土壤中脲酶活性，延长氮肥在土壤中的存留时间，对土壤环境无破坏性，尤其能够培肥改良土壤，便于大规模应用，对于可持续发展的生态环境具有重要的现实意义。

技术领域

本发明涉及一种脲酶抑制剂，具体地说是一种具有脲酶活性抑制作用的官能化秸秆及其制备方法以及脲酶抑制作用的测定方法。

背景技术

尿素理论含氮量为46.65％，是目前含氮量最高的中性速效、氮含量与价格比值最高的氮肥。适用于作基肥和追肥，有时也用作种肥。因尿素含氮量高、用量大，在农业生产中有着举足轻重的地位。然而尿素是分子态的，不能被植物直接吸收，也不能被土壤吸附。普通尿素施入土壤后,只需数小时便会全部溶解，一小部分以分子态溶于土壤溶液中，通过氢键作用被土壤吸附，其他大部分在脲酶的作用下水解成碳酸氢铵（铵态氮），然后铵根离子能被植物吸收和土壤胶体吸附，碳酸氢根离子也能被植物吸收；或铵态氮在硝化酶的作用下转化为硝态氮,也能被作物吸收利用。

脲酶（又名尿素酞胺水解酶）是一种广泛存在于各种生物体内和生态环境中可以催化尿素水解为氨的酶，在自然条件下的氮循环中发挥着重要的作用。在自然条件下,尿素会缓慢的分解,产生氨气,但在脲酶存在的条件下,尿素的分解速度可增大10¹⁴倍。然而，在农业方面，脲酶活性过高会使尿素过快的水解成氨，若不能及时被植物吸收，导致氨的挥发以及土壤中的硝酸根离子、铵根离子蓄积过多，从而降低氨的利用率，尤其是碱性土壤上更为严重。因此，使用尿素时应防止随水流失或以气体挥发造成的利用率降低。在施用尿素的过程中,氮的大量流失,不仅影响农作物产量和品质,而且导致资源浪费,破坏生态环境,影响人类健康。随着日益重视生态环境保护,提高尿素肥效和利用率已成为业内普遍关注的重大课题。阻止其中氮损失的一种方法就是尿酶抑制剂的使用。

脲酶抑制剂是指能够直接或间接抑制脲酶活性的一类物质；因而能延缓尿素的水解生成氨的速度，减少铵态氮的挥发和硝化，也常作为肥料增效剂应用于农业生产中。脲酶抑制剂抑制尿素水解的机理主要有两个方面：一是由于-SH的氧化，降低了脲酶活性；二是争夺脲酶中镍离子的配位体，降低脲酶活性。如CN110590480 A公布的硫脲树脂作为脲酶抑制剂。目前,常用的脲酶抑制剂包括磷酸二酰胺、磷酸三酰胺、乙酰氧肟酸、苯醌等,主要运用在人类医学和土壤上,较少用于动物养殖业和农业化肥。其中含有氢醌、双氰胺等的缓释氮肥作为专用肥已有推广应用。氢醌作为一种酚类脲酶抑制剂,能有效地抑制脲酶活性,延缓尿素水解，与其它脲酶抑制剂相比,氢醌的经济性和少量施入后对土壤污染小的优点显得尤为突出,因而在调控尿素氮转化过程中受到了广泛关注。但由于氢醌易被氧化，不够稳定，大大影响了其应用前景。

农业方面的应用，为了提高脲酶抑制的稳定性，多侧重于与尿素、有机肥、微量元素进行混合，并与高分子材料环糊精、一聚谷氨酸、脲醛树脂、腐殖酸等、重金属铜盐、锌盐等络合包裹，与缓释肥料配合制备和使用；但这些稳定方法的材料来源不广泛，处理和制备过程较复杂，甚至会带来二次污染问题。尿酶抑制剂普遍存在稳定性差、价格昂贵,作用时间较短、毒副作用明显等缺点，在实际应用中具有一定的限制。显然，对于脲酶抑制剂的商业化要求的是热稳定和易储存，并且能够长期有效的抑制脲酶活性。因此，安全、高效、污染小的脲酶抑制剂的研发备受关注。将脲酶抑制剂做成缓释材料，提高尿素在土壤中的滞留时间，降低流失率，同时避免脲酶抑制剂在农业生产应用过程中的二次污染问题，是一种行之有效的办法。

发明内容

本发明的目的之一就是提供一种具有脲酶活性抑制作用的官能化秸秆，以解决现有尿酶抑制剂存在的稳定性差、价格昂贵、作用时间短和毒副作用明显的问题。

本发明的目的之二就是提供一种具有脲酶活性抑制作用的官能化秸秆的制备方法，以逐步实现具有脲酶活性抑制作用的官能化秸秆的量产。