草酰胺緩釋氮肥的特性分析及建議

段付崗

（陜西潤(rùn)中清潔能源有限公司，陜西 長(zhǎng)武 713600）

草酰胺屬于一種氮含量適中的緩釋化肥，應(yīng)用范圍較為廣泛，可施用于糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物、藥材作物、飼料作物、工業(yè)原料作物等，或作為配方原料用于生產(chǎn)緩釋復(fù)混肥料。其肥料形式分為顆粒肥、粉末肥和液態(tài)肥，可用作基肥、追肥和葉面肥。市場(chǎng)上常見的草酰胺多為25 kg袋裝顆粒狀或粉狀肥料，市場(chǎng)占有率不及氮肥總量的1%。

1 草酰胺特性分析

1.1 氮素形態(tài)

草酰胺屬于酰胺態(tài)氮肥，不同于銨態(tài)氮肥、硝態(tài)氮肥、氰氨態(tài)氮肥和有機(jī)態(tài)氮肥等。酰胺態(tài)氮是由?；桶被M成的化合物，也是有機(jī)物的重要組成部分，故草酰胺屬于有機(jī)化工合成氮肥，不屬于有機(jī)肥。

1.2 總氮含量

草酰胺分子式為（CONH2）2，w（N）理論值為31.79%，草酰胺肥料中w（N總）≥31%。草酰胺肥料無(wú)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)廠家常用的產(chǎn)品規(guī)格見表1。

表1 常用的草酰胺肥料產(chǎn)品規(guī)格

參照GB/T 23348—2009《緩釋肥料》，草酰胺符合中濃度緩釋肥料的質(zhì)量要求（w（總養(yǎng)分）≥30%）。

1.3 作物吸收原理

氮是作物體內(nèi)氨基酸的重要組成元素，是構(gòu)成蛋白質(zhì)的主要元素，也是葉綠素合成不可缺少的元素，為作物進(jìn)行光合作用創(chuàng)造條件，對(duì)作物生長(zhǎng)起著非常重要的作用，可提高作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。

草酰胺施入土壤后，先以分子態(tài)（酰胺態(tài)氮）存在于土壤中，經(jīng)過土壤中脲酶以及微生物的作用，水解成碳酸銨或碳酸氫銨，即轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮后進(jìn)入作物體內(nèi)；再經(jīng)過光合作用，并與有機(jī)酸結(jié)合生成氨基酸，最終形成其他含氮有機(jī)物促進(jìn)作物生長(zhǎng)［1］。也就是說(shuō)，草酰胺中酰胺態(tài)氮在土壤中轉(zhuǎn)變成銨態(tài)氮后，方可被作物吸收利用，否則難以被土壤膠體直接吸附。

1.4 食品安全性能

草酰胺中的酰胺態(tài)氮和銨態(tài)氮一樣，被作物吸收后在土壤中不殘留任何有害物質(zhì)，長(zhǎng)期施用對(duì)作物無(wú)不良影響，對(duì)食品安全不構(gòu)成任何威脅。符合人體營(yíng)養(yǎng)需求，對(duì)健康不造成任何急性、亞急性或者慢性危害，具備食品安全最基本的性能。

1.5 生態(tài)環(huán)保功能

在常溫下，草酰胺肥料的性質(zhì)比較穩(wěn)定，不易分解或揮發(fā)；在高溫或曝曬環(huán)境下，會(huì)分解或揮發(fā)出極微量的氨氣和二氧化碳，基本上不存在大氣污染現(xiàn)象。因其溶解度小（室溫下其溶解度僅為0.016 g），不易在土壤中產(chǎn)生淋溶和水徑流現(xiàn)象，不會(huì)污染河流和水源；長(zhǎng)期施用，也不會(huì)污染土壤和作物，屬于名副其實(shí)的環(huán)保友好型綠色肥料。

1.6 遇潮板結(jié)性能

草酰胺物化性質(zhì)穩(wěn)定，微溶于水，即使在其產(chǎn)品水含量較高、塑料薄膜包裝袋破損、儲(chǔ)存時(shí)間較長(zhǎng)等情況下，也不會(huì)出現(xiàn)吸潮和板結(jié)現(xiàn)象，從而保證了產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量和外觀質(zhì)量的持久性，故草酰胺便于運(yùn)輸、使用和儲(chǔ)存。

1.7 肥效屬性

草酰胺深施覆土后，在脲酶及微生物作用下由酰胺態(tài)氮轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮，氮素養(yǎng)分緩慢釋放。在緩慢釋放出氮素過程中，不會(huì)因施肥過量造成作物畸形生長(zhǎng)，也不會(huì)因施肥不及時(shí)造成作物減產(chǎn)，有利于作物穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。草酰胺作為基肥一次施用，可節(jié)省人力和施肥時(shí)間，提高了勞動(dòng)效率。

1.8 氮利用率

草酸胺在水中的溶解度小，施肥后不容易被雨淋溶解，也不易被水流帶走而造成損失，其氮利用率達(dá)到65%～80%，是尿素的2倍多。

1.9 氮元素價(jià)值

在所有肥料中（包括鉀肥、磷肥、復(fù)合肥、緩釋肥等），草酰胺中氮養(yǎng)分的“含金量”是最高的，因其售價(jià)高達(dá)3 000元/t，而w（N）只有31%，即草酰胺中每千克氮素養(yǎng)分的價(jià)值為9.68元，是尿素肥料的2.2倍。

2 研究與探討

2.1 草酰胺作為緩釋肥料的定性

根據(jù)草酰胺的溶解度大小、氮含量高低和肥效期長(zhǎng)短等特點(diǎn)，可以初步確定草酰胺屬于中濃度緩釋氮肥，符合GB/T 23348—2009《緩釋肥料》的要求。并且，根據(jù)GB/T 23348—2009中規(guī)定，草酰胺粒徑1.00～4.75mm或3.35～5.60mm的顆粒應(yīng)占90%以上。

在土壤中，粉末狀草酰胺（粒度＜0.25mm）中酰胺態(tài)氮轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮，只需要14 d，比尿素多了7 d左右，這和作物漫長(zhǎng)的全生育期（90～200 d）相比，則顯得肥效期太短了。并且，無(wú)論是在拆袋過程中還是在倒入農(nóng)具內(nèi)時(shí)，粉末狀草酰胺均會(huì)隨風(fēng)飄移，造成浪費(fèi)和污染，從而增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本。另外，現(xiàn)有大袋包裝的化肥包括氮肥、磷肥、鉀肥、復(fù)合肥、混配肥、緩釋肥等多為顆粒狀，而少有粉末狀，這是因?yàn)橛脩艉茈y接受粉末狀肥料。因此，很有必要將粉末狀草酰胺加工成顆粒狀，更有利于田間管理和提產(chǎn)增效。

2.2 提高草酰胺的緩釋性能

土壤中的脲酶含量、草酰胺的粒度和強(qiáng)度等均是影響草酰胺水解速度的因素，其中土壤中脲酶含量越高，草酰胺溶解速度越快；草酰胺粒度越大，顆粒強(qiáng)度越高，其溶解速度越慢。

通過控制草酰胺肥料在水中和土壤中的溶解速度，可以減慢草酰胺的無(wú)機(jī)化進(jìn)程，從而起到延緩草酰胺的肥效釋放作用。增大顆粒直徑，提高顆粒強(qiáng)度，是控制草酰胺向水中和土壤中溶出的最佳途徑。例如，將草酰胺加工成顆粒狀（粒徑2.00～3.00mm）施用于土壤中，其酰胺態(tài)氮轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮時(shí)間則可延長(zhǎng)至70 d以上，肥效期可達(dá)3～6個(gè)月，一次性作為基肥施用可滿足大多數(shù)作物全生育期氮素養(yǎng)分的需求。

也可在將粉末狀草酰胺加工成顆粒狀的過程中，借鑒穩(wěn)定性肥料的加工經(jīng)驗(yàn)，在草酰胺中適量添加脲酶抑制劑，阻止草酰胺與脲酶接觸，則可收到更好的緩釋效果。

2.3 提高草酰胺的性價(jià)比

草酰胺作為緩釋肥料早已被農(nóng)業(yè)專家所認(rèn)知，但其昂貴的價(jià)格和緩釋性能要被用戶接受，還需要一個(gè)漫長(zhǎng)的過程。要讓用戶接受，就得先和尿素對(duì)標(biāo)施用，看哪種肥料的增產(chǎn)效果好。

小麥、玉米、水稻這三大糧食作物的大田試驗(yàn)表明，與尿素相比，一次性施用同等氮量的草酰胺可明顯提高糧食產(chǎn)量；若施用減少30%氮量的草酰胺，則這三大糧食作物可不減產(chǎn)甚至還略有增產(chǎn)［2］。這主要得益于草酰胺肥料中氮素利用率高。大量資料顯示，尿素中氮素利用率僅為35%，而草酰胺中氮素利用率高達(dá)65%～80%，基本上是尿素的2倍多。對(duì)大田試驗(yàn)進(jìn)行成本核算，尿素、草酰胺的市場(chǎng)價(jià)格分別以2 000元/t和3 000元/t計(jì)，若一次性施用尿素量為100 t需要20萬(wàn)元，折氮量為46 t，減少30%后的氮量為32.2 t，則換算成草酰胺的實(shí)物量為103.9 t，共需31.2萬(wàn)元。也就是說(shuō)，施用草酰胺較尿素少消耗氮量13.8 t，多花費(fèi)11.2萬(wàn)元，即施用草酰胺肥料的成本較尿素高56%。盡管草酰胺氮素利用率較高，使氮量消耗減少，但用戶的生產(chǎn)成本提高了。

現(xiàn)有田間施肥經(jīng)驗(yàn)可知，尿素和草酰胺的摻配比例為0∶1，即不用尿素而全用草酰胺是作物增產(chǎn)的最佳比例；而從成本考慮，m（尿素）∶m（草酰胺）=1∶1則是最經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的作物增產(chǎn)比例。若以一次性施用尿素量為100 t為參照需要20萬(wàn)元；最經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的作物增產(chǎn)比例以1∶1計(jì)，即施用尿素和草酰胺各50 t，二者分別需要10萬(wàn)元和15萬(wàn)元，共計(jì)25萬(wàn)元，二者對(duì)半施用與單獨(dú)施用尿素比較，肥料成本增加了25%，這就是所謂的“最經(jīng)濟(jì)實(shí)惠”的施肥效果。

因此，無(wú)論采取任何施肥方式，包括減氮施用和摻配施用，只要施用草酰胺，作物用肥成本均會(huì)增加，增產(chǎn)帶來(lái)的收益必須大于25%～56%，才可能被用戶接受；還有一種辦法可緩解農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本和收益之間矛盾，那就是降低草酰胺售價(jià)，降至2 000元/t，即其氮素的單價(jià)為64.5元/g，較尿素還要高21.0元，這樣農(nóng)民才有可能接受草酰胺這種肥料。由減氮施用和摻配施用這2個(gè)例子也可證明，只有將尿素和草酰胺的售價(jià)調(diào)整一致，才能達(dá)到增產(chǎn)不增加成本的效果，這也是未來(lái)草酰胺市場(chǎng)的正常利潤(rùn)點(diǎn)。

3 結(jié)論與建議

（1）草酰胺微溶于水，不易板結(jié)，在土壤中養(yǎng)分釋放慢，肥效期長(zhǎng)，不易隨水流失，不會(huì)污染環(huán)境，氮素利用率高，在土壤中不會(huì)殘留任何有害物質(zhì)，長(zhǎng)期施用對(duì)作物無(wú)不良影響，對(duì)人體健康不會(huì)造成任何危害。

（2）粉末狀草酰胺中酰胺態(tài)氮在土壤中轉(zhuǎn)化為可被作物吸收利用的銨態(tài)氮僅需14 d；而將其加工成顆粒狀（尤其是大顆粒）肥料施用于土壤中，酰胺態(tài)氮轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮所需時(shí)間可延長(zhǎng)至70 d以上，肥效期可達(dá)90～180 d，一次性作為基肥施用可滿足大多數(shù)作物全生育期的氮素養(yǎng)分需求。建議在草酰胺項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，將其產(chǎn)品定位為粉末狀和顆粒狀2種規(guī)格，以便于滿足市場(chǎng)需求，贏得最大的利潤(rùn)空間。

（3）在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，大量田間試驗(yàn)證明，施用草酰胺可提高氮素利用率，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收的目標(biāo)；或減氮30%施用，起到不減產(chǎn)甚至稍有增產(chǎn)的作用；或與尿素對(duì)半摻配施用，達(dá)到最經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的效果。但根據(jù)現(xiàn)有尿素和草酰胺的市價(jià)測(cè)算，只要施用草酰胺，就會(huì)增加作物用肥成本，而無(wú)法得到用戶的認(rèn)可。筆者預(yù)測(cè)，未來(lái)草酰胺售價(jià)降至2 000元/t時(shí)，用戶方可實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收而不增加成本的預(yù)期。在此前提下，草酰胺的“含金量”依然處于高位，每千克氮素養(yǎng)分價(jià)格尚在6.45元左右，照樣穩(wěn)居肥料之首，這正是投資者的期望值和關(guān)注點(diǎn)。

（4）草酰胺是一種新型環(huán)境友好型緩釋肥料，優(yōu)勢(shì)多多，但因其生產(chǎn)工藝復(fù)雜、價(jià)格昂貴，世界上尚無(wú)大型工業(yè)化、規(guī)?；a(chǎn)的先例，目前只有某公司1 000 t/a草酰胺裝置正在試生產(chǎn)。故建議國(guó)家加大草酰胺的研發(fā)和制造力度，大力推廣和建設(shè)年產(chǎn)百萬(wàn)噸級(jí)以上的草酰胺項(xiàng)目，以提高其規(guī)模產(chǎn)能，滿足市場(chǎng)需求。

（5）草酰胺盡管具備明顯的緩釋性能，但因其養(yǎng)分單一、市場(chǎng)價(jià)位偏高，尚無(wú)任何競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，無(wú)法吸引用戶眼球。建議打造優(yōu)質(zhì)、高端的緩釋肥料，尤其是包含氮、磷、鉀3種主要養(yǎng)分、適應(yīng)作物不同配方的復(fù)合型緩釋肥料，才更有利于打開市場(chǎng)銷路，更好地服務(wù)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。