硝化抑制剂制造技术

本发明专利技术总体上涉及硝化抑制剂和包含硝化抑制剂的组合物。本发明专利技术还涉及所述硝化抑制剂和组合物用于如下的用途：应用于肥料、植物、农业区域(例如土壤或牧场)以降低或抑制铵氮至亚硝酸根和硝酸根氮的氧化，诸如基于氨或尿素的肥料的氧化。的肥料的氧化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硝化抑制剂


[0001]本专利技术总体上涉及硝化抑制剂和包含硝化抑制剂的组合物。本专利技术还涉及所述硝化抑制剂和组合物用于如下的用途：应用于肥料、植物、农业区域(例如土壤或牧场)以降低或抑制铵氮至亚硝酸根(盐)和硝酸根(盐)氮的氧化，诸如基于氨或尿素的肥料的氧化。

技术介绍

[0002]氮肥的高度应用是农业系统中常见的以实现最优产量。然而，由于众所周知的低的氮使用效率(NUE)，此实践导致反应性氮物种向周围环境中的释放。植物很少吸收大于50％的所施加的肥料氮。在澳大利亚，NUE落于6和59％之间的任意值，取决于作物类型；在全球，自20世纪80年代以来NUE保持在约50％(Chen,D.等,Australian Journal of Soil Research,2008,46,289
–
301；Rowlings,A.W.等,Agriculture,Ecosystems and Environment,2016,216,216
–
225)。剩余的氮易于从植物/土壤系统损失，经由氨(NH3)挥发、硝酸根(NO3‑
)浸出、和由反硝化导致的气态排放。
[0003]相关的问题是导致释放一氧化二氮(N2O)的损失，一氧化二氮(N2O)是比二氧化碳(CO2)强300倍的全球变暖剂，其也催化平流层臭氧的破坏。过去三十年以来，大气N2O浓度已经以每年0.73ppb的速率增加，且氮肥的使用是主要贡献者(Ciais,P.等,Carbon and Other Biogeochemical Cycles.于以下中:Climate Change 2013:The Physical Science Basis.Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change,Cambridge University Press,Cambridge,United Kingdom and New York,NY,USA)。
[0004]土壤中的铵(NH
4+
)(直接施加的，或由氮肥的微生物转化间接产生的)通过硝化过程快速氧化成亚硝酸根(NO2‑
)并且随后氧化成NO3‑
。随后，NO3‑
经历反硝化，其中NO3‑
顺序地还原成NO2‑
、一氧化氮(NO)、N2O、和最终的N2。具有高NO3‑
含量的土壤处于通过如下的氮损失的风险：NO3‑
自身浸出、或者由不完全反硝化产生的NO和N2O的气态损失。因此，降低土壤中高NO3‑
浓度的情形对于缓解这些损失而言是期望的。
[0005]使用以硝化抑制剂改善的肥料来减缓NH
4+
至NO3‑
的转化是增加NUE的策略。硝化抑制剂抑制土壤中的硝化微生物，增加NH
4+
的驻留时间和减少来自浸出(NO3‑
)和反硝化(N2O，NO
x
，N2)的氮损失。政府间气候变化专门委员会(IPCC)也推荐使用硝化抑制剂来缓解N2O排放。在被认定为硝化抑制剂的许多化合物中，最广泛研究的商业产品基于以下三种化学品之一：双氰胺(DCD，AlzChem AG)、2
‑
氯
‑6‑
(三氯甲基)
‑
吡啶(氯啶(Nitrapyrin)或N
‑
Serve，Dow Chemical Co.)和3,4
‑
二甲基吡唑磷酸盐(DMPP或ENTEC，BASF AG；活性化合物为3,4
‑
二甲基吡唑(DMP))。这些抑制剂的有效性(效力)大幅变化，且似乎受到环境条件和土壤特性(诸如pH、水含量/降雨、温度和土壤类型)的影响。
[0006]DMPP经常被认为是更有前景的硝化抑制剂候选者之一，因为其已经经历广泛的毒理学测试，在低浓度下是有效的，并且由于其正电荷而具有低的在土壤中的迁移性(Zerulla,W.等,Biology and Fertility of Soils,2001,34,79
‑
84)。虽然DMPP是迄今为
止最有前景的抑制剂，但是已发现，DMPP在实地研究中对于降低浸出和N2O排放而言具有大大不同的抑制活性——从无效果至高达70％抑制，其原因尚未良好理解。DMPP已显示对于改进作物/生物质产量而言几乎没有到没有影响，并且因而就经济角度而言对于农民并非有吸引力的选项，农民理想地将以增加的产量来补偿更高的肥料的费用。
[0007]还已知，DMPP抑制活性与温度负相关，具有在相对小的温度窗口中观察到的活性的显著减少。研究已显示，在35℃的温度下，DMPP保持有效仅一周(Mahmood,T.等,Soil Research,2017,55,715
‑
722)。
[0008]还已报道，低pH土壤条件严重降低DMPP活性，可能是由于自养型细菌(DMPP所针对的)到异养型细菌(在这些酸性条件下占主导地位的)的切换(Barth,G.等,Biology and Fertility of Soils,2001,34,98
‑
102；Xi,R.等,AMB Express,2017,7,129)。为避开这些问题中的一些的尝试包括使用丁二酸来重制活性3,4
‑
二甲基吡唑(DMP)核心以产生2
‑
(N
‑
3,4
‑
二甲基吡唑)丁二酸和2
‑
(N
‑
4,5
‑
二甲基吡唑)丁二酸的异构体混合物，称为DMPSA。据信，DMPSA一旦被施加至土壤就被代谢成活性DMP核心，导致在土壤中更长的寿命。
[0009]因此，需要开发新型硝化抑制剂以解决上文所提及的不足。

技术实现思路

[0010]本专利技术基于如下发现：取代的1,2,3
‑
三唑是低挥发性的有效硝化抑制剂。
[0011]因此，在一个方面中，本专利技术提供用于降低土壤中的硝化的方法，包括使用式(I)的化合物或者其农业上可接受的盐处理土壤：
[0012][0013]其中
[0014]R1和R2独立地选自：任选地取代的
‑
C1‑
C
10
烷基，
‑
C2‑
C
10
烯基，
‑
C2‑
C
10
炔基，
‑
C1‑
C
10
烷基C(O)OR4，
‑
C2‑
C
10
烯基C(O)OR4，
‑
C2‑
C
10
炔基C(O)OR4，
‑
C1‑
C
10
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于降低土壤中的硝化的方法，包括使用式(I)的化合物或其农业上可接受的盐处理土壤：其中R1和R2独立地选自：任选地取代的
‑
C1‑
C
10
烷基，
‑
C2‑
C
10
烯基，
‑
C2‑
C
10
炔基，
‑
C1‑
C
10
烷基C(O)OR4，
‑
C2‑
C
10
烯基C(O)OR4，
‑
C2‑
C
10
炔基C(O)OR4，
‑
C1‑
C
10
烷基OC(O)R4，
‑
C2‑
C
10
烯基OC(O)R4，
‑
C2‑
C
10
炔基OC(O)R4，
‑
C1‑
C
10
烷基OC(O)OR4，
‑
C2‑
C
10
烯基OC(O)OR4，
‑
C2‑
C
10
炔基OC(O)OR4，
‑
C1‑
C
10
烷基C(O)N(R5R6)，
‑
C2‑
C
10
烯基C(O)N(R5R6)，
‑
C2‑
C
10
炔基C(O)N(R5R6)，
‑
C1‑
C
10
烷基NR5C(O)R6，
‑
C2‑
C
10
烯基NR5C(O)R6，和
‑
C2‑
C
10
炔基NR5C(O)R6；R3为H，或者选自：任选地取代的
‑
C1‑
C
10
烷基，
‑
C2‑
C
10
烯基，
‑
C2‑
C
10
炔基，
‑
C1‑
C
10
烷基C(O)OR4，
‑
C2‑
C
10
烯基C(O)OR4，
‑
C2‑
C
10
炔基C(O)OR4，
‑
C1‑
C
10
烷基OC(O)R4，
‑
C2‑
C
10
烯基OC(O)R4，
‑
C2‑
C
10
炔基OC(O)R4，
‑
C1‑
C
10
烷基OC(O)OR4，
‑
C2‑
C
10
烯基OC(O)OR4，
‑
C2‑
C
10
炔基OC(O)OR4，
‑
C1‑
C
10
烷基C(O)N(R5R6)，
‑
C2‑
C
10
烯基C(O)N(R5R6)，
‑
C2‑
C
10
炔基C(O)N(R5R6)，
‑
C1‑
C
10
烷基NR5C(O)R6，
‑
C2‑
C
10
烯基NR5C(O)R6，和
‑
C2‑
C
10
炔基NR5C(O)R6；R4选自：
‑
C1‑
C4烷基，
‑
C2‑
C4烯基，和
‑
C2‑
C4炔基；并且R5和R6独立地选自：H，
‑
C1‑
C4烷基，
‑
C2‑
C4烯基，和
‑
C2‑
C4炔基。2.根据权利要求1的方法，其中对于所述式(I)的化合物：R1和R2独立地选自：
‑
C1‑
C
10
烷基，
‑
C2‑
C
10
烯基，
‑
C2‑
C
10
炔基，
‑
C1‑
C
10
烷基C(O)OR4，
‑
C2‑
C
10
烯基C(O)OR4，
‑
C2‑
C
10
炔基C(O)OR4，
‑
C1‑
C
10
烷基OC(O)R4，
‑
C2‑
C
10
烯基OC(O)R4，
‑
C2‑
C
10
炔基OC(O)R4，
‑
C1‑
C
10
烷基OC(O)OR4，
‑
C2‑
C
10
烯基OC(O)OR4，
‑
C2‑
C
10
炔基OC(O)OR4，
‑
C1‑
C
10
烷基C(O)N(R5R6)，
‑
C2‑
C
10
烯基C(O)N(R5R6)，
‑
C2‑
C
10
炔基C(O)N(R5R6)，
‑
C1‑
C
10
烷基NR5C(O)R6，
‑
C2‑
C
10
烯基NR5C(O)R6，和
‑
C2‑
C
10
炔基NR5C(O)R6)，其任选地被以下取代：一个或多个氨基，羟基，C1‑
C4烷氧基
‑
，或者包含选自N、O和S的一个或多个杂原子的3
‑
10元单环或稠合双环杂芳基，其中，所述杂芳基任选地被以下取代：一个或多个C1‑
C
10
烷基、氧代、羟基、C1‑
C4烷氧基
‑
、或氨基；R3为H，或者选自：
‑
C1‑
C
10
烷基，
‑
C2‑
C
10
烯基，
‑
C2‑
C
10
炔基，
‑
C1‑
C
10
烷基C(O)OR4，
‑
C2‑
C
10
烯基C(O)OR4，
‑
C2‑
C
10
炔基C(O)OR4，
‑
C1‑
C
10
烷基OC(O)R4，
‑
C2‑
C
10
烯基OC(O)R4，
‑
C2‑
C
10
炔基OC(O)R4，
‑
C1‑
C
10
烷基OC(O)OR4，
‑
C2‑
C
10
烯基OC(O)OR4，
‑
C2‑
C
10
炔基OC(O)OR4，
‑
C1‑
C
10
烷基C(O)N(R5R6)，
‑
C2‑
C
10
烯基C(O)N(R5R6)，
‑
C2‑
C
10
炔基C(O)N(R5R6)，
‑
C1‑
C
10
烷基NR5C(O)R6，
‑
C2‑
C
10
烯基NR5C(O)R6，和
‑
C2‑
C
10
炔基NR5C(O)R6，其任选地被以下取代：一个或多个氨基，羟基，C1‑
C4烷氧基
‑
，或者包含选自N、O和S的一个或多个杂原子的3
‑
10元单环或稠合双环杂芳基，其中，所述杂芳基任选地被以下取代：一个或多个C1‑
C
10
烷基、氧代、羟基、C1‑
C4烷氧基
‑
、或氨基；R4选自
‑
C1‑
C4烷基，
‑
C2‑
C4烯基，和
‑
C2‑
C4炔基；并且R5和R6独立地选自：H，
‑
C1‑
C4烷基，
‑
C2‑
C4烯基，和
‑
C2‑
C4炔基。
3.根据权利要求1或2的方法，其中使用尿素酶抑制剂共处理土壤。4.根据权利要求1至3任一项的方法，其中使用肥料共处理土壤。5.用于降低硝化的组合物，包括如权利要求1或2中限定的式(I)的化合物、以及至少一种农业上可接受的助剂或稀释剂。6.根据权利要求5的组合物，其进一步包括尿素酶抑制剂。7.肥料，包括基于尿素或铵的肥料、以及如权利要求1或2中限定的式(I)的化合物。8.根据权利要求7的肥料，其进一步包括尿素酶抑制剂。9.根据权利要求7或8的肥料，其中所述基于尿素或铵的肥料为粒料的形式，并且所述式(I)的化合物和任选地所述尿素酶抑制剂包覆在所述粒料上。10.式(II)的化合物或其农业上可接受的盐：其中R1和R2独立地选自：任选地取代的
‑
C1‑
C
10
烷基，
‑
C2‑
C
10
烯基，
‑
C2‑
C
10
炔基，
‑
C1‑
C
10
烷基C(O)OR4，
‑
C2‑
C
10
烯基C(O)OR4，
‑
C2‑
C
10
炔基C(O)OR4，
‑
C1‑
C
10
烷基OC(O)R4，
‑
C2‑
C
10
烯基OC(O)R4，
‑
C2‑
C
10
炔基OC(O)R4，
‑
C1‑
C
10
烷基OC(O)OR4，
‑
C2‑
C
10
烯基OC(O)OR4，
‑
C2‑
C
10
炔基OC(O)OR4，
‑
C1‑
C
10
烷基C(O)N(R5R6)，
‑
C2‑
C
10
烯基C(O)N(R5R6)，
‑
C2‑
C
10
炔基C(O)N(R5R6)，
‑
C1‑
C
10
烷基NR5C(O)R6，
‑
C2‑
C
10
烯基NR5C(O)R6，和
‑
C2‑
C
10
炔基NR5C(O)R6；R3为H，或者选自：任选地取代的
‑
C1‑
C
10
烷基，
‑
C2‑
C
10
烯基，
‑
C2‑
C
10
炔基，
‑
C1‑
C
10
烷基C(O)OR4，
‑
C2‑
C
10
烯基C(O)OR4，
‑
C2‑
C
10
炔基C(O)OR4，
‑
C1‑
C
10
烷基OC(O)R4，
‑
C2‑
C
10
烯基OC(O)R4，
‑
C2‑
C
10
炔基OC(O)R4，
‑
C1‑
C
10
烷基OC(O)OR4，
‑
C2‑
C
10
烯基OC(O)OR4，
‑
C2‑
C
10
炔基OC(O)OR4，
‑
C1‑
C
10
烷基C(O)N(R5R6)，
‑
C2‑
C
10
烯基C(O)N(R5R6)，
‑
C2‑
C
10
炔基C(O)N(R5R6)，
‑
C1‑
C
10
烷基NR5C(O)R6，
‑
C2‑
C
10
烯基NR5C(O)R6，和
‑
C2‑
C
10
炔基NR5C(O)R6；R4选自
‑
C1‑
C4烷基，
‑
C2‑
C4烯基，和
‑
C2‑
C4炔基；并且R5和R6独立地选自：H，
‑
C1‑
C4烷基，
‑
C2‑
C4烯基，和
‑
C2‑
C4炔基；条件是，所述化合物不为：1
‑
丁基
‑4‑
戊基
‑
1H
‑
1,2,3
‑
三唑；1,4
‑
丁基
‑
1H
‑
1,2,3
‑
三唑；4
‑
丁基
‑
1H
‑
1,2,3
‑
三唑
‑1‑
乙酸乙基酯；1
‑
丁基
‑4‑
(α,α
‑
二甲基甲醇)
‑
1H
‑
1,2,3
‑
三唑；4
‑
丁基
‑
1H
‑
1,2,3
‑
三唑
‑1‑
丙胺；4,5
‑
双(羟甲基)
‑
1H
‑
1,2,3
‑
三唑
‑1‑
乙酸乙酯；或1,4
‑
二丙基
‑
1H
‑
1,2,3
‑
三唑。11.式(IIa)的化合物或其农业上可接受的盐：
其中R1为被以下取代的
‑
C1‑
C
10
烷基：一个或多个羟基，
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：BI塔格特，U威尔，D陈，
申请(专利权)人：墨尔本大学，
类型：发明
国别省市：