硝化抑制剂的改进及与其相关的改进制造技术

本发明专利技术总体上涉及硝化抑制剂及其防止硝酸盐浸出或一氧化二氮排放以及增加牧草或作物产量的用途。本发明专利技术还涉及硝化抑制剂和包含其的制剂，用于直接或间接施加到土壤或牧场。用于直接或间接施加到土壤或牧场。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硝化抑制剂的改进及与其相关的改进


[0001]本专利技术涉及硝化抑制剂的改进及与其相关的改进。

技术介绍

[0002]本专利技术涉及关于作为现代农业副产物对环境的负面影响的全球性问题。
[0003]特别地，由于集约化农业用地(如畜牧生产系统、种植系统和集约园艺系统)发生的硝酸盐(NO3‑
)浸出(leaching，淋溶)已被证明是地下水、河流和湖泊水污染的主要原因，并且确实是主要的全球环境问题。
[0004]此外，一氧化二氮(N2O)是强效温室气体，其长期全球变暖潜力比CO2强298倍。
[0005]在放牧牧场中，大部分N2O和NO3‑
来自通过排泄物返回土地的氮(N)，排泄物特别是来自放牧动物的尿液，其可具有约300kg至1000kgN ha
‑1的N负载。在动物尿液中大多数N是尿素(NH2)2CO，并且一旦进入土壤通过脲酶迅速水解为植物可利用铵(NH
4+
)，如下式所示(Tisdale et.al.1985)：
[0006](NH2)2CO+H2O+脲酶
→
NH3+H2NCOOH
→
2NH
3(气体)
+CO
2(气体)
[0007]NH
3(气体)
+H2O
→
NH
4+
+OH
‑
[0008]以及然后通过微生物发生硝化，微生物包括亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)、亚硝化螺菌属(Nitrosospira)、亚硝化球菌属(Nitrosococcus)、硝化杆菌属(Nitrobacter)和硝化球菌属(Nitrococcus)的物种，其中NH3被氧化为羟胺(NH2OH)并且然后成为亚硝酸盐(NO2‑
)和硝酸盐(NO3‑
)以获得能量(Di and Cameron 2016)。
[0009]将N保持为NH
4+
的形式也是有益的，因为土壤胶体的顶层带负电荷，并因此有助于将带正电荷的NH
4+
保持在原位。这将减少氮浸出。带负电荷的硝酸盐不会被土壤胶体强烈保留，并因此只要有排水通过土壤就容易浸出(Di and Cameron 2016)。
[0010]此外，通过减慢硝化过程将氮保持为铵的形式对减少温室气体一氧化二氮(N2O)排放也是有益的，因为N2O主要由硝化(氨氧化为硝酸盐，称为硝化作用)和反硝化(硝酸盐还原为气态形式，包括N2O)产生。
[0011]因此，减少农业土壤中硝酸盐浸出和一氧化二氮排放的一种有效方式是减慢或停止硝化过程，因为硝化过程会导致可以被浸出的硝酸盐的产生和导致N2O的产生。
[0012]先前研究已经表明，通过抑制硝化过程可以减少硝酸盐浸出和一氧化二氮排放(Di and Cameron，2016)。
[0013][0014][0015][0016]此外，在农田中，NO3‑
也可以来自氮肥，如尿素，其在土壤中被水解以产生氨/铵；来自氮肥的铵可以被硝化以在土壤中产生硝酸盐，其方式与土壤中动物尿液中的铵类似。
[0017]过去二十年的研究已经清楚地表明，通过使用硝化抑制剂处理其中沉积动物尿斑(urine patch，尿液斑块)或施加氮肥的放牧牧场土壤，可以有效减少N2O排放和硝酸盐浸出(参见例如Di and Cameron，2002；de Klein et al.，2011；Dai et al.，2013)。
[0018]NZ专利520549教导了土壤处理方法，该方法以溶液和/或细颗粒悬浮液形式应用硝化抑制剂以基本上覆盖整个牧场，以减少除其他事项外硝酸盐浸出和一氧化二氮排放。
[0019]特别地，NZ 520549教导了使用双氰胺(DCD)作为硝化抑制剂来处理土壤。DCD被选为商业农业用途的优选硝化抑制剂，因为在所有已知的硝化抑制剂中DCD是：
[0020]‑
部分可溶，因此向牧草系统输送既容易又具有成本效益；并且
[0021]‑
重要的是无毒。
[0022]DCD的毒性比食盐低10倍。
[0023]例如，与DCD具有雌性大鼠的大于30,000mg kg
‑1体重的口服LD
50
相比，另一种众所周知的商用硝化抑制剂DMPP(3，4
‑
二甲基吡唑磷酸盐)具有在大鼠中范围从300至2,000mg kg
‑1体重的口服致死剂量(LD
50
)。因此，这就是DCD是在NZ 520549中优选的硝化抑制剂的原因。
[0024]然而，由于乳制品中DCD检测的风险以及缺乏食品中DCD残留的国际标准，新西兰在2013年停止使用DCD作为硝化抑制剂。这种风险部分由于DCD施加比率相对较高(即10kg/ha)以实现所需的环境结果。
[0025]因此，仍然明确需要其他硝化抑制剂作为代替DCD的替代品，该替代品：
[0026]‑
低毒性、高功效(因此施加比率(rate of application，施加量)低)，和不存在食品安全忧虑，并且
[0027]‑
可以容易且具有成本效益地应用于农田，以减少上述现代农业引起的硝酸盐和二氧化亚氮的不利环境影响。
[0028]还需要非挥发性(或低挥发性)的硝化抑制剂；不易燃；除此之外，无危险；或制备或处理安全。
[0029]还需要新的硝化抑制剂来帮助防止已知硝化抑制剂的有效性可能由于持续长期使用而降低。
[0030]此外，还需要不同的硝化抑制剂，因为一些可能更适合不同的土壤和环境条件。
[0031]此外，在关于硝化抑制剂制剂方面，需要可用作活性成分的新化合物。
[0032]重要的是，为了帮助养活不断增长的世界人口，农业强度可能会增加，包括：
[0033]‑
越来越多地使用氮肥或其他有机肥料作为养分来源；和
[0034]‑
全球更多的牲畜。
[0035]因此，为了减轻环境影响，对有效安全硝化抑制剂的需求将会增加。
[0036]本专利技术的目的是解决上述问题或至少为公众提供有用的选择。
[0037]所有参考，包括本说明书中引用的任何专利或专利申请，均通过引用并入本文。不承认任何参考构成现有技术。对参考的讨论说明了其作者的主张，并且本申请人保留质疑所引用文件的准确性和相关性的权利。应当清楚地理解，尽管本文参考了许多现有技术出版物，但该参考并不构成承认任何这些文件在新西兰或任何其他国家构成本领域的公知常识的一部分。
[0038]贯穿本说明书，词语“包含(comprise)”或其变体，如“包含(comprises)”或“包含(comprising)”，将被理解为暗示包含所述的元素、整数或步骤，或元素、整数或步骤的组，但不排除任何其他元素、整数或步骤，或元素、整数或步骤的组。
[0039]本专利技术的进一步方面和优势将从以下仅通过实例给出的描本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.下式化合物作为硝化抑制剂的用途，所述化合物选自由以下组成的组：式1嘧啶类
·
其中，X1和X5＝N，X2和X4＝CH，并且X3＝C
‑
R，其中，R可以选自H和OMe；或
·
其中，X1和X5＝CH，X2和X4＝N，并且X3＝C
‑
R，其中，R可以选自H和OMe；或
·
其中，X1和X3＝N，并且X2、X4和X5＝CH；或吡啶类
·
其中，X1、X4和X5＝CH，X2可以选自N和N＝O，并且X3＝C
‑
R，其中，R可以选自H和OMe；或
·
其中，X1＝N，X2、X4和X5＝CH，并且X3＝C
‑
R，其中，R可以选自OMe和C≡CH；或哒嗪类
·
其中，X1和X2＝N，X3＝C
‑
R，并且X4和X5＝CH，其中，R可以选自H和OMe；或吡嗪
·
其中，X1和X4＝N，X2和X5＝CH，并且X3＝C
‑
R，其中，R可以选自H和OMe；或苯类
·
其中，X1、X2、X4和X5＝CH，X3＝C
‑
R，其中，R可以选自OMe、OEt和C≡CH。2.一种用于降低农业土壤中的硝化率的方法，所述方法的特征在于以下步骤：a)使用下式中的至少一种化合物，所述化合物选自由以下组成的组：式1嘧啶类
·
其中，X1和X5＝N，X2和X4＝CH，并且X3＝C
‑
R，其中，R可以选自H和OMe；或
·
其中，X1和X5＝CH，X2和X4＝N，并且X3＝C
‑
R，其中，R可以选自H和OMe；或
·
其中，X1和X3＝N，并且X2、X4和X5＝CH；或吡啶类
·
其中，X1、X4和X5＝CH，X2可以选自N和N＝O，并且X3＝C
‑
R，其中，R可以选自H和OMe；或
·
其中，X1＝N，X2、X4和X5＝CH，并且X3＝C
‑
R，其中，R可以选自OMe和C≡CH；或哒嗪类
·
其中，X1和X2＝N，X3＝C
‑
R，并且X4和X5＝CH，其中，R可以选自H和OMe；或吡嗪类
·
其中，X1和X4＝N，X2和X5＝CH，并且X3＝C
‑
R，其中，R可以选自H和OMe；或苯类
·
其中，X1、X2、X4和X5＝CH，X3＝C
‑
R，其中，R可以选自OMe、OEt和C≡CH；作为硝化抑制剂，或用于制备硝化抑制剂，用于直接或间接地施加到所述土壤。3.根据权利要求2所述的方法，其中，间接施加到所述土壤包括：通过载体将所述化合物施加到所述土壤。4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述载体是水或流出物。5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述载体是肥料颗粒。6.根据权利要求2所述的方法，其中，所述肥料颗粒是尿素。7.根据权利要求2所述的处理土壤的方法，用于减少硝酸盐浸出或一氧化二氮排放。8.根据权利要求2所述的处理土壤的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德里，
申请(专利权)人：林肯大学，
类型：发明
国别省市：