Urea-Phosphat (CO(NH2)2·H3PO4), auch als Harnstoffphosphat oder Phosphorharnstoff bekannt, ist ein Phosphorsäurekomplexsalz mit einer Aminosäurestruktur, das durch eine molare Reaktion von Phosphorsäure und Harnstoff entsteht. Urea-Phosphat erscheint als farblose transparente prismatische Kristalle mit einer parallel geschichteten Struktur. Es hat eine Molmasse von 158,06, eine Dichte von 1,74 g/cm3, einen Schmelzpunkt von 115–117 °C, einen Stickstoffgehalt von 17,7%, einen Phosphorgehalt (P2O5) von 44,9% und einen pH-Wert von 1,89 für eine 1%ige wässrige Lösung.
Die Herstellung von Urea-Phosphat erfolgt durch die Reaktion von Harnstoff und Phosphorsäure, wie durch die Gleichung ausgedrückt: H3PO4+CO(NH2)2→CO(NH2)2·H3PO4.
Der Herstellungsprozess kann je nach Herkunft der Rohstoffe in die thermische Phosphorsäuremethode und die nasse Phosphorsäuremethode unterteilt werden. Ersteres weist eine höhere Phosphorsäurekonzentration mit weniger Verunreinigungen auf, ist jedoch teurer und führt zu höheren Kosten bei der Herstellung von Phosphorsäureenzymen. Letzteres weist eine geringere Phosphorsäurekonzentration mit mehr Verunreinigungen auf, ist jedoch kosteneffizient. Derzeit verwenden ausländische Produzenten in der Regel die nasse Phosphorsäuremethode, während chinesische Hersteller beide Methoden nutzen, wobei die erstere vorherrscht.
Eine der entscheidenden Anwendungen von Urea-Phosphat in China ist als nicht-proteinreicher Stickstoff-Futtermittelzusatz für Wiederkäuer wie Rinder und Schafe. Das häufige Phänomen von "starken Rindern und Schafen" auf dem aktuellen Markt ist oft mit der Verwendung von Urea-Phosphat als Futtermittelzusatz verbunden.
Darüber hinaus fungiert Urea-Phosphat als neuartiger und effizienter Stickstoff-Phosphor-Komplexdünger und zeigt signifikante Wirkungen auf die Steigerung der Ernteerträge und die Verbesserung der Bodenqualität.
Die Auswirkungen der Anwendung von Urea-Phosphat auf den Boden:
pH-Regulierung:
Urea-Phosphat kann den Boden-pH-Wert regulieren. In sauren Rotböden und alkalischen Lehmböden führt die Hydrolyse von konventionellem Harnstoff unter der Wirkung von Harnstoff zu einem Anstieg des Boden-pH-Werts. In sauren Böden ist der Anstieg des pH-Werts vorteilhaft, um die Aluminiumtoxizität für Pflanzen zu verringern. In kalkhaltigen Böden, insbesondere alkalischen Böden, ist der Anstieg des pH-Werts jedoch nachteilig für die physikalisch-chemischen Eigenschaften des Bodens, die Struktur, das Pflanzenwachstum und die landwirtschaftliche Produktion. Mit einem pH-Wert von 1,89 für eine 1%ige wässrige Lösung kann , Urea-Phosphat, wenn es als Bodenverbesserer und Dünger verwendet wird, den pH-Wert des Bodens oder der Bodenmikrozonen mäßig senken, die Säure-Basen-Bilanz des Bodens ändern und somit die physikalisch-chemischen Eigenschaften des Bodens, die Struktur verbessern und das Pflanzenwachstum fördern.
Verminderung der Ammoniak-Volatilisierung:
Urea-Phosphat kann die Ammoniak-Volatilisierung im Boden verringern. Die Ammoniak-Volatilisierung ist ein Hauptweg für den Stickstoffverlust im Boden. Die Verringerung der Ammoniak-Volatilisierung ist entscheidend für die Verbesserung der Stickstoffdüngerausnutzung. Urea-Phosphat kann als saurer Dünger effektiv den pH-Wert des Bodens senken, wodurch die Ammoniak-Volatilisierung reduziert und die Düngereffizienz erhöht wird. Darüber hinaus kann Urea-Phosphat die Hydrolyserate von Harnstoff senken, den Ammoniumstickstoffgehalt im Boden verringern und die Ammoniak-Volatilisierung im Boden effektiv reduzieren.
Aktivierung von Calcium und Magnesium im Boden, Steigerung der Wirkung von Spurenelementen:
Calcium, Magnesium, Mangan und Zink sind essenzielle Nährstoffe für das Pflanzenwachstum und die Entwicklung. In kalkhaltigen Böden können diese Elemente in großen Mengen vorhanden sein, aber ihre Verfügbarkeit ist aufgrund des hohen pH-Werts und des Vorhandenseins von OH- Ionen begrenzt, was zur Bildung unlöslicher Präzipitate führt. Urea-Phosphat kann als saurer Chelatstickstoff-Phosphor-Komplexdünger die Wasserstoffionenkonzentration im Boden erhöhen, den pH-Wert des Bodens senken und die Löslichkeit von Calcium, Magnesium, Zink, Mangan und anderen Elementen erhöhen. Darüber hinaus kann Urea-Phosphat lösliche Phosphatkomplexe mit Calcium und Magnesium im Boden bilden, die die Aufnahme von Phosphor und Spurenelementen durch Pflanzen fördern und deren Bioverfügbarkeit erhöhen.
Die Auswirkungen von Urea-Phosphat in anderen landwirtschaftlichen Aspekten:
Die Vorteile für die landwirtschaftliche Produktion:
Der Hauptzweck der Düngeranwendung in der Landwirtschaft, insbesondere von chemischen Düngemitteln, besteht darin, den Ertrag und das Einkommen zu steigern. Im Vergleich zu anderen herkömmlichen Stickstoff-Phosphor-Düngemitteln und deren Komplexdüngemitteln kann Urea-Phosphat die wirtschaftlichen Vorteile der Düngung signifikant steigern. Nach den einschlägigen Experimenten wurde festgestellt, dass Baumwolle Anwendung von Harnstoff-Phosphat im Vergleich zu den üblichen Dünger, nicht nur reduzieren können Baumwolle boll shedding, erhöhen das Gewicht eines einzigen boll, so dass die Ausbeute ist stark verbessert, die wirtschaftlichen Vorteile einer deutlichen Steigerung.
Einfluss von Urea-Phosphat auf Bodenmikroorganismen durch die Anwendung von Stallmist:
Die Anwendung von Stallmist und anderen organischen Substanzen auf den Boden verbessert effektiv die physikalisch-chemischen Eigenschaften des Bodens und den Nährstoffgehalt. Diese organischen Materialien können jedoch schädliche Mikroorganismen für Menschen oder Pflanzen enthalten. Da Urea-Phosphat die hygienischen Bedingungen des gedüngten Bodens verbessern kann und die Gemeinschaftsstruktur und biologische Aktivität von Ammoniumoxidationsbakterien, Nitritoxidationsbakterien, Zersetzungs- und Stickstofffixierungsbakterien fördert, kann Urea-Phosphat als Bodendesinfektionsmittel in gedüngten Böden verwendet werden.
Effekt von Urea-Phosphat auf Tropfbewässerungsanlagen:
Die Tropfbewässerung ist eine Hauptlösung zur Bewältigung von Wasserknappheit. Bei hartem Wasser mit einem pH-Wert über 7,5 können gelöste Substanzen wie Calcium und Magnesium im Wasser ausfallen und ein Risiko für Verstopfungen von Tropfbewässerungsanlagen an Stellen wie Filtern, Rohren und Filterpatronen darstellen. Urea-Phosphat, das in wässriger Lösung sauer ist, erhöht die Löslichkeit von Calcium- und Magnesiumionen. Gleichzeitig reagiert Urea-Phosphat mit Calcium- und Magnesiumionen in wässriger Lösung und bildet lösliche Urea-Phosphat-Calcium- und Urea-Phosphat-Magnesiumverbindungen, wodurch die Ausfällung von Calcium und Magnesium reduziert oder verhindert wird. Dies verringert Ablagerungen und Verstopfungen in Tropfbewässerungssystemen und verlängert so die Lebensdauer des Systems.
Abschließend ist zu sagen, dass Harnstoffphosphat ein ausgezeichnetes Stickstoff-Phosphor-Verbindungsdüngemittel mit chelatischen Eigenschaften, Aktivierung von Bodenkalzium-Magnesium und Verbesserung der alkalischen Bodenstruktur ist. Daher kann der Einsatz von Harnstoffphosphat als Grunddüngerquelle für die Tröpfchenbewässerung erhebliche ökologische und wirtschaftliche Vorteile bringen.
Mit der Einführung der Nassproduktionstechnologie für Harnstoffphosphat und kontinuierlichen Produktionsmethoden wird sich der Preis für Harnstoffphosphatprodukte erheblich verringern, was es im Bereich der Bodenverbesserung für die landwirtschaftliche Produktion wettbewerbsfähiger und machbarer macht. Harnstoffphosphat kann als Grunddünger in Verbindung mit anderen organischen, anorganischen, organisch-anorganischen Verbindungsdüngemitteln und Spurenelementdüngern verwendet werden, wodurch es breit angewendet und gefördert werden kann.
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