สารยับยั้งยูรีเอส: ปกป้องไนโตรเจนได้อย่างไร
ยูเรียที่ใส่บนผิวดินอาจสูญเสียไนโตรเจนไปในอากาศ 15% ถึงมากกว่า 40% ภายในไม่กี่วัน สารยับยั้งยูรีเอสช่วยชะลอการสูญเสียนี้และรักษาไนโตรเจนไว้ให้พืชใช้ได้มากขึ้น
สรุปสำคัญ
ปัญหา สาเหตุ วิธีแก้ และผลตอบแทน ใน 4 ประเด็น
ปัญหาหลัก
ยูเรีย (CO(NH₂)₂) เป็นปุ๋ยไนโตรเจนชนิดแข็งหลักของโลก (N 46%) เมื่อใส่บนผิวดินโดยไม่มีการไถกลบหรือฝนช่วยพาลงดิน ไนโตรเจน 15% ถึงมากกว่า 40% อาจหลุดออกเป็นก๊าซแอมโมเนีย (NH₃) ภายในไม่กี่วัน
ตัวกระตุ้นทางชีวเคมี
ดินและเศษซากพืชมียูรีเอส ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่ย่อยยูเรียอย่างรวดเร็ว ปฏิกิริยานี้ใช้ H⁺ ทำให้ pH รอบเม็ดปุ๋ยสูงขึ้นเกิน 8.5–9.0 และเปลี่ยนแอมโมเนียม (NH₄⁺) ที่เสถียรให้เป็นแอมโมเนียที่ระเหยง่าย
ทางแก้เชิงเทคนิค
สารยับยั้งยูรีเอส เช่น NBPT และ NPPT ปิดกั้นตำแหน่งเร่งปฏิกิริยาที่มีนิกเกิล (Ni²⁺) ของยูรีเอสไว้ชั่วคราว 7 ถึง 14 วัน การย่อยสลายถูกชะลอ ป้องกัน pH พุ่งสูง และทำให้ฝนหรือน้ำชลประทานมีเวลาพายูเรียที่ยังไม่ถูกย่อยลงสู่เขตราก
ผลตอบแทนทางเกษตร
การวิเคราะห์อภิมานทั่วโลกแสดงว่าการเคลือบยูเรียด้วยสารยับยั้งยูรีเอสลดการระเหยของแอมโมเนียได้ 52% ถึง 54% และเพิ่มผลผลิตกับประสิทธิภาพการใช้ไนโตรเจน (NUE) ได้ 5% ถึง 13%
ผลิตภัณฑ์สารยับยั้งยูรีเอสของเรา
สองโซลูชันพร้อมใช้จาก DeltaChem จำหน่ายผ่าน Kingenta
DeltaLent YoUsafe Forceสารยับยั้งยูรีเอสสารยับยั้งยูรีเอส NBPT 25% พร้อมใช้ ไม่มีกลิ่น ปราศจาก NMP และ DMSO สำหรับยูเรีย UAN และปุ๋ยผสม NPK ที่มียูเรียดูผลิตภัณฑ์ 
DeltaBoost Active Nสารยับยั้งยูรีเอสสารยับยั้งยูรีเอสอินทรีย์ ย่อยสลายได้ ฐานน้ำ (โพแทสเซียมโพลีแอสพาร์เตต 60%) ที่ลดการระเหยของแอมโมเนียจากปุ๋ยยูเรียดูผลิตภัณฑ์ ทำไมไนโตรเจนจากยูเรียจึงสูญเสีย
ยูเรียต้องถูกย่อยสลายก่อนที่พืชจะใช้ไนโตรเจนได้ การย่อยเกิดที่ไหนและเร็วเพียงใดเป็นตัวกำหนดปริมาณที่สูญเสีย
การย่อยด้วยเอนไซม์และการใช้โปรตอน
เมื่อยูเรียละลายในความชื้นของดินหรือน้ำค้างหนา จะพบกับยูรีเอส ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่จุลินทรีย์ในดินสร้างขึ้นและพบมากบนเศษซากพืช ยูรีเอสย่อยยูเรียที่ไม่มีประจุให้เป็นแอมโมเนียมและไบคาร์บอเนต
ปฏิกิริยานี้ใช้ไฮโดรเจนไอออน (H⁺) จากสารละลายดินโดยรอบ ความเป็นด่างจึงเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วข้างเม็ดปุ๋ยที่กำลังละลาย
แม้ในดินกรด (pH 5.5 ถึง 6.5) การย่อยที่ไม่ถูกยับยั้งก็เกินกำลังบัฟเฟอร์ของดิน ภายใน 24 ถึง 72 ชั่วโมง pH ในระยะไม่กี่มิลลิเมตรรอบเม็ดปุ๋ยจะขึ้นไปถึง 8.0–9.2
การย่อยยูเรียในดิน ใช้ H⁺ และทำให้ pH เฉพาะที่สูงขึ้น
สมดุลระหว่างแอมโมเนียมและแอมโมเนีย
ในสารละลายดิน แอมโมเนียม (NH₄⁺) และก๊าซแอมโมเนีย (NH₃) อยู่ในสมดุลที่ขึ้นกับ pH (pKa ≈ 9.25 ที่ 25°C)
ที่ pH ต่ำกว่า 7.0 ไนโตรเจนที่เปลี่ยนแล้วกว่า 99% คงอยู่เป็น NH₄⁺ ที่มีประจุบวกและไม่ระเหย ซึ่งจับกับดินเหนียวและอินทรียวัตถุที่มีประจุลบ (ความจุแลกเปลี่ยนแคตไอออน, CEC)
ที่ pH 8.0 ถึง 9.2 ไฮดรอกซิลไอออน (OH⁻) ดึงโปรตอนออกจาก NH₄⁺ และดันสมดุลไปทางก๊าซ NH₃ อย่างรวดเร็ว เพราะเกิดที่ผิวดิน ก๊าซจึงแพร่ออกสู่อากาศและสูญเสียถาวร
สมดุลของแอมโมเนียมกับแอมโมเนีย pH ที่สูงขึ้นเลื่อนสมดุลไปทางก๊าซ
| pH ดินระดับจุลภาค | แอมโมเนียม (NH₄⁺) ไม่ระเหย | ก๊าซแอมโมเนีย (NH₃↑) ระเหยได้ | ความเสี่ยงการระเหย |
|---|---|---|---|
| pH 6.0 | 99.9% | 0.1% | ไม่มีนัยสำคัญ |
| pH 7.0 | 99.4% | 0.6% | ต่ำ |
| pH 8.0 | 94.7% | 5.3% | สูง |
| pH 9.0 | 64.0% | 36.0% | รุนแรง |
เมื่อ NH₃ ที่หลุดออกไปจากผิวดินอย่างต่อเนื่อง สมดุลจะเลื่อนไปเรื่อย ๆ เพื่อทดแทน แม้ที่ pH 8.0 การสูญเสียไนโตรเจนสะสมใน 5 ถึง 7 วันอาจเกิน 30% ถึง 40%
กลไกการออกฤทธิ์
สารยับยั้งยูรีเอสขัดขวางขั้นตอนแรกของเส้นทางการสูญเสีย ในสามขั้นตอน
สารยับยั้งปิดกั้นตำแหน่งเร่งปฏิกิริยาของยูรีเอส
ยูรีเอสเป็นเอนไซม์ที่ต้องพึ่งนิกเกิล มีนิกเกิล (Ni²⁺) สองอะตอมที่แกนเร่งปฏิกิริยา ในดิน NBPT เปลี่ยนเป็นรูปออกซอนที่ออกฤทธิ์ (NBPTO) อย่างรวดเร็ว ซึ่งเป็นอนาล็อกของสถานะทรานซิชันของยูเรีย มันจับข้าม Ni²⁺ ทั้งสองและล็อกเอนไซม์ให้ปิดอยู่ ทำให้ยูรีเอสหยุดทำงาน 7 ถึง 14 วัน
ยับยั้ง pH พุ่งสูง
เมื่อการย่อยช้าลง H⁺ จะถูกใช้ทีละน้อยแทนที่จะหมดในคราวเดียว ความสามารถบัฟเฟอร์ตามธรรมชาติของดินจึงทำให้ปฏิกิริยาเป็นกลางได้ทันที ทำให้ pH ข้างเม็ดปุ๋ยไม่ขึ้นถึงเขตด่างที่อันตราย
ขยายช่วงเวลาให้ลงดิน
ยูเรียที่ยังไม่ถูกย่อยไม่มีประจุและละลายน้ำสูง จึงเคลื่อนที่ไปกับน้ำ การรักษาให้คงอยู่นานถึงสองสัปดาห์ทำให้ฝนหรือน้ำชลประทาน 10 ถึง 15 มม. มีเวลาชะลงไปลึก 5 ซม. หรือมากกว่า เมื่อสารยับยั้งสลายตัว การย่อยจะเกิดท่ามกลางคอลลอยด์ในดินซึ่งจับ NH₄⁺ ที่เกิดขึ้นไว้ทั้งหมด
ไม่ใช้และใช้สารยับยั้ง
สิ่งที่เกิดขึ้นกับไนโตรเจนจากยูเรียในดิน
ไม่ใช้สารยับยั้ง
การสูญเสียแอมโมเนียสูงสุดในวันที่ 2 ถึง 4 โดยเฉลี่ยสูญเสีย N ที่ใส่ 31.0% และมากกว่า 45% ในสภาพที่มีเศษซากมากและอากาศอุ่น
ใช้สารยับยั้ง
การสูญเสียสูงสุดเลื่อนไปวันที่ 7 ถึง 14 หรือหลังจากนั้น โดยเฉลี่ยสูญเสีย N ที่ใส่ 14.8% และมักต่ำกว่า 5% เมื่อฝนตกภายใน 10 วัน
เมื่อใดที่สารยับยั้งยูรีเอสสำคัญที่สุด
ความเสี่ยงต่อการสูญเสียแอมโมเนียเพิ่มขึ้นภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้
ยูเรียหรือ UAN ที่ใส่ที่ผิวดิน
ปุ๋ยที่ทิ้งไว้บนผิวดินสัมผัสกับยูรีเอสและอากาศ
เศษซากพืชและการไม่ไถพรวน
กิจกรรมยูรีเอสบนเศษซากพืชและซากหญ้าบนผิวดินสูงกว่าดินเปลือย 10 ถึง 30 เท่า และเม็ดปุ๋ยที่วางบนเศษซากไม่สัมผัสดินเหนียว
ความชื้นก้ำกึ่ง
ดินชื้นหรือน้ำค้างหนาตามด้วยลมแห้งทำให้เม็ดปุ๋ยละลาย แต่ไม่ได้พายูเรียลงสู่ดิน
ดินเบา CEC ต่ำ
ดินทรายหรือดินที่มีอินทรียวัตถุต่ำบัฟเฟอร์ H⁺ ได้ไม่ดีและเก็บ NH₄⁺ ได้น้อย pH จึงขึ้นเร็วและสูงกว่า
อุณหภูมิสูงและลม
ความร้อนเร่งยูรีเอสและการแพร่ของ NH₃ ส่วนลมพาแอมโมเนียออกจากผิวดิน
pH เริ่มต้นของดินสูง
ดินปูนหรือดินด่าง (pH สูงกว่า 7.5) อยู่ใกล้จุดเปลี่ยนระหว่าง NH₄⁺ กับ NH₃ อยู่แล้ว
คุณค่าทางเกษตรและผลต่อผลผลิต
การวิเคราะห์อภิมานระดับโลกที่ผ่านการทบทวนโดยผู้เชี่ยวชาญ เปรียบเทียบยูเรียที่เคลือบ NBPT กับยูเรียที่ใส่บนผิวดินโดยไม่เคลือบ แสดงผลตอบแทนในแปลงที่สม่ำเสมอและมีนัยสำคัญ
| ตัวชี้วัดสมรรถนะ | ยูเรียใส่บนผิวดินที่ไม่เคลือบ | ยูเรีย + สารยับยั้งยูรีเอส (NBPT) | ข้อได้เปรียบสุทธิ |
|---|---|---|---|
| ช่วงเวลาที่ระเหยสูงสุด | วันที่ 2–4 หลังใส่ | ล่าช้าเป็นวันที่ 7–14 หรือหลังจากนั้น | เพิ่มเวลาอีก 5 ถึง 10 วันให้ฝนหรือน้ำชลประทานพายูเรียลงดิน |
| การสูญเสีย NH₃ เฉลี่ย | 31.0% ของ N ที่ใส่ (45% ขึ้นไปในสภาพที่มีเศษซากมากและอากาศอุ่น) | 14.8% ของ N ที่ใส่ (มักต่ำกว่า 5% เมื่อฝนตกภายใน 10 วัน) | ลดการสูญเสียไนโตรเจนสู่อากาศเฉลี่ย 52% ถึง 54% |
| การตอบสนองของผลผลิต | ค่าฐาน (100%) | 105.3% ถึง 113.0% | ผลผลิตสูงขึ้น 5.3% ถึง 13.0% ในธัญพืช พืชอาหารสัตว์ และพืชเศรษฐกิจ |
| ประสิทธิภาพการใช้ไนโตรเจน (NUE) | ลดลงเพราะไนโตรเจนที่ผิวดินหมดไป | รักษาแหล่งไนโตรเจนในเขตรากไว้ได้ | ได้เมล็ดหรือมวลชีวภาพมากขึ้นต่อ N 1 กก. ที่ใส่ |
ทำไมการรักษาไนโตรเจนที่ผิวดินจึงให้ผลผลิตสูงขึ้น
สี่เหตุผลที่ไนโตรเจนซึ่งได้รับการปกป้องให้ผลตอบแทนในแปลง
แหล่งไนโตรเจนในเขตรากที่ใหญ่ขึ้น
การป้องกันไม่ให้ N ที่ใส่หลุดไป 15% ถึง 30% ทำให้ปริมาณที่ตั้งใจไว้ไปถึงรากครบถ้วน เพื่อสนับสนุนการสร้างคลอโรฟิลล์ การแตกกอ และการสร้างเมล็ดหรือผล
การจ่ายแอมโมเนียมอย่างสม่ำเสมอ
การย่อยที่ถูกควบคุมปล่อยไนโตรเจนเข้าสู่สารละลายดินทีละน้อย แทนที่จะพุ่งขึ้นภายใน 48 ชั่วโมง เข้ากับการดูดใช้ของพืชได้ดีกว่าและลดการดูดใช้เกินจำเป็นในช่วงแรก
ป้องกันความเป็นพิษของแอมโมเนีย
NH₃ อิสระและ pH ที่สูงใกล้ผิวดินอาจไหม้รากหาอาหารที่อยู่ตื้นและทำลายต้นกล้าที่กำลังงอก การควบคุมการย่อยช่วยขจัดความเสี่ยงนี้
ความยืดหยุ่นในการปฏิบัติงาน
เกษตรกรสามารถใส่ปุ๋ยแต่งหน้าหรือหว่านยูเรียในที่ดอน ทุ่งหญ้า สวนผลไม้ หรือแปลงไม่ไถพรวน โดยไม่ต้องรอให้ก่อนพายุเข้าพอดีหรือเสียค่าไถ
สิ่งที่สารยับยั้งยูรีเอสมอบให้พืช
ประโยชน์ของการบำบัดปุ๋ยที่มียูเรียด้วยสารยับยั้งยูรีเอส
ลดการระเหยของแอมโมเนีย
ลดการระเหยของแอมโมเนียม N จากปุ๋ยที่มียูเรีย
ไนโตรเจนมากขึ้นสำหรับพืช
ไนโตรเจนหลุดสู่อากาศน้อยลง จึงเหลืออยู่ในดินให้ใช้ได้มากขึ้น
ความยืดหยุ่นด้านช่วงเวลามากขึ้น
ช่วงเวลาที่กว้างขึ้นให้ฝนหรือการให้น้ำพายูเรียลงดิน
ใช้ร่วมกับปุ๋ยทั่วไปได้
เหมาะสำหรับยูเรีย UAN ปุ๋ยผสม NPK และปุ๋ยอื่นที่มียูเรีย
สูตรสะอาด
สูตร NBPT ไม่มีกลิ่น ปราศจาก NMP และ DMSO และผลิตด้วยตัวทำละลายเกรดอาหาร/ยา
ตัวเลือกที่ย่อยสลายได้
ตัวเลือกอินทรีย์ฐานน้ำที่มีโพแทสเซียมโพลีแอสพาร์เตต (KPA) เป็นหลัก
การเปรียบเทียบผลิตภัณฑ์
คุณสมบัติหลักของสารยับยั้งยูรีเอสทั้งสองชนิด
| YoUsafe Force 2.5 | DeltaBoost Active N | |
|---|---|---|
| สารออกฤทธิ์ | NBPT 25% w/w รับประกัน (ทั่วไป 26.0%) | โพแทสเซียมโพลีแอสพาร์เตต (KPA) 60% |
| รูปแบบ | ของเหลวพร้อมใช้ | ของเหลวฐานน้ำ |
| ลักษณะ | ไม่มีกลิ่น ปราศจาก NMP และ DMSO | อินทรีย์และย่อยสลายได้ |
| เหมาะสำหรับ | ยูเรีย, UAN, ปุ๋ยผสม NPK และปุ๋ยอื่นที่มียูเรีย | ยูเรียเม็ดและของแข็ง (≥50% ยูเรีย N) ปุ๋ยน้ำที่มียูเรีย ปุ๋ยผสม NPK ฐานยูเรีย |
สองวิธีปกป้องไนโตรเจนจากยูเรีย
สารยับยั้งยูรีเอสทำงานด้วยกลไกที่ต่างกัน ดูว่าแต่ละชนิดทำงานอย่างไร
NBPT: สารยับยั้งเคมีที่เจาะจงเป้าหมาย
ปิดกั้นตำแหน่งนิกเกิลของยูรีเอสด้วยฤทธิ์สูงนาน 7 ถึง 14 วัน
KPA: สารยับยั้งยูรีเอสที่ย่อยสลายได้
ไบโอพอลิเมอร์ที่ละลายน้ำ ปรับการย่อยยูเรียด้วยการคีเลตและการบัง พร้อมส่งเสริมการเจริญของรากและการดูดใช้ธาตุอาหาร
เอกสารอ้างอิงทางวิทยาศาสตร์หลัก
- Cantarella, H., Otto, R., Soares, J. R., & Silva, A. G. B. (2018). Agronomic efficiency of NBPT as a urease inhibitor: A review. Journal of Advanced Research, 13, 19–27. https://doi.org/10.1016/j.jare.2018.05.008
- Silva, A. G. B., Sequeira, C. H., Sermarini, R. A., & Otto, R. (2017). Urease Inhibitor NBPT on Ammonia Volatilization and Crop Productivity: A Meta-Analysis. Agronomy Journal, 109(1), 1–13. https://doi.org/10.2134/agronj2016.04.0200
- Pan, B., Lam, S. K., Mosier, A., Luo, Y., & Chen, D. (2016). Ammonia volatilization from synthetic fertilizers and its mitigation strategies: A global synthesis. Agriculture, Ecosystems & Environment, 232, 283–289. https://doi.org/10.1016/j.agee.2016.08.019
- Manunza, B., Deiana, S., Pintore, M., & Gessa, C. (1999). The binding mechanism of urea, hydroxamic acid and N-(n-butyl)-phosphoric triamide to the urease active site: a comparative molecular dynamics study. Soil Biology and Biochemistry, 31(5), 789–796.
เติบโตไปกับ Kingenta มาสร้างอนาคตที่ยั่งยืนไปด้วยกัน
ไม่ว่าคุณต้องการจัดหาสินค้าโภคภัณฑ์ปริมาณมาก สูตร OEM แบบเฉพาะ หรือความร่วมมือด้านการจัดจำหน่ายในภูมิภาค Kingenta พร้อมให้บริการด้วยขนาดระดับโลกและการบริการที่ปรับให้เหมาะกับแต่ละภูมิภาค