含腐殖酸復合肥防結塊劑的制備及應用性能探討

吳安昌，張衛衛，程婷婷，陳 軍，馬 健，周傳勝

(1.安徽輝隆集團五禾生態肥業有限公司 安徽蚌埠 233002；2.安徽省水溶肥料工程技術研究中心 安徽蚌埠 233002)

由于單質肥料養分單一、有機肥養分含量偏低[1]、新型肥料因價格高而難以大范圍推廣等原因，復合肥成為現代農業生產中必不可少的肥料[2]。但受生產工藝、空氣濕度、環境溫度、儲存壓力和儲存時間等因素的影響，復合肥結塊的現象時有發生[3- 5]，給復合肥的生產和使用帶來了諸多的問題。現有的防結塊劑有粉劑、水劑、油性3種類型，在復合肥顆粒表面包裹一層防結塊劑能減少結塊現象，其中：粉劑防結塊劑是利用惰性粉末阻隔肥料顆粒間晶橋的形成[6]；水劑防結塊劑則是將表面活性劑溶解于水后噴涂于肥料表面，通過降低肥料表面張力而起到防結塊的效果[6- 7]；油性防結塊劑具有使用方便、效果好的優點，但傳統方法需加入礦物油作為溶劑，這些礦物油隨肥料進入土壤中難以降解，給土壤及周邊環境造成了一定程度的污染。

針對腐殖酸具有改良土壤、提高肥效、改善農產品品質等作用，同時具有與表面活性劑相似的活性基團[8- 9]的特點，對腐殖酸進行活性改性，并將其與保水劑、表面活性劑以及惰性填料按比例混合，從而制得復合肥粉劑防結塊劑。

1 試驗部分

1.1 主要原料和儀器

主要原料：腐殖酸試劑為腐殖酸、腐殖酸鉀或腐殖酸銨，有效成分游離腐殖酸質量分數為70%；EM菌為堆肥專用濃縮EM菌粉；保水劑為淀粉接枝丙烯酸鈉；表面活性劑為十二烷基磷酸酯、二硬脂基羥乙基甲基硫酸甲脂銨、椰油基咪唑啉、脂肪醇聚氧乙烯；填料為草木灰和白土，質量比為1∶1；復合肥為17- 17- 17、30- 5- 5、13- 23- 9和15- 5- 26。

主要儀器：恒溫恒濕培養箱，HWS- 100G型，上海印溪儀器有限公司；恒溫烘箱，DZF- 6020A型，上海力辰儀器科技有限公司。

1.2 防結塊粉劑制備

1.2.1 改性腐殖酸試劑制備

按照質量比稱取55.0份腐殖酸試劑、0.5份EM菌、5.0份米糠、5.0份麥麩和34.5份水，混合后在55 ℃下密封發酵培養15 d，每隔3 d進行1次攪拌混勻，最后進行75 ℃恒溫烘干處理，得到改性腐殖酸試劑。

1.2.2 防結塊粉劑制備

按照質量比稱取40.0份改性腐殖酸試劑、10.0份保水劑、30.0份表面活性劑和20.0份填料，混合均勻并研磨過15m(800目)標準篩即得防結塊粉劑。

1.3 防結塊試驗

1.3.1 防結塊復合肥制備

按質量比將1 000.0份復合肥和1.0～4.0份防結塊粉劑直接用絞龍送入冷卻滾筒內，通過冷卻滾筒的滾動使防結塊粉劑充分附著于復合肥顆粒表面，然后過篩濾除粒徑<1 mm的顆?；蚍勰┘吹梅澜Y塊復合肥。

1.3.2 防結塊復合肥防結塊試驗

將制得的防結塊復合肥樣品放入恒溫恒濕培養箱中，控制相對濕度為95%、溫度為60 ℃，4 h后取出試樣并轉移至恒溫烘箱中于60 ℃下干燥，待試樣含水質量分數降至2%～3%時將其按每袋100 g裝入密封袋中并在恒溫烘箱中于60 ℃下加熱4 h，然后置于10 ℃環境中冷卻3 h。在加熱-冷卻過程中，密封袋上方壓一重物，使密封袋承受10 kPa壓力。重復上述操作，再次循環加熱-冷卻后，將密封袋從0.5 m高處以自由落體的方式降落至堅硬的平面上，然后取出密封袋中的試樣，對結塊和未結塊的復合肥分別進行稱量，并計算結塊率和相對結塊率：結塊率=結塊的復合肥質量/密封袋內復合肥總質量；相對結塊率=(添加防結塊劑復合肥結塊率/未添加防結塊劑復合肥結塊率)×100%。

2 試驗結果與討論

2.1 改性腐殖酸試劑對復合肥相對結塊率的影響

由圖1可看出，相比于未改性的腐殖酸，改性后的腐殖酸對不同養分配比的復合肥相對結塊率均有降低效果。其原因可能是腐殖酸類物質本身為大分子鏈的有機混合物，經過EM菌氧化分解后，分子鏈縮短，羥基、羧基等親水性官能團增加，提高了腐殖酸活性。由圖2可以看出，與改性腐殖酸鉀和改性腐殖酸銨相比，改性腐殖酸對降低復合肥相對結塊率有更顯著的效果。此外，圖1和圖2還表明，改性腐殖酸對抑制高氮型復合肥的結塊具有更好的效果。

圖1 改性腐殖酸對復合肥相對結塊率的影響

圖2 不同改性腐殖酸對復合肥相對結塊率的影響

2.2 含不同表面活性劑的防結塊劑對復合肥相對結塊率的影響

由表1和圖3可看出，與防結塊劑Ⅲ和防結塊劑Ⅳ相比，防結塊劑Ⅰ和防結塊劑Ⅱ對抑制復合肥結塊具有更好的效果，說明當防結塊劑中的表面活性劑為十二烷基磷酸酯或十二烷基磷酸酯與椰油基咪唑啉的復配物時，能與改性腐殖酸等起到更好的協同作用。

表1 不同防結塊劑中表面活性劑的種類和質量比

防結塊劑表面活性劑Ⅰ十二烷基磷酸酯Ⅱ十二烷基磷酸酯∶椰油基咪唑啉=1∶1Ⅲ脂肪醇聚氧乙烯∶椰油基咪唑啉=1∶1Ⅳ二硬脂基羥乙基甲基硫酸甲脂銨

2.3 防結塊劑用量對復合肥相對結塊率的影響

由圖4可看出：復合肥相對結塊率隨著防結塊劑用量的增加而減小，對不同類型的復合肥均呈現相同的防結塊效果；當粉劑防結塊劑用量為噸肥3.0 kg和4.0 kg時，復合肥相對結塊率相對較低且差距不大，綜合考慮防結塊效果和生產成本，選擇噸肥防結塊劑用量3.0 kg為宜。

圖3 不同表面活性劑對復合肥相對結塊率的影響

圖4 防結塊劑用量對復合肥相對結塊率的影響

3 結語

通過復合肥防結塊試驗可以得到如下的結論：

(1) 防結塊粉劑中的腐殖酸經微生物作用后，有利于降低復合肥的相對結塊率，且改性腐殖酸的防結塊效果優于改性腐殖酸鉀和改性腐殖酸銨；

(2) 表面活性劑為十二烷基磷酸酯或十二烷基磷酸酯與椰油基咪唑啉混合物(復配質量比1∶1)的防結塊效果較好；

(3) 噸肥防結塊劑用量以3.0 kg為宜，此時復合肥相對結塊率和生產成本均相對較低。