炭基微生物肥料制備工藝及性質分析

車弟強

（德陽市產品質量監督檢驗所，四川德陽 618000）

隨著我國經濟社會的不斷發展，人口數量持續增長的同時，耕地面積卻在持續減少。為了有效提高耕地利用效率，增加糧食產量，化肥被廣泛使用，其研發受到農業部門的高度重視。炭基微生物肥料作為一種新興環境功能性材料，具有較強的吸附性能，能夠有效吸收養分、保證土壤活力，已經被廣泛應用于土地耕種中[1-2]。為進一步提升土地耕地利用效率，增強肥料效用，加強炭基微生物肥料的研究具有重要的意義。

1 炭基微生物肥料制備材料與工藝概述

1.1 生物炭材料的合理選擇生物炭材料以稻殼炭為主，將水稻殼作為原材料在500℃的限氧環境下制作而成。在制作稻殼炭時，應提前將稻殼炭磨細，并過0.5 mm篩進行篩選，放置在75℃的烤箱中一天一夜，然后將其儲備于干燥的器皿中以便后續使用。技術人員應該對稻殼炭的灰分、pH值、元素含量進行測量，并借助紅外光譜與電鏡掃描進行分析。

1.2 肥料原料的選擇肥料主要以尿素（總氮≥45%）、氯化鉀（K2O≥55%），過磷酸鈣（P2O5≥13%）為主，并將這些肥料過0.5 mm篩備用。同時，準備好聚乙烯醇與凹凸棒粉，以便發揮調節與黏結的作用。

1.3 微生物肥料的選擇在炭基微生物肥料制作實驗中，主要將枯草芽孢桿菌休眠孢子粉作為微生物材料，保證活菌數量≥ 2.06×109 CFU/g。

1.4 炭基微生物肥料制備工藝考慮到制作工藝的可行性特征，在制作炭基微生物肥料時往往采取吸附法、摻混法以及混合造粒法這3種工藝手段[3]。具體制作方法如下。

1.4.1 吸附法 將制作材料按照準確的比例進行配制，尿素48.5%、過磷酸鈣24.25%、氯化鉀24.25%等溶解于蒸餾水中，當所有元素溶解之后加入一定量的稻殼炭以及5.5%的枯草芽孢桿菌孢子粉溶于該溶液中，技術人員均勻攪拌20 min后，放置24 h，然后在烤箱中進行風干處理，制成的生物碳含量主要為15%、25%和35%的吸附性炭基微生物肥料。

1.4.2 摻混法 將制作材料按照準確的比例進行配比，即尿素48.5%、過磷酸鈣24.25%、氯化鉀24.25%溶解于蒸餾水中，加入相應的稻殼炭，當全部材料溶解后，加入5.5%的枯草芽孢桿菌孢子粉。然后將這些材料進行摻混均勻，得到15%、25%和35%摻混型炭基微生物肥料。

1.4.3 混合造粒法 在混合造粒法中，材料的配制比例為：尿素43%、氯化鉀26%、過磷酸鈣24%、枯草芽孢桿菌孢子粉7%；將所需材料配比完成后，投放到型號為BY-300的包衣機中，同時加入適量的凹凸棒粉與稻殼炭作為調節劑，并運用包衣機對材料進行攪拌；當材料充分混勻后，可以灑入一些蒸餾水、聚乙烯醇水溶液等，加速物料成粒。與此同時，以稻殼炭增加量為衡量標準，調整凹凸棒粉與黏結劑的添加量，將總量控制在15%即可；待所有造粒工作完成后，將這些材料放置在溫度為37℃的烤箱中進行烘干，這時便可制作成15%、25%、35%的混合造粒型炭基微生物肥料[4]。

2 炭基微生物肥料的相關性質

2.1 肥料表面結構①在摻混型肥料中，主要以稻殼炭為基本載體，表面呈現條帶狀或者顆粒狀物質，主要是微生物孢子粉與氮磷鉀肥料等，由于吸附量較小，因此稻殼炭添加量極少時仍可以觀察到稻殼炭的表層。②在混合造粒型肥料中，稻殼炭表層與孔隙結構中蘊藏著許多塊狀物，如果吸附量較多將覆蓋稻殼炭的微孔結構。所以，由于炭基微生物肥料所采取的工藝手段存在差異性，稻殼碳吸附氮磷鉀肥料與枯草芽孢桿菌孢子粉量存在一定的偏差，其中混合造粒法制作的炭基微生物肥料稻殼炭負載物質最多，摻混法最少。

2.2 肥料元素含量由混合造粒法工藝技術制作成的炭基微生物肥料，使用了較多的黏結劑與凹凸棒粉，氮磷鉀肥料添加量較少，所以只對比另外兩種肥料的元素含量。其中，以同樣的制作工藝來說，如果稻殼炭持續加量，炭基微生物肥料碳元素含量將呈現正比增加的趨勢。這是因為稻殼炭的不斷增加使吸附微生物孢子粉與氮磷鉀肥的位點不斷增加。采取不同工藝制備的炭基微生物肥料，元素含量存在一定差異，其中混合造粒型肥料碳氮元素變化最小，而摻混型肥料變化最大[5]。

2.3 炭基微生物肥料的pH值采取不同工藝制備出來的炭基微生物肥料，pH值維持在3.9～6.2，基本呈酸性或者接近中性。肥料呈酸性的原因是炭基微生物肥料中加入了過磷酸鈣，使得肥料的pH值受到直接影響。如果稻殼炭添加量相同，則吸附法與摻混法制作的炭基微生物肥料pH值基本相同；而如果稻殼炭添加量不同，則pH值呈現一定的差異性。綜上所述，在炭基微生物肥料中如果稻殼添加量相同，則混合造粒型肥料pH值呈中性，摻混型肥料呈酸性。

2.4 炭基微生物肥料的有效活菌數采取不同制作工藝制備而成的炭基微生物肥料，其蘊含的有效活菌數存在顯著性差異。整體來說，炭基微生物肥料中添加枯草芽孢桿菌孢子粉后，有效活菌數能夠達到3.4×105～7.1×105 CFU/g，其中混合造粒型肥料的有效活菌數量最多，而摻混型肥料最少。如果持續增加稻殼炭的量，由不同工藝制備成的炭基微生物肥料有效活菌數將逐漸呈現遞增的趨勢。主要因為稻殼炭增加使得肥料的pH值不斷上升，使微生物的生產環境更加適宜，為枯草芽孢桿菌等微生物提供了更加合適的成長環境與空間，進而提高了存活率。

3 結語

炭基微生物肥料的制造工藝多種多樣，選擇的工藝對肥料的質量與耕種效果會產生直接的影響。因此，為了進一步提升土壤耕地效率，加強作物培育，應該在肥料中加入微生物，促進碳基微生物與周邊環境、土壤成分的融合，進而提升肥料活力和糧食產量，以促進農業的長遠發展。