炭基微生物肥料制备工艺及性质分析

车弟强

（德阳市产品质量监督检验所，四川德阳 618000）

随着我国经济社会的不断发展，人口数量持续增长的同时，耕地面积却在持续减少。为了有效提高耕地利用效率，增加粮食产量，化肥被广泛使用，其研发受到农业部门的高度重视。炭基微生物肥料作为一种新兴环境功能性材料，具有较强的吸附性能，能够有效吸收养分、保证土壤活力，已经被广泛应用于土地耕种中[1-2]。为进一步提升土地耕地利用效率，增强肥料效用，加强炭基微生物肥料的研究具有重要的意义。

1 炭基微生物肥料制备材料与工艺概述

1.1 生物炭材料的合理选择生物炭材料以稻壳炭为主，将水稻壳作为原材料在500℃的限氧环境下制作而成。在制作稻壳炭时，应提前将稻壳炭磨细，并过0.5 mm筛进行筛选，放置在75℃的烤箱中一天一夜，然后将其储备于干燥的器皿中以便后续使用。技术人员应该对稻壳炭的灰分、pH值、元素含量进行测量，并借助红外光谱与电镜扫描进行分析。

1.2 肥料原料的选择肥料主要以尿素（总氮≥45%）、氯化钾（K2O≥55%），过磷酸钙（P2O5≥13%）为主，并将这些肥料过0.5 mm筛备用。同时，准备好聚乙烯醇与凹凸棒粉，以便发挥调节与黏结的作用。

1.3 微生物肥料的选择在炭基微生物肥料制作实验中，主要将枯草芽孢杆菌休眠孢子粉作为微生物材料，保证活菌数量≥ 2.06×109 CFU/g。

1.4 炭基微生物肥料制备工艺考虑到制作工艺的可行性特征，在制作炭基微生物肥料时往往采取吸附法、掺混法以及混合造粒法这3种工艺手段[3]。具体制作方法如下。

1.4.1 吸附法 将制作材料按照准确的比例进行配制，尿素48.5%、过磷酸钙24.25%、氯化钾24.25%等溶解于蒸馏水中，当所有元素溶解之后加入一定量的稻壳炭以及5.5%的枯草芽孢杆菌孢子粉溶于该溶液中，技术人员均匀搅拌20 min后，放置24 h，然后在烤箱中进行风干处理，制成的生物碳含量主要为15%、25%和35%的吸附性炭基微生物肥料。

1.4.2 掺混法 将制作材料按照准确的比例进行配比，即尿素48.5%、过磷酸钙24.25%、氯化钾24.25%溶解于蒸馏水中，加入相应的稻壳炭，当全部材料溶解后，加入5.5%的枯草芽孢杆菌孢子粉。然后将这些材料进行掺混均匀，得到15%、25%和35%掺混型炭基微生物肥料。

1.4.3 混合造粒法 在混合造粒法中，材料的配制比例为：尿素43%、氯化钾26%、过磷酸钙24%、枯草芽孢杆菌孢子粉7%；将所需材料配比完成后，投放到型号为BY-300的包衣机中，同时加入适量的凹凸棒粉与稻壳炭作为调节剂，并运用包衣机对材料进行搅拌；当材料充分混匀后，可以洒入一些蒸馏水、聚乙烯醇水溶液等，加速物料成粒。与此同时，以稻壳炭增加量为衡量标准，调整凹凸棒粉与黏结剂的添加量，将总量控制在15%即可；待所有造粒工作完成后，将这些材料放置在温度为37℃的烤箱中进行烘干，这时便可制作成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关性质

2.1 肥料表面结构①在掺混型肥料中，主要以稻壳炭为基本载体，表面呈现条带状或者颗粒状物质，主要是微生物孢子粉与氮磷钾肥料等，由于吸附量较小，因此稻壳炭添加量极少时仍可以观察到稻壳炭的表层。②在混合造粒型肥料中，稻壳炭表层与孔隙结构中蕴藏着许多块状物，如果吸附量较多将覆盖稻壳炭的微孔结构。所以，由于炭基微生物肥料所采取的工艺手段存在差异性，稻壳碳吸附氮磷钾肥料与枯草芽孢杆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壳炭负载物质最多，掺混法最少。

2.2 肥料元素含量由混合造粒法工艺技术制作成的炭基微生物肥料，使用了较多的黏结剂与凹凸棒粉，氮磷钾肥料添加量较少，所以只对比另外两种肥料的元素含量。其中，以同样的制作工艺来说，如果稻壳炭持续加量，炭基微生物肥料碳元素含量将呈现正比增加的趋势。这是因为稻壳炭的不断增加使吸附微生物孢子粉与氮磷钾肥的位点不断增加。采取不同工艺制备的炭基微生物肥料，元素含量存在一定差异，其中混合造粒型肥料碳氮元素变化最小，而掺混型肥料变化最大[5]。

2.3 炭基微生物肥料的pH值采取不同工艺制备出来的炭基微生物肥料，pH值维持在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过磷酸钙，使得肥料的pH值受到直接影响。如果稻壳炭添加量相同，则吸附法与掺混法制作的炭基微生物肥料pH值基本相同；而如果稻壳炭添加量不同，则pH值呈现一定的差异性。综上所述，在炭基微生物肥料中如果稻壳添加量相同，则混合造粒型肥料pH值呈中性，掺混型肥料呈酸性。

2.4 炭基微生物肥料的有效活菌数采取不同制作工艺制备而成的炭基微生物肥料，其蕴含的有效活菌数存在显著性差异。整体来说，炭基微生物肥料中添加枯草芽孢杆菌孢子粉后，有效活菌数能够达到3.4×105～7.1×105 CFU/g，其中混合造粒型肥料的有效活菌数量最多，而掺混型肥料最少。如果持续增加稻壳炭的量，由不同工艺制备成的炭基微生物肥料有效活菌数将逐渐呈现递增的趋势。主要因为稻壳炭增加使得肥料的pH值不断上升，使微生物的生产环境更加适宜，为枯草芽孢杆菌等微生物提供了更加合适的成长环境与空间，进而提高了存活率。

3 结语

炭基微生物肥料的制造工艺多种多样，选择的工艺对肥料的质量与耕种效果会产生直接的影响。因此，为了进一步提升土壤耕地效率，加强作物培育，应该在肥料中加入微生物，促进碳基微生物与周边环境、土壤成分的融合，进而提升肥料活力和粮食产量，以促进农业的长远发展。