不同工艺复合肥外包裹菌粉有效活菌数及包菌率的影响因素研究

王小蒙，曾 锐，郭武松，叶坤国

（新洋丰农业科技股份有限公司，湖北 荆门 448000）

含菌复合肥是一种同时含有益微生物与无机营养的功能性复合肥［1］。水分是复合肥生产过程中重要控制指标之一，需要通过高温烘干来控制［2］。高温过程会使微生物失活，因此含菌复合肥基本只能通过外包裹菌剂的方式生产。常见的微生物菌剂有液体、粉剂和颗粒3种。液体菌剂水含量高，有效活菌数低，需要较大添加量才能使有效活菌达到一定数量，但较大的添加量必然带来较多水分，会严重影响复合肥理化性质，造成结块、粉化等。颗粒菌剂有效活菌数相对更低，且不能在复合肥上外包裹。粉剂菌剂水含量低，有效活菌数相对高，外包裹较少的量即可达到一定有效活菌数，且不会带入过多水分，因此高浓度复合肥（w（N+P2O5+K2O）≥40%）外包裹粉剂菌剂是可行的。目前涉及菌剂有效活菌数的标准主要有3个，分别是《农用微生物菌剂》（GB 20287—2006）、《生物有机肥》（NY 884—2012）、《复合微生物肥料》（NY/T 798—2015），有效活菌数最低为0.2亿/g［3］，因此复合肥外包裹菌粉其有效活菌数达到0.2 亿/g 以上，才能满足要求。不同工艺生产的复合肥，由于颗粒外观存在差异，外包裹菌粉时其有效活菌数和包菌率必然不同，而这方面的研究较少。笔者以高塔、转鼓、喷浆3种工艺生产的复合肥为研究对象，通过小试和工业试验（简称工试）外包裹粉剂菌剂，研究不同生产工艺复合肥外包裹菌粉对有效活菌数及包菌率的影响，为含菌复合肥的生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

复合肥，无包裹剂的复合肥裸肥，高塔尿基24-15-6、喷浆硫基14-16-15、转鼓硫基15-15-15；粉剂菌剂，商品枯草芽孢杆菌，有效活菌数1 000亿/g；防结剂，商品防结油、防结粉。

1.2 试验设计

试验共设6 个处理，小试3 个处理，工试3 个处理，各处理肥料类别及菌剂添加量见表1。

表1 试验各处理肥料类别及菌剂添加量

1.3 含菌复合肥样品制备

小试：按照上述处理，分别称取1.0 kg未包裹防结剂裸肥于BY-300糖衣机中，预热至50～60 ℃。称取防结油2.5 g，通过气泵空压机雾化喷入糖衣机中。迅速称取防结粉3.0 g 与菌粉混合均匀，均匀撒入糖衣机中，糖衣机继续旋转5 min，将样品取出，装入自封袋备用。

工试：在包膜工段包裹防结油2.5 kg/t、防结粉3.0 kg/t和菌粉1.0 kg/t（添加量0.1%），其余按照复合肥正常生产进行，取综合样装入自封袋备用。

1.4 分析测定方法

按照GB 20287—2006 规定检测有效活菌数，按式（1）计算包菌率：

1.5 数据处理与统计分析

数据分析和图表制作采用Microsoft Excel 2013。

2 试验结果

2.1 小试不同工艺复合肥外包裹菌粉对有效活菌数及包菌率的影响

为了避免3种工艺复合肥因氮、磷、钾总养分不同对有效活菌数造成影响，小试样品制作完成立即进行有效活菌数检测，结果见表2。由表2可知，小试不同工艺复合肥外包裹菌粉有效活菌数及包菌率不同，其中处理3转鼓工艺复合肥外包裹菌粉有效活菌数及包菌率最高，分别为0.903 亿/g、90.3%；其次是处理2喷浆工艺复合肥外包裹菌粉，有效活菌数及包菌率分别为0.843 亿/g、84.3%；处理1 高塔工艺复合肥外包裹菌粉有效活菌数及包菌率最低，分别为0.683亿/g、68.3%。

表2 小试不同工艺复合肥外包裹菌粉对有效活菌数及包菌率的影响

2.2 工试不同工艺复合肥外包裹菌粉对有效活菌数及包菌率的影响

工试完成后立即对各综合样进行有效活菌数检测，结果见表3。由表3可知，处理6转鼓工艺复合肥外包裹菌粉有效活菌数及包菌率最高，分别为0.590 亿/g、59.0%；其次是处理5 喷浆工艺复合肥外包裹菌粉，分别为0.453 亿/g、45.3%；处理4 高塔工艺复合肥外包裹菌粉有效活菌数及包菌率最低，分别为0.367亿/g、36.7%。工试结果与小试一致，包菌率均为转鼓工艺＞喷浆工艺＞高塔工艺，但3种工艺复合肥外包裹菌粉，工试较小试包菌率均显著降低，其中高塔工艺降低46.3%，喷浆工艺降低46.3%，转鼓工艺降低34.7%。

表3 工试不同工艺复合肥外包裹菌粉对有效活菌数及包菌率的影响

3 讨论

为了避免原料和配方不同对有效活菌数造成干扰，小试和工试完成立即按照GB 20287—2006 检测有效活菌数，因此样品有效活菌数和包菌率主要是由复合肥颗粒外包裹菌粉量决定的。在防结油、防结粉、菌粉用量相同时，复合肥生产工艺是影响颗粒外包裹菌粉量的主要因素。高塔工艺复合肥颗粒圆整，外观光滑、均匀，有微孔［4］。喷浆工艺复合肥颗粒圆整均匀，类似球形，实心颗粒［5］。转鼓工艺复合肥颗粒浑圆，表面粗糙，实心颗粒［4］。本研究表明，无论工试还是小试，有效活菌数和包菌率均为转鼓工艺＞喷浆工艺＞高塔工艺。其原因可能是3种工艺生产的复合肥颗粒特性不同，一方面是颗粒表面粗糙程度，转鼓工艺颗粒表面粗糙，其次是喷浆工艺颗粒，而高塔工艺颗粒表面圆润光滑，颗粒表面粗糙易于菌粉附着，颗粒表面光滑菌粉则不易附着；另一方面是颗粒的比表面积，研究表明高塔、喷浆、转鼓工艺生产的复合肥颗粒比表面积分别为1.44、1.42、1.29 m2/kg，相同菌剂用量下，颗粒越大，比表面积越小，菌粉因摩擦损失量相对较少，菌粉附着更多、更均匀［6］。

虽然不同工艺复合肥小试和工试有效活菌数和包菌率均为转鼓工艺＞喷浆工艺＞高塔工艺，但相同工艺小试和工试包菌率差别很大，工试包菌率较小试降低34.7%～46.3%。其主要原因可能是工试在包膜工段包裹菌粉后，经过较长的皮带运输，通过斗提机进入成品料仓，然后经计量秤计量，在包装台上包装，此过程肥料经过与皮带、斗提机等摩擦，以及重力落差摔打，会导致菌粉脱落，从而降低有效活菌数及包菌率；而小试在糖衣机中进行，包裹菌粉后立即取出，菌粉脱落少。此外不同工艺，其包膜设备、传送运输设备、提升设备等不同，也可能造成差异。

工试生产过程中需要添加更多菌粉才能保证有效活菌数达标。本试验工试高塔工艺复合肥包菌率36.7%，喷浆工艺复合肥包菌率45.3%，转鼓工艺复合肥包菌率59.0%，要使含菌复合肥有效活菌数达到0.2 亿/g，有效活菌数为1 000亿/g 菌粉的理论添加量为0.02%，而实际生产中高塔工艺需添加0.034%，喷浆工艺需添加0.044%，转鼓工艺需添加0.055%，实际添加量分别是理论添加量的1.70倍、2.20倍和2.75倍。

4 结论

不同工艺复合肥外包裹菌粉，有效活菌数和包菌率均为转鼓工艺＞喷浆工艺＞高塔工艺，但相同工艺生产的复合肥外包裹菌粉有效活菌数和包菌率小试和工试差异较大。生产中若使含菌复合肥有效活菌数达到0.2 亿/g，有效活菌数为1 000亿/g 菌粉的实际添加量分别为转鼓工艺0.034%、喷浆工艺0.044%、高塔工艺0.055%，分别是理论添加量的1.70倍、2.20倍和2.75倍。