CN109503274A - 一种生物菌剂增效无机化肥及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物菌剂增效无机化肥及其制备方法，属于农业肥料技术领域，该方法包括下述步骤：(1)将微生物菌剂、有机保护载体和工艺水配制成可流动的菌液；(2)在化肥防结块包裹筒中将步骤(1)的菌液、防结块粉剂和防结块油剂依次涂布于颗粒无机化肥表面，形成生物菌剂增效无机化肥。本发明的生物菌剂增效无机化肥的制备方法，不对化肥生产工艺造成任何扰动，获得了涂布均匀、无菌粉脱落风险的菌剂增效无机化肥，而且菌液涂层中的有机保护载体可以起到菌剂保护剂和植物生长刺激剂的双重作用。

Description

一种生物菌剂增效无机化肥及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种生物菌剂增效无机化肥及其制备方法，属于农业肥料技术领域。
背景技术
肥料，特别是化学肥料，是作物生长所必需的养分来源。但随着化肥的大量施用，特别是长期过量施肥和不注重及时补充土壤有机质，造成了土壤板结、酸化，土壤肥力下降，有益菌数量减少，自然生态环境恶化。解决这一问题，一方面是合理施肥，另一方面是及时补充土壤有机质，同时环境友好型增值增效肥料的开发，也是实现作物高产与土壤地力保持的有效途径之一。
微生物菌剂，如芽孢杆菌等有益菌在土壤中的增殖与代谢可以抑制有害菌的生长，对于促进作物生长、保护土壤健康有益。通过生物菌的活动，不但可以改善土壤的理化性状，提高土壤有机质含量和转化效率，而且具有解钾、解磷、固氮的功能，同时生物菌繁殖过程中所产生的代谢产物更是一种广谱型植物生长调节刺激剂。根据我国的作物种类和土壤条件，采用微生物菌剂与化肥配合施用，既能使作物增产，减少化肥使用量，还能改善土壤及作物品质，减少污染。
因此，无机化肥与微生物菌剂合二为一，协同增效，成为了环境友好型增值增效肥料的开发热点。
国内，在这一领域，以无机化肥为主、微生物菌剂为辅申请了许多化肥新产品、新工艺的专利技术，其显著特点就是将微生物菌剂附着于无机化肥生产工艺之上，进而形成了一种增值增效型高浓度复合肥。
中国发明专利申请CN106396865A(申请号201610749601.1)“含有复合菌剂的脲醛缓释肥料的制备方法”，在包裹筒中将包裹油和复合菌剂喷入到脲醛缓释肥表面，利用包裹油的粘性将巨大芽孢杆菌和噬糖芽孢杆菌附着于脲醛缓释肥颗粒表面，从而获得含有复合菌剂的脲醛缓释肥料。这样做的缺点是随着包裹油渗入化肥内部菌粉容易脱落，而且菌粉粘附均匀性不好，同时因为菌粉涂布于复合肥颗粒的最外层，于复合肥防结块不利。
中国发明专利申请CN105859428A(申请号201610338752.8)公开了一种高浓度无机复合微生物肥料，利用包膜油喷洒于复合肥表面，然后扑入菌粉与粉状防结剂的混合物，虽然考虑到了复合肥的防结块问题，但扑粉量大，加重了菌剂脱落风险。
有些菌剂附载工艺为了增加菌粉的附着性，采用将商品菌粉磨细的办法，如小于300目，虽然菌粉附着性有所改善，但磨细过程中能耗高、粉尘严重且因磨细过程中的高温导致菌剂部分死亡。
中国发明专利申请CN105801271A(申请号201610239569.2)公开了一种氮磷钾高浓度复合肥及其制备方法，将腐植酸和氨基酸混合制得的有机包膜液涂布于复合肥肥芯表面，然后将芽孢杆菌以扑粉形式加入，得到成品。其机理与专利CN106396865A相近，只是用腐植酸和氨基酸混合制得的有机包膜液替代包裹油而已。
中国发明专利申请CN107337539A(申请号201710691103.0)公开了一种具有防控病虫害功能的马铃薯专用肥料及其制备方法，在粘结层外层扑泥炭土和复合微生物菌剂的混合物，依然属于干法加入工艺，且设备、工艺复杂。
中国发明专利申请CN103467185A(申请号201310371885.1)公开了一种生物复合有机菌肥，将混合微生物菌液涂布于颗粒有机-无机复合肥表面，所述的有机-无机复合肥肥芯含有大量的腐植酸和生物炭，无机肥料养分浓度不足20％，同时菌液仅是解淀粉芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和木霉菌发酵液的混合体，并未外加有机保护载体，这是属于生物有机肥或者是有机-无机菌肥的常规生产工艺与技术。
由于微生物菌剂的耐高温、耐盐性有限，因此，无机化肥与微生物菌剂的结合多采取半成品后涂层的办法。但上述发明专利具有菌剂涂布不匀、菌粉附着不牢或者是添加工艺复杂对复合肥生产过程扰动大等方面的问题。
因此，寻找一种菌剂附着均匀牢固、添加工艺对无机化肥生产扰动小、且能够保证菌剂有效存活并兼顾化肥防结块处理的菌剂增效无机化肥生产技术，是十分必要和有益的。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种菌剂附着均匀牢固、添加工艺对无机化肥生产扰动小、且能够保证菌剂有效存活并兼顾化肥防结块处理的生物菌剂增效无机化肥。
本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的：
一种生物菌剂增效无机化肥，由颗粒无机化肥核芯和外涂层组成，其特征在于：所述外涂层为双层结构，内层为菌液涂层，外层为防结块剂涂层。
优选地，所述菌液涂层中含有微生物菌剂和有机保护载体，所述微生物菌剂为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌中的一种或两种以上任意比例的组合；所述有机保护载体为葡萄糖、果糖、蔗糖、氨基酸、矿源黄腐酸、生化黄腐酸、糖蜜发酵产物、γ-聚谷氨酸、壳聚糖或壳寡糖中的一种或两种以上任意比例的组合。
优选地，所述防结块剂涂层由防结块粉剂和防结块油剂组成。
优选地，所述颗粒无机化肥核芯中的无机化肥为尿素、硝酸铵、氮磷钾高浓度复合肥、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、硫酸钾、硝酸钾、氯化钾、硫酸铵或氯化铵。
优选地，所述菌液涂层中的有效活菌浓度为0.1～10.0亿/克肥。
优选地，所述菌液涂层中的有效活菌浓度为0.2～2.0亿/克肥。
优选地，所述生物菌剂增效无机化肥的有机质含量小于等于10％。
优选地，所述生物菌剂增效无机化肥的有机质含量小于等于5.0％。
优选地，所述菌液涂层中含有小于等于10％的水溶性防结块剂。
本发明的另一目的是提供一种菌剂附着均匀牢固、添加工艺对无机化肥生产扰动小且能够保证菌剂有效存活并兼顾化肥防结块处理的生物菌剂增效无机化肥的制备方法。
本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的：
一种生物菌剂增效无机化肥及其制备方法，其步骤如下：
(1)菌液制备
将微生物菌剂、有机保护载体和工艺水配制成可流动的菌液；
(2)生物菌剂增效无机化肥制备
在化肥防结块包裹筒中，将步骤(1)中制备的菌液、防结块粉剂和防结块油剂依次涂布于颗粒无机化肥表面，形成生物菌剂增效无机化肥。
优选地，步骤(1)中所述菌液中，微生物菌剂：有机保护载体：工艺水的比例为1：1：0.5～1：6：6。
优选地，步骤(1)中所述微生物菌剂为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌中的一种或两种以上任意比例的组合。
优选地，步骤(1)中所述有机保护载体为葡萄糖、果糖、蔗糖、氨基酸、矿源黄腐酸、生化黄腐酸、糖蜜发酵产物、γ-聚谷氨酸、壳聚糖或壳寡糖中的一种或两种以上任意比例的组合。
优选地，步骤(1)中，菌液在配制过程中处于常温状态。
优选地，步骤(2)中，在化肥防结块包裹筒中菌液加热至40～60℃使用。菌液配制过程中保持常温主要是为了菌剂有效存活，而输送过程中适当加热可以降低菌液粘度，从而保证在化肥颗粒表面的分散均匀性。
优选地，步骤(1)中，在所述菌液中加入小于等于10％的水溶性防结块剂。
优选地，步骤(2)中所述菌液、防结块粉剂和防结块油剂的涂布次序依次为：菌液、防结块粉剂和防结块油剂。
优选地，步骤(2)中所述颗粒无机化肥为尿素、硝酸铵、氮磷钾高浓度复合肥、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、硫酸钾、硝酸钾、氯化钾、硫酸铵或氯化铵。
优选地，步骤(2)中所述颗粒无机化肥表面菌液的涂布量为所述颗粒无机化肥质量的0.1～5.0％。
优选地，步骤(2)中所述颗粒无机化肥表面菌液的涂布量为所述颗粒无机化肥质量的0.2～2.0％。
优选地，步骤(2)中所述颗粒无机化肥表面防结块粉剂的涂布量为所述颗粒无机化肥质量的0.1～0.5％。
优选地，步骤(2)中所述颗粒无机化肥表面防结块油剂的涂布量为所述颗粒无机化肥质量的0.1～0.5％。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)对复合肥生产工艺无任何扰动，复合肥防结块包裹筒一筒两用，实现了复合肥防结块处理与菌剂涂附的有机统一，且有效避开了化肥生产过程的高温及酸碱环境，从而保证菌剂有效存活；
2)菌剂涂布更均匀，附着牢固，且有有机保护载体保活；
3)有机保护载体的作用体现在三个方面：一是作为芽孢杆菌的保护剂，保证菌液涂布于无机化肥表面后菌剂能够在化肥的高盐环境下有效存活；二是为菌剂增效肥施入土壤后芽孢杆菌的定殖与扩繁提供必要营养；三是氨基酸、黄腐酸、糖蜜发酵产物、γ-聚谷氨酸及壳寡糖等本身就是一种植物生长刺激剂，从而达到与菌剂的双重增效作用。
4)菌液和防结块油剂的双重涂层使防结块粉剂附着更充分，有利于减轻仓储与机械化施用过程中化肥颗粒的掉粉问题。
下面通过具体实施例来对本发明作进一步说明，具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
具体实施方式
对比例1：以防结块包裹油剂为吸附剂，复合肥涂布干菌粉
(1)将防结块油剂(石家庄中瑞特科技有限公司生产，下同)加热至80～100℃，备用；
(2)中国-阿拉伯化肥有限公司生产的15-15-15硝基硫型复合肥裸肥(指无防结块剂的半成品，下同)经流化床冷却后，进入化肥防结块包裹筒中(包裹筒直径2.5米，长度8.0米，转速6-9转/分钟)，滴加步骤(1)中防结块油剂2.0公斤/吨肥，再均匀加入有效活菌浓度1000亿/g的市场采购枯草芽孢杆菌粉(干菌粉)1.0公斤/吨肥，再均匀加入防结块粉剂(石家庄中瑞特科技有限公司生产，下同)3.0公斤/吨肥，稍后，成品自包裹筒中流出进入成品库，产品理论活菌数为1.00亿/g肥，停车后，化肥防结块包裹筒内有部分未有效粘附的粗菌粉和防结块粉剂，同时增效肥样品手触，有粉感。
经平板法检测，有效活菌数为0.75亿/g肥，菌剂存活率75％。
对比例2复合肥涂布不含有机载体的菌粉水溶液
(1)菌粉水溶液配制：将有效活菌数为1000亿/g的市场采购枯草芽孢杆菌，用工艺水配制成15重量％的溶液，活菌浓度为150亿/g，用前加热至50℃；
(2)中国-阿拉伯化肥有限公司生产的15-15-15硝基硫型复合肥裸肥，经流化床冷却后，进入化肥防结块包裹筒中，滴加步骤(1)中150亿/g菌粉水溶液6.7公斤/吨肥，再均匀加入防结块粉剂3.0公斤/吨肥，再滴加预热至80～100℃的防结块油剂2.0公斤/吨肥，稍后，成品自化肥防结块包裹筒中流出，进入成品库；增效肥外观良好，颜色均匀一致，手触，无任何粉感，复合肥理论活菌数为1.00亿/g肥。
经平板法检测，有效活菌数为0.71亿/g肥，菌剂存活率71％。
实施例1
(1)菌液配制：将有效活菌浓度1000亿/g的市场采购枯草芽孢杆菌：白糖：工艺水按1：5：4配制成菌液，活菌浓度为100亿/g，用前加热至50℃，为流动良好的液体；
(2)中国-阿拉伯化肥有限公司生产的15-15-15硝基硫型复合肥裸肥，经流化床冷却后，进入化肥防结块包裹筒中，滴加步骤(1)中100亿/g菌粉水溶液5.0公斤/吨肥，再均匀加入防结块粉剂3.0公斤/吨肥，再滴加预热至80～100℃的防结块油剂2.0公斤/吨肥，稍后，成品自化肥防结块包裹筒中流出，进入成品库；增效肥外观良好，颜色均匀一致，手触，无任何粉感，复合肥理论活菌数为0.50亿/g肥。
经平板法检测，有效活菌数为0.49亿/g肥，菌剂存活率98％，较对比例2明显提高。
实施例2
(1)菌液配制：将有效活菌浓度1000亿/g的市场采购枯草芽孢杆菌：白糖：工艺水按1：2：2配制成菌液，活菌浓度为200亿/g，用前加热至50℃，为流动良好的液体；
(2)中国-阿拉伯化肥有限公司生产的15-15-15硝基硫型复合肥裸肥，经流化床冷却后，进入化肥防结块包裹筒中，滴加步骤(1)中200亿/g菌粉水溶液5.0公斤/吨肥，再均匀加入防结块粉剂3.0公斤/吨肥，再滴加预热至80～100℃的防结块油剂2.0公斤/吨肥，稍后，成品自化肥防结块包裹筒中流出，进入成品库；增效肥外观良好，颜色均匀一致，手触，无任何粉感，复合肥理论活菌数为1.00亿/g肥。
经平板法检测，有效活菌数为0.99亿/g肥，菌剂存活率99％。
实施例3
(1)菌液配制：将有效活菌浓度1000亿/g的市场采购枯草芽孢杆菌：白糖：工艺水按1：2：2配制成菌液，活菌浓度为200亿/g，用前加热至50℃，为流动良好的液体；
(2)中海石油化学股份有限公司生产的大颗粒尿素，进入化肥防结块包裹筒中，滴加步骤(1)中200亿/g菌粉水溶液5.0公斤/吨肥，再滴加预热至80～100℃的防结块油剂2.0公斤/吨肥，稍后，成品自化肥防结块包裹筒中流出，进入成品库；增效肥外观良好，颜色均匀一致，手触，无任何粉感，复合肥理论活菌数为1.00亿/g肥。
经平板法检测，有效活菌数为0.98亿/g肥，菌剂存活率98％。
实施例4
(1)菌液配制：将复合芽孢杆菌：白糖：工艺水按1：2：2配制成菌液，其中复合芽孢杆菌为1000亿/g市场采购的枯草芽孢杆菌与1000亿/g市场采购的地衣芽孢杆1：1的混合体，菌液复合活菌浓度为200亿/g，用前加热至50℃，为流动良好的液体；
(2)中国-阿拉伯化肥有限公司生产的22-8-10硝基硫型复合肥裸肥，经流化床冷却后，进入化肥防结块包裹筒中，滴加步骤(1)中200亿/g复合菌粉水溶液7.5公斤/吨肥，再均匀加入防结块粉剂3.0公斤/吨肥，再滴加预热至80～100℃的防结块油剂2.0公斤/吨肥，稍后，成品自化肥防结块包裹筒中流出，进入成品库；增效肥外观良好，颜色均匀一致，手触，无任何粉感，复合肥理论活菌数为1.50亿/g肥。
经平板法检测，有效活菌数为1.47亿/g肥，菌剂存活率98％。
实施例5
(1)菌液配制：将1000亿/g市场采购的枯草芽孢杆菌：组合有机质：工艺水按1：2：2配制成菌液，其中组合有机质是市场上可购得的葡萄糖与市场上可购得的酸解氨基酸1：1的混合物，菌液活菌浓度为200亿/g，用前加热至50℃，为流动良好的液体；
(2)中国-阿拉伯化肥有限公司生产的15-15-15硝基硫型复合肥裸肥，经流化床冷却后，进入化肥防结块包裹筒中，滴加步骤(1)中200亿/g菌粉水溶液10.0公斤/吨肥，再均匀加入防结块粉剂3.0公斤/吨肥，再滴加预热至80～100℃的防结块油剂2.0公斤/吨肥，稍后，成品自化肥防结块包裹筒中流出，进入成品库；增效肥外观良好，颜色均匀一致，手触，无任何粉感，复合肥理论活菌数为2.00亿/g肥。
经平板法检测，有效活菌数为1.97亿/g肥，菌剂存活率98.5％。
实施例6
(1)在实例5的菌液基础上加入占比7.5％的水性防结块剂，该水性防结块剂为石家庄中瑞特科技有限公司销售的产品；
(2)中国-阿拉伯化肥有限公司生产的15-15-15硝基硫型复合肥裸肥，经流化床冷却后，进入化肥防结块包裹筒中，滴加步骤(1)中含有7.5％水性防结块剂的200亿/g菌粉水溶液10.0公斤/吨肥，再均匀加入防结块粉剂3.0公斤/吨肥，再滴加预热至80～100℃的防结块油剂2.0公斤/吨肥，稍后，成品自化肥防结块包裹筒中流出，进入成品库；增效肥外观良好，颜色均匀一致，手触，无任何粉感，复合肥理论活菌数为2.00亿/g肥。
经平板法检测，有效活菌数为1.96亿/g肥，菌剂存活率约98％。
化肥结块性能测试：
将实施例5和实施例6制备的生物菌剂增效无机化肥同期安排化肥防结块性能测试：将化肥颗粒放入内径4cm，高5cm的圆柱形不锈钢料环中，2个料环为1组，重复4组，压块条件为50℃、压重20公斤、持续时间7天；在该设定条件下，颗粒化肥板结成圆柱状的肥块，分开两个料环所需的剪切力越大，说明化肥结块越严重。
实施例5和实施例6样品的剪切力分别为15.3公斤和10.1公斤，后者较前者低34.0％，这表明菌液中引入水溶性防结块剂后复合肥防结块性能得到明显改善。
本发明的生物菌剂增效无机化肥的制备方法，不对化肥生产工艺造成任何扰动，获得了涂布均匀、无菌粉脱落风险的菌剂增效无机化肥，而且菌液涂层中的有机保护载体可以起到菌剂保护剂和植物生长刺激剂的双重作用。

Claims (10)

1.一种生物菌剂增效无机化肥，由颗粒无机化肥核芯和外涂层组成，其特征在于：所述外涂层为双层结构，内层为菌液涂层，外层为防结块剂涂层。
2.根据权利要求1所述的生物菌剂增效无机化肥，其特征在于：所述菌液涂层中含有微生物菌剂和有机保护载体，所述微生物菌剂为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌中的一种或两种以上任意比例的组合；所述有机保护载体为葡萄糖、果糖、蔗糖、氨基酸、矿源黄腐酸、生化黄腐酸、糖蜜发酵产物、γ-聚谷氨酸、壳聚糖或壳寡糖中的一种或两种以上任意比例的混合。
3.根据权利要求2所述的生物菌剂增效无机化肥，其特征在于：所述防结块剂涂层由防结块粉剂和防结块油剂组成。
4.根据权利要求3所述的生物菌剂增效无机化肥，其特征在于：所述颗粒无机化肥核芯中的无机化肥为尿素、硝酸铵、氮磷钾高浓度复合肥、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、硫酸钾、硝酸钾、氯化钾、硫酸铵或氯化铵。
5.根据权利要求4所述的生物菌剂增效无机化肥，其特征在于：所述菌液涂层中的有效活菌浓度为0.1～10.0亿/克肥或0.2～2.0亿/克肥。
6.根据权利要求5所述的生物菌剂增效无机化肥，其特征在于：所述生物菌剂增效无机化肥的有机质含量小于等于10％或5.0％。
7.一种生物菌剂增效无机化肥的制备方法，其步骤如下：
(1)菌液制备
将微生物菌剂、有机保护载体和工艺水配制成可流动的菌液；
(2)生物菌剂增效无机化肥制备
在化肥防结块包裹筒中，将步骤(1)中制备的菌液、防结块粉剂和防结块油剂依次涂布于颗粒无机化肥表面，形成生物菌剂增效无机化肥。
8.根据权利要求7所述的生物菌剂增效无机化肥的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述菌液中微生物菌剂：有机保护载体：水的比例为1：1：0.5～1：6：6。
9.根据权利要求8所述的生物菌剂增效无机化肥的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述微生物菌剂为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌中的一种或两种以上任意比例的混合；步骤(1)中所述有机保护载体为葡萄糖、果糖、蔗糖、氨基酸、矿源黄腐酸、生化黄腐酸、糖蜜发酵产物、γ-聚谷氨酸、壳聚糖、壳寡糖中的一种或两种以上任意比例的组合；步骤(1)中，菌液在配制过程中处于常温状态，步骤(2)中，在化肥防结块包裹筒中菌液加热至40～60℃；步骤(1)中，在所述菌液中加入小于等于10％的水溶性防结块剂。
10.根据权利要求9所述的生物菌剂增效无机化肥的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述菌液、防结块粉剂和防结块油剂的涂布次序依次为：菌液、防结块粉剂和防结块油剂；步骤(2)中所述颗粒无机化肥为尿素、硝酸铵、氮磷钾高浓度复合肥、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、硫酸钾、硝酸钾、氯化钾、硫酸铵或氯化铵；步骤(2)中所述颗粒无机化肥表面菌液的涂布量为所述颗粒无机化肥质量的0.1～5.0％；步骤(2)中所述颗粒无机化肥表面菌液的涂布量为所述颗粒无机化肥质量的0.2～2.0％；步骤(2)中所述颗粒无机化肥表面防结块粉剂的涂布量为所述颗粒无机化肥质量的0.1～0.5％；步骤(2)中所述颗粒无机化肥表面防结块油剂的涂布量为所述颗粒无机化肥质量的0.1～0.5％。
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