含腐殖酸復(fù)合肥防結(jié)塊劑的制備及應(yīng)用性能探討

吳安昌，張衛(wèi)衛(wèi)，程婷婷，陳 軍，馬 健，周傳勝

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

由于單質(zhì)肥料養(yǎng)分單一、有機肥養(yǎng)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(fù)合肥成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中必不可少的肥料[2]。但受生產(chǎn)工藝、空氣濕度、環(huán)境溫度、儲存壓力和儲存時間等因素的影響，復(fù)合肥結(jié)塊的現(xiàn)象時有發(fā)生[3- 5]，給復(fù)合肥的生產(chǎn)和使用帶來了諸多的問題。現(xiàn)有的防結(jié)塊劑有粉劑、水劑、油性3種類型，在復(fù)合肥顆粒表面包裹一層防結(jié)塊劑能減少結(jié)塊現(xiàn)象，其中：粉劑防結(jié)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(jié)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(jié)塊的效果[6- 7]；油性防結(jié)塊劑具有使用方便、效果好的優(yōu)點，但傳統(tǒng)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(huán)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(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)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(fù)合肥粉劑防結(jié)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(zhì)量分?jǐn)?shù)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(zhì)量比為1∶1；復(fù)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(yǎng)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(jié)塊粉劑制備

1.2.1 改性腐殖酸試劑制備

按照質(zhì)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(fā)酵培養(yǎng)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(jié)塊粉劑制備

按照質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)篩即得防結(jié)塊粉劑。

1.3 防結(jié)塊試驗

1.3.1 防結(jié)塊復(fù)合肥制備

按質(zhì)量比將1 000.0份復(fù)合肥和1.0～4.0份防結(jié)塊粉劑直接用絞龍送入冷卻滾筒內(nèi)，通過冷卻滾筒的滾動使防結(jié)塊粉劑充分附著于復(fù)合肥顆粒表面，然后過篩濾除粒徑<1 mm的顆粒或粉末即得防結(jié)塊復(fù)合肥。

1.3.2 防結(jié)塊復(fù)合肥防結(jié)塊試驗

將制得的防結(jié)塊復(fù)合肥樣品放入恒溫恒濕培養(yǎng)箱中，控制相對濕度為95%、溫度為60 ℃，4 h后取出試樣并轉(zhuǎn)移至恒溫烘箱中于60 ℃下干燥，待試樣含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(huán)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(fù)上述操作，再次循環(huán)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(jié)塊和未結(jié)塊的復(fù)合肥分別進行稱量，并計算結(jié)塊率和相對結(jié)塊率：結(jié)塊率=結(jié)塊的復(fù)合肥質(zhì)量/密封袋內(nèi)復(fù)合肥總質(zhì)量；相對結(jié)塊率=(添加防結(jié)塊劑復(fù)合肥結(jié)塊率/未添加防結(jié)塊劑復(fù)合肥結(jié)塊率)×100%。

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 改性腐殖酸試劑對復(fù)合肥相對結(jié)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(yǎng)分配比的復(fù)合肥相對結(jié)塊率均有降低效果。其原因可能是腐殖酸類物質(zhì)本身為大分子鏈的有機混合物，經(jīng)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(fù)合肥相對結(jié)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(fù)合肥的結(jié)塊具有更好的效果。

圖1 改性腐殖酸對復(fù)合肥相對結(jié)塊率的影響

圖2 不同改性腐殖酸對復(fù)合肥相對結(jié)塊率的影響

2.2 含不同表面活性劑的防結(jié)塊劑對復(fù)合肥相對結(jié)塊率的影響

由表1和圖3可看出，與防結(jié)塊劑Ⅲ和防結(jié)塊劑Ⅳ相比，防結(jié)塊劑Ⅰ和防結(jié)塊劑Ⅱ?qū)σ种茝?fù)合肥結(jié)塊具有更好的效果，說明當(dāng)防結(jié)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(fù)配物時，能與改性腐殖酸等起到更好的協(xié)同作用。

表1 不同防結(jié)塊劑中表面活性劑的種類和質(zhì)量比

防結(jié)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(jié)塊劑用量對復(fù)合肥相對結(jié)塊率的影響

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

圖3 不同表面活性劑對復(fù)合肥相對結(jié)塊率的影響

圖4 防結(jié)塊劑用量對復(fù)合肥相對結(jié)塊率的影響

3 結(jié)語

通過復(fù)合肥防結(jié)塊試驗可以得到如下的結(jié)論：

(1) 防結(jié)塊粉劑中的腐殖酸經(jīng)微生物作用后，有利于降低復(fù)合肥的相對結(jié)塊率，且改性腐殖酸的防結(jié)塊效果優(yōu)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(fù)配質(zhì)量比1∶1)的防結(jié)塊效果較好；

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