顆粒微生物菌劑有效活菌衰減影響因素分析

王小蒙，曾 銳，葉坤國，郭武松，呂 勇

（新洋豐農(nóng)業(yè)科技股份有限公司，湖北 荊門 448000）

微生物菌劑在農(nóng)業(yè)種植中發(fā)揮著節(jié)肥、減藥、促生長等重要作用，已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入品［1-2］。相比粉狀、液體菌劑，顆粒微生物菌劑便于大田施用。目前顆粒微生物菌劑主要生產(chǎn)工藝是在顆粒有機肥表面外包裹一層菌粉，從而滿足GB 20287—2006《農(nóng)用微生物菌劑》的要求。有效活菌數(shù)是衡量顆粒微生物菌劑質(zhì)量的一個重要指標(biāo)，而影響有效活菌數(shù)的因素較多，如產(chǎn)品配方、生產(chǎn)工藝（外包裹、內(nèi)添加）、產(chǎn)品水分、儲存條件（溫度、光照）等［3］。由于不同廠家產(chǎn)品配方及生產(chǎn)工藝有差別，不便于具體分析配方或工藝對有效活菌數(shù)的影響。顆粒微生物菌劑完成生產(chǎn)后，產(chǎn)品水分是固定的，儲存條件是可控的。雖然顆粒微生物菌劑包裝袋上有標(biāo)明產(chǎn)品水分及儲存注意事項，但這些因素對菌劑質(zhì)量影響的程度沒有定量。筆者以新洋豐農(nóng)業(yè)科技股份有限公司生產(chǎn)的顆粒微生物菌劑為材料，定量研究產(chǎn)品水分、儲存溫度和光照對有效活菌數(shù)的影響，為顆粒微生物菌劑生產(chǎn)及儲存條件確定提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗地點及供試材料

實驗于2022 年4—6 月在新洋豐農(nóng)業(yè)科技股份有限公司研發(fā)中心二樓進行。供試顆粒微生物菌劑為新洋豐農(nóng)業(yè)科技股份有限公司生產(chǎn)，其理化指標(biāo)如表1所示。

表1 顆粒微生物菌劑理化指標(biāo)

1.2 實驗設(shè)計

實驗共設(shè)9 個處理。顆粒微生物菌劑水含量設(shè)3個處理，生產(chǎn)時通過控制烘干溫度和烘干時長使顆粒微生物菌劑水含量不同：處理1，w（H2O）5.0%（低水分）；處理2，w（H2O）15.0%（中水分）；處理3，w（H2O）25.0%（高水分）。儲存溫度設(shè)3 個處理：處理4，5 ℃（低溫）；處理5，20 ℃（常溫）；處理6，35 ℃（高溫）。光照條件設(shè)2個處理：處理7，密封避光；處理8，密封光照。實驗時每個處理稱取500 g 顆粒微生物菌劑樣品，裝在7號（14 cm × 20 cm）自封袋中。其中處理1 至3 樣品放置在抽屜里；處理4 樣品放置在冰箱中；處理5、處理6樣品放置在恒溫箱中；處理7樣品自封袋外表面包裹一層錫箔紙，并倒扣在塑料盆中放置室外；處理8 根據(jù)天氣預(yù)報選擇連續(xù)9 d 晴天將樣品露天放置室外。其中處理1 至6 間隔10 d 檢測有效活菌數(shù)，連續(xù)檢測6 次；處理7、處理8 間隔3 d 檢測有效活菌數(shù)，檢測3次。各處理實驗條件見表2。

表2 各處理實驗條件

1.3 分析測定方法

按照GB 20287—2006《農(nóng)用微生物菌劑》規(guī)定檢測顆粒微生物菌劑有效活菌數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)分析和圖表制作采用Microsoft Excel 2013進行。

2 結(jié)果與分析

2.1 顆粒微生物菌劑水分對有效活菌衰減的影響

顆粒微生物菌劑水分對有效活菌數(shù)的影響如圖1所示。由圖1可知，低水分處理1，有效活菌數(shù)緩慢減少，60 d有效活菌數(shù)由5.5億/g減少到5.3億/g，衰減率為3.6%；中水分處理2，有效活菌數(shù)先增加后降低，在20 d 時有效活菌數(shù)最高，為5.8 億/g，增加5.5%，60 d 時有效活菌數(shù)最低，為5.0 億/g，60 d 衰減率為9.1%；高水分處理3，有效活菌數(shù)先快速增加后快速降低，在20 d 時有效活菌數(shù)最高，為6.3 億/g，增加14.5%，60 d 時有效活菌數(shù)最低，為4.3 億/g，60 d 衰減率為21.8%。由此表明，水分是影響顆粒微生物菌劑有效活菌衰減的重要因素之一，且水分越低，有效活菌衰減越慢。

圖1 顆粒微生物菌劑水分對有效活菌數(shù)的影響

2.2 顆粒微生物菌劑儲存溫度對有效活菌衰減的影響

顆粒微生物菌劑儲存溫度對有效活菌數(shù)的影響如圖2 所示。由圖2 可知，低溫儲存處理4，有效活菌數(shù)緩慢減少，60 d 有效活菌數(shù)由5.5 億/g 減少到5.3億/g，衰減率為3.6%；常溫儲存處理5，有效活菌數(shù)先增加后降低，在30 d 時有效活菌數(shù)最高，為6.1 億/g，增加10.9%，60 d 時有效活菌數(shù)最低，為5.2 億/g，60 d 衰減率為5.5%；高溫儲存處理6，有效活菌數(shù)先快速增加后快速降低，在10 d 時有效活菌數(shù)最高，為6.5億/g，增加18.2%，60 d 時有效活菌數(shù)最低，為4.8 億/g，60 d 衰減率為12.7%。由此表明，儲存溫度是影響顆粒微生物菌劑有效活菌衰減的重要因素之一，雖然儲存溫度升高，短期有效活菌數(shù)會增加，但超過30 d則會快速減少；儲存溫度越低，有效活菌衰減越慢。如顆粒微生物菌劑不能短期內(nèi)使用，應(yīng)盡量降低儲存溫度。

圖2 顆粒微生物菌劑儲存溫度對有效活菌數(shù)的影響

2.3 顆粒微生物菌劑儲存時光照條件對有效活菌衰減的影響

顆粒微生物菌劑儲存時光照條件對有效活菌數(shù)的影響如圖3所示。由圖3可知，處理7避光儲存9 d，有效活菌數(shù)基本穩(wěn)定；處理8 光照儲存9 d，有效活菌數(shù)迅速降低，由5.5 億/g 減少到3.2 億/g，衰減率為41.8%。實驗表明，顆粒微生物菌劑儲存在室外，太陽光直射會快速降低有效活菌數(shù)，且隨著儲存時間延長，有效活菌衰減加快。

圖3 顆粒微生物菌劑儲存時光照條件對有效活菌數(shù)的影響

3 討論

顆粒微生物菌劑生產(chǎn)時，內(nèi)添加菌粉工藝在烘干過程中菌體在高溫下失活，因此目前以有機肥顆粒外包裹菌粉工藝為主。菌粉是菌體和培養(yǎng)基殘渣與吸附介質(zhì)的混合物，在條件適宜時菌體會被激活［3］。水分、溫度、營養(yǎng)物質(zhì)是微生物生存的必要條件［4］。當(dāng)顆粒微生物菌劑水含量較高時，因有機肥本身富含碳源，菌體在一定溫度條件下被激活，在短期內(nèi)迅速生長。由于有機肥顆粒表面并不能提供微生物連續(xù)生長的條件，因此激活的菌體快速迭代而數(shù)量銳減。本實驗研究表明，顆粒微生物菌劑存放60 d，w（H2O）5.0%、15.0%、25.0%的樣品，有效活菌分別衰減3.6%、9.1%、21.8%。因此用戶在選購顆粒微生物菌劑時盡量選擇水含量低的產(chǎn)品，有利于減緩有效活菌衰減。

溫度是影響微生物生長的另一個重要因素。整體而言隨著肥料存放時間延長，有效活菌數(shù)均呈下降趨勢。研究表明20 ℃保存生物有機肥，有效活菌4 個月內(nèi)衰減緩慢，28 ℃保存則3 個月后明顯衰減，35 ℃保存則1 個月出現(xiàn)明顯衰減，衰減率約12.2%［3］。本實驗3 個溫度處理有效活菌數(shù)都呈現(xiàn)下降的趨勢，但各溫度對有效活菌數(shù)的影響又有所不同。隨著儲存溫度升高，60 d有效活菌衰減率相應(yīng)增加，5 ℃保存時衰減3.6%，20 ℃保存時衰減5.5%，35 ℃保存時衰減12.7%。因此生產(chǎn)廠家或農(nóng)戶應(yīng)盡量將顆粒微生物菌劑低溫儲存，減緩有效活菌的衰減。

太陽光由可見光、紫外線、紅外線3 部分組成，進入大氣層的太陽光有55%可穿過大氣層照射地表，其中5%是波長100 ～400 nm 的紫外線。研究表明紫外線可通過對微生物的輻射損傷和破壞核酸的功能使微生物致死［5］。夏天太陽光輻射強，暴露在陽光下1 ～2 h，太陽光中的紫外線就能起到很好的殺菌作用。顆粒微生物菌劑暴露在太陽光下，隨著時間延長，有效活菌數(shù)迅速減少。實驗發(fā)現(xiàn)顆粒微生物菌劑在室外光照條件下儲存9 d 有效活菌數(shù)減少41.8%，可能是受太陽光的紫外線輻射導(dǎo)致有效菌失活；避光處理樣品有效活菌數(shù)則基本無變化。因此廠家或農(nóng)戶在存放顆粒微生物菌劑時應(yīng)于避光陰涼處保存，避免在陽光下暴曬。

4 結(jié)論

顆粒微生物菌劑水分及儲存條件是影響有效活菌數(shù)的重要因素。隨著顆粒微生物菌劑存放時間延長，有效活菌隨著樣品水分升高而衰減加快，存放60 d 后，w（H2O）25%樣品有效活菌衰減率比w（H2O）5%樣品提升18.2 百分點；隨著樣品存放時間延長，有效活菌隨著儲存溫度升高而衰減加快，存放60 d 后，35 ℃下儲存樣品有效活菌衰減率比5 ℃下提升9.1 百分點；當(dāng)樣品在室外儲存，陽光直射時9 d 有效活菌衰減41.8%。為了減緩有效活菌衰減，提高顆粒微生物菌劑產(chǎn)品效果，用戶應(yīng)挑選水分較低的顆粒微生物菌劑產(chǎn)品，同時盡量低溫儲存，避免陽光暴曬。