两种菌剂对低品位磷矿中磷素活化率的比较

2020-07-16张传光宁德鲁李勇杰

磷肥与复肥 2020年6期

张传光，宁德鲁，徐田，李勇杰

（1. 云南省林业和草原科学院，云南昆明 650201；2. 云南省木本油料工程技术研究中心，云南昆明 650201）

磷素是农业生产的重要物质保证［1］，我国磷矿资源虽丰富，但80%左右属中低品位，且品质差，不宜直接采用化学加工的方法生产高浓度磷复肥或复合肥［2］。我国分布大面积的酸性土壤，土壤酸性强，活性铁、铝含量高，土壤对施入的磷固定作用强烈，磷肥利用率低［3］。于是，如何将磷矿石中的矿物磷转化成植物可以吸收利用的磷素成为低品位磷矿农业利用的关键。

研究表明，堆肥前向有机废弃物中接种微生物或添加碳源等均可加速有机物质的分解，伴随着有机物的分解，微生物的活动加剧，微生物在代谢过程中产生大量有机酸和腐殖质等螯合物质，可促进磷矿粉溶解，把磷释放到溶液中［4］。与相同浓度的普通矿质酸相比，有机酸溶解磷矿粉和螯合能力更强［5］。不同微生物菌剂对堆肥过程中磷的活化程度存在差异，选用磷矿粉与有机废弃物堆肥，研究BYM 菌剂和VT菌剂在堆肥过程对磷矿粉中磷转化的影响，为低品位磷矿石高效农业化资源利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验设计

以废烟末和腐殖土作为堆肥的有机物料，磷矿粉来自云南昆阳磷矿，w（P2O5）为17%。实验设置3 个处理：CK（烟末80%+腐殖土15%+磷矿粉5%）；VT（烟末80%+腐殖土15%+磷矿粉5%+VT菌0.1%（与堆肥物料的质量比））；BYM（烟末80%+腐殖土15%+磷矿粉5%+BYM菌0.1%（与堆肥物料的质量比）），每个处理设3个重复。

堆体设置成2.0 m×1.5 m×1.0 m的长方体，堆肥前2 周每3 d 翻堆1 次，之后每6 d 翻堆1 次，直至堆肥腐熟。实验于2018年5月4日至2018年6月6日在云南省林业科学院进行。

1.2 采样与测定

每次翻堆充分拌匀后，按5点采样法采样，每个处理每次采集3个混合样，样品风干、研磨后测定全磷、有效磷和水溶磷含量。全磷含量采用H2SO4-H2O2消煮，钒钼黄比色法测定；水溶磷含量采用蒸馏水浸提比色法测定；有效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3浸提比色法测定［6］。

1.3 数据分析

对数据进行整理，采取IBM SPSS Statistics 进行方差分析和LSD多重比较。

2 结果与分析

2.1 堆肥过程中全磷含量变化

不同处理堆肥过程中全磷含量变化见图1。

图1 堆肥过程中全磷含量变化

由图1可知，堆肥过程中物料的全磷含量均呈增加趋势，VT处理和BYM处理变化趋势基本一致，堆肥结束后，w（全磷）达到30.0 g/kg，约为初始含量的2倍。CK处理最终w（全磷）为23.5 g/kg，显著低于VT处理和BYM处理。

2.2 堆肥过程中有效磷变化

不同处理堆肥过程中有效磷变化情况见图2。

图2 堆肥过程中有效磷含量变化

由图2可知，在整个堆肥过程中，各处理的有效磷含量变化呈现相同的趋势，即在堆肥开始的前3 d，w（有效磷）降低了约70%，随后有效磷含量呈现逐渐增加的趋势。堆肥9 d 以后，VT 处理和BYM 处理的有效磷含量已显著高于CK处理；VT处理和BYM处理在前15 d的上升速率较为接近，15 ～21 d，VT处理的有效磷含量上升速度最快，至21 d已显著高于BYM处理；至堆肥结束时，CK、BYM、VT 处理的w（有效磷）分别为4 597.0、6 570.5、7 859.9 mg/kg，较堆肥开始分别提高了5.24倍、7.92倍和9.67倍，各处理间的有效磷含量差异显著。

2.3 堆肥过程中水溶性磷含量变化

不同处理堆肥过程中水溶性磷变化见图3。

图3 堆肥过程中水溶性磷含量变化

由图3可知，各处理水溶磷与有效磷含量变化呈现几乎相同的趋势，即在堆肥开始的前3 d，水溶性磷含量缓慢减少，然后逐渐增加。到堆肥结束时，CK、BYM、VT 处理的w（水溶性磷）分别为945.9、1 346.5、1 564.7 mg/kg，较堆肥开始分别提高了1.24倍、2.19倍和2.70倍，各处理间差异显著。

3 讨论

磷素的总量在整个发酵过程中没有损失，但随着发酵进行，物料中的水分等挥发性物质损失，磷被“浓缩”，BYM 处理和VT 处理因为加入了菌种，堆料的温度及有机物料的分解强度要高于CK处理，所以，BYM 处理和VT 处理最终全磷含量几乎相同，且显著地高于CK处理，这一结果与罗安程［7］、徐智［8］的研究结果一致。

在整个堆肥过程中，各处理有效磷和水溶性磷含量整体呈逐渐增加趋势。这是因为添加微生物菌剂促进有机物快速分解，产生大量的柠檬酸、苹果酸、反丁烯二酸、琥珀酸、酒石酸、草酸等小分子有机酸［9］。研究表明，腐殖质对磷矿粉的溶解有重要作用，富啡酸是腐殖质中活性最强的组分，其能通过吸附大部分Ca2+和释放H+增加磷矿粉的溶解；胡敏酸能与钙离子和磷酸根形成复合体，起到磷库和钙库的作用，进而有利于磷矿粉溶解［9-10］。此外，菌剂中某些种类的细菌、真菌、放线菌有较强的溶磷或解磷效果［11-12］。有效磷和水溶性磷含量在前3 d 会有明显下降，可能是由于堆肥快速升温启动，微生物大量增殖，部分有效磷和水溶磷被堆料中的微生物生命活动利用，合成有机体的一部分，该阶段微生物消耗有效磷和水溶性磷量大于磷矿粉溶解产生量［13］。VT 菌剂和BYM 菌剂在堆肥过程中对解磷的效果存在差异，且以VT剂菌效果更佳。