兩種菌劑對低品位磷礦中磷素活化率的比較

張傳光，寧德魯，徐 田，李勇杰

（1. 云南省林業(yè)和草原科學(xué)院，云南 昆明 650201；2. 云南省木本油料工程技術(shù)研究中心，云南 昆明 650201）

磷素是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要物質(zhì)保證［1］，我國磷礦資源雖豐富，但80%左右屬中低品位，且品質(zhì)差，不宜直接采用化學(xué)加工的方法生產(chǎn)高濃度磷復(fù)肥或復(fù)合肥［2］。我國分布大面積的酸性土壤，土壤酸性強(qiáng)，活性鐵、鋁含量高，土壤對施入的磷固定作用強(qiáng)烈，磷肥利用率低［3］。于是，如何將磷礦石中的礦物磷轉(zhuǎn)化成植物可以吸收利用的磷素成為低品位磷礦農(nóng)業(yè)利用的關(guān)鍵。

研究表明，堆肥前向有機(jī)廢棄物中接種微生物或添加碳源等均可加速有機(jī)物質(zhì)的分解，伴隨著有機(jī)物的分解，微生物的活動加劇，微生物在代謝過程中產(chǎn)生大量有機(jī)酸和腐殖質(zhì)等螯合物質(zhì)，可促進(jìn)磷礦粉溶解，把磷釋放到溶液中［4］。與相同濃度的普通礦質(zhì)酸相比，有機(jī)酸溶解磷礦粉和螯合能力更強(qiáng)［5］。不同微生物菌劑對堆肥過程中磷的活化程度存在差異，選用磷礦粉與有機(jī)廢棄物堆肥，研究BYM 菌劑和VT菌劑在堆肥過程對磷礦粉中磷轉(zhuǎn)化的影響，為低品位磷礦石高效農(nóng)業(yè)化資源利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計

以廢煙末和腐殖土作為堆肥的有機(jī)物料，磷礦粉來自云南昆陽磷礦，w（P2O5）為17%。實(shí)驗(yàn)設(shè)置3 個處理：CK（煙末80%+腐殖土15%+磷礦粉5%）；VT（煙末80%+腐殖土15%+磷礦粉5%+VT菌0.1%（與堆肥物料的質(zhì)量比））；BYM（煙末80%+腐殖土15%+磷礦粉5%+BYM菌0.1%（與堆肥物料的質(zhì)量比）），每個處理設(shè)3個重復(fù)。

堆體設(shè)置成2.0 m×1.5 m×1.0 m的長方體，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。實(shí)驗(yàn)于2018年5月4日至2018年6月6日在云南省林業(yè)科學(xué)院進(jìn)行。

1.2 采樣與測定

每次翻堆充分拌勻后，按5點(diǎn)采樣法采樣，每個處理每次采集3個混合樣，樣品風(fēng)干、研磨后測定全磷、有效磷和水溶磷含量。全磷含量采用H2SO4-H2O2消煮，釩鉬黃比色法測定；水溶磷含量采用蒸餾水浸提比色法測定；有效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3浸提比色法測定［6］。

1.3 數(shù)據(jù)分析

對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，采取IBM SPSS Statistics 進(jìn)行方差分析和LSD多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 堆肥過程中全磷含量變化

不同處理堆肥過程中全磷含量變化見圖1。

圖1 堆肥過程中全磷含量變化

由圖1可知，堆肥過程中物料的全磷含量均呈增加趨勢，VT處理和BYM處理變化趨勢基本一致，堆肥結(jié)束后，w（全磷）達(dá)到30.0 g/kg，約為初始含量的2倍。CK處理最終w（全磷）為23.5 g/kg，顯著低于VT處理和BYM處理。

2.2 堆肥過程中有效磷變化

不同處理堆肥過程中有效磷變化情況見圖2。

圖2 堆肥過程中有效磷含量變化

由圖2可知，在整個堆肥過程中，各處理的有效磷含量變化呈現(xiàn)相同的趨勢，即在堆肥開始的前3 d，w（有效磷）降低了約70%，隨后有效磷含量呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢。堆肥9 d 以后，VT 處理和BYM 處理的有效磷含量已顯著高于CK處理；VT處理和BYM處理在前15 d的上升速率較為接近，15 ～21 d，VT處理的有效磷含量上升速度最快，至21 d已顯著高于BYM處理；至堆肥結(jié)束時，CK、BYM、VT 處理的w（有效磷）分別為4 597.0、6 570.5、7 859.9 mg/kg，較堆肥開始分別提高了5.24倍、7.92倍和9.67倍，各處理間的有效磷含量差異顯著。

2.3 堆肥過程中水溶性磷含量變化

不同處理堆肥過程中水溶性磷變化見圖3。

圖3 堆肥過程中水溶性磷含量變化

由圖3可知，各處理水溶磷與有效磷含量變化呈現(xiàn)幾乎相同的趨勢，即在堆肥開始的前3 d，水溶性磷含量緩慢減少，然后逐漸增加。到堆肥結(jié)束時，CK、BYM、VT 處理的w（水溶性磷）分別為945.9、1 346.5、1 564.7 mg/kg，較堆肥開始分別提高了1.24倍、2.19倍和2.70倍，各處理間差異顯著。

3 討論

磷素的總量在整個發(fā)酵過程中沒有損失，但隨著發(fā)酵進(jìn)行，物料中的水分等揮發(fā)性物質(zhì)損失，磷被“濃縮”，BYM 處理和VT 處理因?yàn)榧尤肓司N，堆料的溫度及有機(jī)物料的分解強(qiáng)度要高于CK處理，所以，BYM 處理和VT 處理最終全磷含量幾乎相同，且顯著地高于CK處理，這一結(jié)果與羅安程［7］、徐智［8］的研究結(jié)果一致。

在整個堆肥過程中，各處理有效磷和水溶性磷含量整體呈逐漸增加趨勢。這是因?yàn)樘砑游⑸锞鷦┐龠M(jìn)有機(jī)物快速分解，產(chǎn)生大量的檸檬酸、蘋果酸、反丁烯二酸、琥珀酸、酒石酸、草酸等小分子有機(jī)酸［9］。研究表明，腐殖質(zhì)對磷礦粉的溶解有重要作用，富啡酸是腐殖質(zhì)中活性最強(qiáng)的組分，其能通過吸附大部分Ca2+和釋放H+增加磷礦粉的溶解；胡敏酸能與鈣離子和磷酸根形成復(fù)合體，起到磷庫和鈣庫的作用，進(jìn)而有利于磷礦粉溶解［9-10］。此外，菌劑中某些種類的細(xì)菌、真菌、放線菌有較強(qiáng)的溶磷或解磷效果［11-12］。有效磷和水溶性磷含量在前3 d 會有明顯下降，可能是由于堆肥快速升溫啟動，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動利用，合成有機(jī)體的一部分，該階段微生物消耗有效磷和水溶性磷量大于磷礦粉溶解產(chǎn)生量［13］。VT 菌劑和BYM 菌劑在堆肥過程中對解磷的效果存在差異，且以VT劑菌效果更佳。

4 結(jié)論

堆肥過程提高了堆肥物料全磷、有效磷和水溶性磷含量，增加了磷的有效性。堆肥過程中添加VT 菌劑和BYM 菌劑進(jìn)一步提高了物料中全磷、有效磷和水溶性磷含量，且VT菌劑的效果最佳。