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. 云南省林業和草原科學院，云南 昆明 650201；2. 云南省木本油料工程技術研究中心，云南 昆明 650201）

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

研究表明，堆肥前向有機廢棄物中接種微生物或添加碳源等均可加速有機物質的分解，伴隨著有機物的分解，微生物的活動加劇，微生物在代謝過程中產生大量有機酸和腐殖質等螯合物質，可促進磷礦粉溶解，把磷釋放到溶液中［4］。與相同濃度的普通礦質酸相比，有機酸溶解磷礦粉和螯合能力更強［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化的影響，為低品位磷礦石高效農業化資源利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 實驗設計

以廢煙末和腐殖土作為堆肥的有機物料，磷礦粉來自云南昆陽磷礦，w（P2O5）為17%。實驗設置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%（與堆肥物料的質量比）），每個處理設3個重復。

堆體設置成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。實驗于2018年5月4日至2018年6月6日在云南省林業科學院進行。

1.2 采樣與測定

每次翻堆充分拌勻后，按5點采樣法采樣，每個處理每次采集3個混合樣，樣品風干、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 數據分析

對數據進行整理，采取IBM SPSS Statistics 進行方差分析和LSD多重比較。

2 結果與分析

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，堆肥結束后，w（全磷）達到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酵過程中沒有損失，但隨著發酵進行，物料中的水分等揮發性物質損失，磷被“濃縮”，BYM 處理和VT 處理因為加入了菌種，堆料的溫度及有機物料的分解強度要高于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，這一結果與羅安程［7］、徐智［8］的研究結果一致。

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。這是因為添加微生物菌劑促進有機物快速分解，產生大量的檸檬酸、蘋果酸、反丁烯二酸、琥珀酸、酒石酸、草酸等小分子有機酸［9］。研究表明，腐殖質對磷礦粉的溶解有重要作用，富啡酸是腐殖質中活性最強的組分，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合體，起到磷庫和鈣庫的作用，進而有利于磷礦粉溶解［9-10］。此外，菌劑中某些種類的細菌、真菌、放線菌有較強的溶磷或解磷效果［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。