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磷是一种不可再生的矿产资源,随着富矿资源开采的日渐枯竭,磷肥生产将不得不依赖贫矿资源。研究能充分利用我国资源丰富的中低品位磷矿的磷肥活化技术是一项重要任务。目前普遍采用工农业废弃物作为磷肥促释材料,尤其利用废弃物堆肥过程活化磷矿粉,在为提高磷矿粉肥效和节能节资的同时处理工农业废弃物,保护环境。木薯渣经过工业加工后,产生大量废弃物,若滞留于环境中,会对水体产生严重破坏。苏氨酸母液需经过脱氮、脱盐、调pH等处理达标后才能排放,其处理是一个难题且目前无相关处理方法报道。
本研究选取木薯渣和苏氨酸母液作为活化材料。一方面利用木薯渣堆肥过程活化磷矿粉,以生产富磷堆肥产品,将木薯渣堆肥替代部分磷铵配制成有机无机复混肥;另一方面用苏氨酸母液、造纸黑液等工农业有机废弃物袋装发酵活化磷矿粉,并用活化磷矿粉替代一部分磷酸一铵生产无机复混肥。通过土壤培养实验和玉米盆栽试验考察木薯渣复混肥和母液复混肥的磷素释放特性和缓释效果,综合评价两种有机废物对磷矿粉的活化作用及肥效特性。具体结果如下:
a.在木薯渣堆肥小试试验中,T1至T3三个处理对磷矿粉的活化率分别为23.53%、17.07%、14.50%,T1效杲最好。在堆肥结束时,CK至T3各处理淀粉得到彻底降解,达到了基本腐熟的标准。木薯渣堆肥中试试验进一步证实了小试结果,木薯渣堆肥经过63天达到腐熟标准的同时能实现对难溶性磷的活化。中试试验结束时磷矿粉的活化率为25.63%,堆肥产品总养分含量达到了4.49%。结果表明木薯渣堆肥对难溶性磷有一定的活化作用,通过木薯渣堆肥中添加磷矿粉可生产出富磷的堆肥产品。
b.土壤培养试验证实了添加木薯渣复混肥处理的水溶性磷溶出总量均高于化肥处理,且差异显著,培养结束后土柱中的有效磷和总磷含量高于化肥处理。在盆栽试验中,添加木薯渣堆肥的各处理生物量、植株含磷量、磷素利用率均高于化肥处理。其中A2的磷素利用率最高,为37.11%,比A6多50.49%。玉米收获后,A1至A5收获后土壤中残留的有效磷含量分别比添加化肥处理增加26.95%、39.77%、14.10%、32.62%、45.27%,表明在贫瘠的缺磷土壤中添加木薯渣复混肥能够促进磷的释放,培肥土壤。
c.苏氨酸母液等有机废弃物袋装发酵试验证了发酵过程对磷矿粉有一定的活化作用。4个处理中PT4效果最好,枸溶率最高能达到10.85%,证明增加苏氨酸母液比例能提高活化效率;活化磷矿粉经连续抽提后,PT1、PT2、PT3、PT44个处理的磷素释放总量分别比普通磷矿粉多4.64%、9.63%、13.99%、20.09%,表明苏氨酸母液等有机废物袋装发酵过程不仅能提高磷矿粉的有效磷含量,同时能促进磷素总量的释放。
d.母液复混肥土壤培养实验证实,施添加母液复混肥处理的水溶性磷溶出量均比化肥处理多,且差异显著。培养完后,土柱中的有效磷含量高于化肥和普通磷矿粉处理。在盆栽实验中,母液复混肥各处理生物量均高于化肥和普通磷矿粉处理,B4生物量最高。添加母液复混肥处理能促进玉米对磷的吸收,提高磷利用率,B2至B5的平均磷素利用率分别比B1、B6、B7多7.63%、12.12%、13.49%。施母液复混肥处理能明显提高土壤中残留磷量。表明在贫瘠的缺磷土壤中添加母液复混肥能够促进磷的释放,培肥土壤。
综上所述,利用木薯渣堆肥过程和苏氨酸母液等有机废物袋装发酵活化磷矿粉,在处理废物的同时,还可以为磷矿粉活化开发新的途径,对于缓解我国日益严峻的缺磷现状具有重要意义。