一次性施用鸟粪石、灰烬和过磷酸钙对草地土壤微生物磷动员能力的长期影响研究

推荐：本研究针对磷肥资源不可再生及农业依赖化石磷的问题，通过草地田间试验评估了四种回收衍生肥料（RDFs：两种鸟粪石和两种灰烬）与过磷酸钙（SP）对土壤微生物磷循环功能的影响。结果表明，单次施用RDFs在15个月内未显著改变微生物磷动员能力，但季节效应更显著。鸟粪石对磷循环微生物群落具有积极影响，可作为过磷酸钙的可持续替代品，为农业磷循环经济提供了科学依据。

　　

磷是农业生产的必需元素，但全球磷矿资源不可再生且分布不均，传统磷肥生产依赖线性经济模式，导致资源枯竭和环境问题。同时，超过70%的农业土壤中磷以植物不可利用的形式存在，亟需通过循环经济途径开发回收衍生肥料（RDFs）。然而，RDFs对土壤微生物磷循环功能的影响尚不明确，尤其是长期效应缺乏系统研究。为此，来自爱尔兰Teagasc Johnstown Castle等机构的研究团队在磷缺乏的草地土壤中开展了一项为期15个月的田间试验，比较了两种鸟粪石（马铃薯废水鸟粪石PWS、市政废水鸟粪石MWS）、两种灰烬（家禽粪便灰PLA、污水污泥灰SSA）与过磷酸钙（SP40）及无磷对照（SP0）对微生物磷动员能力的影响，相关成果发表在《Applied Soil Ecology》。

研究采用的关键技术包括：1）基于培养的磷动员细菌定量（MPN/CFU法）；2）酸性和碱性磷酸单酯酶（ACP/ALP）活性测定；3）qPCR定量phoC和phoD基因拷贝数；4）16S rRNA和ITS高通量测序分析细菌/真菌群落；5）phoD功能基因扩增子测序。

研究结果分为四部分：

1. 可培养磷动员与溶解细菌分析：TCP溶解细菌在初期（3个月）于RDF处理中显著高于SP40，但15个月后差异消失。磷酸盐和植酸利用菌数量随时间增加，但处理间无显著差异。
2. 磷酸单酯酶活性与基因拷贝数：ACP活性在MWS40和PLA40处理初期较高，而SSA40在15个月时ACP活性显著高于其他处理。phoD基因拷贝数在SP40处理中后期显著高于RDFs，但未转化为酶活性差异。
3. 细菌与真菌群落分析：15个月时，细菌群落β多样性无显著差异，但灰烬处理（PLA40/SSA40）显著增加Bacillota和Rokubacteria丰度，降低Actinomycetota。SSA40中Bacillus和Bradyrhizobium（磷循环关键属）丰度最低。真菌群落初期（3个月）受处理显著影响，但后期差异减弱。
4. phoD细菌群落特征：phoD基因多样性未受处理显著影响，仅SSA40中Actinomyces相对丰度较高。

结论与讨论表明，单次RDF施用对土壤微生物磷循环功能的长期影响有限，季节效应更显著。鸟粪石表现出与过磷酸钙相似的微生物兼容性，且无负面效应，支持其作为可持续磷肥的潜力。灰烬处理虽对部分微生物类群有影响，但未显著破坏整体功能。研究首次系统比较了RDFs与常规磷肥对草地土壤微生物的长期作用，为循环经济下的磷肥选择提供了科学依据。未来需结合重复施肥试验，进一步验证RDFs在多样化农业系统中的适用性。