pH调控猪粪浆磷素动态的根箱同位素示踪研究：对替代磷肥的农业应用启示

为解决传统磷肥资源枯竭与环境污染问题，里斯本大学研究团队通过33P同位素标记技术，探究pH调控（酸/碱处理）猪粪浆对土壤-玉米系统磷素动态的影响。研究发现酸处理（pH 5）显著提升粪浆水溶性磷（WEP）70%，但抑制根系发育与丛枝菌根真菌（AMF）定殖；碱处理（pH 9.5）则保持生物安全性但未改善磷有效性。该研究为有机废弃物资源化与可持续农业提供新思路。

　　

磷肥是作物生长的关键营养元素，但传统磷矿资源的不可持续性与过度施用导致的土壤污染问题日益严峻。欧盟农业用地减少与粮食安全需求的双重压力下，开发动物粪浆等有机废弃物的磷肥替代潜力成为研究热点。然而，未经处理的粪浆中磷多以难溶性形态存在，植物利用率低，且基于氮需求施肥常导致磷过量积累。里斯本大学联合哥本哈根大学等机构的研究团队在《Plant and Soil》发表论文，创新性地采用同位素示踪与根箱实验，揭示pH调控猪粪浆对土壤-玉米系统磷素迁移与生物互作的影响机制。

研究通过³³P标记土壤结合根箱培养技术，对比矿物酸化（H₂SO₄）、生物酸化（H₂SO₄/蔗糖）和碱化（KOH）处理的粪浆对玉米生长的影响，同步分析土壤酶活性、AMF定殖等生物指标。

材料与方法
研究选用砂壤土（pH 5.7）与石英砂混合（3:1），预孵育后标记^{33P。设置6组处理：对照（CNT）、过磷酸钙（TSP）、原浆（RS）及三种pH改性粪浆（H₂SO₄/Spent.A/KOH）。通过高分辨率时序成像分析根系形态，测定树脂提取磷（Resin-P）、酸性磷酸酶（ACP）活性及AMF定殖率，结合同位素示踪区分磷来源（土壤/肥料/种子）。}

结果

1. 生物量响应：酸处理（尤其Spent.A）显著抑制玉米根系分支（减少81%）与生物量，根冠比降至0.5；碱化处理则与RS无差异，表明pH骤变（<5.5）引发根际胁迫。
2. 磷素利用：酸处理提升粪浆WEP 70%-78%，但仅H₂SO₄组磷吸收显著增加（50%来自肥料），Spent.A因钠毒性（27.6 mg Na kg^-1）削弱效果；碱化组磷有效性未改善（WEP 13.8%）。
3. 微生物互作：所有施肥处理降低AMF定殖率（<10%），酸处理更使ACP活性降低59%，反映高磷有效性抑制共生功能。

讨论
该研究揭示粪浆酸化虽提升磷溶解度，但根系损伤与微生物功能抑制形成“磷效率悖论”。造纸副产物Spent.A的钠残留问题警示废弃物回用需谨慎。碱化处理虽保持生物安全性，但磷肥效不足，凸显技术优化空间。研究为欧盟“最佳可行技术”（BAT）指南提供实证，建议结合浅层注射等技术平衡效率与环境风险。未来需通过田间试验验证长期效应，推动循环农业实践。