《Resources, Environment and Sustainability》：Phosphorus mobilization induced by bio-based fertilizers from soils with varying phosphorus retention capacities
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本研究针对磷肥资源不可再生与环境污染问题，系统评估了11种生物基肥料（BBFs）在三种典型土壤（芬兰酸性土、德国中性土、西班牙钙质土）中的磷迁移规律。通过降雨模拟实验发现，BBFs的磷流失风险显著受土壤性质与肥料物化特性的共同影响，其中灰基肥料和含磷灰石有机肥可有效降低溶解性活性磷（DRP）流失。研究成果为欧盟《肥料产品法规》（EU 2019/1009）背景下BBFs的精准施用提供了科学依据，对推动磷资源循环利用具有重要意义。
随着全球人口预计在2050年达到97亿，粮食需求激增导致磷肥消耗量持续攀升。然而磷矿资源不可再生的特性与过度施肥造成的环境问题，迫使农业必须转向循环经济模式。从富含养分的废弃物流（如畜禽粪便、污水污泥）中开发生物基肥料（BBFs），成为替代矿物磷肥的关键路径。但BBFs的环境影响不仅取决于其组成，更与土壤特性密切相关，这种相互作用尚未得到系统评估。
为此，芬兰自然资源研究所的科研团队在《Resources, Environment and Sustainability》发表研究，通过模拟降雨实验揭示了BBFs在不同性质土壤中的磷迁移机制。研究人员选取11种代表性BBFs（涵盖植物源、畜禽粪污、动物副产品、污泥等原料，采用厌氧消化、堆肥、热解等技术）和过磷酸钙（TSP）对照，在芬兰酸性黏土（pH 5.7）、德国中性黏壤土（pH 7.4）和西班牙钙质黏土（pH 8.1）中进行3周培养后开展降雨模拟，分析渗滤水中溶解性活性磷（DRP）和钼酸盐非反应性磷（MU-P）的动态变化。
关键技术方法包括：（1）采用改进的Hedley连续提取法表征肥料磷形态；（2）通过5 mm/h降雨强度模拟欧洲常见降水条件；（3）运用扩散梯度技术（DGT）和电超滤（EUF）等5种土壤磷测试方法评估磷流失风险；（4）基于ICP-OES（电感耦合等离子体发射光谱仪）等分析渗滤水磷形态。
3.1 土壤磷保持能力差异主导流失风险
德国土壤因低铁铝含量和缺失游离碳酸钙，表现出最低的磷吸附能力，其渗滤水DRP浓度高达芬兰土壤的4倍。而常规的Olsen-P（Olsen法测磷）测试在三种土壤中提取量相近，无法准确预测DRP流失风险，表明易溶性磷提取方法（如酸性乙酸铵法）更适用于环境风险评估。
3.2 肥料物理形态显著影响磷释放
颗粒状鸟粪石（CGO）虽在培养后土壤中水溶性无机磷（Pi）含量高，但渗滤水DRP损失仅为TSP的1/3，揭示研磨处理会高估颗粒肥料的实际溶解性。粉末状磷酸二钙（DCP）在德国土壤中DRP流失量仅次于TSP，而同为磷灰石基的颗粒化OPU（家禽粪便）则表现稳定。
3.3 有机肥矿化特性驱动磷形态转化
发酵植物残渣（BA1）和堆肥猪粪（CPS）因含易降解有机质，在钙质土壤中显著提升MU-P流失，其中BA1处理的西班牙土壤MU-P增幅达对照组3倍。而热解家禽粪（MBC）等稳定化处理则有效控制磷活化，其渗滤水DOC（溶解性有机碳）浓度仅为BA1的1/5。
3.4 灰基肥料展现全域适用性
向日葵壳灰（EPH）和家禽垫料灰（PLA）在所有土壤中DRP流失均接近本底值，归因于其酸溶性磷占比超88%及高pH值带来的盐效应。值得注意的是，EPH的施用量虽为PLA的2.5倍，但通过增强土壤团聚体稳定性，同步降低了MU-P流失。
研究结论强调，BBFs的磷流失风险不能仅凭化学溶出性判断，而需结合土壤磷保持容量与肥料物理形态进行综合评估。对于低磷保持力的德国土壤，推荐使用灰基肥料或磷灰石基有机肥；而钙质土壤应避免易矿化有机肥，以防溶解性有机磷（DOP）大量释放。颗粒化加工不仅降低磷流失风险超40%，更改善BBFs的机械播种适应性。该研究为欧盟跨境肥料管理提供了土壤-肥料匹配范式，对实现磷资源可持续利用具有里程碑意义。
